机械零件的结构设计方案(PPT 42张)
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《机械结构设计》PPT课件
〔螺栓、V带〕 同一零件中，可在不同部位采用不同材料，分别
承担不同的功能；〔蜗轮〕
5.2.5 常用的构造设计原理
6. 自补偿原理：通过选择系统元件及其在系 统中的配置来自行实现加强功能的相互支持 作用，称为自补偿。
正常情况〔额定载荷〕下：加强功能、减载、 平衡；
紧急情况〔超载〕下：保护、救援； 常见的自补偿原理： 自增强 自平衡
3
设计方案
构造设计
强度设计
三边设计法
4
5 机械构造及造型设计
5.1 机械构造设计原那么
5.2 机械构造分析及常用设计原理
5.3 机械构造设计常用方法 复
5.4 机械构造工艺性设计
习
思
考
题
5
5.1 机械构造设计原那么
5.1.1 机械构造设计的任务 5.1.2 机械构造设计的内容与步骤 5.1.3 机械构造设计的一般原那么
18
5.2.4 零件的构造要素
在工构作造局设计部中：，零通常件先上确与定工其作它局零部，件后直确接定联相结关局部部。位。
工作局部主要考虑工作面的形状、尺寸、精度、外表质量等，
联结局而部联结：局把部各主要工考作虑局强度部、联刚结度等起要来求并。使它们 保持各自的位置，因此也常常起到支承作用。 有时，也把用以固定联结的工作局部称为安 装局部。有固定安装和活动安装之分。
增加约束变形附件的构造
23
1-主体构件 2-辅助构件
5.2.5 常用的构造设计原理
2. 合理力流原理：力在传递路线上形成力 线，汇成力流〔不中断、沿最短线路通 过〕。
24 中心冲工作时的力流
不同形状的杆件
5.2.5 常用的构造设计原理
2. 合理力流原理：力在传递路线上形成力 线，汇成力流。〔转折处应力求使力流平 缓〕
承担不同的功能；〔蜗轮〕
5.2.5 常用的构造设计原理
6. 自补偿原理：通过选择系统元件及其在系 统中的配置来自行实现加强功能的相互支持 作用，称为自补偿。
正常情况〔额定载荷〕下：加强功能、减载、 平衡；
紧急情况〔超载〕下：保护、救援； 常见的自补偿原理： 自增强 自平衡
3
设计方案
构造设计
强度设计
三边设计法
4
5 机械构造及造型设计
5.1 机械构造设计原那么
5.2 机械构造分析及常用设计原理
5.3 机械构造设计常用方法 复
5.4 机械构造工艺性设计
习
思
考
题
5
5.1 机械构造设计原那么
5.1.1 机械构造设计的任务 5.1.2 机械构造设计的内容与步骤 5.1.3 机械构造设计的一般原那么
18
5.2.4 零件的构造要素
在工构作造局设计部中：，零通常件先上确与定工其作它局零部，件后直确接定联相结关局部部。位。
工作局部主要考虑工作面的形状、尺寸、精度、外表质量等，
联结局而部联结：局把部各主要工考作虑局强度部、联刚结度等起要来求并。使它们 保持各自的位置，因此也常常起到支承作用。 有时，也把用以固定联结的工作局部称为安 装局部。有固定安装和活动安装之分。
增加约束变形附件的构造
23
1-主体构件 2-辅助构件
5.2.5 常用的构造设计原理
2. 合理力流原理：力在传递路线上形成力 线，汇成力流〔不中断、沿最短线路通 过〕。
24 中心冲工作时的力流
不同形状的杆件
5.2.5 常用的构造设计原理
2. 合理力流原理：力在传递路线上形成力 线，汇成力流。〔转折处应力求使力流平 缓〕
机械零件设计概论(ppt49页).pptx
一.基本概念
静应力：不随时间变化或变化缓慢的应力。 例螺栓拧紧应力、吊钩应力。
变应力：随时间变化的应力。 具有周期变化特性的变应力——循环变应力 。静Βιβλιοθήκη 力变应力平均应力： m
max
min
2
应力幅：
a
max
min
2
循环特性： r min max
a.当 max min时， r=－1，称为对称循环变应力。 有： a max min ; m 0
（4）功能失效
不能完成预定功能。 带传动打滑、螺栓联接松动、高速转子共振等。
