机械设计基础-第3版-教学课件第一章--绪论

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20止21/2/污6 染的要求等。
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二、机械设计的一般程序 产品规划
原理方案设计 结构方案设计
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。
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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。
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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。
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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）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。
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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。
技术设计 施工设计 投产和售后服务
可行性报告 设计任务书 原理方案图
结构设计草图
总装配图
部装图、零件图 技术文档
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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
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。
机械设计基础
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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
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第一节 机械的组成
一、机器
工厂中:车床、刨床、铣床、磨床等机加工设备。 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；
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（3）具有变换或传递能量、物料或信息的功能。
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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。
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。
对连续工作的蜗杆传动、滑动轴承通常需进行热平衡 计算。
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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。
3. 表面失效
1) 磨损
2) 腐蚀
磨损
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
2) 重载齿轮传动、 蜗杆传动的齿面胶合与磨损
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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]。
常用机构: 连杆机构、凸轮机构、间歇机构、齿轮机构等。
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间歇机构 连杆机构
凸轮机构
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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
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。
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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。
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。
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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:
（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。
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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
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：
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2. 刚度准则:机械零件抵抗弹性变形的能力。
刚度条件:
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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。