第一章機(jī)械設(shè)計(jì)概述

1、第一章第一章 機(jī)械設(shè)計(jì)概論機(jī)械設(shè)計(jì)概論 第一節(jié)第一節(jié) 緒論緒論 第二節(jié)第二節(jié) 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 第三節(jié)第三節(jié)載荷與應(yīng)力分析載荷與應(yīng)力分析 第四節(jié)第四節(jié)機(jī)械零件的失效形式機(jī)械零件的失效形式 第五節(jié)第五節(jié)機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 第六節(jié)第六節(jié)機(jī)械零件的材料選擇機(jī)械零件的材料選擇 第七節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求第七節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求 第八節(jié)機(jī)械零件的標(biāo)準(zhǔn)化第八節(jié)機(jī)械零件的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械機(jī)械是機(jī)器與機(jī)構(gòu)的總稱。是機(jī)器與機(jī)構(gòu)的總稱。機(jī)器機(jī)器是人類進(jìn)行生產(chǎn)以減輕體力勞動(dòng)和提高勞動(dòng)生是人類進(jìn)行生產(chǎn)以減輕體力勞動(dòng)和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的主要?jiǎng)趧?dòng)工具。產(chǎn)率的主要?jiǎng)趧?dòng)

2、工具。 機(jī)器的組成機(jī)器的組成一、本課程的研究對(duì)象一、本課程的研究對(duì)象機(jī)器的主體機(jī)器的主體是機(jī)械系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)本課程的研究對(duì)象是機(jī)器及組成機(jī)器的機(jī)械零部件。本課程的研究對(duì)象是機(jī)器及組成機(jī)器的機(jī)械零部件。 原動(dòng)機(jī)部分原動(dòng)機(jī)部分輔助部分（如潤(rùn)滑、顯示、照明等）輔助部分（如潤(rùn)滑、顯示、照明等）控制部分控制部分執(zhí)行部分執(zhí)行部分傳動(dòng)部分傳動(dòng)部分第一節(jié) 緒論機(jī)械零件機(jī)械零件 組成機(jī)器的基本單元稱為機(jī)械零件，組成機(jī)器的基本單元稱為機(jī)械零件，簡(jiǎn)稱零件，它們是機(jī)器中最小的獨(dú)立制造單元。簡(jiǎn)稱零件，它們是機(jī)器中最小的獨(dú)立制造單元。部件部件 由一組協(xié)同工作的零件所組成的獨(dú)立制由一組協(xié)同工作的零件所組成的獨(dú)立制造或獨(dú)立裝

3、配的組合體，稱為部件。造或獨(dú)立裝配的組合體，稱為部件。零件與部件統(tǒng)稱為零件與部件統(tǒng)稱為零部件零部件（但有些場(chǎng)合，零件（但有些場(chǎng)合，零件即指零部件）。即指零部件）。 通用零部件通用零部件專用零部件專用零部件齒輪、蝸桿、帶輪、鏈輪齒輪、蝸桿、帶輪、鏈輪傳動(dòng)件傳動(dòng)件聯(lián)接件聯(lián)接件支承件支承件其其 他他螺栓、鍵、花鍵螺栓、鍵、花鍵軸、軸承軸、軸承聯(lián)軸器、彈簧、機(jī)架聯(lián)軸器、彈簧、機(jī)架水輪機(jī)葉片、活塞、曲軸水輪機(jī)葉片、活塞、曲軸本課程研究對(duì)象中的機(jī)械零部件，是指普通條件本課程研究對(duì)象中的機(jī)械零部件，是指普通條件下工作的一般尺寸與參數(shù)的通用零部件。下工作的一般尺寸與參數(shù)的通用零部件。機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)開(kāi)

