机械设计基础知识PPT课件

机械设计机械的基本知识机械是各种机器的总称。有多种形状和用途各异的机器。但是，从机器的结构组成和机械运动的特点来分析，这些不同的机器都是由能够产生相对运动的单元组成的。这些单元称为组件。具有特定结构形状和运动特性的部件的组合称为机构。这台机器是由各种机构组成的。一台机器可以由各种机构组成，如内燃机由曲柄滑块机构、齿轮机构和凸轮机构、皮带传动机构等组成。它也可以仅由一个最简单的机构组成，例如，电动机是由定子和转子组成的双杆旋转机构。悍马车，国产J10，5，美国F117，6，勇气号火星探测器，7，美国小鹰号航空母舰，8，内燃机机构图，9，从上面的例子和对其他不同机器的分析，我们可以得到这些机器的共同特点：(1)它们都是人们根据一定的使用要求设计和创造的装置。(2)它们必须执行某些机械运动。(3)用于完成动态任务，包括机械力、运动和能量转换。与机械相比，机械主要体现机械运动传递和机械运动形式转换的特点。作为一台完整的机器，仅有上述机械部件是不够的。它无法完成预期的工作。从功能和系统的角度来看，该机一般由五部分组成，如图所示。动力系统包括动力机器及其支撑装置。它的功能是为机器提供运动和动力，是机械系统的动力源。像马达一样。此外，还有内燃机、液压马达、空气马达、液压缸、气缸和电磁驱动器。执行系统的执行系统包括执行机构和执行部件，其功能是驱动执行部件按照给定的运动规律运动，以实现预期的工作。执行系统通常位于机械系统的末端，并且执行构件与工作对象直接接触。执行系统可以仅包括一个执行机制和多个执行组件。执行系统也可以由几个执行机构组成，例如图中所示的自动曲柄冲压机。该自动曲柄冲床的执行机构不仅包括曲柄滑块机构，还包括由气缸和推料头组成的送料机构，两者配合完成冲压送料工作。传动系统传动系统是将动力系统的运动和力传递给执行系统的中间装置。4.操纵系统和控制系统操纵系统：是指手动操作以达到上述要求的装置。如图所示，离合器由连杆等部件组成的踏板机构控制，实现传动的连接和分离。此外，还有起动、制动、变速、倒车等装置。控制系统：是指通过手动操作或测量元件获得的控制信号经由控制器改变控制对象的工作参数或操作状态来实现上述要求的装置。如图所示，电磁铁、电控换向阀和电控箱组成控制系统，协调冲压、送料等动作，实现自动操作。5.框架支撑系统和其他辅助系统。框架支撑系统包括基本部件(如床、底座、立柱等。)和支撑部件(如支架、盒子等。)。它用于安装和支持电源系统、传输系统和操作系统。机架支撑系统是机械系统的重要组成部分，它主要保证机器各部分的位置精度、运动精度和承载能力。此外，根据机械系统的功能要求，还有一些辅助系统，如润滑、冷却、显示、照明等。课程1的内容、性质、特点和学习方法。内容：这是一个在一般工作条件下，具有一般尺寸和一般参数的一般零件的设计计算问题。一般尺寸(不要太大，也不要太小)是1学习本课程后，学生可以满足以下要求：(1)掌握通用机械的设计原理和方法，并具备设计通用机械的能力。(2)应用标准、规范、手册、图集和查阅相关技术资料的能力。(3)掌握典型机械零件的设计方法。(4)了解一些机械设计的新方法。2.本课程的本质本课程的本质是一门以公共部件设计为中心的设计课程。从承载能力出发，考虑零件的材料、结构、强度和可制造性。从传统意义和时间安排来看，它是一门技术基础课。从教学要求来说，是考试课的重中之重。本课程的特点(1)工程设计(2)综合性要求几乎所有以前学过的课程的知识。(3)实用性4。学习方法提示(1)。少问为什么，多问怎么做。(2)、注意设计手册、设计数据的使用，机械设计离不开手册、标准和各种经验数据，尽可能地获取这些数据是机械零件类的任务之一，尽可能地阅读各种类型的结构。