注意：
一个零件可能同时存在多种失效形式。 如齿轮，可能出现断裂、磨损、表面疲 劳点蚀、胶合、塑性变形等。
对于一具体零件，应根据其主要失 效形式，采用相应的设计准则，计算结 构尺寸，然后对其他失效形式进行校核 。 ——机械设计的工作在两个方面：设计 、校核。
p lim F dF S0 S dS
应力按方向分正应力和剪应力。
失效：机械零件在限定的期间内，在规定条件下， 不能完成正常的功能。如断裂、变形太大等。
工作能力（承载能力）：机械零件抵抗失效的能力 。或机械零件在预定的使用期限内，不发生失效的 安全工作限度。含时间和载荷两个要素。
三.失效形式： 1）断裂、塑性变形； 2）过大的弹性变形； 3）磨损或损伤 4）松弛、摩擦传动的打滑和强烈振动等。
第9章 机械零件设计概论
9.1 机械零件设计概述 一. 机械设计的要求： 1）在满足预期功能的前提下，性能好、效率
高、成本低。
2）在预定使用期限内，安全可靠、操作方便 。
3）方便维修、外观造型美观。 4）与时俱进 ，要有实时性。 不同的机械类型要求内容：
功能要求：满足运动、传力、工艺动作、零 部件工作可靠等。
静应力：不随时间变化或变化缓慢的应力。 例螺栓拧紧应力、吊钩应力。
变应力：随时间变化的应力。 具有周期变化特性的变应力——循环变应力 。静Βιβλιοθήκη 力变应力平均应力： m
max
min
2
应力幅：
a
max
min
2
循环特性： r min max
a.当 max min时， r=－1，称为对称循环变应力。 有： a max min ; m 0
（4）功能失效
不能完成预定功能。 带传动打滑、螺栓联接松动、高速转子共振等。
注意：
一个零件可能同时存在多种失效形式。 如齿轮，可能出现断裂、磨损、表面疲 劳点蚀、胶合、塑性变形等。
对于一具体零件，应根据其主要失 效形式，采用相应的设计准则，计算结 构尺寸，然后对其他失效形式进行校核 。 ——机械设计的工作在两个方面：设计 、校核。
p lim F dF S0 S dS
应力按方向分正应力和剪应力。
失效：机械零件在限定的期间内，在规定条件下， 不能完成正常的功能。如断裂、变形太大等。
工作能力（承载能力）：机械零件抵抗失效的能力 。或机械零件在预定的使用期限内，不发生失效的 安全工作限度。含时间和载荷两个要素。
三.失效形式： 1）断裂、塑性变形； 2）过大的弹性变形； 3）磨损或损伤 4）松弛、摩擦传动的打滑和强烈振动等。
第9章 机械零件设计概论
9.1 机械零件设计概述 一. 机械设计的要求： 1）在满足预期功能的前提下，性能好、效率
高、成本低。
2）在预定使用期限内，安全可靠、操作方便 。
3）方便维修、外观造型美观。 4）与时俱进 ，要有实时性。 不同的机械类型要求内容：
功能要求：满足运动、传力、工艺动作、零 部件工作可靠等。
机械系统的组成概述(PPT 42张)
(1) 三相异步电动机
实例：YEJ系列电磁制动三相异步电动机 优点：制ห้องสมุดไป่ตู้迅速、结构简单、可靠性高适用 性强。 应用范围：广泛应用于各种要求快速停止和 准确定位的机械设备和传动装置中。
(2) 直流电动机
实例：Z4 系列直流电机 应用范围：冶金工业轧机传动、金属切削机 床、造纸、印刷、纺织、印染、水泥、塑料 挤出机械等等。
2.操纵系统的功能
操纵系统的功能是实现信号的转换，即把操 纵者施加于机械的信号，经过转换传递到执行系 统，以实现机械的启动、停止、制动、换向、变 速和变力等目的。 操纵系统必须满足下述要求： 1)操纵灵活、轻便省力 2)操纵件定位可靠 3)系统反馈准确迅速且具有可调性 4)操纵方便舒适 5)操纵安全可靠
刨削平面的工艺要求 1－待加工平面 2－加工平面
3－已加工平面
牛头刨床运动循环图
机器执行机构运动设计的基本问题，可归 纳为以下三个方面： 一、确定执行机构的运动方案 ;
二、合理选择机构的类型 ;
三、绘制运动循环图 。
§2-4 支承系统
一、支承系统的功能
