機(jī)械與機(jī)械零件的基本要求和設(shè)計(jì)過(guò)程

1、 第一篇第一篇 機(jī)械設(shè)計(jì)總論機(jī)械設(shè)計(jì)總論第一章 機(jī)械及機(jī)械零件的基本要求和設(shè)計(jì)過(guò)程第二章 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第三章 機(jī)械零件的強(qiáng)度第四章 摩擦、磨損與潤(rùn)滑概述本篇涉及機(jī)械設(shè)計(jì)的共性?xún)?nèi)容，包括機(jī)械及機(jī)械零件的基本要求與設(shè)計(jì)過(guò)程，機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，機(jī)械零件的強(qiáng)度，機(jī)械零件的摩擦、磨損、潤(rùn)滑及密封。這是學(xué)習(xí)后面各章的共同基礎(chǔ)。對(duì)機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法只作一般性的介紹。 第五章 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介 第一章第一章 機(jī)械與機(jī)械零件的基本要求和設(shè)計(jì)過(guò)程機(jī)械與機(jī)械零件的基本要求和設(shè)計(jì)過(guò)程1.2 機(jī)械及機(jī)械零件的基本要求 1.3 機(jī)械及機(jī)械零件的一般設(shè)計(jì)過(guò)程1.4 本課程的內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求1.1 機(jī)

2、械系統(tǒng)及人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng) 機(jī)械設(shè)計(jì) machine design認(rèn)識(shí)機(jī)器認(rèn)識(shí)機(jī)器全自動(dòng)洗衣機(jī)減速器與變速器工業(yè)機(jī)器人汽車(chē)防抱死系統(tǒng) 機(jī)器人焊接機(jī)器人去毛刺在學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)課程之初，有必要對(duì)機(jī)械的組成，機(jī)械的基本要素有一個(gè)感性的了解。下面先看幾個(gè)例子。機(jī)械設(shè)計(jì) machine design工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人柔性加工系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人 機(jī)械設(shè)計(jì) machine design 示教板用于輸入控制命令或控制程序控制系統(tǒng)用于控制操作機(jī)各關(guān)節(jié)內(nèi)伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)工業(yè)機(jī)器人的組成操作機(jī)在控制系統(tǒng)的控制下，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。每個(gè)關(guān)節(jié)內(nèi)有電動(dòng)機(jī)和減速器 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì) machine design機(jī)械

3、與機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械與機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械是各種機(jī)構(gòu)、裝置、器械、儀器和機(jī)器的總稱(chēng)?，F(xiàn)代機(jī)械的種類(lèi)繁多，其用途、結(jié)構(gòu)、性能千差萬(wàn)別，但從系統(tǒng)的觀點(diǎn)看，任何機(jī)械都是一個(gè)系統(tǒng)，都是一個(gè)由若干裝置、部件和零件組成的具有特定功能的機(jī)械系統(tǒng)。輔助系統(tǒng)，例如潤(rùn)滑、顯示、照明等輔助系統(tǒng)，例如潤(rùn)滑、顯示、照明等原動(dòng)機(jī)部分原動(dòng)機(jī)部分傳動(dòng)部分傳動(dòng)部分執(zhí)行部分執(zhí)行部分操縱和控制系統(tǒng)操縱和控制系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì) machine design機(jī)械系統(tǒng)的組成機(jī)械系統(tǒng)的組成1、動(dòng)力系統(tǒng)：包括動(dòng)力機(jī)及其配套裝置，是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，為機(jī)械系統(tǒng)提供動(dòng)力的部分。動(dòng)力機(jī)主要有:（1）電動(dòng)機(jī)：普通電動(dòng)機(jī)(交流和直流), 特種電機(jī)（隔爆型、起重冶金用、船用、

4、紡織用、木工用、潛水泵用），控制電動(dòng)機(jī)（步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)）。（2）內(nèi)燃機(jī)：柴油機(jī)、汽油機(jī)（3）液壓泵：齒輪泵、葉片泵和柱塞泵（4）空氣壓縮機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì) machine design機(jī)械系統(tǒng)的組成機(jī)械系統(tǒng)的組成2、執(zhí)行系統(tǒng)：執(zhí)行系統(tǒng)是利用機(jī)械能（或液壓能或氣壓能）完成機(jī)械系統(tǒng)預(yù)定工作任務(wù)的裝置。 運(yùn)動(dòng)：直線、回轉(zhuǎn)、間歇； 動(dòng)力：力（f)、力矩(mt)、功率(p) 3、傳動(dòng)系統(tǒng)：通常動(dòng)力機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力不能直接滿(mǎn)足執(zhí)行系統(tǒng)的要求，傳動(dòng)系統(tǒng)就是把動(dòng)力機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力進(jìn)行適當(dāng)變換后傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置，其主要功能包括減速或增速、變速；改變運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)形式；起動(dòng)、制動(dòng)和反向；傳

