濮良贵机械设计课件(第八版)完整版
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第一章 机械及机械零件 设计概要
本章论述了机械设计课程教学内容总纲、设计基本 知识和一些共性问题。
一、机械（机器）的组成 二、机械设计步骤 三、零件的设计步骤 四、课程的主要内容 五、课程的特点 六、学习要求 七、达到的水平（国家教委制定）
1
一、机械（机器）的组成
我们以洗衣机为例，来说明机械的组成：
不稳定循环变应力 随机变应力（非周期）
周期
时间t
a）稳定循环变应力
a）随时间按一定规律周期性变化，而且变化幅度保持常数的变应力称 为稳定循环变应力。如图2-1a所示。
13
周期 t
b）不稳定循环变应力
b）若变化幅度也是按一定规律周期性变化如图2-1b所示，则称为 不稳定循环变应力。
尖 峰 应 力
Fra Baidu bibliotek
C）随机变应力 图2-1变应力的分类 c）如果变化不呈周期性，而带有偶然性，则称为随机变应力，如图 2-1c所示。
进水
电动机
涡轮 排水
控制部分：正转时间 反转时间
皮带传动
图1 洗衣机机构示意图
辅助系统
原动机
传动机
工作机
控制系统
图2 机械（机器）的组成（按功能分）
2
• 原动机部分是驱动整部机器以完成预定功能的动力源； • 执行部分是用来完成机器预定功能的组成部分； • 传动部分是把原动机的运动形式、运动及动力参数转变 为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。 以上是从功能上分析机械的组成，下面从结构上看： 零件：是机械的制造单元，机器的基本组成要素就是机 械零件。 部件：按共同的用途组合起来的独立制造或独立装配的 组合体。 如减速器、离合器等。
6
• 机械零件的设计大体要经过以下几个步骤：
1、载荷分析（受力分析）：W 2、应力分析： 3、失效分析：断裂
4W d 2
s
4、材料的选择：45#钢、40Cr>s（手册查到） 5、确定计算准则：（依据防止断裂失效） 6、计算零件的主要尺寸：
d
4W
7、结构设计l：（根据人体的情况，操作情况）其他尺寸 8、制图：设计最后都是用图纸来表达，然后拿到工厂去加工。 这不仅是零件设计的一般步骤，而且也是讲课的顺序。
5）对机械设计的新发展有所了解。
10
习 题
1、机器的基本组成要素是什么？
2、什么是通用零件？什么是专用零件？试各举三个实例？
3、一台完整的机器通常是由哪些基本部分组成？各部分的作用是什 么？
4、机械零件有哪些主要的失效形式？
5、机械零件常用的有哪些计算准则？它们是针对什么失效形式而建 立的？
6、机械零件设计的一般步骤有哪些？
14
二、变应力参数
图2-2给出了一般情况下稳定循环变应力谱的应力变化规律。
a m min min m a
max t
0
t max
0
图2-2稳定循环变应力
图2-2给出了一般情况下稳定循环变应力谱的应力变化规律。 零件受周期性的最大应力max及最小应力min作用，其应力幅为a， 平均应力为m，它们之间的关系为
技术设计 绘图、对方案具体实施，出图。
技术文件编制：编制设计计算说明书。
4
三、零件的设计步骤
• 失效的定义：在正常的工作条件下，机械零件丧失工作能力或达 不到工作性能要求时，就称为零件失效。
整体断裂
机械零件的失效形式 过大的残余变形 腐蚀、磨损和接触疲劳 强度 机械零件的工作能力 刚度 寿命（耐磨性、耐腐蚀性）
、焊接、胶接与过盈配合联接等； 3） 轴系部分—滑动轴承、滚动轴承、联轴器与离合器以及轴等；
4） 其他部分—弹簧、机座与箱体、减速器等；
8
基本理论
疲劳强度理论
摩擦、磨损与润滑
五、特点
1、实践性比较强。理论性差一些，经验、半经验公式，实验得出比 较多；理论推导出的比较少，答案不唯一。
2、综合性比较强。 受力分析 《理论力学》
应力分析 《材料力学》 材料选择 《材料与热处理》 3、承上启下的作用。它是最后一门专业基础课，起到承接基础课和 专业课的桥梁作用。
9
六、要求
以听课为主，自学为辅，考试内容以讲课和要求自学的为主， 答疑两周一次，具体时间待定。考核 20%+80% 平时作业质量、