(3)做好笔记，及时完成作业。机械零件被学生们称为“机械零件”，因为它们的内容繁多，各种零件之间缺乏联系。如果不及时总结，它们很容易被遗忘。考试现在正在复习，但我们现在抓不到。及时独立完成作业有助于复习巩固。你一听就能理解这门课的特点。解决问题是不可能的。通过做作业，你可以及时复习你所学的内容。可以帮你解决。这一阶段的调查和决策包括(1)任务陈述(2)对新设计机器的需求分析(3)最终书面任务书的形式(2)和设计阶段。(1)功能设计研究(2)新产品的技术设计包括机器的运动学设计、动力学计算、零件的工作能力计算或整机的装配系数设计、零件草图设计和主要零件的校核。最后画出零件的工作图。然后根据这些零件的工作图，重新绘制它们的装配图。(3)技术文件编制阶段的技术文件应包括：设计计算说明、操作说明、详细清单、验收质量标准等文件。实际上，它可能不太理想，而且可能需要几年时间才能在工作时改变它。3 .样机的试生产评估阶段。4 .生产和销售服务阶段的机器质量取决于设计质量。设计阶段是决定机器质量的关键。机械设计的一般过程，机器应满足的基本要求，1。预期功能的要求，2。经济要求(1)使用先进的设计方法和手段来实现最佳的可能结果并加快设计过程。(2)产品在很大程度上的标准化、系列化和通用化。(3)尽可能使用新技术、新工艺和新材料。(4)努力提高零件的可制造性，合理组织生产过程。3、劳动保护要求(1)使机器操作人员安全、方便、安全。(2)改善操作者机器的环境4、可靠性要求5、对不同机器的其他要求，都有一些具体的要求，例如对机床来说，有一个长期保持精度的要求，对飞机来说，有一个小质量和飞机阻力的要求。机械零件的主要失效模式和计算准则。所谓故障是指机械零件失去工作能力或不能按照设计要求工作。1。机械零件的主要失效模式，整体断裂，齿轮齿断裂实例，如：螺栓断裂，21、齿轮齿面塑性变形、轴承外圈塑性变形、残余变形过大、22、齿轮齿面接触疲劳点蚀、滚动轴承滚道疲劳点蚀、滚动轴承外圈滚道磨损、轴瓦磨损、零件表面损伤。23、正常工作条件下的故障，例如，当传递的有效圆周力大于摩擦力的极限值时，三角皮带传动会打滑故障；高速旋转的零件会产生共振设计机械零件时要满足的计算标准所谓的计算标准是设计零件时必须遵循的要求，以防止出现某些故障形式。对于具体零件，应根据其主要失效模式采用相应的计算准则。主要计算标准是：强度标准强度是指零件抵抗损伤的能力。失效是指整体断裂、表面接触疲劳、塑性变形等。由于强度不足，零件根本无法工作，所以这是最基本的计算准则。强度准则的一般表达式是。刚度准则刚度是指零件抵抗弹性变形的能力。零件在载荷下产生的弹性变形Y(广义上表示任何形式的弹性变形)小于或等于机器工作性能的允许极限值y(即允许变形)，这称为满足刚度要求或满足刚度计算标准。表达式为：yy影响零件寿命的主要因素是疲劳、磨损和腐蚀。疲劳、磨损和腐蚀的产生机理和发展规律完全不同，因此它们属于三个不同的类别。疲劳寿命的计算通常基于找到使用寿命的疲劳极限。到目前为止，还没有提出实用有效的腐蚀寿命计算方法，因此腐蚀的计算标准不能列出。磨损的原因可能很多，影响因素也很多，磨损的机理还没有完全了解，所以没有定量的计算方法。振动稳定性标准机器中的许多运动部件(齿轮、轴)都是振动源。如果激励频率fp接近谐振频率F，则很容易发生谐振，导致机器或零件故障。所谓振动稳定性准则是指在设计时，使机械零件的激励频率fp远离其共振频率F。如果FP 1.18f不能满足上述条件，必须采取措施减少振动。