5、遞功率、轉(zhuǎn)矩或力等 4、操縱和控制系統(tǒng)：操縱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是使動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)彼此協(xié)調(diào)運(yùn)行，并準(zhǔn)確可靠地完成整機(jī)功能的裝置 5、輔助系統(tǒng)：冷卻、潤(rùn)滑、電系、指示等機(jī)械設(shè)計(jì) machine design機(jī)械系統(tǒng)與機(jī)械零件機(jī)械系統(tǒng)與機(jī)械零件 認(rèn)識(shí)機(jī)器認(rèn)識(shí)機(jī)器5工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)電機(jī)底座軸殼減速器滾子軸承基座機(jī)械設(shè)計(jì) machine design機(jī)械系統(tǒng)與機(jī)械零件機(jī)械系統(tǒng)與機(jī)械零件 認(rèn)識(shí)機(jī)器認(rèn)識(shí)機(jī)器5機(jī)械零件機(jī)械零件是構(gòu)成機(jī)械系統(tǒng)的最基本要素，也是機(jī)械加工制造的基本單元。 通用零件：在各種機(jī)械中普遍都能用到的機(jī)械零件。 如：螺釘、鍵、齒輪、蝸桿與蝸輪、帶與帶輪、鏈與鏈輪等 專(zhuān)用零件：只有在

6、一定類(lèi)型的機(jī)械中才能用到的機(jī)械零件。 如：汽輪機(jī)的葉片、起重機(jī)的吊鉤、汽車(chē)的輪箍、沖床的曲軸等 部件：為制造和裝配的方便，常把一些為實(shí)現(xiàn)同一功能、在結(jié)構(gòu)上緊密相關(guān)的零件組合體稱(chēng)為部件。 如：普通車(chē)床的主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、尾座、床身等部件； 汽車(chē)的變速箱、轉(zhuǎn)向器、差速器、前橋、后橋等部件 本課程的主要學(xué)習(xí)通用零件的設(shè)計(jì)，而專(zhuān)用零件的設(shè)計(jì)方法應(yīng)在有關(guān)專(zhuān)業(yè) 課中學(xué)習(xí)。機(jī)械設(shè)計(jì) machine design人人-機(jī)機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng) 機(jī)械產(chǎn)品從計(jì)劃、設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行直至報(bào)廢所經(jīng)歷的時(shí)間稱(chēng)為 壽命周期壽命周期 。 環(huán)環(huán)境境環(huán)境狀況（振動(dòng),噪聲,粉塵、廢水、廢氣、廢物排放與治理，對(duì)周?chē)鷻C(jī)械設(shè)備

7、的影響等）；資源利用（能源、原材料、水、土地等）；市場(chǎng)態(tài)勢(shì)（競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)、供求狀況、交貨期、資金回收等）；生產(chǎn)條件（設(shè)備、技術(shù)、人員、工作環(huán)境、資金籌措等）；法律、法規(guī)與政策 人人 員員操作人員的技術(shù)狀況及操作熟練程度；操作人員及周邊人員的健康與安全要求（操作輕便性、舒適性、宜人性，產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)，安全保護(hù)與防護(hù)措施等） 機(jī)機(jī) 械械 功能的合理性與性能的先進(jìn)性；執(zhí)行預(yù)期功能的安全性（強(qiáng)度、剛度、壽命、穩(wěn)定性等）； 可靠性； 經(jīng)濟(jì)性； 工藝性； 操作性； 維修性機(jī)械系統(tǒng)本身是人機(jī)械系統(tǒng)本身是人-機(jī)機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的組成部分。環(huán)境系統(tǒng)的組成部分。 機(jī)械設(shè)計(jì) machine design機(jī)械及機(jī)械零件的基本

