2024年西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)CH06

西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)CH06CONTENTS機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)概述機(jī)械零件的強(qiáng)度與剛度機(jī)械零件的摩擦、磨損與潤(rùn)滑機(jī)械零件的常用材料及其選擇連接件的設(shè)計(jì)與選用軸系零部件的設(shè)計(jì)與選用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)概述01機(jī)械設(shè)計(jì)的主要目的是將需求和概念轉(zhuǎn)化為具體的機(jī)械產(chǎn)品或系統(tǒng)，以滿足特定的功能要求。通過優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)、減少材料消耗、提高加工精度等方式，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。優(yōu)秀的機(jī)械設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品的性能、可靠性、安全性等，從而增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能提高生產(chǎn)效率增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力機(jī)械設(shè)計(jì)的目的和意義設(shè)計(jì)應(yīng)滿足產(chǎn)品或系統(tǒng)的功能要求。功能性設(shè)計(jì)應(yīng)確保產(chǎn)品或系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力?？煽啃詸C(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和步驟設(shè)計(jì)應(yīng)考慮成本效益，追求最佳性價(jià)比。設(shè)計(jì)應(yīng)確保產(chǎn)品或系統(tǒng)在使用過程中不對(duì)人員和環(huán)境造成傷害或危害。機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和步驟安全性經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)步驟明確設(shè)計(jì)任務(wù)和要求。進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研和需求分析。機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和步驟制定設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和優(yōu)化。完成設(shè)計(jì)文檔和圖紙。機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和步驟進(jìn)行樣機(jī)試制和試驗(yàn)驗(yàn)證。修改完善設(shè)計(jì)并進(jìn)行最終評(píng)審。機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和步驟借助人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的機(jī)械設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。智能化設(shè)計(jì)注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，采用環(huán)保材料、優(yōu)化能源利用等方式，降低機(jī)械產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響。綠色設(shè)計(jì)通過模塊化的設(shè)計(jì)方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的快速組合和配置，提高設(shè)計(jì)的靈活性和適應(yīng)性。模塊化設(shè)計(jì)利用數(shù)字孿生、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的數(shù)字化建模和虛擬化仿真，為設(shè)計(jì)提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。數(shù)字化與虛擬化機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)機(jī)械零件的強(qiáng)度與剛度02作用在機(jī)械零件上的外力，包括靜載荷和動(dòng)載荷。單位面積上的內(nèi)力，由載荷引起并分布在零件內(nèi)部。應(yīng)力是載荷與零件承載面積的比值，當(dāng)載荷增大時(shí)，應(yīng)力也相應(yīng)增大。載荷應(yīng)力載荷與應(yīng)力的關(guān)系載荷與應(yīng)力的關(guān)系