1)支承和安装机械系统中的其他系统； 2)承受各种静态力和动态力； 3)保证各零部件之间的相对位置精度和运动部件 的运动精度； 4)支承件的内部用作电器箱及液压油、润滑油、 冷却液的储存器等。
§2 - 1 动力机
一、动力机种类 动力机是驱动执行机构运动的机械，又称为原动机。 常用的动力机有： 电动机、 液压马达、 气动马达、 内燃机。
1、电动机
电动机是一种将电能转变成旋转机械能的 能量转换装置，是最常用的动力机。 电动机的分类： (1) 三相异步电动机 (2) 直流电动机 (3) 同步电动机
机械制图 零件图教学课件 (共94张PPT)
零件表达方案的选择
图10-16 轴承盖零件图
零件表达方案的选择
这类零件的毛坯为铸件或锻件，机械加工以车削为主，主视图一般按加工位置水平放置。但有些较复杂的盘盖，因加工工序较多，主视图也可按工作位置画出。一般需要两个视图，即主视图和左视图。根据结构特点，当视图具有对称面时，可作半剖视；当无对称面时，可作全剖或局部剖视。其他结构形状如轮辐和肋板等可用移出断面或重合断面表达，也可用简化画法表达。3.叉架类零件 图10-17所示的托架以及各种杠杆、连杆、支架等属于叉架类零件。 这类零件结构较复杂，需经多种加工，主视图主要由形状特征和工作位置来确定。一般需要两个以上的基本视图，并用斜视图、局部视图、剖视图、断面图等表达内外形状和细部结构。
零件的工艺结构
零件的结构形状主要是根据它在部件或机器中的作用而确定的。但是铸造及机械加工工艺对零件的结构也有一定的要求。因此，为了正确绘制图样，必须对一些常见的工艺结构有所了解。一、铸造工艺结构1.拔模斜度 为了在铸造时便于将铸件从砂型中取出，一般沿拔模的方向设计出1°～3°的斜度，称之为拔模斜度，如图10-3（a）所示。拔模斜度在图上可以不标注，也可以不画出，如图10-3（b）所示。必要时，可在技术要求中注明。
零件图的尺寸标注
二、零件图尺寸标注的形式和注意事项1.尺寸标注的形式根据尺寸在图样上的布置，尺寸标注有下列三种形式。1）链状式 链状式就是把尺寸依次注写成链状，如图10-20所示。链状式常用于若干相同结构之间的距离、阶梯状零件中尺寸要求十分精确的各段尺寸以及用组合刀具加工的零件尺寸等的标注。
图10-20 链状式
零件图的尺寸标注
2）坐标式 坐标式就是各个尺寸从一个事先选定的基准注起，如图10-21所示。坐标式用于需要从一个基准定出一组精确尺寸的零件的标注。3）综合式 综合式是链状式与坐标式的综合，如图10-22所示。综合式应用最为普遍。
图10-16 轴承盖零件图
零件表达方案的选择
这类零件的毛坯为铸件或锻件，机械加工以车削为主，主视图一般按加工位置水平放置。但有些较复杂的盘盖，因加工工序较多，主视图也可按工作位置画出。一般需要两个视图，即主视图和左视图。根据结构特点，当视图具有对称面时，可作半剖视；当无对称面时，可作全剖或局部剖视。其他结构形状如轮辐和肋板等可用移出断面或重合断面表达，也可用简化画法表达。3.叉架类零件 图10-17所示的托架以及各种杠杆、连杆、支架等属于叉架类零件。 这类零件结构较复杂，需经多种加工，主视图主要由形状特征和工作位置来确定。一般需要两个以上的基本视图，并用斜视图、局部视图、剖视图、断面图等表达内外形状和细部结构。
零件的工艺结构
零件的结构形状主要是根据它在部件或机器中的作用而确定的。但是铸造及机械加工工艺对零件的结构也有一定的要求。因此，为了正确绘制图样，必须对一些常见的工艺结构有所了解。一、铸造工艺结构1.拔模斜度 为了在铸造时便于将铸件从砂型中取出，一般沿拔模的方向设计出1°～3°的斜度，称之为拔模斜度，如图10-3（a）所示。拔模斜度在图上可以不标注，也可以不画出，如图10-3（b）所示。必要时，可在技术要求中注明。
零件图的尺寸标注
二、零件图尺寸标注的形式和注意事项1.尺寸标注的形式根据尺寸在图样上的布置，尺寸标注有下列三种形式。1）链状式 链状式就是把尺寸依次注写成链状，如图10-20所示。链状式常用于若干相同结构之间的距离、阶梯状零件中尺寸要求十分精确的各段尺寸以及用组合刀具加工的零件尺寸等的标注。
