自动化部机械设计相关基础理论课一课件

1、立亚达立亚达Readore 1立亚达立亚达Readore 机械零件的失效形式与设计准则机械零件的失效形式与设计准则 机械设计流程机械设计流程公差与配合公差与配合形位公差形位公差1234526立亚达立亚达Readore 机械设计流程机械设计流程1绪论绪论 ： 机器的构成机器的构成 机器：具有确定相对运动的构件组合体，能做有用的功或实现能量转换。原动机原动机 : 系统动力源，将其他形式系统动力源，将其他形式的能量转化为机械能的能量转化为机械能工作机工作机 : 直接完成工艺动作直接完成工艺动作传动装置传动装置: 实现原动机与工作机之实现原动机与工作机之间的运动与动力传递间的运动与动力传递立亚达立亚达

2、Readore 一、机械应满足的要求一、机械应满足的要求1、满足使用要求,生产率力高.2、安全可靠,有足够的使用寿命.3、制造、运行费用低.4、操作维护方便5、其它要求: 运输方便,造型美观二、机械设计的一般程序二、机械设计的一般程序立亚达立亚达Readore 三、机械零件的设计步骤三、机械零件的设计步骤 1、建立计算模型拟定零件的计算简图 2、确定作用在零件上的载荷； 3、选择材料； 4、根据零件可能的失效形式，选用相应的设计准则，确定零件的形状和主要尺寸； 5、根据加工工艺的要求、标准规范等，圆整设计尺寸； 6、根据加工和装配要求确定零件的其他尺寸； 7、绘制零件工作图，编写设计说明书。立

3、亚达立亚达Readore 机械零件的失效形式与设计准则机械零件的失效形式与设计准则 一、失效的概念一、失效的概念 机械零件在规定的使用条件下、规定寿命期限内，不能完成规定功能失效。 二、常见失效形式二、常见失效形式 1、整体断裂：过载断裂、疲劳断裂塑性变形； 2、表面破坏：点蚀、剥落、胶合、磨损、擦伤； 3、过大变形：过大弹变刚度不足 塑性变形强度不足 4、 强烈的振动； 5、 功能失效。立亚达立亚达Readore 机械零件的失效形式与设计准则机械零件的失效形式与设计准则1、 强度准则强度准则（衡量机械零件工作能力的基本准则）（衡量机械零件工作能力的基本准则）强度：零件抵抗整体断裂、表面接触疲

4、劳及塑性变形的能力。强度：零件抵抗整体断裂、表面接触疲劳及塑性变形的能力。 零件的工作应力；零件的工作应力； 材料的许用应力；材料的许用应力；材料的极限应力；材料的极限应力；安全系数。安全系数。 例：轴强度不足断裂等例：轴强度不足断裂等2 刚度准则刚度准则刚度：零件抵抗弹性变形的能力。刚度：零件抵抗弹性变形的能力。零件工作时的挠度、挠角、转角；零件工作时的挠度、挠角、转角；零件工作时的挠度、挠角、转角的许用值；零件工作时的挠度、挠角、转角的许用值；例：机床主轴刚度不足，零件加工精度低例：机床主轴刚度不足，零件加工精度低注：改变材料对提高刚度无效，改变零件截面，减少跨度是提高刚度的有效措注：改变

5、材料对提高刚度无效，改变零件截面，减少跨度是提高刚度的有效措施。施。3、寿命准则、寿命准则 设计寿命设计寿命LL要求寿命要求寿命4、耐磨性准则、耐磨性准则耐磨性：零件抵抗磨损失效的能力。耐磨性：零件抵抗磨损失效的能力。磨损导致零件尺寸和形状的变化，过度磨损导致精度磨损导致零件尺寸和形状的变化，过度磨损导致精度 强度强度5、振动稳定性准则、振动稳定性准则限定回转零件的工作频率偏离系统固有频率，避免共振限定回转零件的工作频率偏离系统固有频率，避免共振立亚达立亚达Readore 公差于配合公差于配合一，尺寸公差的表现形式一，尺寸公差的表现形式0013. 0006. 0015. 02562525725