4、發(fā)新的機(jī)器設(shè)備或改進(jìn)現(xiàn)有是指設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新的機(jī)器設(shè)備或改進(jìn)現(xiàn)有的機(jī)器設(shè)備。機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極富創(chuàng)造性的工作。的機(jī)器設(shè)備。機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極富創(chuàng)造性的工作。 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程是一門培養(yǎng)學(xué)生具有機(jī)械設(shè)計(jì)課程是一門培養(yǎng)學(xué)生具有機(jī)械設(shè)計(jì)能力的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程。能力的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程。本課程的內(nèi)容是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論、本課程的內(nèi)容是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論、程序和設(shè)計(jì)步驟與過(guò)程的論述。從工作情況分析、程序和設(shè)計(jì)步驟與過(guò)程的論述。從工作情況分析、主要失效形式、設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則、主要參數(shù)計(jì)算與校主要失效形式、設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則、主要參數(shù)計(jì)算與校核方法、典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面學(xué)習(xí)四大類（連接、核方法、典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5、等方面學(xué)習(xí)四大類（連接、機(jī)械傳動(dòng)、軸系、其他）典型機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)方機(jī)械傳動(dòng)、軸系、其他）典型機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)方法，并從整體的角度初步學(xué)習(xí)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本法，并從整體的角度初步學(xué)習(xí)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)。知識(shí)。 二、本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和任務(wù)二、本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和任務(wù)本課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生：本課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生： 掌握通用機(jī)械零件的設(shè)計(jì)原理、方法和機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，掌握通用機(jī)械零件的設(shè)計(jì)原理、方法和機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，具有設(shè)計(jì)一般機(jī)械的能力；具有設(shè)計(jì)一般機(jī)械的能力；初步具有一定機(jī)械系統(tǒng)方案優(yōu)化及決策的能力與素質(zhì)；初步具有一定機(jī)械系統(tǒng)方案優(yōu)化及決策的能力與素質(zhì)；樹(shù)立創(chuàng)新意識(shí)和正確的

6、設(shè)計(jì)思想；樹(shù)立創(chuàng)新意識(shí)和正確的設(shè)計(jì)思想；具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)等技術(shù)資料的能力；具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)等技術(shù)資料的能力；掌握典型機(jī)械零件的實(shí)驗(yàn)方法，獲得實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練；掌握典型機(jī)械零件的實(shí)驗(yàn)方法，獲得實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練；了解國(guó)家當(dāng)前的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策及機(jī)械設(shè)計(jì)的新發(fā)展動(dòng)向。了解國(guó)家當(dāng)前的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策及機(jī)械設(shè)計(jì)的新發(fā)展動(dòng)向。系統(tǒng)地掌握課程內(nèi)容系統(tǒng)地掌握課程內(nèi)容把主要注意力放在提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能把主要注意力放在提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力上力上重視實(shí)踐，多作練習(xí)重視實(shí)踐，多作練習(xí)注意自學(xué)能力的提高注意自學(xué)能力的提高注意培養(yǎng)自己創(chuàng)造性設(shè)計(jì)的能力注意培養(yǎng)自己創(chuàng)造性設(shè)計(jì)的

7、能力三、本課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法三、本課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法系統(tǒng)性系統(tǒng)性綜合性綜合性工程性工程性典型性典型性2、學(xué)習(xí)方法：、學(xué)習(xí)方法：1、特點(diǎn)、特點(diǎn):第二節(jié)第二節(jié) 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功能要求功能要求一、設(shè)計(jì)機(jī)器應(yīng)滿足的基本要求一、設(shè)計(jì)機(jī)器應(yīng)滿足的基本要求經(jīng)濟(jì)性要求經(jīng)濟(jì)性要求操作方便操作方便 運(yùn)行安全運(yùn)行安全其它特殊要求其它特殊要求能實(shí)現(xiàn)機(jī)器的預(yù)定功能，并在預(yù)定環(huán)境條件能實(shí)現(xiàn)機(jī)器的預(yù)定功能，并在預(yù)定環(huán)境條件和工作期限內(nèi)可靠地工作。和工作期限內(nèi)可靠地工作。要求設(shè)計(jì)、制造和使用機(jī)器的費(fèi)用少，并且要求設(shè)計(jì)、制造和使用機(jī)器的費(fèi)用少，并且效率高。效率高。如巨型機(jī)器要便于安

