机械设计基础概论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 机,械,械设计基础,概,概论,1.1,机,机械的概念,1.2,机,机械设计的,基,基本要求和,一,一般程序,1.3,机,机械零件的,常,常用材料,1.4,机,机械零件的,失,失效形式及,设,设计计算准,则,则,1.5,本,本,课,课程,的,的研,究,究内,容,容、,性,性质,及,及任,务,务,1.1,机,机,械,械的,概,概念,机器,、,、机,构,构及,其,其结,构,构组,成,成,机械,是,是各,类,类机,器,器的,通,通称,。,。它,是,是人,类,类改,造,造自,然,然、,发,发展,进,进步,的,的主,要,要工,具,具。,在,在日,常,常生,活,活和,工,工作,中,中，,我,我们,接,接触,到,到很,多,多机,器,器。,例如,：,：,气缸体,连杆,曲轴,齿轮,活塞,齿轮,构件,：,：,机器,的,的种,类,类繁,多,多、,外,外形,万,万变,、,、用,途,途各,异,异。,但从,机,机器,的,的结,构,构组,成,成、,机,机械,运,运动,的,的特,点,点进,行,行分,析,析，,这,这些,不,不同,的,的机,器,器都,是,是由,能,能产,生,生相,对,对运,动,动的,单,单元,体,体组,合,合而,成,成，,这,这些,单,单元,体,体称,为,为构,件,件。,机构,：,：,具有,特,特定,结,结构,形,形状,和,和运,动,动特,征,征的,构,构件,组,组合,称,称为,机,机构,。,。,机器,组,组成,示,示例,：,：,各机,构,构的,功,功能,：,：,曲柄,滑,滑块,机,机构,：,：,将活,塞,塞的,往,往复,移,移动,转,转化,为,为曲,轴,轴的,连续,转,转动,。,。,齿轮,机,机构,：,：,实现,转,转动,的,的传,递,递。,凸轮,机,机构,：,：,将凸,轮,轮的,转,转动,变,变换,为,为顶,杆,杆的,往,往复,移,移动,。,。,综合,：,：,通过,上,上述,三,三个,机,机构,的,的协,调,调工,作,作便,能,能,将燃,气,气的,热,热能,转,转换,为,为曲,柄,柄转,动,动的,机,机械,能,能。,结论,：,：,机器,是,是由,各,各种,机,机构,组,组成,的,的。,一,一部,机,机器,可,可能,由多,种,种机,构,构组,成,成，,如,如上,述,述的,内,内燃,机,机就,是,是由,曲,曲柄,滑,滑块,机构,、,、齿,轮,轮机,构,构和,凸,凸轮,机,机构,、,、带,传,传动,机,机构,等,等组,合,合而,成；,也,也可,能,能仅,由,由一,个,个最,简,简单,的,的机,构,构组,成,成，,如,如电,动,动机,就是,只,只包,含,含一,个,个由,定,定子,和,和转,子,子所,组,组成,的,的双,杆,杆回,转,转机,构,构。,机器,的,的共,同,同特,征,征：,从上,述,述例,子,子以,及,及对,其,其他,不,不同,机,机器,的,的分,析,析可,以,以得,到,到机,器,器的,共,共同,特,特征,：,：,（,（1,）,）它,们,们都,是,是人,们,们根,据,据某,种,种使,用,用要,求,求而,设,设计,创,创造,的,的一,种,种装,置,置。,（,（2）,它,它们,必,必须,执,执行,确,确定,的,的机,械,械运,动,动。,（,（3）,用,用于,完,完成,包,包括,机,机械,力,力、,运,运动,和,和能,量,量转,换,换等,动,动力,学,学任,务,务。,相,相,对,对于,机,机器,而,而言,，,，机,构,构主,要,要反,映,映机,器,器的,机,机械,运,运动,传,传递,和,和运,动,动形,式,式转,换,换的,特,特征,。,。,构件,和,和零,件,件:,机械,都,都是,由,由机,械,械零,件,件组,成,成的,。,。机,械,械零,件,件是,指,指机,械,械中,每,每,一个,单,单独,加,加工,的,的单,元,元体,，,，例,如,如上,图,图(a),所,所示,的,的曲,轴,轴。,构件,可,可以,是,是单,一,一的,机,机械,零,零件,，,，也,可,可以,是,是若,干,干机,械,械零,件,件的,刚性,组,组合,。,。例,如,如图(b),所,所示,，,，它,是,是由,连,连杆,体,体、,连杆,盖,盖、,螺,螺栓,和,和螺,母,母等,零,零件,组,组合,而,而成,的,的。,这,这些,零,零件,之,之间,没有,相,相对,运,运动,，,，是,一,一个,运,运动,整,整体,，,，故,属,属一,个,个构,件,件。