靜強(qiáng)度與疲勞強(qiáng)度靜強(qiáng)度機(jī)械零件在靜載荷作用下抵抗破壞的能力。疲勞強(qiáng)度機(jī)械零件在交變應(yīng)力作用下抵抗疲勞破壞的能力。靜強(qiáng)度與疲勞強(qiáng)度的關(guān)系靜強(qiáng)度是疲勞強(qiáng)度的基礎(chǔ)，疲勞強(qiáng)度通常低于靜強(qiáng)度。機(jī)械零件在受力時(shí)抵抗變形的能力。機(jī)械零件在受力作用下產(chǎn)生的形狀或尺寸的改變。剛度越大，零件在相同載荷作用下的變形越??；反之，剛度越小，變形越大。剛度變形剛度與變形的關(guān)系剛度與變形的關(guān)系選用高強(qiáng)度、高剛度的材料，如合金鋼、鈦合金等。通過改進(jìn)零件的結(jié)構(gòu)形狀、減小應(yīng)力集中、增加支撐等方式提高強(qiáng)度和剛度。采用淬火、回火等熱處理工藝，提高材料的力學(xué)性能。如噴丸、滾壓等表面處理技術(shù)，可以提高零件表面的強(qiáng)度和剛度。合理選擇材料優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)熱處理強(qiáng)化表面強(qiáng)化處理提高零件強(qiáng)度與剛度的措施機(jī)械零件的摩擦、磨損與潤(rùn)滑03兩個(gè)相互接觸的物體在相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，在接觸表面上產(chǎn)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。摩擦定義摩擦過程中，材料從零件表面逐漸喪失的現(xiàn)象。磨損定義摩擦是磨損的原因，磨損是摩擦的結(jié)果。摩擦與磨損的關(guān)系摩擦與磨損概述潤(rùn)滑劑的種類潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂、固體潤(rùn)滑劑、氣體潤(rùn)滑劑等。選用原則根據(jù)機(jī)械零件的工作條件（如溫度、壓力、速度等）、摩擦副的性質(zhì)（如材料、表面粗糙度等）以及潤(rùn)滑劑的性能（如粘度、油性、極壓性等）來選用合適的潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑的種類及選用齒輪的潤(rùn)滑齒輪傳動(dòng)常用噴油潤(rùn)滑和浸油潤(rùn)滑兩種方式，選擇時(shí)主要考慮齒輪的圓周速度、齒面接觸應(yīng)力和工作環(huán)境等因素。軸承的潤(rùn)滑滾動(dòng)軸承常用脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑兩種方式，選擇時(shí)主要考慮軸承的工作溫度、轉(zhuǎn)速和載荷等因素。導(dǎo)軌的潤(rùn)滑導(dǎo)軌常用脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑兩種方式，選擇時(shí)主要考慮導(dǎo)軌的精度、速度和載荷等因素。典型零件的潤(rùn)滑方式及選擇合理選擇摩擦副材料降低表面粗糙度采用表面處理技術(shù)控制工作條件減少摩擦與磨損的措施選擇具有自潤(rùn)滑性能的材料或互溶性好的材料配對(duì)，以降低摩擦系數(shù)和減少磨損。如滲碳淬火、表面淬火、化學(xué)熱處理等，以提高零件表面的硬度和耐磨性。提高零件表面的加工精度，降低表面粗糙度，以減小摩擦阻力和減少磨損。如控制溫度、降低壓力、減小相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度等，以改善摩擦副的工作條件，減少磨損。機(jī)械零件的常用材料及其選擇04具有良好的強(qiáng)度、塑性和韌性，易于加工和焊接，成本低廉，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械零件。碳鋼通過添加合金元素改善鋼的性能，如提高強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐腐蝕性，用于制造高性能的機(jī)械零件。合金鋼具有優(yōu)良的鑄造性能、減震性能和耐磨性，成本低廉，常用于制造機(jī)座、箱體等結(jié)構(gòu)件。鑄鐵如銅、鋁、鋅等，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，用于制造特殊要求的機(jī)械零件。有色金屬常用金屬材料及其性能復(fù)合材料由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料組成，具有優(yōu)異的綜合性能，如碳纖維復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、高模量和低密度等特點(diǎn)，用于制造高性能的機(jī)械零件。工程塑料具有優(yōu)良的耐腐蝕性、絕緣性、減震性和耐磨性，易于加工成型，用于制造軸承、齒輪等耐磨零件。橡膠具有優(yōu)良的彈性、耐磨性和耐油性，用于制造密封件、減震件等。陶瓷具有優(yōu)良的耐高溫性、耐腐蝕性和高硬度，用于制造高溫軸承、刀具等。常用非金屬材料及其性能根據(jù)零件的加工工藝選擇材料，如鑄造性能、鍛造性能、切削加工性能等。01020304根據(jù)零件的使用要求選擇材料，如強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性等。在滿足使用性能和工藝性能的前提下，盡量選擇價(jià)格低廉的材料以降低制造成本。考慮零件所處的工作環(huán)境和使用條件，選擇相適應(yīng)的材料以保證零件的可靠性和穩(wěn)定性。