第一章 機(jī)械設(shè)計(jì)概論

1、v機(jī)械設(shè)計(jì)概論 v螺紋連接與螺紋傳動(dòng) v帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng) v齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) v蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) v軸的設(shè)計(jì) v鍵連接和銷連接設(shè)計(jì) v聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器 v滑動(dòng)軸承v滾動(dòng)軸承及裝置設(shè)計(jì) v平面連桿機(jī)構(gòu) v凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) v常用步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 第一章第一章 機(jī)械設(shè)計(jì)概論機(jī)械設(shè)計(jì)概論主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1-1 機(jī)械的組成機(jī)械的組成v為了減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高生產(chǎn)效率創(chuàng)造和發(fā)展了各種機(jī)械。v國(guó)家的發(fā)展離不開(kāi)機(jī)械，機(jī)械發(fā)展的水平可以反映一個(gè)國(guó)家發(fā)展水平。v機(jī)械的種類繁多，其構(gòu)造、性能和用途等各不相同。當(dāng)從機(jī)械的組成分析，又有其共同特點(diǎn)，它們都有一些典型的機(jī)構(gòu)和零件組成。機(jī)械和機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的歷史v由幾種

2、簡(jiǎn)單工具而來(lái):v石器時(shí)代:石刀、石斧、桔槔、轆轤。牲畜力、風(fēng)力、火力。v18世紀(jì)60年代：蒸汽機(jī)。作為動(dòng)力，促進(jìn)了其它工業(yè)的發(fā)展。v19世紀(jì)60年代：直流發(fā)電機(jī)。v19世紀(jì)80年代：交流發(fā)電機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)。v20世紀(jì)初：電動(dòng)機(jī)取代了蒸汽機(jī)。蒸汽機(jī)是驅(qū)動(dòng)各種工作機(jī)械的基礎(chǔ)。機(jī)械的基本概念v1. 機(jī)器的特征1）人為的組合體2）各實(shí)體間有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)3）能做有效的機(jī)械功或能量轉(zhuǎn)換v2. 機(jī)構(gòu)、零件、構(gòu)件機(jī)構(gòu)：機(jī)器的前兩個(gè)特征零件：機(jī)械制造單元體構(gòu)件：運(yùn)動(dòng)單元體v機(jī)器(Machine) v 機(jī)構(gòu)(Mechanism) v 機(jī)械(Machinery)機(jī)器組成：機(jī)器組成：轎車組成：例例-內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī) 例

3、例2-平面的牛頭刨床平面的牛頭刨床例例3 -自行車自行車齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)通用零件包括：通用零件包括：齒輪、鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)；齒輪、鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)； 軸、聯(lián)軸器、離合器；滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承；軸、聯(lián)軸器、離合器；滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承； 螺栓、鍵、花鍵、銷；彈簧等。螺栓、鍵、花鍵、銷；彈簧等。連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)零件：組成機(jī)器的不可拆的基本單元（即制造的基本單元） 。部件：為完成同一使命而協(xié)同工作的許多零件的組合。如：滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器。用途專用零部件：只在一定類型機(jī)器中使用的零件，如曲軸。通用零部件：各種機(jī)器中普遍使用的零部件，如齒輪、螺栓。標(biāo)準(zhǔn)件：制

4、定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并由專門工廠生產(chǎn)的零部件。 如：滾動(dòng)軸承、螺栓等。1-2 本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)v課程內(nèi)容 機(jī)械設(shè)計(jì)的一般原則，機(jī)械組成，常用機(jī)構(gòu)、通用零部件的工作原理、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法v課程性質(zhì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是一門介紹常用機(jī)構(gòu)和通用機(jī)械零件的基本知識(shí)、基本設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生初步具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)裝置的專業(yè)基礎(chǔ)課。v 專業(yè)基礎(chǔ)課專業(yè)基礎(chǔ)課v 基礎(chǔ)理論課基礎(chǔ)理論課 工程專業(yè)課工程專業(yè)課1-2 本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)v任務(wù)：掌握常用機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、特性等基本知識(shí)，初步具有選用、分析機(jī)構(gòu)的能力。掌握通用機(jī)械零件的工作原理、特點(diǎn)、應(yīng)用和簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)

5、計(jì)算方法，并初步具有選 用、 分析和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)裝置的能力。 運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)及查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力。1、使用要求實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能，工作可靠。2、經(jīng)濟(jì)性要求三方面：生產(chǎn)成本低、使用消耗小、維護(hù)費(fèi)用低。措施：1）設(shè)計(jì)中采用“三化”零部件；標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化2）應(yīng)用成熟的新技術(shù)、新材料。3）選用高效率設(shè)備，減少動(dòng)力、燃料消耗。3、外觀造型要求顏色、造型4、環(huán)保要求噪音、廢氣、廢液。如：CNG汽車。1-3 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般程序機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般程序一、機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求一、機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求二、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序二、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序1-4 機(jī)械零件的工作能

