哈工大機械設(shè)計PPT 第1-3章

1、1.1 機械的組成及本課程研究(ynji)對象 第一節(jié) 機械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個國家現(xiàn)代化建設(shè)(jinsh)水平的重要標(biāo)志。機械在國民生產(chǎn)中的地位、作用： 機械工業(yè)肩負(fù)著為國民經(jīng)濟各個部門提供裝備和促進(jìn)技術(shù)改造的重任?！笆逡?guī)劃”老工業(yè)基地改造：注入新的技術(shù)國防工業(yè)：提供新的裝備高技術(shù)產(chǎn)業(yè)：新裝備第1章 緒 論共七十一頁特種環(huán)境工作(gngzu)的機器人:高輻射 高腐蝕 高粉塵自動化生產(chǎn)線人們代步用的汽車 機器是代替人們體力和部分腦力勞動(lodng)的工具，機器既能承擔(dān)人力所不能或不便進(jìn)行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，特別是能夠大大提高勞動(lodng)生產(chǎn)率和改善勞動(lodng)

2、條件。共七十一頁輔助系統(tǒng)：例如潤滑、顯示(xinsh)、照明等原動機傳動裝置工作(gngzu)機控制系統(tǒng)1.1.1 機械的組成：1、從功能看四個基本部分及輔助部分共七十一頁車床(chchung)共七十一頁帶式輸送機共七十一頁抽油機共七十一頁 原動機電動機內(nèi)燃機液壓馬達(dá)(md)共七十一頁 傳動裝置齒輪傳動(chundng)帶傳動繩索傳動鏈傳動新型傳動共七十一頁 工作機（執(zhí)行系統(tǒng)）：完成機器預(yù)定功能(gngnng)的組成部分可以(ky)只有一個執(zhí)行部分，如壓路機的壓輥；按機器功能分解成幾個執(zhí)行部分：橋式起重機共七十一頁 控制(kngzh)部分共七十一頁以汽車(qch)為例：原動機-發(fā)動機（汽油機或

3、柴油機）傳動(chundng)部分-離合器、變速箱、傳動軸和差速器執(zhí)行部分-車輪、懸掛系統(tǒng)及底盤控制系統(tǒng)-轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、排檔桿剎車及其踏板、離合器踏板及油門輔助裝置-油量表、前后燈、車門鎖等共七十一頁數(shù)控加工(ji gng)中的機器人共七十一頁機器人焊接(hnji)共七十一頁機器人去毛刺(moc)共七十一頁1電動機；2v帶傳動(chundng)；3齒輪傳動；4聯(lián)軸器；5卷筒；6輸送帶；7控制系統(tǒng)。全自動洗衣機共七十一頁2、從制造安裝方面看： 任何機械設(shè)備都是由許多(xdu)機械零部件組成的。是機械制造過程中為完成同一目的而由若干(rugn)協(xié)同工作的零件組合在一起的組合體。例如：軸承，聯(lián)軸

4、器，發(fā)動機。機械部件： 專用零件：氣輪機的葉片；內(nèi)燃機曲軸；槍栓 通用零件：齒輪；螺栓 ;鍵；銷；機械零件：是機械制造過程中不可分拆的最小單元 共七十一頁1.1.2 機械設(shè)計課的研究對象： 簡單機械的設(shè)計：機械裝置的實體設(shè)計，涉及零件的應(yīng)力、強度的分析計算，材料的選擇(xunz)、結(jié)構(gòu)設(shè)計，考慮加工工藝性、標(biāo)準(zhǔn)化以及經(jīng)濟性、環(huán)境保護等。 機械設(shè)計課的重點內(nèi)容： 機械中一般工作條件下、常用參數(shù)范圍內(nèi)的通用零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、基本設(shè)計(shj)理論、設(shè)計(shj)計算方法。共七十一頁課程(kchng)地位：1.2 本課程的性質(zhì)、地位(dwi)和任務(wù)課程性質(zhì)：技術(shù)基礎(chǔ)課實踐性課程主干課程技術(shù)

5、基礎(chǔ)課共七十一頁主要任務(wù)：初步樹立正確的設(shè)計思想。掌握設(shè)計或選用通用機械零部件的基本知識、理論和方法。具有計算、繪圖、查閱與運用技術(shù)資料的能力。掌握本課程實驗知識，獲得實驗技能。了解(lioji)機械設(shè)計的新發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計能力。共七十一頁 本課程：綜合性、實踐性很強的設(shè)計性課程。（1）理論聯(lián)系實際。（2）抓住設(shè)計主線，掌握機械零部件設(shè)計規(guī)律。（3）努力培養(yǎng)解決(jiju)工程實際問題的能力。（4）綜合運用先修課程，解決工程實際問題。1.3 本課程的特點和學(xué)習(xí)(xux)方法共七十一頁教學(xué)(jio xu)過程的安排：上課(shng k)學(xué)時52學(xué)時（13周）；8學(xué)時（4次）實驗三個大作業(yè)（說明

