第1章机械设计基础绪论

安全可靠性要求
（1）使整个技术系统和零件在规定的外载荷和规定的工 作时间内，能正常工作而不发生断裂、过度变形、过度磨损、 不丧失稳定性。
（2）能实现对操作人员的防护，保证人身安全和身体 健康。
（3）对于周围环境和人不造成危害和污染，同时要保 证机器对环境的适应性。
结构工艺性要求
要求便于加工、装拆以及维护。
1.计算准则 (1)强度准则 强度是零件体抗破裂和塑性变形的能力.它
分体积强度和接触强度 (2)刚度准则 刚度是零件抵抗弹性变形的能力.就是要保
证机器工作时零件弹性变形量不超过许用值 (3)耐磨性准则 零件在工作中抵抗各种摩擦的能力.保证
零件的磨损量不超过容许值 (4)振动稳定性 零件不发生共振.使零件的固有频率与周
方面考虑,选择一定的原动机和各个其他部分.绘出原 理图机构运动简图 3.技术设计阶段 将原理方案具体化结构化.考虑机械总 体布局和外形.绘制整机装备草图和部件装备草图.确 定零件的形状,尺寸,材料等.并对整机和零件进行精 度设计等
明确设计要求
（确定设计对象的预期功能、有关指标及限制条件）
提出设计方案
期性外力的变化频率错开 还有耐热性等等.
失效分析 磨损
表面 压溃
过量塑 性变形
表面失效 零件失效
疲劳 点蚀
磨损
胶合 断裂
相对运动的零件表面因摩擦 的存在，而导致零件表面材料的 逐渐丧失。
打滑
过量弹 性变形
振动 失效
磨损
表面 压溃
过量塑 性变形
表面失效 零件失效
疲劳 点蚀
表面压溃
胶合 断裂
零件表面质量不高或硬度不 够时，在外载荷作用下出现的碎 裂现象。
电动大门示意图
围墙
门柱
减速器 电动机
大门 连杆机构
组成：电动机（原动机） 减速器（传动系统）
连杆机构ABCD（工作执行系统）
电气控制系统
机构 根据实现运动形式（往复移动、回转运动等）的
机件的外形特点，把相应机件的组合称为机构
带传动机构
常 链传动机构
见 连杆机构
的
机
凸轮机构
构 齿轮机构
螺旋机构
机械的各个部分都是由机构组合而成
这种内燃机可视为下列三种机构的组合: ①曲柄滑块机构，由活塞4、连杆3、 曲轴2和机架1构成，作用是将活塞的往 复移动转换为曲柄的连续转动;
②齿轮机构，由齿轮9、10和机架1构 成，作用是改变转速的大小和转动的方 向;
③凸轮机构，由凸轮8、推杆7和机架1 构成，作用是将凸轮的连续转动转变为 推杆有规律的间歇往复移动。
机器的组成
辅助系统 (例如润滑、显示、照明等)
传递动力、扭矩
原动部分
传动部分
改变运动参数 及运动方式
执行部分
气压传动
机液电 械压传 传传 动动动
螺齿蜗
离
旋 轮 杆 带链合
器
控制部分
机器的四个组成部分
1.原动部分:机器工作的动力源 2.工作部分:直接完成机器预定功能的部分 3.传动部分:机器中将原动机的动力和运动 传递给工作部分的中间部分,大多为机械传动系统 4.控制部分:控制机器的开动和停止,改变运动的速度 和方向等等
对运动。
机器与机构的区别在于：机器能实现能量的转换（如内燃机、 发电机、电动机），能代替人的劳动去作有用的机械功。
第二节 机械设计概述
一.机械设计的基本要求和一般程序 1、基本要求
功能要求
满足机器预定的工作要求，如机器工作部分的运 动形式、速度、运动精度和平稳性、需要传递的功率， 以及某些使用上的特殊要求（如高温、防潮等）。
（拟定粗线条的总体布置，进行概略计算，得出可供比较评价
的多种设计方案，从中选取最佳方案）
信
总体设计
息
（进行分析计算和经济评价，最后绘制总体设计图）
反
结构设计
馈
（施工设计，完成施工所需的总装图，零件工作图及技术文件）
试制、鉴定
（通过样机试制，从技术上、经济上作出全面评价）
产品定型
二 .机械零件设计的计算准则和一般步骤
打滑
过量弹 性变形
振动 失效
失效分析 磨损
表面 压溃
过量塑 性变形
表面失效 零件失效
疲劳 点蚀
疲劳点蚀
胶合 断裂
作用在零件上的脉动循环变应 力超过其接触疲劳极限时，出现疲 劳裂纹，裂纹逐渐扩大使表面金属 小片剥落形成疲劳点蚀。
打滑
过量弹 性变形
第一节 机械的组成
第二节 机械设计概述
第三节 本课程主要内容、任务及其学 习方法
第一节 机械的组成
机械 是机构和机器的总称。
单缸内燃机
一、机器与机构
机器 具有以下三个共同特征：
1.都是人为的各ຫໍສະໝຸດ Baidu实物的组合。
2.组成机器的各种实物间具有确定的相对运动。 3.能够变换或传递能量,物料和信息. 例如电动机和内燃机变换能量;起重运输机传递物料,计算 机变换传递信息.
二、构件与零件
构件 组成机械的各个相对运动的机件,是机械的运动单元
.如汽车的轮子,车床的主轴.
可能是由一个零件构成， 但通常是由若干个零件刚性联接而成。
零件 机械的制造单元. 如螺钉,螺母,轴等
通用零件:机器中普遍使用的零件,如齿轮,轴.螺钉 专用零件:只在某些机器中使用.如气轮机中的叶片. 起重机的吊钩.
由若干零件组成的构 件——连杆
1--连杆体 2--螺栓 3--螺母 4--连杆盖
1
2 3
4
机械的各个部分都是由机构组合而成 机构由若干个构件通过动联结组合而成 构件由若干个零件通过静联结组装而成
(1)它们都是人为实体(构件)的组合
机构 具有机器的 1、2 特征。(2)各个运动实体之间具有确定的相
经济性
在产品整个设计周期中，必须把产品设计、销售及制 造三方面作为一个系统工程来考虑，用价值工程理论指导 产品设计，正确使用材料，采用合理的结构尺寸和工艺， 以降低产品的成本。
设计机械系统和零部件时，应尽可能标准化、通用化、 系列化，以提高设计质量、降低制造成本。
2.设计过程三阶段:
1.计划阶段:明确机器应该具有的功能,制定设计任务书 2.方案设计阶段 确定实现其功能的原理.从技术和经济
打滑
过量弹 性变形
振动 失效
失效分析 磨损
表面 压溃
过量塑 性变形
表面失效 零件失效
疲劳 点蚀
过量塑性变形
胶合 断裂
零件上的应力超过了材料 的屈服极限时，零件会发生塑 性变形。
打滑
过量弹 性变形
振动 失效
失效分析 磨损
表面 压溃
过量塑 性变形
表面失效 零件失效
疲劳 点蚀
胶合 断裂
打滑
靠表面摩擦力保持工作能 力的带传动，当传递的有效圆 周力超过临界摩擦力时，就将 发生打滑失效。