第一章 機械設(shè)計概論

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

2、簡單工具而來:v石器時代:石刀、石斧、桔槔、轆轤。牲畜力、風力、火力。v18世紀60年代：蒸汽機。作為動力，促進了其它工業(yè)的發(fā)展。v19世紀60年代：直流發(fā)電機。v19世紀80年代：交流發(fā)電機、交流電動機。v20世紀初：電動機取代了蒸汽機。蒸汽機是驅(qū)動各種工作機械的基礎(chǔ)。機械的基本概念v1. 機器的特征1）人為的組合體2）各實體間有確定的相對運動3）能做有效的機械功或能量轉(zhuǎn)換v2. 機構(gòu)、零件、構(gòu)件機構(gòu)：機器的前兩個特征零件：機械制造單元體構(gòu)件：運動單元體v機器(Machine) v 機構(gòu)(Mechanism) v 機械(Machinery)機器組成：機器組成：轎車組成：例例-內(nèi)燃機內(nèi)燃機 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構(gòu)齒輪機構(gòu)通用零件包括：通用零件包括：齒輪、鏈傳動、帶傳動、蝸桿傳動、螺旋傳動；齒輪、鏈傳動、帶傳動、蝸桿傳動、螺旋傳動； 軸、聯(lián)軸器、離合器；滾動軸承、滑動軸承；軸、聯(lián)軸器、離合器；滾動軸承、滑動軸承； 螺栓、鍵、花鍵、銷；彈簧等。螺栓、鍵、花鍵、銷；彈簧等。連桿機構(gòu)連桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)零件：組成機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：滾動軸承、聯(lián)軸器。用途專用零部件：只在一定類型機器中使用的零件，如曲軸。通用零部件：各種機器中普遍使用的零部件，如齒輪、螺栓。標準件：制

4、定了國家標準，并由專門工廠生產(chǎn)的零部件。 如：滾動軸承、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 機械設(shè)計的一般原則，機械組成，常用機構(gòu)、通用零部件的工作原理、運動特點、結(jié)構(gòu)特點、設(shè)計方法v課程性質(zhì)機械設(shè)計基礎(chǔ)是一門介紹常用機構(gòu)和通用機械零件的基本知識、基本設(shè)計方法，培養(yǎng)學生初步具有設(shè)計簡單機械傳動裝置的專業(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)：掌握常用機構(gòu)的結(jié)構(gòu)、特性等基本知識，初步具有選用、分析機構(gòu)的能力。掌握通用機械零件的工作原理、特點、應(yīng)用和簡單設(shè)計

5、計算方法，并初步具有選 用、 分析和設(shè)計簡單機械傳動裝置的能力。 運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊及查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力。1、使用要求實現(xiàn)預(yù)定功能，工作可靠。2、經(jīng)濟性要求三方面：生產(chǎn)成本低、使用消耗小、維護費用低。措施：1）設(shè)計中采用“三化”零部件；標準化、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 機械設(shè)計的基本要求和一般程序機械設(shè)計的基本要求和一般程序一、機械設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求一、機械設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求二、機械設(shè)計的一般程序二、機械設(shè)計的一般程序1-4 機械零件的工作能

6、力和計算準則機械零件的工作能力和計算準則一、機械零件的工作能力一、機械零件的工作能力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（準則）主要指標（準則）：強度、剛度、耐磨性、：強度、剛度、耐磨性、振動穩(wěn)定性、耐熱性。對于具體的零件，振動穩(wěn)定性、耐熱性。對于具體的零件，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)的計算準則計算準則。二、機械零件的計算準則二、機械零件的計算準則v1. 強度準則強度準則 強度是指零件在一定載荷作用下抵抗破壞

7、的能力。若零件強度不夠就會出現(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，變形就會過大，從而影響機械正常工作。例如機床主軸、齒輪軸變形的后果。,二、機械零件的計算準則二、機械零件的計算準則 3. 耐磨性準則 耐磨性準則是指相對運動的零件工作表面抵抗磨損的能力。若磨損過大，則會削弱零件強度，降低配合精度和效率。v 4. 振動和噪聲準則v 研究系統(tǒng)的動力特性，分析其噪聲源，采取使系統(tǒng)固有振動頻率遠離受迫振動頻率及提高配合精度等措施降低振動和噪聲。1-5 機械設(shè)計中常用材料的選擇機械設(shè)計中常用材料的選擇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)濟效益要求綜合經(jīng)濟效益要求一、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：不隨時間變化或變化緩慢。動載荷：隨時間變化。名義載荷：直接根據(jù)額定功率進行計算出來的載荷稱為名義載荷，名義載荷的計算一般運用公式來進行。 計算載荷：計算載荷指被吊物體質(zhì)量與吊索具質(zhì)量之和， 以及綜合考慮到動載系數(shù)、不均衡載荷系數(shù)的影響后，通過計算所得的載荷 。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度極限強度極限v 塑性材料塑性材料過大塑變過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 -對稱循環(huán)持久極限對稱循環(huán)持久極限本章英語主題詞本章英語主題詞機械設(shè)計機械設(shè)計 machine designmachine design （mechanical designmechanical design）機械零件機械零件 machine componentmachine component （mechanical componentmechanical component）機械傳動機械傳動 mechanical drivemechanical drive強度準則強度準則 strength criterionstrength criterion剛度準則剛度準則 rigidity criterionrigidity criterion耐磨性準則耐磨性準則 wear ability criterionwear ability criterion （wear-resistance criterionwear-resistance criterion）可靠性準則可靠性準則 reliability cri