8、裝、拆卸和運(yùn)輸；食如巨型機(jī)器要便于安裝、拆卸和運(yùn)輸；食品、紡織、造紙機(jī)器不得污染產(chǎn)品等。品、紡織、造紙機(jī)器不得污染產(chǎn)品等。 要求設(shè)計(jì)的機(jī)器操作簡(jiǎn)便、省力；必要時(shí)可要求設(shè)計(jì)的機(jī)器操作簡(jiǎn)便、省力；必要時(shí)可安裝安全防護(hù)和保險(xiǎn)裝置；盡可能降低機(jī)器安裝安全防護(hù)和保險(xiǎn)裝置；盡可能降低機(jī)器的噪聲；美化機(jī)器的外觀造型等，并應(yīng)妥善的噪聲；美化機(jī)器的外觀造型等，并應(yīng)妥善處理人和機(jī)器間的各個(gè)聯(lián)系環(huán)節(jié)。處理人和機(jī)器間的各個(gè)聯(lián)系環(huán)節(jié)。二、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序二、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序確定設(shè)計(jì)任務(wù)確定設(shè)計(jì)任務(wù)擬定總體方案擬定總體方案總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零部件設(shè)計(jì)零部件設(shè)計(jì)鑒定和評(píng)價(jià)鑒定和評(píng)價(jià)第三節(jié)第三節(jié) 載荷與應(yīng)力分析載荷

9、與應(yīng)力分析1 1、載荷形式、載荷形式 一、載荷分析一、載荷分析集中力集中力F（N） 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T（Nm） 彎矩彎矩M（Nm） 功率功率P（W）2 2、載荷分類、載荷分類 按載荷與時(shí)間按載荷與時(shí)間的關(guān)系分類的關(guān)系分類變載荷變載荷 靜載荷靜載荷 不隨時(shí)間變化或變化不隨時(shí)間變化或變化緩慢的載荷緩慢的載荷隨時(shí)間變化的載荷隨時(shí)間變化的載荷在設(shè)計(jì)計(jì)算中，零件上的載荷還分為：在設(shè)計(jì)計(jì)算中，零件上的載荷還分為：工作載荷工作載荷 機(jī)械正常工作時(shí)所受的實(shí)際載荷機(jī)械正常工作時(shí)所受的實(shí)際載荷 。名義載荷名義載荷 根據(jù)額定功率用力學(xué)公式計(jì)算出的作用在根據(jù)額定功率用力學(xué)公式計(jì)算出的作用在零件上的載荷。零件上的載荷。計(jì)算載荷

10、計(jì)算載荷 考慮零部件工作過(guò)程中載荷隨時(shí)間作用的考慮零部件工作過(guò)程中載荷隨時(shí)間作用的不均勻性、載荷在零件上分布的不均勻性及其他影響不均勻性、載荷在零件上分布的不均勻性及其他影響零件受載等因素，而對(duì)名義載荷進(jìn)行修正而得到的近零件受載等因素，而對(duì)名義載荷進(jìn)行修正而得到的近似載荷。似載荷。常用常用載荷系數(shù)載荷系數(shù)K（K=K1K2）來(lái)考慮這些因素的綜）來(lái)考慮這些因素的綜合影響。載荷系數(shù)合影響。載荷系數(shù)K與名義載荷與名義載荷的乘積即為計(jì)算載荷。的乘積即為計(jì)算載荷。1 1、應(yīng)力分類、應(yīng)力分類 二、應(yīng)力分析二、應(yīng)力分析循環(huán)變應(yīng)力循環(huán)變應(yīng)力按應(yīng)力與時(shí)間按應(yīng)力與時(shí)間的關(guān)系分類的關(guān)系分類變應(yīng)力變應(yīng)力 靜應(yīng)力靜應(yīng)力

11、不隨時(shí)間變化或變不隨時(shí)間變化或變化緩慢的應(yīng)力化緩慢的應(yīng)力隨時(shí)間變化的應(yīng)力隨時(shí)間變化的應(yīng)力隨時(shí)間按一定規(guī)律變化的變應(yīng)隨時(shí)間按一定規(guī)律變化的變應(yīng)力力 =常數(shù)常數(shù)ttmaxminammaxammaxamin對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力靜應(yīng)力靜應(yīng)力OtOOtO最大最大應(yīng)力應(yīng)力最小最小應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力 幅幅最大最大應(yīng)力應(yīng)力平均平均應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力 幅幅應(yīng)力應(yīng)力 幅幅最大最大應(yīng)力應(yīng)力最小最小應(yīng)力應(yīng)力平均平均應(yīng)力應(yīng)力循環(huán)特性系數(shù)：循環(huán)特性系數(shù)：maxminr 表示應(yīng)力變化的情況表示應(yīng)力變化的情況對(duì)稱循環(huán)對(duì)稱循環(huán) r = 1；脈動(dòng)循環(huán)脈動(dòng)循環(huán) r =