6、力和計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則一、機(jī)械零件的工作能力一、機(jī)械零件的工作能力n零件的工作能力零件的工作能力是指在一定的工作條件下，是指在一定的工作條件下，在預(yù)定的使用期限內(nèi)，不發(fā)生失效的安全在預(yù)定的使用期限內(nèi)，不發(fā)生失效的安全工作限度。工作限度。n主要指標(biāo)（準(zhǔn)則）主要指標(biāo)（準(zhǔn)則）：強(qiáng)度、剛度、耐磨性、：強(qiáng)度、剛度、耐磨性、振動(dòng)穩(wěn)定性、耐熱性。對(duì)于具體的零件，振動(dòng)穩(wěn)定性、耐熱性。對(duì)于具體的零件，應(yīng)應(yīng)根據(jù)它們的主要失效形式，采用相應(yīng)的根據(jù)它們的主要失效形式，采用相應(yīng)的計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算準(zhǔn)則。二、機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則二、機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則v1. 強(qiáng)度準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則 強(qiáng)度是指零件在一定載荷作用下抵抗破壞

7、的能力。若零件強(qiáng)度不夠就會(huì)出現(xiàn)整體斷裂，表面接觸疲勞或塑性變形等失效。v 2. 剛度準(zhǔn)則 剛度是指零件在一定載荷下抵抗變形的能力。若剛度不夠，變形就會(huì)過(guò)大，從而影響機(jī)械正常工作。例如機(jī)床主軸、齒輪軸變形的后果。,二、機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則二、機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 3. 耐磨性準(zhǔn)則 耐磨性準(zhǔn)則是指相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件工作表面抵抗磨損的能力。若磨損過(guò)大，則會(huì)削弱零件強(qiáng)度，降低配合精度和效率。v 4. 振動(dòng)和噪聲準(zhǔn)則v 研究系統(tǒng)的動(dòng)力特性，分析其噪聲源，采取使系統(tǒng)固有振動(dòng)頻率遠(yuǎn)離受迫振動(dòng)頻率及提高配合精度等措施降低振動(dòng)和噪聲。1-5 機(jī)械設(shè)計(jì)中常用材料的選擇機(jī)械設(shè)計(jì)中常用材料的選擇v常用材料：鋼、鑄鐵、有色合金

8、（鋁合金、常用材料：鋼、鑄鐵、有色合金（鋁合金、銅合金）、非金屬材料（尼龍、工程塑料、銅合金）、非金屬材料（尼龍、工程塑料、橡膠）。橡膠）。常用材料的選擇原則：常用材料的選擇原則：v滿足使用要求滿足使用要求v符合工藝要求符合工藝要求v綜合經(jīng)濟(jì)效益要求綜合經(jīng)濟(jì)效益要求一、載荷和應(yīng)力分類一、載荷和應(yīng)力分類1、載荷分類靜載荷：不隨時(shí)間變化或變化緩慢。動(dòng)載荷：隨時(shí)間變化。名義載荷：直接根據(jù)額定功率進(jìn)行計(jì)算出來(lái)的載荷稱為名義載荷，名義載荷的計(jì)算一般運(yùn)用公式來(lái)進(jìn)行。 計(jì)算載荷：計(jì)算載荷指被吊物體質(zhì)量與吊索具質(zhì)量之和， 以及綜合考慮到動(dòng)載系數(shù)、不均衡載荷系數(shù)的影響后，通過(guò)計(jì)算所得的載荷 。1-6 許用應(yīng)力和

9、安全系數(shù)許用應(yīng)力和安全系數(shù)一、載荷和應(yīng)力分類一、載荷和應(yīng)力分類2、應(yīng)力分類變應(yīng)力：變應(yīng)力就是隨著外荷載的變化，應(yīng)力也相應(yīng)變化的一種情況。 靜應(yīng)力：是指零件在工作過(guò)程中由外因（受力、溫度變化等）作用而產(chǎn)生的不變化的應(yīng)力 。1-6 許用應(yīng)力和安全系數(shù)許用應(yīng)力和安全系數(shù)靜應(yīng)力只能由靜載荷產(chǎn)生，變應(yīng)力可能由變載荷或靜載荷產(chǎn)生。a0tt0a在變應(yīng)力下，零件的主要失效形式為：疲勞破壞二、零件的極限應(yīng)力二、零件的極限應(yīng)力lim1. 靜應(yīng)力下的極限應(yīng)力靜應(yīng)力下的極限應(yīng)力v 脆性材料脆性材料斷裂破壞斷裂破壞強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限v 塑性材料塑性材料過(guò)大塑變過(guò)大塑變屈服極限屈服極限2. 變應(yīng)力下的極限應(yīng)力變應(yīng)力下的極限

10、應(yīng)力v 疲勞破壞疲勞破壞 圖中：圖中：v N-循環(huán)基數(shù)循環(huán)基數(shù)v -對(duì)稱循環(huán)持久極限對(duì)稱循環(huán)持久極限本章英語(yǔ)主題詞本章英語(yǔ)主題詞機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì) machine designmachine design （mechanical designmechanical design）機(jī)械零件機(jī)械零件 machine componentmachine component （mechanical componentmechanical component）機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng) mechanical drivemechanical drive強(qiáng)度準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則 strength criterionstrength criterion剛度準(zhǔn)則剛度準(zhǔn)則 rigidity criterionrigidity criterion耐磨性準(zhǔn)則耐磨性準(zhǔn)則 wear ability criterionwear ability criterion （wear-resistance criterionwear-resistance criterion）可靠性準(zhǔn)則可靠性準(zhǔn)則 reliability cri