8、要求機(jī)械及機(jī)械零件的基本要求 設(shè)計(jì)機(jī)器的任務(wù)是在當(dāng)前技術(shù)發(fā)展所能達(dá)到的條件下，根據(jù)生產(chǎn)及生活的需要提出的。不管機(jī)器的類(lèi)型如何，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)機(jī)器都要提出以下的基本要求： 使用功能要求 經(jīng)濟(jì)性要求 勞動(dòng)保護(hù)要求 可靠性要求 其它專(zhuān)用要求詳細(xì)說(shuō)明機(jī)械設(shè)計(jì) machine design機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過(guò)程機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過(guò)程 獲得創(chuàng)意獲得創(chuàng)意（辯識(shí)需求）設(shè)計(jì)構(gòu)思設(shè)計(jì)構(gòu)思（明確任務(wù)、提出計(jì)劃）方案初步設(shè)計(jì)方案初步設(shè)計(jì)（建立模型）確定方案確定方案（求解模型、方案評(píng)價(jià)）表達(dá)設(shè)計(jì)表達(dá)設(shè)計(jì)（繪圖和編制技術(shù)文件）改進(jìn)設(shè)計(jì)改進(jìn)設(shè)計(jì)一部機(jī)器的質(zhì)量基本上決定于設(shè)計(jì)質(zhì)量，機(jī)器的設(shè)計(jì)階段是決定機(jī)器好壞的關(guān)鍵。 機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是

9、一個(gè)創(chuàng)造性的復(fù)雜的勞動(dòng)過(guò)程。 必須指出，設(shè)計(jì)具有多解性，不存在絕對(duì)正確的方案，任何產(chǎn)品都可不斷改進(jìn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)很多問(wèn)題的認(rèn)識(shí)也在不斷深化。因此，設(shè)計(jì)過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程就是一個(gè)不斷否定、持續(xù)改進(jìn)、漸趨完善的過(guò)程程就是一個(gè)不斷否定、持續(xù)改進(jìn)、漸趨完善的過(guò)程，不要企求一次成功。 要正確處理好借鑒借鑒與創(chuàng)新創(chuàng)新的關(guān)系，既要借鑒成功的經(jīng)驗(yàn)，也要積極創(chuàng)新。 機(jī)械設(shè)計(jì) machine design機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般過(guò)程機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般過(guò)程裝配圖是機(jī)械零件設(shè)計(jì)的依據(jù)，零件設(shè)計(jì)時(shí)需確定制造零件所需的所有尺寸及其偏差所有尺寸及其偏差、表面粗糙度表面粗糙度、材料與熱處理及技術(shù)要求材料與熱處理及技術(shù)要求等。機(jī)械零件設(shè)

10、計(jì)的一般過(guò)程如下： 根據(jù)零件的使用要求，選擇零件的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)。 根據(jù)確定的方案，計(jì)算作用在零件上的載荷。 根據(jù)零件的使用要求、載荷大小及變動(dòng)狀況，選擇合適的材料及熱處理要求。 分析零件的失效形式，按相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則計(jì)算零件的主要尺寸，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化或圓整。 根據(jù)該零件的工作要求及與相關(guān)零件的配合和位置要求，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定零件的形狀、全部尺寸及極限偏差、表面粗糙度、形位公差及技術(shù)要求，繪制零件工作圖樣。機(jī)械設(shè)計(jì) machine design本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和特點(diǎn)本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和特點(diǎn) 本課程的主要內(nèi)容是：學(xué)習(xí)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)； 學(xué)習(xí)一般尺寸和參數(shù)的通用零件設(shè)計(jì)方法。 本

11、課程中“設(shè)計(jì)”的含義是指機(jī)械裝置的實(shí)體設(shè)計(jì)，涉及零件的應(yīng)力、強(qiáng)度 的分析計(jì)算，材料的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，考慮加工工藝性、標(biāo)準(zhǔn)化以及經(jīng)濟(jì) 性、環(huán)境保護(hù)等。 機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)果的表現(xiàn)形式為：機(jī)械工程圖、說(shuō)明書(shū)和計(jì)算機(jī)程序。 本課程所涉及的先修課程有：工程材料：非金屬材料，金屬材料及熱處理。工程制圖：設(shè)計(jì)的圖形表達(dá)。機(jī)械制造基礎(chǔ)：冷加工工藝，熱加工工藝。公差配合與技術(shù)測(cè)量：解決精度設(shè)計(jì)問(wèn)題。理論力學(xué)：解決力分析與動(dòng)力計(jì)算。材料力學(xué)：解決強(qiáng)度分析問(wèn)題。機(jī)械原理：解決機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)計(jì) machine design本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和特點(diǎn)本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和特點(diǎn)第一章 機(jī)械及機(jī)械零件的基本要求和設(shè)計(jì)過(guò)程