12、 0；非對(duì)稱循環(huán)非對(duì)稱循環(huán) r 0 且且 | r | 1;靜應(yīng)力靜應(yīng)力 r = +1用用r 表示循環(huán)特征為表示循環(huán)特征為 r 的變應(yīng)力的變應(yīng)力。如如 -1、0等等平均應(yīng)力：平均應(yīng)力：2minmaxm應(yīng)應(yīng) 力力 幅：幅：2minmaxa對(duì)稱循環(huán)對(duì)稱循環(huán): :m= 0; a=max脈動(dòng)循環(huán)脈動(dòng)循環(huán): :m=a=max / 22 2、變應(yīng)力主要參數(shù)、變應(yīng)力主要參數(shù) 注意：注意：變載荷變載荷 變應(yīng)力變應(yīng)力靜載荷靜載荷 靜應(yīng)力靜應(yīng)力 ？或變應(yīng)力或變應(yīng)力靜載荷產(chǎn)生變應(yīng)力靜載荷產(chǎn)生變應(yīng)力第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械零件的失效形式機(jī)械零件的失效形式 機(jī)械零件由于某些原因不能正常工作，稱為機(jī)械零件由于某些原因不能正常工作

13、，稱為失效失效。一、斷裂一、斷裂 零件在外載荷作用下，由于零件在外載荷作用下，由于某一危險(xiǎn)截面上的應(yīng)力超過(guò)零件某一危險(xiǎn)截面上的應(yīng)力超過(guò)零件的強(qiáng)度極限時(shí)所發(fā)生的斷裂或當(dāng)?shù)膹?qiáng)度極限時(shí)所發(fā)生的斷裂或當(dāng)零件在循環(huán)變應(yīng)力的作用下危險(xiǎn)零件在循環(huán)變應(yīng)力的作用下危險(xiǎn)截面所發(fā)生的疲勞斷裂。截面所發(fā)生的疲勞斷裂。如：如：螺栓的斷裂螺栓的斷裂 齒輪輪齒斷裂實(shí)例齒輪輪齒斷裂實(shí)例二、過(guò)大的變形二、過(guò)大的變形 機(jī)械零件在載荷作用下工作時(shí)，可能發(fā)生過(guò)大的機(jī)械零件在載荷作用下工作時(shí)，可能發(fā)生過(guò)大的彈性變形或由于零件上的應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限產(chǎn)彈性變形或由于零件上的應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限產(chǎn)生殘余塑性變形。生殘余塑性變形。 齒輪

14、齒面塑形變形齒輪齒面塑形變形軸承外圈塑性變形軸承外圈塑性變形三、表面損傷三、表面損傷表面疲勞（亦稱點(diǎn)蝕）表面疲勞（亦稱點(diǎn)蝕） 零件表面在接觸變應(yīng)力長(zhǎng)零件表面在接觸變應(yīng)力長(zhǎng)期作用下產(chǎn)生微粒剝落的現(xiàn)象。期作用下產(chǎn)生微粒剝落的現(xiàn)象。磨損（主要指磨粒磨損）磨損（主要指磨粒磨損） 兩個(gè)接觸零件表面在相兩個(gè)接觸零件表面在相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中表面物質(zhì)喪失或轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中表面物質(zhì)喪失或轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。腐蝕腐蝕 金屬表面與周圍的介質(zhì)發(fā)生的電化學(xué)或化學(xué)金屬表面與周圍的介質(zhì)發(fā)生的電化學(xué)或化學(xué)侵蝕的現(xiàn)象。侵蝕的現(xiàn)象。齒輪齒面接觸疲勞點(diǎn)蝕齒輪齒面接觸疲勞點(diǎn)蝕滾動(dòng)軸承滾道的疲勞點(diǎn)蝕滾動(dòng)軸承滾道的疲勞點(diǎn)蝕滾動(dòng)軸承外圈滾道的

