第1章机械设计基础绪论

第一章绪论第一节机械的组成第二节机械设计概述第三节本课程主要内容、义务及其学习方法第一节机械的组成机械是机构和机器的总称。单缸内燃机一、机器与机构机器具有以下三个共同特征：1.都是人为的各种实物的组合。例如电动机和内燃机变换能量;起重运输机传送物料,计算机变换传送信息.2.组成机器的各种实物间具有确定的相对运动。3.可以变换或传送能量,物料和信息.辅助系统(例如光滑、显示、照明等)原动部分传动部分执行部分控制部分机械传动液压传动电传动气压传动传送动力、扭矩改动运动参数及运动方式螺旋齿轮蜗杆带链离合器机器的组成机器的四个组成部分1.原动部分:机器任务的动力源4.控制部分:控制机器的开动和停顿,改动运动的速度和方向等等2.任务部分:直接完成机器预定功能的部分3.传动部分:机器中将原动机的动力和运动传送给任务部分的中间部分,大多为机械传动系统电动大门表示图组成：电动机〔原动机〕减速器〔传动系统〕连杆机构ABCD〔任务执行系统〕电气控制系统机构根据实现运动方式〔往复挪动、回转运动等〕的机件的外形特点，把相应机件的组合称为机构常见的机构带传动机构链传动机构齿轮机构凸轮机构连杆机构螺旋机构机械的各个部分都是由机构组合而成这种内燃机可视为以下三种机构的组合:①曲柄滑块机构，由活塞4、连杆3、曲轴2和机架1构成，作用是将活塞的往复挪动转换为曲柄的延续转动;②齿轮机构，由齿轮9、10和机架1构成，作用是改动转速的大小和转动的方向;③凸轮机构，由凸轮8、推杆7和机架1构成，作用是将凸轮的延续转动转变为推杆有规律的间歇往复挪动。二、构件与零件构件组成机械的各个相对运动的机件,是机械的运动单元.如汽车的轮子,车床的主轴.公用零件:只在某些机器中运用.如气轮机中的叶片.起重机的吊钩.通用零件:机器中普遍运用的零件,如齿轮,轴.螺钉零件机械的制造单元.如螺钉,螺母,轴等能够是由一个零件构成，但通常是由假设干个零件刚性联接而成。由假设干零件组成的构件——连杆12341--连杆体2--螺栓3--螺母4--连杆盖机械的各个部分都是由机构组合而成机构由假设干个构件经过动结合组合而成机构具有机器的1、2特征。(1)它们都是人为实体(构件)的组合(2)各个运动实体之间具有确定的相对运动。构件由假设干个零件经过静结合组装而成机器与机构的区别在于：机器能实现能量的转换〔如内燃机、发电机、电动机〕，能替代人的劳动去作有用的机械功。第二节机械设计概述一.机械设计的根本要求和普通程序1、根本要求满足机器预定的任务要求，如机器任务部分的运动方式、速度、运动精度和平稳性、需求传送的功率，以及某些运用上的特殊要求〔如高温、防潮等〕。功能要求平安可靠性要求〔1〕使整个技术系统和零件在规定的外载荷和规定的任务时间内，能正常任务而不发生断裂、过度变形、过度磨损、不丧失稳定性。〔2〕能实现对操作人员的防护，保证人身平安和身体安康。〔3〕对于周围环境和人不呵斥危害和污染，同时要保证机器对环境的顺应性。要求便于加工、装拆以及维护。构造工艺性要求经济性在产品整个设计周期中，必需把产品设计、销售及制造三方面作为一个系统工程来思索，用价值工程实际指点产品设计，正确运用资料，采用合理的构造尺寸和工艺，以降低产品的本钱。设计机械系统和零部件时，应尽能够规范化、通用化、系列化，以提高设计质量、降低制造本钱。2.设计过程三阶段:1.方案阶段:明确机器应该具有的功能,制定设计义务书2.方案设计阶段确定实现其功能的原理.从技术和经济方面思索,选择一定的原动机和各个其他部分.绘出原理图机构运动简图3.技术设计阶段将原理方案详细化构造化.思索机械总体规划和外形.绘制整机配备草图和部件配备草图.确定零件的外形,尺寸,资料等.并对整机和零件进展精度设计等明确设计要求〔确定设计对象的预期功能、有关目的及限制条件〕提出设计方案〔拟定粗线条的总体布置，进展概略计算，得出可供比较评价的多种设计方案，从中选取最正确方案〕总体设计〔进展分析计算和经济评价，最后绘制总体设计图〕构造设计〔施工设计，完成施工所需的总装图，零件任务图及技术文件〕试制、鉴定〔经过样机试制，从技术上、经济上作出全面评价〕产品定型信息反馈二.机械零件设计的计算准那么和普通步骤1.计算准那么(1)强度准那么强度是零件体抗破裂和塑性变形的才干.它分体积强度和接触强度(2)刚度准那么刚度是零件抵抗弹性变形的才干.就是要保证机器任务时零件弹性变形量不超越许用值(3)耐磨性准那么零件在任务中抵抗各种摩擦的才干.保证零件的磨损量不超越允许值(4)振动稳定性零件不发生共振.使零件的固有频率与周期性外力的变化频率错开还有耐热性等等.