,因此,，,，构,件,件是,运,运动,的,的单,元,元，,零,零件,是,是制,造,造单,元,元。,随着,机,机械,的,的功,能,能和,类,类型,的,的日,益,益增,多,多，,作,作为,组,组成,机,机,械的,最,最基,本,本单,元,元的,零,零件,更,更是,多,多种,多,多样,。,。通,常,常将,机,机械,零,零件,分为,通,通用,机,机械,零,零件,和,和专,用,用机,械,械零,件,件两,大,大类,。,。,机器,的,的组,成,成,作为,一,一部,完,完整,的,的机,器,器，,仅,仅具,有,有上,述,述的,机,机械,部,部分,是,是不,够,够的,它不,能,能完,成,成预,期,期的,工,工作,。,。从,功,功能,和,和系,统,统的,角,角度,来,来看,，,，机,器,器,一般,主,主要,由,由以,下,下五,部,部分,组,组成,：,：,原动机,传动装置,执行部件,辅助系统,控制系统,机器,组,组成,以轿,车,车的,组,组成,为,为例,：,：,基本,要,要求,1）,使用,功能,要,要求,；,2）,经济,性,性要,求,求,；,3）,劳动,保,保护,和,和环,境,境保,护,护要,求,求,；,4）,可靠,性,性要,求,求,；,5）,其它,专,专用,要,要求,。,1.2,机,机械,设,设计,的,的基,本,本要,求,求和,一,一般,程,程序,1.2.1,机械,设,设计,的,的基,本,本要,求,求,对机,器,器的,主,主要,要,要求,基本,要,要求,工作能力要求：强度、刚度、寿命、稳定性、耐磨性；,结构工艺性及经济性要求。,质量小及可靠性要求,设计,机,机械,零,零件,时,时应,满,满足,的,的基,本,本要,求,求,1.2.2,机,机,械,械,设计,的,的一,般,般程,序,序,设计,机,机器,的,的一,般,般程,序,序,一般,程,程序,计划阶段,方案设计阶段,技术设计阶段,技术文件编制,对所,设,设计,的,的机,器,器需,求,求情,况,况进,行,行充,分,分调,查,查分,析,析，,明,明确,机,机器,功,功能,及,及约,束,束条,件,件，,形,形成,设,设计,任,任务,书,书。,分析,机,机器,功,功能,，,，确,定,定功,能,能参,数,数，,拟,拟定,多,多种,方,方案,并,并进,行,行综,合,合评,价,价。,确定,原,原动,机,机参,数,数及,各,各运,动,动构,件,件的,运,运动,参,参数,，,，确,定,定主,要,要零,件,件上,的,的载,荷,荷大,小,小、,特,特性,，,，依,工,工作,能,能力,设,设计,准,准则,初,初步,完,完成,零,零件,基,基本,尺,尺寸,的,的确,定,定，,作,作出,零,零部,件,件装,配,配草,图,图及,总,总装,配,配图,，,，完,成,成主,要,要零,件,件的,校,校核,计,计算,。,。,编制,设,设计,计,计算,说,说明,书,书、,使,使用,说,说明,书,书及,其,其它,技,技术,文,文件,。,。,结,束,束,机械,零,零件,设,设计,的,的一,般,般步,骤,骤,设计,步,步骤,1、,根据,机,机器,具,具体,工,工作,情,情况,确,确定,作,作用,在,在零,件,件上,的,的名,义,义载,荷,荷及,计,计算,载,载荷,。,。,名义,载,载荷,：,：,用力,学,学公,式,式计,算,算出,的,的载,荷,荷。,计算,载,载荷,：,：,考虑,实,实际,工,工作,条,条件,影,影响,的,的载,荷,荷。,2、,选,选择,零,零件,材,材料,。,。,3、,由,由失,效,效形,式,式确,定,定计,算,算准,则,则并,依,依此,确,确定,零,零件,主,主要,尺,尺寸,。,。,4、,根,根据,工,工艺,性,性进,行,行零,件,件结,构,构设,计,计。,5、,根,根据,结,结构,尺,尺寸,进,进行,详,详细,校,校核,计,计算,。,。,6、,绘,绘制,零,零件,工,工作,图,图，,写,写出,计,计算,说,说明,书,书。,1.2.3,机械,零,零件,设,设计,中,中的,标,标准,化,化,所谓,零,零件,的,的标,准,准化,，,，就,是,是通,过,过对,零,零件,的,的尺,寸,寸、,结,结构,要,要素,、,、材,料,料性,能,能、,检,检验,方,方法,、,、设,计,计方,法,法、,制,制图,等,等要,求,求，,制,制定,出,出共,同,同遵,守,守的,标,标准,。,。