15、磨損滾動(dòng)軸承外圈滾道的磨損軸瓦的磨損軸瓦的磨損四、破壞正常工作條件引起的失效四、破壞正常工作條件引起的失效 例如：例如：V帶傳動(dòng)當(dāng)傳遞的有效圓周力大于摩擦力的極帶傳動(dòng)當(dāng)傳遞的有效圓周力大于摩擦力的極限值時(shí)將發(fā)生限值時(shí)將發(fā)生打滑失效打滑失效；高速轉(zhuǎn)動(dòng)的零件當(dāng)其轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)的固有頻率相高速轉(zhuǎn)動(dòng)的零件當(dāng)其轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)的固有頻率相一致時(shí)會(huì)發(fā)生共振，以致引起一致時(shí)會(huì)發(fā)生共振，以致引起斷裂失效斷裂失效；液體潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承當(dāng)潤(rùn)滑油膜被破壞時(shí)將發(fā)液體潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承當(dāng)潤(rùn)滑油膜被破壞時(shí)將發(fā)生生膠合失效膠合失效等。等。 第五節(jié)第五節(jié) 機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 機(jī)械零件不發(fā)生失效時(shí)的安全工作限度稱為零件機(jī)械零

16、件不發(fā)生失效時(shí)的安全工作限度稱為零件的的工作能力工作能力。對(duì)載荷而言零件的工作能力也可稱為零。對(duì)載荷而言零件的工作能力也可稱為零件的件的承載能力承載能力。 用計(jì)算的方法來(lái)保證零件有足夠的工作能力，從用計(jì)算的方法來(lái)保證零件有足夠的工作能力，從而避免失效，是常用的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。計(jì)算依據(jù)的條而避免失效，是常用的機(jī)械設(shè)計(jì)方法。計(jì)算依據(jù)的條件稱為件稱為計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算準(zhǔn)則。 一、強(qiáng)度準(zhǔn)則一、強(qiáng)度準(zhǔn)則 強(qiáng)度強(qiáng)度是指零件在載荷作用下抵抗斷裂、塑性變形是指零件在載荷作用下抵抗斷裂、塑性變形及某些表面損傷的能力。及某些表面損傷的能力。其表達(dá)式為其表達(dá)式為Slim 零件危險(xiǎn)截面或工作表面上的工作應(yīng)力；零件危險(xiǎn)截面或工

17、作表面上的工作應(yīng)力； 許用應(yīng)力；許用應(yīng)力； lim極限應(yīng)力，對(duì)受靜應(yīng)力的脆性材料，如鑄極限應(yīng)力，對(duì)受靜應(yīng)力的脆性材料，如鑄鐵受拉伸取抗拉極限；對(duì)受靜應(yīng)力的塑性材料取鐵受拉伸取抗拉極限；對(duì)受靜應(yīng)力的塑性材料取屈服極限；對(duì)受變應(yīng)力的零件取疲勞極限屈服極限；對(duì)受變應(yīng)力的零件取疲勞極限 ；S安全系數(shù)，考慮各種偶然或難以精確分析的安全系數(shù)，考慮各種偶然或難以精確分析的因素的影響。因素的影響。 另一表達(dá)方式另一表達(dá)方式SS 一般來(lái)講各種零件都應(yīng)滿足一定的強(qiáng)度要求，一般來(lái)講各種零件都應(yīng)滿足一定的強(qiáng)度要求，因而強(qiáng)度準(zhǔn)則是零件設(shè)計(jì)最基本的準(zhǔn)則。因而強(qiáng)度準(zhǔn)則是零件設(shè)計(jì)最基本的準(zhǔn)則。 S許用安全系數(shù)許用安全系數(shù)二、