失效分析磨损相对运动的零件外表因摩擦的存在，而导致零件外表资料的逐渐丧失。外表压溃过量塑性变形打滑磨损疲劳点蚀胶合断裂振动失效过量弹性变形零件失效外表失效外表压溃零件外表质量不高或硬度不够时，在外载荷作用下出现的碎裂景象。外表压溃过量塑性变形打滑磨损疲劳点蚀胶合断裂振动失效过量弹性变形零件失效外表失效失效分析过量塑性变形零件上的应力超越了资料的屈服极限时，零件会发生塑性变形。外表压溃过量塑性变形打滑磨损疲劳点蚀胶合断裂振动失效过量弹性变形零件失效外表失效失效分析打滑靠外表摩擦力坚持任务才干的带传动，当传送的有效圆周力超越临界摩擦力时，就将发生打滑失效。外表压溃过量塑性变形打滑磨损疲劳点蚀胶合断裂振动失效过量弹性变形零件失效外表失效

失效分析疲劳点蚀作用在零件上的脉动循环变应力超越其接触疲劳极限时，出现疲劳裂纹，裂纹逐渐扩展使外表金属小片剥落构成疲劳点蚀。外表压溃过量塑性变形打滑磨损疲劳点蚀胶合断裂振动失效过量弹性变形零件失效外表失效

失效分析过量弹性变形零件在载荷作用下产生的弹性变形超越了机器任务性能允许的极限值时，会使机器的任务精度降低以致不能正常任务。外表压溃过量塑性变形打滑磨损疲劳点蚀胶合断裂振动失效过量弹性变形零件失效外表失效失效分析胶合两相对运动的零件在高速重载的作用下，常因接触区温升过高而使光滑油失效，使两零件直接接触，以致部分相互粘结，又被撕裂的景象。外表压溃过量塑性变形打滑磨损疲劳点蚀胶合断裂振动失效过量弹性变形零件失效外表失效

失效分析过量弹性变形零件在载荷作用下产生的弹性变形超越了机器任务性能允许的极限值时，会使机器的任务精度降低以致不能正常任务。外表压溃过量塑性变形打滑磨损疲劳点蚀胶合断裂振动失效过量弹性变形零件失效外表失效失效分析断裂零件在外载荷作用下，某一危险截面上的应力超越零件的强度极限时所发生的断裂。零件在循环变应力作用下，危险截面上的应力超越零件的疲劳强度时会产生[疲劳断裂。外表压溃过量塑性变形打滑磨损疲劳点蚀胶合断裂振动失效过量弹性变形零件失效外表失效

失效分析振动失效高速运转的零件，当其转速等于或接近零件的自振频率时，会发生共振，使振幅急剧增大，导致零件及系统在短时期破坏。外表压溃过量塑性变形打滑磨损疲劳点蚀胶合断裂振动失效过量弹性变形零件失效外表失效