图10-20 链状式
零件图的尺寸标注
2）坐标式 坐标式就是各个尺寸从一个事先选定的基准注起，如图10-21所示。坐标式用于需要从一个基准定出一组精确尺寸的零件的标注。3）综合式 综合式是链状式与坐标式的综合，如图10-22所示。综合式应用最为普遍。
机械制图-三视图断面图(共42张PPT)可编辑全文
支架表达方案选择
❖ 方案一
动画演示1 动画演示2
动画演示3 动画演示4
❖ 方案二
❖ 方案三
方案一
方案二· 方案三
错 误
A—A
正确
但假设按横向(剖切平面垂直于肋、轮幅及薄壁厚度方向)剖切时 ，这些结构应按规定画出剖面符号。
A—A
〔2〕当物体回转体上均匀分布的肋、轮幅和孔等结构不处于剖切 平面上时，可将这些结构旋转到剖切平面上按对称形式画出。
正确
错误
〔3〕当物体具有假设干相同结构(孔、齿、槽等) ，并按一定 规律分布时，只需画出几个完整的结构，其余用细实线连接,或用对 称中心线表示孔的中心位置。
画在视图之内的断面图称为重合断面图。 重合断面图的轮廓线用细实线绘制。当视图
中轮廓线与重合断面图的图形重ห้องสมุดไป่ตู้时，视图中的 轮廓线仍应连续画出，不可间断。
图形对称的重合断面图
为了得到断面的真实形状，剖切平面一般应垂 直于物体上被剖切局部的轮廓线。
3 断面图的标注
移出断面图的标注
〔1〕配置在剖切符号延长线上的不对称移出断面图，可省略字母 。
当同一物体有几个被放大部位时，必须用罗马数字依次标明，并在上 方标注出相应的大写罗马数字和采用的比例。假设只有一处被放大时，在 局部放大图上方只需注明所采用的比例。
规定画法和简化画法
〔1〕对于物体上的肋、轮幅及薄壁等，如按纵向〔剖切平面 平行于它们的厚度方向〕剖切时，这些结构都不画剖面符号，而且 用粗实线将它与其相邻局部分开。
(13) 在不致引起误解时，零件图中的小圆角、锐边的小倒圆 或45°小倒角允许省略不画，但必须注明尺寸或在技术要求中加以说明
。
§13-5 表达方法综合应用
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（4）.工艺性---机械零件要具有良好的工艺性， 是指那些在即定的生产条件下，能用最少的资金 消耗，制造出能满足使用及技术要求的零件。花 钱少、制造容易、满足使用及技术要求是零件工 艺性的三个方面。 （5）.重量小---减轻机械零件和机器的重量有两 方面的好处：一是可以节约材料；二是对运动的 零件，可以减小惯性，减小机器的启动功率。
（3）.必须特别关心机器操作者的劳动保护：设 计机器时，首先，必须特别注意技术安全问题； 其次，要尽可能地改善操作者的劳动条件；另外， 对机器的外形美观也应注意。 （4）.满足其他的特殊要求：如机床有长期保持 精度的要求；对大型机器有便于运输的要求；对 水泵有长期保持性能的要求等。
2.设计机械零件时应满足的基本要求：
3.设计与设计的方法：
设计---应用正确的基本原理和已有的实践经验来 创造发展新事物或改造旧事物。机器或机械零件 的设计也符合这一概念。常用的设计机械零件的 方法有以下几种： （1）.理论设计---是根据人们已经掌握了的合乎 客观规律的理论及实践知识所进行的设计，使用 理论力学、材料力学、机械原理、金属学等课程 的知识。理论设计的计算过程分为：
（3）.寿命---此要求与强度有一定的联系。零件 开始工作时，虽能满足强度的要求，但是，工作 一定时期后，却可能丧失强度。这个要求通常是 针对有相对运动的零件，或在工作时产生变应力 的零件提出的。 影响零件工作寿命的主要因素有：一是零件的磨 损；二是零件材料的疲劳；三是高温时零件材料 的蠕变。
（1）.强度---零件必须具有足够的强度，强度是 设计一切机械零件及机器的最基本的要求。当机 器工作时，零件承受载荷后，即不能发生任何形 式的断裂，也不能出现超过容许限度的残余变形。 设计时原则上可以采用以下措施：采用强度性能 高的材料；使零件具有足够的剖面尺寸；合理地 设计剖面形状；采用热处理等工艺方法以提高材 料的强度特性；提高运动零件的精度，以降低动 载荷；合理设计零件的结构，以降低载荷集中和 应力集中等。