主要措施是：提高系统的刚度；提高零件的制造精度；增加阻尼系统；采取减振和隔离措施；对旋转部件等进行动平衡测试。耐磨性标准磨损会改变零件的形状和尺寸。因此，在满足设计要求的前提下，应努力提高零件的耐磨性或尽可能减少磨损。目前，没有磨损的理论公式，这通常是有条件的。将压力限制在不超过允许值的范围内，以防止过大的压力损坏零件工作表面的油膜并导致过度磨损。校验公式为：PP(兆帕)，对于滑动速度较高的摩擦面，还应控制摩擦面的温度，防止润滑油被分析，造成磨损增加。因此，单位时间内在单位接触面上产生的摩擦力不应太大。当摩擦系数f不变时，可以检查pv值不超过允许值，即PV PV (mpam/s)。28，6。机械零件的材料和可制造性。1.机械零件材料的选择原则。制造机械零件的材料多种多样，主要有钢、铸铁、铜合金、非金属材料和复合材料。材料的正确选择是设计中非常重要的一个环节。各种常用零件及其品牌的常用材料将在以下章节中详细介绍。以下是选材原则的简要介绍：选择零件材料最基本的原则是满足使用要求。使用要求通常指工作条件、装载条件、零件的重要性以及对零件尺寸和重量的限制。29、铝(LY12)、铜(ZCUSN 10P1)、塑料、橡胶、合成纤维、低碳钢、中碳钢、高碳钢、合金钢(例如08F45601Cr18Ni9)、灰铸铁、球墨铸铁(例如TH300QT500-5)，比钢更强，比铝更轻，像金刚石一样硬，具有高强度、大弹性模量、重量轻以及机械零件的常用材料等.30、工艺要求的结构复杂、尺寸大的零件应进行铸坯或焊接。对于结构简单的零件，根据批量大小，可采用模锻或自由锻来制造毛坯。(3)然而，在选择材料时，我们不仅要考虑相对价格，还要考虑零件的加工成本。机械零件的制造工艺性在一定的生产规模和条件下，劳动力和加工成本最少的零件被认为具有良好的工艺性。(1)简单合理的形状，(2)毛坯类型的合理选择，(3)铸造工艺性，(4)焊接工艺性，(5)热处理工艺性，(6)切割工艺性，(7)结构装配工艺性。机器由零件组装而成，在工作一段时间后，机器需要拆卸和大修，因此零件必须具有良好的组装工艺性。结构组件的可制造性如图所示。机械零件的具体设计步骤因零件类型的不同而不同，但一般可按以下步骤进行：1 .选择零件类型：根据使用条件和工作负载的性质选择零件类型。因此，设计人员必须了解各种常见机械零件的类型、特点和适用范围。2.确定零件上的载荷：根据动力机和工作机的实际工作条件，考虑影响载荷作用的各种因素，确定作用在零件上的计算载荷。3.选择零件的材料：根据零件的工作条件和零件的特殊要求(在高温或腐蚀性介质中工作等)。)，选择合适的材料。4.确定计算标准：根据零件可能的失效模式，确定采用的计算标准。理论设计：根据计算准则得到的设计计算公式，确定零件的主要几何尺寸和参数。6.结构设计：根据功能要求、加工和结构工艺性、刚度要求等。进行零件的结构设计，以确定零件的结构尺寸。7.准确检查：结构设计完成后，应对一些重要的部件(如轴)进行详细的检查和计算，以确定结构设计是否合理。8.画出零件的工作图，并写出计算说明。绘制的零件施工图应符合图纸标准，并满足加工要求。书面计算说明应清晰，数据格式应正确统一，并附有必要的结构草图和计算草图。对于重要的公式和参考参数，应注明来源。机械零件设计中的标准化、通用化和系列化。1.标准化是指通过零件尺寸、结构元素、材料性能、检验方法、设计方法、图纸要求等，制定所有人都要遵循的各种标准。标准化意义重大，其优势表现在：用最先进的方法对专用加工厂中使用最广泛的零件进行大量的集中制造，从而提高质量，降低成本。扩大互换性，便于维护。采用标准的结构、零部件，可以简化设计工作，缩短设计周期，提高设计质量。