18、剛度準(zhǔn)則二、剛度準(zhǔn)則剛度剛度指零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。指零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。其表達(dá)式為其表達(dá)式為y彈性變形量；彈性變形量；y許用變形量。許用變形量。 彈性變形量可用各種求變形量的理論或?qū)嶒?yàn)方彈性變形量可用各種求變形量的理論或?qū)嶒?yàn)方法確定，而許用變形量則應(yīng)隨不同的使用場(chǎng)合，按法確定，而許用變形量則應(yīng)隨不同的使用場(chǎng)合，按理論或經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定其合理的數(shù)值。理論或經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定其合理的數(shù)值。 yy 耐磨性耐磨性是指零件在載荷作用下抵抗磨損的能力。是指零件在載荷作用下抵抗磨損的能力。 目前尚無(wú)公認(rèn)的能夠進(jìn)行定量計(jì)算的方法。通常目前尚無(wú)公認(rèn)的能夠進(jìn)行定量計(jì)算的方法。通常為了保證零件具有

19、良好的耐磨性，應(yīng)運(yùn)用摩擦學(xué)原理為了保證零件具有良好的耐磨性，應(yīng)運(yùn)用摩擦學(xué)原理設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)，選定摩擦副的材料和熱處理、表面設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)，選定摩擦副的材料和熱處理、表面狀態(tài)、油品等。同時(shí)，給予合理而充分的潤(rùn)滑，以延狀態(tài)、油品等。同時(shí)，給予合理而充分的潤(rùn)滑，以延長(zhǎng)零件的使用壽命。長(zhǎng)零件的使用壽命。 影響零件壽命的主要失效形式是磨損、疲勞和腐影響零件壽命的主要失效形式是磨損、疲勞和腐蝕，它們的產(chǎn)生機(jī)理、發(fā)展規(guī)律及對(duì)零件壽命的影響蝕，它們的產(chǎn)生機(jī)理、發(fā)展規(guī)律及對(duì)零件壽命的影響是完全不同的，應(yīng)分別加以考慮。是完全不同的，應(yīng)分別加以考慮。三、壽命準(zhǔn)則三、壽命準(zhǔn)則 對(duì)于對(duì)于疲勞壽命疲勞壽命，通常是求出零件

20、在預(yù)定使用壽，通常是求出零件在預(yù)定使用壽命時(shí)的疲勞極限作為計(jì)算的依據(jù)。疲勞壽命的計(jì)算命時(shí)的疲勞極限作為計(jì)算的依據(jù)。疲勞壽命的計(jì)算準(zhǔn)則常采用準(zhǔn)則常采用 的形式。的形式。四、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則四、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則計(jì)算準(zhǔn)則為計(jì)算準(zhǔn)則為 fp0.85 0.85 f 或或 fp1.15 1.15 f SS 迄今為止，還未能提出實(shí)用有效的迄今為止，還未能提出實(shí)用有效的腐蝕壽命腐蝕壽命計(jì)算計(jì)算方法，因而也無(wú)法列出腐蝕的計(jì)算準(zhǔn)則。方法，因而也無(wú)法列出腐蝕的計(jì)算準(zhǔn)則。振動(dòng)穩(wěn)定性振動(dòng)穩(wěn)定性是指高速機(jī)器抵抗失穩(wěn)的能力。是指高速機(jī)器抵抗失穩(wěn)的能力。fp周期性載荷的作用頻率；周期性載荷的作用頻率；f機(jī)械系統(tǒng)的固有頻率。機(jī)械系

21、統(tǒng)的固有頻率。五、散熱性準(zhǔn)則五、散熱性準(zhǔn)則 當(dāng)兩個(gè)零件表面之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)由于當(dāng)兩個(gè)零件表面之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)由于摩擦產(chǎn)生熱量。如果生熱過(guò)高或散熱不良，就可能摩擦產(chǎn)生熱量。如果生熱過(guò)高或散熱不良，就可能使零件溫度過(guò)度升高，破壞正常的潤(rùn)滑條件，甚至使零件溫度過(guò)度升高，破壞正常的潤(rùn)滑條件，甚至導(dǎo)致兩個(gè)金屬表面粘著發(fā)生膠合。要滿足散熱性準(zhǔn)導(dǎo)致兩個(gè)金屬表面粘著發(fā)生膠合。要滿足散熱性準(zhǔn)則，應(yīng)對(duì)發(fā)熱較大的零件（如蝸桿傳動(dòng)、滑動(dòng)軸承則，應(yīng)對(duì)發(fā)熱較大的零件（如蝸桿傳動(dòng)、滑動(dòng)軸承等）進(jìn)行等）進(jìn)行熱平衡計(jì)算熱平衡計(jì)算。第六節(jié)第六節(jié) 機(jī)械零件的材料選擇機(jī)械零件的材料選擇 材料選擇是機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。機(jī)