6、書和圖紙）學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)分配期末考試卷面占80%，平時成績20%成績分配及時完成作業(yè)和大作業(yè)；隨機點名三次未到取消考試資格注意事項共七十一頁222.1.1 基本(jbn)要求2.1 設(shè)計機械時應(yīng)滿足的基本要求和一般(ybn)步驟1.使用功能要求:物質(zhì)功能 精神功能2.工藝性要求3.經(jīng)濟性要求提高設(shè)計、制造經(jīng)濟性的措施運用現(xiàn)代設(shè)計方法，使設(shè)計參數(shù)最優(yōu)化推廣標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化采用新工藝、新材料、新結(jié)構(gòu)改善零部件的結(jié)構(gòu)工藝性第2章 機械及機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則 共七十一頁23提高使用(shyng)經(jīng)濟性的措施選用(xunyng)效率高的傳動系統(tǒng)和支承裝置提高機械生產(chǎn)的機械化和自動化水平，以提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品

7、的質(zhì)量。采用適當(dāng)?shù)姆雷o采用可靠的密封，減少或消除滲漏現(xiàn)象。共七十一頁244.其他(qt)要求勞動保護(lodng boh)要求環(huán)境要求共七十一頁252.1.2 設(shè)計機械(jxi)的一般步驟1.計劃(jhu)階段2.方案設(shè)計階段原動機：運動形式 運動及動力參數(shù)執(zhí)行部分例：設(shè)計制造螺紋的機器傳動部分：方案更復(fù)雜多樣共七十一頁263.技術(shù)(jsh)設(shè)計階段機器(j q)的運動學(xué)設(shè)計機器的動力學(xué)設(shè)計零件的工作能力設(shè)計部件裝配草圖及總裝配圖主要零件的校核共七十一頁274.技術(shù)文件(wnjin)編制階段5、技術(shù)(jsh)審定和產(chǎn)品鑒定階段共七十一頁282.2 機械零件的載荷(zi h)和應(yīng)力2.2.1、載

8、荷(zi h) 靜載荷：大小、方向不隨時間變化或變化緩慢 如重力變載荷：大小、方向隨時間作周期性或非周期 性變化名義載荷F：根據(jù)原動機或工作機的額定功率計算出 的作用于機械零件上的載荷（未考慮不 均勻性及其他影響因素）。計算載荷： 周期性變化如內(nèi)燃機等往復(fù)式動力機械的曲軸所受的載荷非周期性變化如承受車身質(zhì)量的懸掛彈簧所受的載荷共七十一頁29隨機(su j)變應(yīng)力靜應(yīng)力：大小(dxio)、方向不隨時間變化或變化緩慢規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)力2.2.2 應(yīng)力1、靜應(yīng)力和變應(yīng)力變應(yīng)力：不穩(wěn)定變應(yīng)力： 穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力：變化周期相同、變化幅值 相等的應(yīng)力共七十一頁材料疲勞(plo)的兩種類別交變(jio bin

9、)應(yīng)力的描述sm平均應(yīng)力； sa應(yīng)力幅值smax最大應(yīng)力； smin最小應(yīng)力r 應(yīng)力比（循環(huán)特性）描述規(guī)律性的交變應(yīng)力可有5個參數(shù)，但其中只有兩個參數(shù)是獨立的。r = -1對稱循環(huán)變應(yīng)力r=0脈動循環(huán)變應(yīng)力r=1靜應(yīng)力 -1 r 1非對稱循環(huán)變應(yīng)力穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力的基本參數(shù)和種類 共七十一頁31a) 基本參數(shù) 應(yīng)力(yngl)循環(huán)特征最大應(yīng)力(yngl)最小應(yīng)力平均應(yīng)力應(yīng)力幅b) 穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力種類： -1 強度極限時：如螺栓被擰斷，鑄鐵零部件沖擊局部斷裂變應(yīng)力下危險剖面上的應(yīng)力疲勞極限時：如齒輪輪齒根部斷裂斷裂是一種嚴(yán)重的失效形式，不但使零件失效，還會導(dǎo)致嚴(yán)重事故，需要在設(shè)計時嚴(yán)格避免。共七十