6、hK立亚达立亚达Readore 公差于配合公差于配合二，尺寸公差的标注形式二，尺寸公差的标注形式立亚达立亚达Readore 立亚达立亚达Readore 立亚达立亚达Readore 立亚达立亚达Readore 分类与符号形位公差形状公差(单一要素,无基准) 形状或位置公差（单一或并联要素,有或无基准） 位置公差(并联要素,有基准）平面度 直线度 圆度 圆柱度 线轮廓度 面轮廓度 定向 垂直度 角度 平行度 跳动 圆跳动 全跳动 定位 位置度 同心度 对称度立亚达立亚达Readore 定定义与标注义与标注平面度（Flatness）定 义:实际被测要素对理想平面的允许变动.公差带:距离为平面度公差值

7、t的两平行平面之间的区域. Meaning立亚达立亚达Readore 定定义与标注义与标注圆度(Circularity/Roundness )定 义:实际被测要素对理想圆的允许变动.公差带:在同一正截面上.半径差为圆度公差值的同心圆之间的区域.Meaning立亚达立亚达Readore 定定义与标注义与标注圆柱度(Cylindricity) 定 义:实际被测要素对理想圆柱的允许变动.公差带:半径差为圆柱度公差值的两同轴圆柱面之间的区域.Meaning立亚达立亚达Readore 定定义与标注义与标注轮廓度公差当轮廓度公差未标明基准时,其公差带是浮动的,属于形状公差;当轮廓度公差标明基准时,其公差带

8、是固定的,属于位置公差.立亚达立亚达Readore 定定义与标注义与标注线轮廓度(Profile of a line) 定 义(无基准):实际被测要素对理想轮廓线的允许变动.公差带(无基准):距离为线轮廓度公差值,对理想轮廓线对称分布的两等距曲线之间的区域.定 义(有基准):实际被测要素对具有确定位置的理想轮廓线的允许变动.公差带(有基准):距离为线轮廓度公差值,对具有确定位置的理想轮廓线对称分布的两等距曲线之间的区域.Meaning立亚达立亚达Readore 定定义与标注义与标注Meaning立亚达立亚达Readore 定义与标注定义与标注定向公差定向公差:是关联实际要素对具有确定方向的理想

9、被测要素的允许变动.理想被测要素的方向由基准及理论正确尺寸(角度)确定. 当理论正确角度为0时,称为平行度公差; 当理论正确角度为90时,称为垂直度公差; 当理论正确角度为其它任意角度时,称为倾斜度(角度)公差.立亚达立亚达Readore 定义与标注定义与标注平行度(Parallelism) 公差带:当以平面为基准时(如图),公差带是距离为平行度公差值,平行于基准平面的两平行平面之间的区域.Meaning立亚达立亚达Readore 定义与标注定义与标注垂直度(Perpendicularity)公差带:当以平面为基准时,若被测要素为平面(如下图),则其垂直度公差带是距离为垂直度公差值,垂直于基准

10、平面的两平行平面之间的区域.Meaning立亚达立亚达Readore 定义与标注定义与标注角度/倾斜度(Angularity )公差带:任意方向上线对面的倾斜度公差带(如下图)是直径为倾斜度公差值,与基准平面成理论正确方向的圆柱面内的区域.Meaning立亚达立亚达Readore 定义与标注定义与标注跳动公差跳动公差是基于特定的测量方法规定的具有综合性质的形位公差项目.分为圆跳动和全跳动两种.立亚达立亚达Readore 定义与标注定义与标注圆跳动(Circular Runout)圆跳动公差是关联实际被测要素对理想圆的允许变动,理想圆的圆心在基准轴在线.根据允许变动的方向,圆跳动可以分为径向圆跳