22、械零件材料選擇是機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。機(jī)械零件的材料對(duì)其性能、加工方法、經(jīng)濟(jì)性等都有很大的的材料對(duì)其性能、加工方法、經(jīng)濟(jì)性等都有很大的影響。隨著工程實(shí)際對(duì)現(xiàn)代機(jī)器和零件要求的不斷影響。隨著工程實(shí)際對(duì)現(xiàn)代機(jī)器和零件要求的不斷提高，以及各種新材料的不斷出現(xiàn)，合理選擇零件提高，以及各種新材料的不斷出現(xiàn)，合理選擇零件材料已成為提高零件質(zhì)量、降低成本的重要手段。材料已成為提高零件質(zhì)量、降低成本的重要手段。一、一、機(jī)械零件的常用材料機(jī)械零件的常用材料 ： 鋁鋁( (LY12) )、銅、銅( (ZCuSn10P1)黑色金屬黑色金屬有色金屬有色金屬鐵鐵鋼鋼高分子材料高分子材料復(fù)合材料復(fù)合材料: :陶陶 瓷瓷:

23、 :金屬材料金屬材料非金屬材料非金屬材料：塑料、橡膠、合成纖維：塑料、橡膠、合成纖維 ：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、合金鋼：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、合金鋼( (如：如：08F 45 60 1Cr18Ni9） ：灰鑄鐵、球墨鑄鐵：灰鑄鐵、球墨鑄鐵( (如：如：TH300 QT500-5) ) 強(qiáng)如鋼、輕如鋁、硬如金剛石強(qiáng)如鋼、輕如鋁、硬如金剛石 強(qiáng)度高、彈性模量大、質(zhì)量輕強(qiáng)度高、彈性模量大、質(zhì)量輕二、二、選擇材料的原則選擇材料的原則1、滿足機(jī)械零件的使用要求、滿足機(jī)械零件的使用要求承受工作載荷的能力承受工作載荷的能力 有足夠的強(qiáng)度、剛度。有足夠的強(qiáng)度、剛度。保持使用性能的能力保持使用性能的能力 在工

24、作環(huán)境下長(zhǎng)期工作，能保持原來(lái)在工作環(huán)境下長(zhǎng)期工作，能保持原來(lái)的形狀、尺寸、精度；耐腐蝕、高溫、潮濕等。的形狀、尺寸、精度；耐腐蝕、高溫、潮濕等。其他要求其他要求 如重量輕、美觀等。如重量輕、美觀等。2、滿足工藝性要求、滿足工藝性要求 在滿足使用要求的前提下，要考慮機(jī)械零件的毛坯制造（鑄在滿足使用要求的前提下，要考慮機(jī)械零件的毛坯制造（鑄造、鍛壓、焊接、冷沖壓等）、熱處理、機(jī)械加工和修理方便、造、鍛壓、焊接、冷沖壓等）、熱處理、機(jī)械加工和修理方便、以及便于回收利用等，選擇零件的材料。還應(yīng)注意到，不同的復(fù)以及便于回收利用等，選擇零件的材料。還應(yīng)注意到，不同的復(fù)雜程度、尺寸、加工批量，對(duì)加工方法和材