使用性能原則經(jīng)濟(jì)性原則工藝性能原則環(huán)境因素原則材料的選擇原則與方法新材料在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用高性能合金如高溫合金、耐蝕合金等，用于制造高溫、高壓和強(qiáng)腐蝕環(huán)境下的機(jī)械零件。納米材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和物理性能，如高強(qiáng)度、高硬度、高熱穩(wěn)定性和良好的耐磨性，用于制造高精度、高穩(wěn)定性的機(jī)械零件。生物可降解材料可在自然環(huán)境中被微生物分解為無害物質(zhì)，用于制造環(huán)保型的機(jī)械零件和結(jié)構(gòu)件。3D打印材料通過3D打印技術(shù)制造復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)的機(jī)械零件，具有快速成型、個(gè)性化定制等優(yōu)點(diǎn)。連接件的設(shè)計(jì)與選用05包括螺栓、螺釘、螺柱等，根據(jù)使用場(chǎng)景和連接要求選擇合適的類型。螺紋連接件的類型根據(jù)連接的厚度和孔徑選擇合適的螺紋尺寸，確保連接的緊固性和穩(wěn)定性。螺紋連接件的尺寸根據(jù)連接件所承受的載荷和應(yīng)力要求，選擇合適的材料和強(qiáng)度等級(jí)。螺紋連接件的強(qiáng)度采用鎖緊裝置、增加摩擦力等措施，防止連接件在振動(dòng)或沖擊下松動(dòng)。螺紋連接件的防松措施螺紋連接件的設(shè)計(jì)與選用包括平鍵、半圓鍵、楔鍵等，根據(jù)軸的形狀和連接要求選擇合適的類型。鍵連接件的類型鍵連接件的尺寸鍵連接件的強(qiáng)度鍵連接件的安裝與拆卸根據(jù)軸的直徑和鍵槽的深度、寬度等參數(shù)，選擇合適的鍵的尺寸。根據(jù)傳遞的扭矩和應(yīng)力要求，選擇合適的材料和強(qiáng)度等級(jí)?？紤]鍵連接件的安裝和拆卸方便性，選擇合適的緊固件和工具。鍵連接件的設(shè)計(jì)與選用花鍵連接件的類型包括矩形花鍵、漸開線花鍵等，根據(jù)使用場(chǎng)景和連接要求選擇合適的類型?；ㄦI連接件的尺寸根據(jù)軸的直徑和花鍵槽的深度、寬度等參數(shù)，選擇合適的花鍵的尺寸?；ㄦI連接件的強(qiáng)度根據(jù)傳遞的扭矩和應(yīng)力要求，選擇合適的材料和熱處理方式?；ㄦI連接件的定心方式采用合適的定心方式，如大徑定心、小徑定心等，確保連接的同心度和穩(wěn)定性?；ㄦI連接件的設(shè)計(jì)與選用包括圓柱面過盈連接、圓錐面過盈連接等，根據(jù)使用場(chǎng)景和連接要求選擇合適的類型。過盈連接件的類型考慮過盈連接件的安裝和拆卸方便性，選擇合適的緊固件和工具，同時(shí)采取必要的防護(hù)措施，避免對(duì)連接件造成損壞。過盈連接件的安裝與拆卸根據(jù)連接的尺寸、材料、溫度等因素，確定合適的過盈量，確保連接的緊固性和穩(wěn)定性。過盈量的確定根據(jù)傳遞的載荷和應(yīng)力要求，選擇合適的材料和強(qiáng)度等級(jí)。過盈連接件的強(qiáng)度過盈連接件的設(shè)計(jì)與選用軸系零部件的設(shè)計(jì)與選用06根據(jù)軸的受力情況，進(jìn)行軸的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等方面的設(shè)計(jì)計(jì)算，確定軸的基本尺寸和形狀。軸的設(shè)計(jì)計(jì)算采用許用應(yīng)力法、安全系數(shù)法等方法對(duì)軸進(jìn)行校核，確保軸的安全可靠。軸的校核方法軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核方法包括滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩大類，滾動(dòng)軸承有球軸承、滾子軸承等，滑動(dòng)軸承有整體式滑動(dòng)軸承、剖分式滑動(dòng)軸承等。軸承類型滾動(dòng)軸承具有摩擦系數(shù)小、啟動(dòng)靈活、效率高、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)；滑動(dòng)軸承具有承載能力強(qiáng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、抗沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。軸承特點(diǎn)根據(jù)軸的轉(zhuǎn)速、載荷、工作環(huán)境等因素，選擇合適的軸承類型、尺寸和精度等級(jí)。選用方法軸承的類型、特點(diǎn)及選用方法聯(lián)軸器類型包括剛性聯(lián)軸器、彈性聯(lián)軸器、液力聯(lián)軸器等，剛性聯(lián)軸器適用于兩軸對(duì)中精度高的場(chǎng)合，彈性聯(lián)軸器適用于兩軸對(duì)中精度稍差的場(chǎng)合，液力聯(lián)軸器適用于傳遞大功率且需調(diào)速的場(chǎng)合。離合器類型包括牙嵌離合器、摩擦離合器等，牙嵌離合器適用于低速重載的場(chǎng)合，摩擦離合器適用于高速輕載的場(chǎng)合。選用方法根據(jù)傳遞的扭矩、轉(zhuǎn)速、工作環(huán)境等因素，選擇合適的聯(lián)軸器或離合器類型、尺寸和精度等級(jí)。聯(lián)軸器和離合器的類型、特點(diǎn)及選