11、动,轴向(端面)圆跳动和斜向圆跳动三种.Meaning立亚达立亚达Readore 定义与标注定义与标注定位公差定位公差是关联实际被测要素对具有确定位置的理想被测要素的允许变动.理想被测要素的位置由基准及理论正确尺寸确定.当理论正确尺寸为零,且基准要素和被测要素均为轴线时,称为同轴度公差;若基准要素和被测要素的轴线足够短,或均为中心点时,称为同心度公差;当理论正确尺寸为零,基准要素或被测要素为其它中心要素时,称为对称度公差;在其它情况下,均统称为位置度公差.立亚达立亚达Readore 定义与标注定义与标注同心(轴)度(Concentricity)同轴度公差带是直径为同轴度公差值,轴线与基准轴线重

12、合的圆柱面内的区域.Meaning立亚达立亚达Readore 定义与标注定义与标注对称度(Symmetry)对称度公差带是距离为对称度公差值,中心平面 (中心线.轴线)与基准中心要素(中心平面.中心线或轴线)重合的两平行平面(或两平行直线)之间的区域.Meaning立亚达立亚达Readore 定义与标注定义与标注位置度(Position)根据被测要素的不同,位置度公差可以分为点的位置度公差,线的位置度公差和面的位置度公差.如图,各孔的中心线必须位于直径为位置度公差0.25,轴线位于由基准A.B.C和理论正确尺寸所确定的理想位置上的圆柱面公差带内.計算公式計算公式: :立亚达立亚达Readore

13、 常见符号及标注名称标注方式名称标注方式材料厚度T最大MAX直径最小MIN球面直径S参考尺寸REF半径R版本REV球面半径SR变更点平方SQ倒角Cx公制螺纹Mx特殊公差2.0英制螺纹#x-xx特殊公差2.0表面粗糙度相同特征TYP-0.1-0.3+0.1+0.3立亚达立亚达Readore 常见公差标注立亚达立亚达Readore q 机器装配机器装配 机械装配是按规定的精度和技术要求，将构成机器的零件结合成组件、部件和产品的过程。装配是机器制造中的后期工作，是决定产品质量的关键环节。q 机器装配基本作业机器装配基本作业q 机器装配精度机器装配精度清洗连接校正、调整与配作 平衡验收、试验相互位置精

14、度相互运动精度相互配合精度立亚达立亚达Readore 装配工作的基本内容装配工作的基本内容清洗清洗去除粘附在零件上的灰尘、切屑和油去除粘附在零件上的灰尘、切屑和油污。清洗后的零件通常还具有一定的污。清洗后的零件通常还具有一定的中间防锈能力。中间防锈能力。联接联接可拆卸联接可拆卸联接螺纹联接、键联接和螺纹联接、键联接和销钉联接等，其中以螺纹联接的应用销钉联接等，其中以螺纹联接的应用最为广泛。最为广泛。不可拆卸连接不可拆卸连接焊接、铆接及过盈焊接、铆接及过盈连接等。连接等。立亚达立亚达Readore 校正、调校正、调整与配作整与配作校正是指产品中相关零部件相互位置校正是指产品中相关零部件相互位置的

15、找正、找平及相应的调整工作。的找正、找平及相应的调整工作。 配配作通常指配钻、配铰、配刮和配磨等。作通常指配钻、配铰、配刮和配磨等。平衡平衡防止运转平稳性要求较高的机器在使防止运转平稳性要求较高的机器在使用中出现振动。用中出现振动。验收试验验收试验根据有关技术标准和规定，对其进行根据有关技术标准和规定，对其进行比较全面的检验和试验。比较全面的检验和试验。装配工作的基本内容装配工作的基本内容立亚达立亚达Readore q 机器装配精度分析机器装配精度分析回转台床鞍升降台P0TRS图5-1 卧式万能铣床工作台面对升降台垂直移动的垂直度要求千分表直角尺工作台移动方向影响装配精度的因素影响装配精度的因

