機械設(shè)計基礎(chǔ) 課件 項目1 總論

項目1總論機械設(shè)計基礎(chǔ)目錄CONTENTS機器設(shè)計概述2機械零件工作能力和計算準則3機械設(shè)計常用材料4課程內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)11課程內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)Part嘗試列出已學(xué)課程中，曾經(jīng)涉獵到的部分國際標準、國家標準或行業(yè)標準。任務(wù)引入學(xué)習(xí)目標：1．了解本課程的內(nèi)容和性質(zhì)；2.了解本課程的任務(wù)。本課程內(nèi)容、性質(zhì)本課程是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，綜合應(yīng)用各先修課程的基礎(chǔ)理論和生產(chǎn)知識，解決常用機構(gòu)及通用部件的分析和設(shè)計問題。本課程的任務(wù)（一）樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)嚴謹求實的工作作風(fēng)，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)及生產(chǎn)實踐打下基礎(chǔ)。（二）熟悉常用機構(gòu)及零件的工作原理、特性和應(yīng)用，初步掌握分析和設(shè)計常用機構(gòu)的基本方法。（三）掌握通用機械零部件的設(shè)計原理、方法和一般規(guī)律，掌握通用零件選用和設(shè)計的基本方法。（四）掌握一定的設(shè)計技能（查閱資料，運用標準、規(guī)范，簡單的設(shè)計計算等）。（五）掌握典型機械零件的實驗方法，獲得基本的實驗操作技能。（六）了解機械設(shè)計的最新動態(tài)。2機械設(shè)計概述Part什么是機械？什么是機械設(shè)計？如何進行機械設(shè)計？任務(wù)引入任務(wù)目標：1.了解機械設(shè)計類型；2.理解機器和機構(gòu)的區(qū)別；3.理解機械設(shè)計的程序；4.掌握零件與構(gòu)件的區(qū)別。一、研究對象——機械1.機器的組成及特征1.汽缸體(機架)，2.曲軸，3.連桿，4.活塞，5.進氣閥，6.排氣閥，7.推桿，8.凸輪，9.齒輪，10.齒輪一、研究對象——機械動力部分傳動部分執(zhí)行部分控制部分機器一般由4部分組成：一、研究對象——機械機器具有的共同特征：（1）它們都是人為的實物組合體；（2）各實體之間具有確定的相對運動；（3）能夠用來變換或傳遞能量、物料與信息。機器定義：機器是執(zhí)行機械運動的裝置，用來變換或傳遞能量、物料與信息。一、研究對象——機械機構(gòu)具有的特征：（1）它們都是人為的實物組合體；（2）各實體之間具有確定的相對運動；（3）能夠用來變換或傳遞能量、物料與信息。機構(gòu)是機器的運動部分，僅起運動傳遞和運動形式轉(zhuǎn)換的作用。一、研究對象——機械從結(jié)構(gòu)和運動觀點來看，機器與機構(gòu)之間并無區(qū)別。因此習(xí)慣上把機器和機構(gòu)統(tǒng)稱為機械。一、研究對象——機械2.零件與構(gòu)件組成機械的相對運動單元稱為構(gòu)件，機械中不可拆卸的制造單元稱為零件。兩者區(qū)別：構(gòu)件是機器的運動單元，而零件則是機器的制造單元。一、研究對象——機械3.對機械的基本要求使用功能經(jīng)濟性要求勞動保護環(huán)境保護二、研究過程——機械設(shè)計1.機械設(shè)計的概念機械設(shè)計：根據(jù)對機械產(chǎn)品提出的任務(wù)，結(jié)合生產(chǎn)的具體情況，應(yīng)用當代各種先進的技術(shù)成果，求得一個技術(shù)完善，經(jīng)濟性好，操作安全，減少污染，造型美觀，并能集中反映先進生產(chǎn)力的研制機械產(chǎn)品的方案和手段。作用：機械設(shè)計是機械產(chǎn)品生產(chǎn)的第一道工序，將對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)組成、運動形態(tài)、受力狀況、能量傳遞、裝配關(guān)系、潤滑密封以及各個零件的材料、形狀和尺寸等進行構(gòu)思、分析和計算，并將結(jié)果轉(zhuǎn)化為工程圖樣和技術(shù)文件，作為機械制造和機械使用的依據(jù)?？尚行匝芯糠桨冈O(shè)計技術(shù)設(shè)計改進設(shè)計2.機械設(shè)計的程序二、研究過程——機械設(shè)計繼續(xù)設(shè)計新型設(shè)計變型設(shè)計3.機械設(shè)計的類型二、研究過程——機械設(shè)計3機械零件的工作能力和計算準則Part右圖為文件層板柜。按照機械零件的四大準則，分析在設(shè)計內(nèi)部層板時，應(yīng)主要考慮使用哪些準則。任務(wù)引入任務(wù)目標：1.理解機械零件計算的四大準則；2.理解極限應(yīng)力和安全系數(shù)含義。一、機械零件的工作能力零件在一定的運動、載荷和環(huán)境情況下，在預(yù)定的使用期限內(nèi)，不發(fā)生失效的安全工作限度。衡量零件工作能力的指標稱為零件的工作能力準則。主要準則有：強度、剛度、耐磨性、振動穩(wěn)定性和耐熱性。二、機械零件的計算準則（一）強度準則強度是保證機械零件工作能力的最基本要求。若零件的強度不夠，不僅因為零件的失效使機械不能正常工作，而且還可能導(dǎo)致安全事故。強度計算準則為：σ≤[σ]，