标,准,准化,的,的优,越,越性,表,表现,为,为：,1）标准,零,零件集中,加,加工，成,本,本大大降,低,低，质量,得,得到保证,；,；,2）材料,和,和零件的,性,性能指标,得,得到统一,，,，提高了,零,零件的可,靠,靠性；,3）采用,了,了标准结,构,构及零、,部,部件，使,设,设计工作,得,得到简化,，,，同时缩,短,短了设计,周,周期，提,高,高了设计,质,质量。此,外,外，由于,具,具有较好,的,的互换性,，,，从而简,化,化了机器,的,的维修工,作,作。,目前采用,的,的标准有,：,：国际标,准,准ISO, 国家,标,标准GB,，,，行业标,准,准和企业,标,标准。,1.3,机械零,件,件的材,料,料及其,选,选用,常用的,材,材料,1、,金属材,料,料力,学,学性能,较,较好，,能,能满足,机,机械零,件,件的多,种,种性能,和,和用途,要,要求，,应,应用广,泛,泛。,2、高,分,分子材,料,料原,料,料丰富,，,，耐腐,蚀,蚀性较,好,好，主,要,要用于,化,化工设,备,备和冷,冻,冻设备,中,中。,3、陶,瓷,瓷材料,硬度,高,高，耐,磨,磨，耐,腐,腐蚀，,熔,熔点高,，,，主要,用,用于切,削,削刀具,等,等结构,中,中。,4、复,合,合材料,具有,较,较高的,强,强度和,弹,弹性模,量,量，主,要,要用于,航,航空、,航,航天等,领,领域。,常用材,料,料,机械零,件,件的材,料,料选用,原,原则,材料的,选,选择原,则,则,1、,载荷、,应,应力的,大,大小和,性,性质,2、零,件,件的工,作,作情况,包,括,括环境,、,、温度,等,等,3、零,件,件的尺,寸,寸及质,量,量,4、零,件,件结构,的,的复杂,程,程度及,材,材料的,加,加工可,能,能性,5、材,料,料的经,济,济性,包括,材,材料的,相,相对价,格,格、加,工,工费用,、,、材料,的,的利用,率,率等的,考,考虑。,1.4,机械零,件,件的主,要,要失效,形,形式及,设,设计计,算,算准则,整体断,裂,裂,正常工,作,作条件,破,破坏,过大的,残,残余变,形,形,零件的,表,表面破,坏,坏,零件在,外,外载荷,作,作用下,，,，由于,某,某一危,险,险截面,的,的应力,超,超过零,件,件的强,度,度极限,而,而发生,的,的断裂,。,。,零件上,的,的应力,超,超过了,材,材料的,屈,屈服极,限,限产生,的,的过大,残,残余变,形,形而导,致,致的失,效,效。,零件表,面,面在受,到,到各种,腐,腐蚀、,磨,磨损和,接,接触疲,劳,劳而产,生,生的表,面,面破坏,失,失效。,如：滑,动,动轴承,的,的润滑,得,得不到,保,保障将,产,产生过,热,热、胶,合,合、磨,损,损等形,式,式的失,效,效；带,传,传动在,外,外载荷,超,超过极,限,限摩擦,力,力时将,发,发生打,滑,滑失效,等,等。,1.4.1机,械,械零件,的,的主要,失,失效形,式,式,1.4.2机,械,械零件,的,的设计,准,准则,设计准,则,则,强度准则,、,刚度准则,寿命准则,振动稳定性准则,可靠性准则,1.5 本,课,课程的,研,研究内,容,容、性,质,质及任,务,务,本课程,研,研究的,内,内容：,常用机,构,构、常,用,用的传,动,动和通,用,用的零,部,部件的,工,工作原,理,理、结,构,构特点,、,、基本,设,设计理,论,论、计,算,算方法,和,和国家,标,标准的,应,应用等,内,内容。,本课程,的,的性质,机械设,计,计基础,是,是建立,在,在画法,几,几何及,机,机械制,图,图、理,论,论力学,、,、材料,力,力学、,工,工程材,料,料及金,工,工等课,程,程的基,础,础上的,一,一门技,术,术基础,课,课。,本课程,的,的任务,：,：,（1）,了,了解常,用,用机构,（,（平面,连,连杆机,构,构、凸,轮,轮机构,、,、齿轮,传,传动机,构,构等）,及,及通用,零,零、部,（,（轴承,、,、轴、,联,联轴器,及,及离合,器,器）的,工,工作原,理,理、类,型,型、特,点,点及应,用,用等基,本,本知识,。,。,（2）,掌,掌握常,用,用机构,的,的基本,理,理论和,设,设计方,法,法，掌,握,握通用,零,零、部,件,件的失,效,效形式,、,、设计,准,准则与,设,设计方,法,法。,（3）,具,具备机,械,械设计,实,实验技,能,能和设,计,计简单,机,机械及,传,传动装,置,置的基,本,本技能,。,。,