16、素 零 件 的 加 工 精 度零 件 的 加 工 精 度（与多个零件精度有（与多个零件精度有关，图关，图5-1） 装配方法与装配技术装配方法与装配技术 零件间的接触质量零件间的接触质量 力、热、内应力引起力、热、内应力引起的零件变形的零件变形 旋转零件的不平衡旋转零件的不平衡 立亚达立亚达Readore 切削机械加工切削机械加工 钳工钳工：通过工人手持工具进行切削加工。通过工人手持工具进行切削加工。 机械加工机械加工：采用不同的机床（如车床、铣采用不同的机床（如车床、铣 床、刨床、磨床、钻床等）对工床、刨床、磨床、钻床等）对工 件进行切削加工。件进行切削加工。立亚达立亚达Readore 加加

17、工工 精精 度度 加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、形状、位置等参数同理论参数的相符合的形状、位置等参数同理论参数的相符合的程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：a. 尺寸精度：尺寸精度：零件尺寸参数的准确程度。零件尺寸参数的准确程度。b.b.形状精度：形状精度：零件形状与理想形状接近程度。零件形状与理想形状接近程度。c.c.位置精度：位置精度：零件上实际要素（点、线、面）相对零件上实际要素（点、线、面）相对于基准之间位置的准确度。于基准之间位置的准确度。2022-4-30立亚达立亚达Readore 2022-4-

18、302.1 加加 工工 精精 度度 国家标准规定：常用的精度等级分为国家标准规定：常用的精度等级分为2020级，级，分别用分别用IT01IT01、IT0IT0、IT1IT1、IT2IT2IT18IT18表示。表示。数字越大，精度越低。其中数字越大，精度越低。其中IT5-IT13IT5-IT13常用。常用。 高高 精精 度：度：IT5IT5、IT6 IT6 通常由磨削加工获得。通常由磨削加工获得。 中等精度：中等精度：IT7-IT10 IT7-IT10 通常由精车、铣、刨获得。通常由精车、铣、刨获得。 低低 精精 度：度：IT11-IT13 IT11-IT13 通常由粗车、铣、刨、钻通常由粗车、

19、铣、刨、钻 等加工方法获得。等加工方法获得。立亚达立亚达Readore 精度等级精度等级尺寸精度范围尺寸精度范围Ra值范围值范围（m）相应的加工方法相应的加工方法低精度低精度IT13IT 112512.5粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等中等中等精度精度IT10IT 96.33.2半精车、半精镗、半精铣、半精刨、半精车、半精镗、半精铣、半精刨、扩孔等扩孔等IT8IT 71.60.8精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、粗精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、粗铰等铰等高精度高精度IT7IT 60.80.2精磨、精铰等精磨、精铰等特别特别精密精密精度精度IT5IT2Ra0.2研磨、珩磨

20、、超精加工、抛光等研磨、珩磨、超精加工、抛光等零件精度等级及其相应的加工方法零件精度等级及其相应的加工方法立亚达立亚达Readore 2.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度 表面粗糙度：表面粗糙度：零件微观表面高低不平的零件微观表面高低不平的 程度。程度。 产生的原因产生的原因： 1）切削时刀具与工件相）切削时刀具与工件相 对运动产生的磨擦；对运动产生的磨擦； 2）机床、刀具和工件在加工时的振动；）机床、刀具和工件在加工时的振动； 3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹；）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹； 4）加工时零件表面发生塑性变形。）加工时零件表面发生塑性变形。 立亚达立亚达Rea

21、dore 2.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度 表面粗糙度对零件质量的影响：表面粗糙度对零件质量的影响： 零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，主要有以下几个方面：主要有以下几个方面： 1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触 变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快； 2) 表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损，表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损， 造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰 挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低；挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低； 3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造 成表面腐蚀；成表面腐蚀； 4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而 造成零件断裂。造成零件断裂。立亚达立亚达Readore 2.2 表