机械零件的结构设计零件是组成机器的基本要素，研究机械零 件的设计，就要简络地讨论机器的基本设计原 则。虽然机器的分类很多，但设计所遵循的原 则是相同的。
（1）.必须满足对机器提出的使用要求：首先， 设计的机器应能有效地完成预定的使用目的；其 次，必须使设计的机器能可靠地工作，就要求机 械零件的设计必须满足基本的强度、刚度、寿命、 精确度及稳定性等。 （2）.所设计的机器应能最大限度地满足经济性 的原则：机器的经济性是一个综合的指标，表现 在设计、制造、使用的整个过程中。设计、制造 的经济性表现在设计及制造成本的降低；使用的 经济性表现为高生产率、高效率，维护费用低廉。 因此，在设计时应综合考虑。
B.校核计算——先根据其他方法，（如按经验、 规范近似地计算）初步定出零件的尺寸及形状， 然后，用理论的方法校核零件危险剖面的安全系 数计算值。这个计算过程叫校核计算。 校核计算多用于应力分布规律复杂，但又能用材 料力学的公式表示出来的零件设计中，也用于应 力分布规律虽简单，但其计算数据又须在零件尺 寸已知时才能决定的情况下。如轴的设计、弹簧 的设计是这样进行的。
（2）.刚度---零件承受载荷时抵抗产生弹性变形 的能力。实践证明，凡是能满足刚度要求的零件， 强度一般是没有问题的。这是由于按刚度计算的 零件剖面尺寸，往往大于按强度计算所得的尺寸。 刚度可分为两种，一种是由于两个零件接合间有 间隙，在载荷作用后，两个零件的相互位置和设 计的相互位置发生偏差，这种叫做接触刚度；另 一种是零件本身在载荷作用下发生的伸长、缩短、 挠曲和扭转等弹性变形，叫做变形刚度。
有时有经验的设计工作者，在设计某些零件时， 虽然已经具备进行设计计算的条件，但是，为了 简化计算手续，也常根据有关资料或粗略估计， 直接进行结构设计，然后采用校核计算。 由于理论设计是在阐明了材料性能及应力分布 规律的基础上所进行的设计，因而它是比较科学 和先进的方法。它是在大量的感性知识的基础上 总结出来的设计规律。所以，对于一切重要的零 件，都应尽可能地采用理论设计。 随着科技的发展，理论设计的方法不断改善和 变化。但是，理论设计还会有不完善的地方，所 以，也不应当将书本的理论设计方法看作是绝对 完善的方法。
（2）.经验设计---根据某类零件已有的设计与使 用经验而总结出来的经验公式，或根据设计者本 人的设计经验，采用类比的办法所进行的设计叫 经验设计。 虽然经验设计没有详尽的理论化的科学分析作为 依据，但经验公式的形成，已经具有一定的科学 统计性。因此，具有很大的实用价值。另外，由 于它也是由实践中总结出来的经验关系，因而它 也能经得起实践的考验，在实践中证明是正确的。
A.设计计算——在零件尺寸尚未决定之前，根据 载荷情况，由计算公式直接求出零件的几何尺寸 的过程叫设计计算。 设计计算的必要条件是：载荷情况、材料性能、 和零件工作情况，以及应力分布规律，同时，这 个规律在实际设计中，一般表现为简单的数学关 系。如：在计算受拉伸载荷的直杆剖面面积时， 可直接引用材料力学公式：F≥P/〔σ〕p 式中：F——直杆的剖面面积； P——直杆承受拉伸载荷； 〔σ〕p——直杆材料的许用拉伸应力。
通常用于外形复杂、载荷情况不明而目前尚不能 用理论分析的零件设计中。例如，机架、变速箱 体的设计等。经验设计正是用在理论设计薄弱的 地方，并且是理论设计的前身。此外，对一些价 值不高的零件也通常采用经验设计的方法。
（3）.模型实验设计---对于一些巨大的、结构复 杂而重要的零件和部件，现有的理论知识尚不足 以进行详尽分析，采用模型实验设计的方法。也 就是说，将初步设计的零件或部件做出模型，经 过实验，再根据实验结果加以修改，这样的过程 叫模型实验设计。这种设计方法是借助于实验来 弥补理论的不足，同时，也消除了经验设计中不 够科学的成分。它用于大型重要的零件或部件。