25、料的選擇有很大的影雜程度、尺寸、加工批量，對(duì)加工方法和材料的選擇有很大的影響。還要考慮本單位具有的加工條件和外單位協(xié)作的可能性。響。還要考慮本單位具有的加工條件和外單位協(xié)作的可能性。3、滿足經(jīng)濟(jì)性要求、滿足經(jīng)濟(jì)性要求 在選擇材料時(shí)，不僅要考慮材料的價(jià)格，而在選擇材料時(shí)，不僅要考慮材料的價(jià)格，而且要考慮其加工成本，廢品率等。還要考慮供應(yīng)且要考慮其加工成本，廢品率等。還要考慮供應(yīng)問(wèn)題，如所需材料的規(guī)格、尺寸是否能夠及時(shí)得問(wèn)題，如所需材料的規(guī)格、尺寸是否能夠及時(shí)得到。到。第七節(jié)第七節(jié) 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容之一，也是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

26、之一，也是設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及問(wèn)題最多、工作量最大的環(huán)節(jié)。它在產(chǎn)品過(guò)程中涉及問(wèn)題最多、工作量最大的環(huán)節(jié)。它在產(chǎn)品的形成過(guò)程中起著十分重要的作用。的形成過(guò)程中起著十分重要的作用。 在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分考慮以下各方在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分考慮以下各方面的基本要求。面的基本要求。 功能要求功能要求 使用要求使用要求 結(jié)構(gòu)工藝性要求結(jié)構(gòu)工藝性要求 人機(jī)學(xué)要求人機(jī)學(xué)要求 功能要求功能要求 機(jī)械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是將原理設(shè)計(jì)方案具體化，機(jī)械零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是將原理設(shè)計(jì)方案具體化，即構(gòu)造一個(gè)能夠滿足功能要求的三維實(shí)體零部件。概即構(gòu)造一個(gè)能夠滿足功能要求的三維實(shí)體零部件。概括地講，各種零件的結(jié)構(gòu)功能主要有承受

27、載荷、傳遞括地講，各種零件的結(jié)構(gòu)功能主要有承受載荷、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力以及保證或保持有關(guān)零部件之間的相對(duì)位運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力以及保證或保持有關(guān)零部件之間的相對(duì)位置或運(yùn)動(dòng)軌跡關(guān)系等。功能要求是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依置或運(yùn)動(dòng)軌跡關(guān)系等。功能要求是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)和必須滿足的要求。當(dāng)具有兩種以上功能要求時(shí)，據(jù)和必須滿足的要求。當(dāng)具有兩種以上功能要求時(shí)，應(yīng)分清主次，在優(yōu)先滿足主要功能的前提下，盡量滿應(yīng)分清主次，在優(yōu)先滿足主要功能的前提下，盡量滿足其他功能要求。足其他功能要求。 使用要求使用要求 對(duì)于承受載荷的零件，為保證零件在規(guī)定的使用對(duì)于承受載荷的零件，為保證零件在規(guī)定的使用期限內(nèi)正常地實(shí)現(xiàn)其功能，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)使

28、零部件期限內(nèi)正常地實(shí)現(xiàn)其功能，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)使零部件的結(jié)構(gòu)受力合理，降低應(yīng)力，減少變形，以利于提高的結(jié)構(gòu)受力合理，降低應(yīng)力，減少變形，以利于提高零件的強(qiáng)度、剛度和延長(zhǎng)使用壽命。零件的強(qiáng)度、剛度和延長(zhǎng)使用壽命。結(jié)構(gòu)工藝性要求結(jié)構(gòu)工藝性要求 機(jī)器及其組成零件要能最經(jīng)濟(jì)地制造和裝配，應(yīng)機(jī)器及其組成零件要能最經(jīng)濟(jì)地制造和裝配，應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。機(jī)器的成本主要取決于制造具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。機(jī)器的成本主要取決于制造費(fèi)用，因此工藝性與經(jīng)濟(jì)性是密切相關(guān)的。通常應(yīng)從費(fèi)用，因此工藝性與經(jīng)濟(jì)性是密切相關(guān)的。通常應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮結(jié)構(gòu)工藝性。以下幾個(gè)方面考慮結(jié)構(gòu)工藝性。應(yīng)使零件形狀簡(jiǎn)單合理。應(yīng)使零件形狀簡(jiǎn)單合理。適應(yīng)生產(chǎn)條件和規(guī)模。適應(yīng)生產(chǎn)條件和規(guī)模。合理選用毛坯類型。合理選用毛坯類型。便于切削加工。便于切削加工。便于裝配和拆卸。便