12、第二章 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第三章 機(jī)械零件的強(qiáng)度第四章 摩擦、磨損與潤(rùn)滑概述第十章 螺旋傳動(dòng)第十六章 鍵聯(lián)接第十七章 其他聯(lián)接第六章 帶傳動(dòng)第七章 鏈傳動(dòng)第八章 齒輪傳動(dòng)第九章 蝸桿傳動(dòng)第十三章 滑動(dòng)軸承第十四章 滾動(dòng)軸承第十二章 聯(lián)軸器和離合器第十一章 軸第十八章 彈 簧第二十章 機(jī)架和箱體簡(jiǎn)介第十九章 減速器與變速器第五章 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介第十五章 螺紋聯(lián)接機(jī)械設(shè)計(jì) machine design本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和特點(diǎn)本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和特點(diǎn)本課程的幾個(gè)特點(diǎn) 涉及面廣 關(guān)系多因與諸多先修課關(guān)系密切。 要求多強(qiáng)度、剛度、壽命、工藝、重量、安全、經(jīng)濟(jì)性。 門(mén)類(lèi)多各類(lèi)零件，各有特點(diǎn)，設(shè)

13、計(jì)方法各異。 公式多計(jì)算多，有解析式、半解析式、經(jīng)驗(yàn)的、半經(jīng)驗(yàn)的及定義式。 圖表多結(jié)構(gòu)圖、分析圖、原理圖、示意圖、曲線圖、標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)驗(yàn)數(shù)表。 實(shí)踐性強(qiáng)不僅讀懂書(shū)就行，要多聯(lián)系實(shí)際，要注重實(shí)踐性環(huán)節(jié)。 無(wú)重點(diǎn)又都是重點(diǎn)，設(shè)計(jì)工作必須詳盡，細(xì)小的疏忽也會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故。 設(shè)計(jì)問(wèn)題無(wú)統(tǒng)一答案更多地談?wù)撜l(shuí)設(shè)計(jì)得更好，要注意發(fā)展求異思維。 機(jī)械設(shè)計(jì) machine design本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和特點(diǎn)本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和特點(diǎn) 注意處理好幾個(gè)關(guān)系 零件的設(shè)計(jì)與選用 零件設(shè)計(jì)的兩個(gè)主要途徑。 設(shè)計(jì)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)決非只是計(jì)算，更應(yīng)重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)。 性能要求與經(jīng)濟(jì)性 永遠(yuǎn)是一對(duì)矛盾，應(yīng)學(xué)會(huì)合理地解決這一對(duì)

14、矛盾。 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)與現(xiàn)代設(shè)計(jì) 二者均重要，前者是后者的基礎(chǔ)。 具體的設(shè)計(jì)方法與一般的設(shè)計(jì)能力 前者是學(xué)習(xí)的形式，后者是學(xué)習(xí)的目的。機(jī)械設(shè)計(jì) machine design樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)觀念樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)觀念u 產(chǎn)品設(shè)計(jì)是造物的構(gòu)思，從服裝到建筑，從汽車(chē)到飛機(jī)，從手機(jī)到電視機(jī)，凡是人類(lèi)想造的物品都需要從設(shè)計(jì)構(gòu)思開(kāi)始。u 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的描述預(yù)示物質(zhì)生產(chǎn)要實(shí)現(xiàn)的東西，設(shè)計(jì)的過(guò)程是尋找產(chǎn)品期望功能的實(shí)現(xiàn)途徑。設(shè)計(jì)要回答：想造什么？怎么造？u 設(shè)計(jì)的結(jié)果，即產(chǎn)品的幾何和技術(shù)特征是以工程圖樣、幾何模型和產(chǎn)品數(shù)據(jù)等文檔表達(dá)，是產(chǎn)品形成過(guò)程中所有后續(xù)工作的出發(fā)點(diǎn)。機(jī)械設(shè)計(jì) machine design樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)觀念樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)觀念機(jī)械設(shè)計(jì) machine design樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)觀念樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)觀念u決定一個(gè)產(chǎn)品在市場(chǎng)成功與否的產(chǎn)品形態(tài)和總體特征都是在設(shè)計(jì)過(guò)程中確定的。u設(shè)計(jì)確定了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝和裝配方法、以及主要配套元器件。u設(shè)計(jì)決定了 6070% 的產(chǎn)品生產(chǎn)成本，而它的花費(fèi)卻不到10%。u在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行工程更改花費(fèi)的代價(jià)較小，而在投入生產(chǎn)后進(jìn)行工程更改花費(fèi)的代價(jià)很大。機(jī)械設(shè)計(jì) machine design樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)觀念樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)觀念機(jī)械設(shè)計(jì) machine design樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)觀念樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)觀念機(jī)械設(shè)計(jì)