10、一頁2）塑性變形危險剖面上的應(yīng)力材料的屈服極限時：就會造成零件的尺寸和形狀產(chǎn)生永久的改變。破壞零部件之間的相互(xingh)位置和配合關(guān)系，破壞機械系統(tǒng)的精度，導(dǎo)致不能正常工作。如齒輪輪齒發(fā)生塑性變形導(dǎo)致劇烈振動和噪聲；閥門控制彈簧發(fā)生塑性變形導(dǎo)致閥門無法正常開啟。共七十一頁3）過量的彈性變形會造成零件的破壞，降低機械系統(tǒng)的運動精度，導(dǎo)致不能正常(zhngchng)工作。如機床主軸的過量彈性變形會降低加工精度、電機主軸的過量彈性變形會改變定子與轉(zhuǎn)子間隙，影響電機性能。共七十一頁4）表面失效主要是指磨損、疲勞點蝕、膠合、塑性流動、壓潰和腐蝕等。表面失效會改變零部件的配合關(guān)系、降低精度、產(chǎn)生噪聲(

11、zoshng)和振動等，嚴(yán)重時導(dǎo)致零件卡死、零件被扭斷等惡性失效。共七十一頁5）破壞正常工作條件引起的失效如帶傳遞的載荷超過帶與帶輪接觸面間的最大摩擦力時就會產(chǎn)生打滑，使帶傳動失效；高速回轉(zhuǎn)零件轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)固有頻率接近(jijn)時就會發(fā)生共振，使振幅增大，以致引起斷裂失效；潤滑不良時軸承會發(fā)生劇烈溫升或卡死，潤滑不良時蝸輪表面會發(fā)生劇烈磨損等。共七十一頁注意：同一零件可能有多種失效形式例如(lr)對于載荷穩(wěn)定、一般用途的轉(zhuǎn)軸，疲勞斷裂是主要失效形式；對于機床精密主軸，過量的彈性變形是主要失效形式；高速回轉(zhuǎn)的軸，共振、喪失振動穩(wěn)定性可能是主要失效形式。共七十一頁3.1.2 機械零件的工作能力和設(shè)

12、計準(zhǔn)則(zhnz)應(yīng)優(yōu)先保證承載能力較小的零件的承載能力，按照承載能力的最小值設(shè)計。1. 強度設(shè)計準(zhǔn)則強度是零、部件在載荷作用下抵抗斷裂、塑性變形及表面失效的能力，是機械零件首先應(yīng)該滿足的基本要求。共七十一頁應(yīng)使危險(wixin)剖面上的最大工作應(yīng)力不超過許用應(yīng)力:滿足強度要求的另一表達(dá)式是使危險剖面(pumin)上的實際安全系數(shù)不超過許用安全系數(shù):共七十一頁剛度設(shè)計準(zhǔn)則剛度是零、部件在載荷作用下抵抗彈性變形(bin xng)的能力。對于(duy)一般用途的軸，最大許用彎曲變形量可取為：L為軸的跨距，單位為mm。共七十一頁3. 精度設(shè)計準(zhǔn)則精度是零、部件的基本指標(biāo)。精度指標(biāo)用尺寸誤差和形狀(x

13、ngzhun)位置誤差值進(jìn)行控制和保證。4. 壽命設(shè)計準(zhǔn)則影響零、部件實際壽命的主要因素：是材料的疲勞和磨損及腐蝕引起的表面失效。為防止疲勞失效：按材料的疲勞極限進(jìn)行疲勞強度計算(j sun)。為防止磨損：一方面應(yīng)合理潤滑，另一方面可采用條件性計算，如限制壓強p、速度v及pv值。為防止腐蝕：選用耐腐蝕材料，采用表面鍍層、噴涂漆膜及表面陽極化處理等表面保護措施。共七十一頁5. 振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則主要是避免共振。應(yīng)使零部件的固有頻率f與激振頻率fp錯開(cu ki)，即應(yīng)滿足6. 可靠性設(shè)計準(zhǔn)則可靠性表示系統(tǒng)、機器(j q)或零、部件等在規(guī)定時間內(nèi)能正常工作的能力。可靠性用可靠度R來表示。共七十一頁內(nèi)容摘要1.1 機械的組成及本課程研究對象。掌握本課程實驗知識，獲得實驗技能。上課學(xué)時52學(xué)時（13周）。及時完成作業(yè)和大作業(yè)。提高機械生產(chǎn)的機械化和自動化水平，以提高。原動機：運動形式 運動及動力(dngl)參數(shù)。靜載荷：