失效分析过量弹性变形零件在载荷作用下产生的弹性变形超越了机器任务性能允许的极限值时，会使机器的任务精度降低以致不能正常任务。外表压溃过量塑性变形打滑磨损疲劳点蚀胶合断裂振动失效过量弹性变形零件失效外表失效2机械零件设计的普通步骤(1)根据零件的运用要求〔如功率、转速等〕,选择零件的类型及构外型式。(2)根据零件的任务情况计算作用在零件上的载荷,分析应力形状和性质〔拉、压力，剪切力〕。(3)根据零件运用,工艺和经济等要求选择资料及热处置方法(4)根据零件的主要失效方式确定其计算准那么，并由相应的公式确定零件的根本尺寸。(5)根据零件作用,制造配备等进展零件的构造设计(6)根据零件之间位置关系,进展精度设计,给出零件的尺寸公差,外形公差,位置公差,外表粗糙度(7)绘制零件的任务图，拟定必要的技术条件，编写计算阐明书。 机械零件常用资料及其选用原那么 1、钢—— 一、常用资料钢的强度较高，塑性较好，可经过轧制、锻造、冲压、焊接和铸造方法加工各种机械零件，并且可以用热处置和外表处置方法提高其机械性能，因此其运用极为广泛。含碳量小于2%的铁碳合金称为钢，含碳量大于2%的铁碳合金称为铁。2．铸铁 常用的铸铁有灰铸铁HT；球墨铸铁QT；可锻铸铁；合金铸铁等。3．有色金属合金有色金属合金具有良好的减磨性、跑合性、抗腐蚀性、抗磁性、导电性等特殊的性能。在工业中运用最广的是铜合金、轴承合金和轻合金。有色金属合金比黑色金属价贵。铜合金有青铜与黄铜。黄铜——铜与锡的合金，它具有很好的塑性和流动性，能辗压和铸造各种机械零件。青铜——锡青铜和无锡青铜两类，它们的减摩性和抗腐蚀性均较好。轴承合金〔又称巴氏合金、白合金〕——铜、锡、铅、锑的合金，其减磨性、导热性、抗胶合性好，但强度低且较贵，主要用于制造滑动轴承的轴承衬。4、非金属资料 塑料、橡胶、陶瓷、木料、毛毡、皮革、棉丝等。1)．橡胶橡胶富有弹性，有较好的缓冲、减振、耐热、绝缘等性能，常用作联轴器和减振器的弹性安装、橡胶带及绝缘资料等。2〕．塑料塑料是合成高分子资料工业中消费最早、开展最快、运用最广的资料。塑料比重小，易制成外形复杂的零件，而且各种不同塑料具有不同的特点，如耐蚀性、减摩耐磨性、绝热性、抗振性等。常用塑料包括聚氯乙烯、聚烯烃、聚苯乙烯、酚醛和氨基塑料。工程塑料包括聚甲醛、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、尼龙、MC尼龙、氯化聚醚等。3〕．复合资料 复合资料是将两种或两种以上不同性质的资料经过不同的工艺方法人工合成多相的资料。它既可以坚持组成资料各自原有的一些最正确特性，又可具有组合后的新特性，这样就可根据零件对于资料性能的要求进展资料配方的优化组合。由于运用于光、热、电、阻尼、光滑、生物等方面新的复合材的不断问世，复合资料的运用范围正得到不断的扩展。4〕．陶瓷 陶瓷资料具有高的熔点，温度界限为1,200℃～1,600℃，运用于现代机械安装设备，特别是高温机械部分。此外高硬度的陶瓷资料，具有摩擦系数小、耐磨、耐化学腐蚀、比重小、线膨胀系数小等特性，使之在精细机械中、运用于高温、中温、低温领域，可以作机械零件，也可以做电机零件；以机械安装为代表运用的陶瓷资料叫工程陶瓷。二、机械零件资料的选用原那么5、资料的经济性。1、载荷及应力的大小、性质及其分布；2、零件的任务情况；3、零件的尺寸及质量；4、零件构造的复杂程度及资料的加工可靠性；资料的选择应根据以下原那么：三机械设计的新开展1.由宏观向微观开展提示微观机理2.偏重点由零件的静态(载荷不变)设计转向多种零件的综合或者整机的动态设计3.新的设计方法不断出现:优化设计,有限元等等4.机电一体化时机械产品的开展方向5.步入计算机辅助设计时代第三节本课程主要内容、义务、学习方法1．主要内容本课程是一门技术根底课，其最显著的特点是根底实际与工程实践的结合。1〕常用机构的组成及任务原理、运动特性和设计的实际和方法2〕通用零件的原理和特点、选用和设计3〕零件的维护和运用普通常识机械设计——对零件进展强度设计〔功能问题〕机械原理——对常用机构进展综合分析〔构造问题〕2．学习的义务1、熟习常用机构的任务原理、运动特性以