机械设计基础 第3版 教学课件 ppt 作者 王大康 第一章 绪 论

4. 振动稳定性准则：设计时使机器中受激振作用的各 零件的固有频率与激振频率错开，以避免产生共振。
剧烈振动会影响机器的工作质量和运转精度，当机器 的自振频率与干扰频率一致时，会发生共振，振幅急剧增 大，使零件失去稳定性，使机器或零件损坏。
对高速转动零件应作振动稳定性计算，避开共振区。 5. 热平衡准则：零件的工作温度过高或由于摩擦生热 而形成高温，会使零件产生热变形、热应力，破坏正常的 润滑条件，造成胶合破坏。
二、机械零件的计算准则
计算准则：针对不同失效形式建立的判定零件工作 能力的条件，称为工作能力计算准则。 1. 强度准则：零件在外载荷作用下所产生的最大应 力σ不超过零件的许用应力[σ]。 由于强度不足会引起机械零件断裂、塑性变形、疲 劳点蚀。 强度条件： lim s 2. 刚度准则：机械零件抵抗弹性变形的能力。 刚度条件：
农村中：拖拉机、收割机等。 家庭中：冰箱、洗衣机、自行车等。
机器具有以下共同特征： （1）机器的主体是若干机构的组合； （2）用于传递运动和动力； （3）具有变换或传递能量、物料或信息的功能。
二、机构 机构是若干构件的组合，各构件间具有确定的相对运 动，但不具备机器的变换或传递能量、物料、信息的功能。 常用机构： 连杆机构、凸轮机构、间歇机构、齿轮机构等。
二、机械设计的一般程序 产品规划 原理方案设计 可行性报告 设计任务书
原理方案图
结构方案设计 结构设计草图 技术设计 总装配图 施工设计 投产和售后服务 部装图、零件图 技术文档
二、机械设计的一般过程 1.产品规划阶段
根据市场预测、用户需求调查和可行性分析，制定出机器 的设计任务书。
2.方案设计阶段
（2）专用零件：特定类型机器中所使用的零件，如内 燃机中的活塞、凸轮、洗衣机中的波轮、叶片、吊钩等。
四、本课程研究的内容 1. 常用机构（平面连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、
间歇运动机构）的组成形式和运动特性、选用原则，以
及机器动力学基础知识。 2. 研究各种通用机械零件（连接件、传动件、轴系件
等）的结构、特点及工作原理、选用原则、设计和计算方
法、使用及维护等。ຫໍສະໝຸດ 2. 零件 零件是机器中的制造单元。
零件分为两类： （1）通用零件：各种机器中普遍使用的零件，如螺栓、 键、带轮、齿轮等。
（2）专用零件：特定类型机器中所使用的零件，如内 燃机中的活塞、凸轮、洗衣机中的波轮、叶片、吊钩等。
第二节 机械设计的基本要求和一般程序
机械设计是根据用户的需求，创造性地设计和制造出具 有预期功能的新机械或改进现有机械的功能。 一、机械设计的基本要求 （1）使用要求：根据预期的使用功能，确定机构的组合。 （2）经济性要求：机械的经济性体现在设计、制造和使用 的全过程。 （3）人、机和环境要求：所设计的机械应使人、机和环境 所组成的系统关系协调。 （4）可靠性要求：机械在规定的环境条件下和规定的使用 期限内，完成规定功能的一种特性。 （5）其它要求：不同的机械还有一些特殊的要求：如机床 有长期保持精度的要求；飞机有减轻质量的要求；食品机械有 防止污染的要求等。
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3. 寿命准则 影响零件寿命的主要因素是磨损、疲劳和腐蚀。
1）耐磨性 摩擦与磨损与零件的结构、摩擦副材料、热处理方 式、润滑条件等诸多因素有关，设计时应运用摩擦学原 理，综合考虑上述因素。 2）疲劳寿命 应按使用寿命的疲劳极限进行计算。 3）腐蚀寿命 目前尚无计算方法，选材时应根据防腐要求确定。
2. 过大的残余变形 当作用在零件上的应力超过材料的屈服极限σs时，零 件将产生塑性变形。塑性变形改变零件的形状和尺寸，破 坏零件间的配合关系。 3. 表面失效 1) 磨损 2) 腐蚀 3) 疲劳点蚀 4. 破坏正常工作条件而引起的失效 1) 带传动的过载打滑
疲劳点蚀 磨损
2) 重载齿轮传动、 蜗杆传动的齿面胶合与磨损
对连续工作的蜗杆传动、滑动轴承通常需进行热平衡 计算。
三、机械零件设计的一般步骤 机械零件设计的一般步骤为： （1）根据零件的使用要求，选择零件的类型并设计零件的 结构。 （2）根据零件的工作条件及对零件的特殊要求，选择材料 和热处理方式。 （3）根据零件的工作情况建立零件的计算简图，计算作用 在零件上的载荷。 （4）分析零件工作时可能出现的失效形式，确定满足零件 工作能力的计算准则，并计算出零件的主要尺寸。 （5）根据工艺性及标准化等原则，进行零件的结构设计。 （6）绘制出零件工作图，编制设计计算说明书。
第三节 机械零件的主要失效形式和计算准则
一、机械零件的主要失效形式 失效：机械零件由于各种原因造成丧失正常工作能力 的现象。 1. 断裂 1）过载断裂
零件在外载荷作用下，某一危险截面上的应力超过零 件的强度极限时，造成过载断裂失效。
2）疲劳断裂
零件在循环变应力作用下， 长时间工作的零件，容易发生 疲劳断裂。如：齿轮轮齿根部 的折断。
间歇机构
凸轮机构
连杆机构
齿轮机构
三、构件和零件
1. 构件 机构中作相对运动的各个运动单元称为构件。 构件是运动的单元：可能是单一的刚体或是多个零件 的刚性组合。如；内燃机中的连杆。
连杆 1－连杆体；2－连杆盖；3、4、5－轴瓦；6－螺栓；7－螺母；8－销
2. 零件 零件是机器中的制造单元。
零件分为两类： （1）通用零件：各种机器中普遍使用的零件，如螺栓、 键、带轮、齿轮等。
方案设计是在功能分析的基础上，确定机器的工作原理和 技术要求，拟定机器的总体布置、传动方案和机构运动简图。
3.技术设计阶段
将机器的功能原理方案具体化为机械及零部件的合理结构， 最后画出总体设计图。
4.施工设计阶段
进行总装配图、部件装配图和零件工作图的设计，完成全 部生产图纸并编制设计和使用说明书等技术文件。
机 械 设 计 基 础
第一章
绪 论
从一个机械设计师的角度出发，运用本课程的内容
和方法去分析问题和解决问题。 本章要点包括： 1. 机械的组成。 2. 机械设计的基本要求和一般程序。
3. 机械零件设计的基本知识和设计方法。
本课程的研究对象：机械 机械为机器与机构的总称
第一节
一、机器
机械的组成
工厂中：车床、刨床、铣床、磨床等机加工设备。