大理工机械设计课件第1章 机械设计总论

第一篇机械设计总论

第一章机械设计概论

§1—1机械设计课程的性质与任务

一、本课程的研究对象

机器：机械系统、液压气动系统、控制监测系统、电气系统

机械零件：标准零件、非标准件;通用机械零件、专用机械本课程的研究对象：一般参数的通用零件的设计理论与方法性质:培养学生具有机械设计能力的一门技术基础课程二、本课程的任务：

1）树立正确的设计思想2）掌握通用机械零部件的设计原理、方法和一般规律。3）掌握一定的设计技能（查阅资料，运用标准、规范。）4）掌握典型机械零件的实验方法，获得基本的实验技能。5）树立创新意识，培养机械设计的创新能力。

6）了解机械设计的最新动态

。学习本课程的注意事项：

1）注意理论联系实际，将机械零件的设计放到整个机械系统中加以考虑。(系统性)2）注意掌握零部件的共性，机械零部件设计的一般思路

(典型性)3）综合性4）工程性本课程的设计性、综合性和实践性都较强。

三、机械设计的类型1、开发性设计工作原理和结构都是新的2、适应性设计工作原理和设计方案不变，作局部变更或增加一些附加的功能，在结构上作相应的调整3、变形设计工作原理和功能结构不变，为了适应工艺条件或使用要求，改变一些产品的具体参数或结构四、机械创新设计1、对环境事物的敏感性2、善于联想、有预见3、掌握新技术信息4、有较强的机械设计能力5、有坚强的意志、广泛的兴趣、活跃的性格§1—2机械设计的基本要求及设计程序

一、机械设计的基本要求

a)对机器使用功能方面的要求(强度、刚度、寿命、精度、运动范围、耐热性、不污染环境等）

b)工艺性要求加工、装配、修理方便，有零件损坏时便于更换c)

能保证使用者安全，操作方便d)

要尽量降低零件的生产、制造成本对机器经济性的要求f)外形美好二、机械设计的一般程序1、机器设计的一般程序（p7)

市场调研可行性研究原理方案设计技术设计试制试验小批生产试销投产设计任务书定出最佳方案装配图、零件图、技术文件样机评价改进考核工艺性收集用户意见产品销售

1）建立零件的受力模型，确定零件的计算载荷

2）选择零件的类型与结构

3）选择零件的材料

4）按可能的失效形式确定零件的计算准则，并确定零件的基本尺寸，并加以标准化和圆整

5）零件的结构设计

6）绘制零件的工作图，并编写计算说明书

2、机械零件设计的一般步骤§1—3机械零件的主要失效形式和设计计算准则

一、机械零件的失效形式

失效——零件丧失正常工作能力或达不到设计要求的性能失效形式：强度失效、刚度失效、磨损失效、振动、噪声失效、精度失效、可靠性失效二、机械零件的计算准则

工作能力——零件不发生失效时的安全工作限度

计算准则——以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件工作能力计算依据的基本原则（计算所依据的条件）1、强度准则

2、刚度准则

零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力

零件在载荷作用下抵抗破坏的能力

y——可以是挠度、偏转角或扭转角

强度、屈服极限3、耐磨性准则

作相对运动的零件其工作表面抵抗磨损的能力

4、振动和噪声准则

5、热平衡准则

7、可靠性准则

系统、机器或零件在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。

f:激振源频率；fp:固有频率6、精度准则

高精度机械零件或机构，运动误差小于许用值：可靠度——表示零件在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率

N0个相同零件在同样条件下同时工作，在规定的时间内有Nf个失效，剩下Ns个仍继续工作，则

不可靠度（失效概率）：

n个零件组成的串联系统，单个零件的可靠度:R1、R2

、

…Rn，则系统的可靠度为R=R1R2…Rn§1—4机械零件常用的材料及其选择原则

一、机械零件的常用材料

1、黑色金属

铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁铸钢——铸造性比铸铁差，但比锻钢和轧制钢好。强度比铸铁好，但比锻钢和轧制钢差碳钢与合金钢——应用最广泛2、有色金属a)铝合金——重量轻、导热导电性较好、塑性好、抗氧化性好，高强度铝合金强度可与碳素钢相近b)铜合金——黄铜：Cu与Zn合金青铜：Cu与Sn的合金无锡青铜：Cu与铝、硅、锰、镍的合金。

3、非金属材料塑料——轻、易加工成形、减摩性好，强度低，可作为普通机械零件、绝缘体陶瓷——电热性好，硬度高橡胶——弹性、绝缘性好，常用作弹性元件和密封元件、减震元件4、复合材料二、机械零件材料选用的原则

(p11)1、使用要求2、工艺要求3、经济性要求三、机械零件的标准化1、各种机械零部件的标准化2、机械零件参数标准化3、材料标准标准分为国家标准（ＧＢ）和行业标准（JＢ）主要参数系列化零部件的通用化：不同的产品中，可以有此零件或部件是相同的“三化”：标准化、通用化、系列化§1—5机械设计的最新进展

1、系统工程理论用于机械设计2、可靠性设计3、运用机械学理