τ≤[τ]

二、機械零件的計算準則1.極限應(yīng)力極限應(yīng)力的確定與應(yīng)力的種類相關(guān)。極限應(yīng)力靜應(yīng)力塑性材料：屈服強度脆性材料：抗拉強度變應(yīng)力：相應(yīng)的疲勞極限斷裂或塑性變形疲勞斷裂二、機械零件的計算準則1.極限應(yīng)力極限應(yīng)力的確定與應(yīng)力的種類相關(guān)。二、機械零件的計算準則2.安全系數(shù)可采用查表法或部分系數(shù)法確定。下為部分系數(shù)法：S1——載荷及應(yīng)力相關(guān)，一般為1~1.5S2——材料均勻性相關(guān)，鍛鋼或軋鋼一般為1.2~1.5；鑄鐵一般為1.5~2.5S3——零件重要性相關(guān)，一般為1~1.5

二、機械零件的計算準則（二）

剛度準則剛度是指零件在載荷作用下，抵抗彈性變形的能力。剛度設(shè)計準則為：

增大剛度措施：1.適當增大或改變截面尺寸以增大慣性矩；2.減小支撐跨距；3.合理增添加強筋等。二、機械零件的計算準則（三）

耐磨性準則耐磨性是指相對運動的零件工作表面抵抗磨損的能力。目前尚無可靠、定量的計算方法，常采用條件性計算：

二、機械零件的計算準則（四）

振動和噪聲準則當機械或零件的固有振動頻率等于或接近受激振源作用引起的強迫振動頻率時，將產(chǎn)生共振。而振動又是產(chǎn)生噪聲的主要原因。根據(jù)實際需求出發(fā)，應(yīng)進行振動分析和計算。4機械設(shè)計常用材料Part老師帶學(xué)生參觀時，發(fā)現(xiàn)操作工正在把一批熱軋鋼筋進行冷拉處理。試說明其原因。任務(wù)引入任務(wù)目標：1.了解材料選用原則；2.了解硬度表達方法；3.掌握低碳鋼力學(xué)性能曲線。一、材料選用原則1、滿足使用要求是選用材料的最基本原則和出發(fā)點。2、符合工藝要求是選用材料的冷、熱加工性能好，熱處理工藝性好。3、綜合經(jīng)濟效益好是一切產(chǎn)品追求的最終目標。不能只考慮材料價格，還應(yīng)考慮加工成本及維修維護費用。二、機械常用材料材料分類部分常用牌號部分用途黑色金屬一般用鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼Q195,Q235,Q275等鐵絲、螺栓、軸等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼20,45,40Mn齒輪、曲軸等低合金結(jié)構(gòu)鋼Q295,Q345等油罐、建筑結(jié)構(gòu)等合金結(jié)構(gòu)鋼45MnB,20Cr,42CrMo等花鍵、齒輪等彈簧鋼65，65Mn，30W4Cr2VA等彈簧軸承鋼GCr15等滾動軸承不銹鋼、耐熱鋼、工具鋼、耐候鋼特定用途鑄鐵灰鑄鐵HT200,HT350等床身、帶輪、等球墨鑄鐵QT400,QT900等箱體、齒輪等其它鑄鐵

鑄鋼聯(lián)軸器等有色金屬銅、鋁、鋅、鉛、鈦等合金、滑動軸承等非金屬橡膠密封圈等工程塑料管、滑動軸承等陶瓷、石墨等軸承等二、機械常用材料低碳鋼力學(xué)拉伸性能實驗GB/T228.11）

彈性形變階段；2）屈服階段；3）強化階段；