出席情况、实验数目占20%，期末考试占80%，要求课内：课外
lim 强度准则： Smin
机械零件计算准则
刚度准则：
y y
5
寿命准则：（表示耐磨程度）
下面我们以设计千斤顶立柱为例，来说明机械零件的设计步骤：
车自重W=2000kg=2吨 s为屈服极限
l
d
4W s 2 d Smin
由此可求出d；其中Smin根据工作环境来定。
第一章结束
11
第二章 机械零件的疲劳强度计算
一、变应力的分类
二、变应力参数 三、几种特殊的变应力 四、疲劳曲线（对称循环变应力的—N曲线） 五、（非对称循环变应力的）极限应力图
六、影响疲劳强度的因素
七、不稳定变应力的强度计算
八、复合应力状态下的强度计算（弯扭联合作用）
12
一、变应力的分类
简单 稳定 循环变应力（周期） 变应力 复合 对 称 脉 动 非对称
按大小来分：
机械（机器） 部件
零件
图3 机械（机器）的组成（按大小分）
3
二、机械设计步骤
提出要求 计划阶段 洗衣机 自动进水 洗 涤 甩干（脱水） 提出尽可能多的解决方法 单 缸 双 缸 滚 筒 模糊控制 自适应控制 双模控制
方案设计
筛选、决策、评价（可靠性、经济上），选出最佳方案。 目的：确定机械中各个零部件的结构尺寸（量化）
7
四．课程的主要内容
概括地说，机械零件可以分为两大类： 传动件 通用零件 零件 专用零件 连接件
（如螺钉、齿轮、链轮等）
轴系件 其 他
本书讨论的具体内容是：（设计方法、步骤、原理）
1） 传动部分—带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动以及螺旋传 动等；
2） 联接部分—螺纹联接，键、花键及无键联接，销钉联接，铆接
用时是1：2。
七、水平
1）掌握通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具 有设计机械传动装置和简单机械的能力； 2）树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策； 3）具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力； 《机械设计手册》—其中的一个标准是查手册的能力； 4）掌握典型机械零件的实验方法，获得实验技术的基本训练；
本章论述了机械设计课程教学内容总纲、设计基本 知识和一些共性问题。
一、机械（机器）的组成 二、机械设计步骤 三、零件的设计步骤 四、课程的主要内容 五、课程的特点 六、学习要求 七、达到的水平（国家教委制定）
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一、机械（机器）的组成
我们以洗衣机为例，来说明机械的组成：
不稳定循环变应力 随机变应力（非周期）
周期
时间t
a）稳定循环变应力
a）随时间按一定规律周期性变化，而且变化幅度保持常数的变应力称 为稳定循环变应力。如图2-1a所示。
13
周期 t
b）不稳定循环变应力
b）若变化幅度也是按一定规律周期性变化如图2-1b所示，则称为 不稳定循环变应力。
尖 峰 应 力
Fra Baidu bibliotek
C）随机变应力 图2-1变应力的分类 c）如果变化不呈周期性，而带有偶然性，则称为随机变应力，如图 2-1c所示。
进水
电动机
涡轮 排水
控制部分：正转时间 反转时间
皮带传动
图1 洗衣机机构示意图
辅助系统
原动机
传动机
工作机
控制系统
图2 机械（机器）的组成（按功能分）
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• 原动机部分是驱动整部机器以完成预定功能的动力源； • 执行部分是用来完成机器预定功能的组成部分； • 传动部分是把原动机的运动形式、运动及动力参数转变 为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。 以上是从功能上分析机械的组成，下面从结构上看： 零件：是机械的制造单元，机器的基本组成要素就是机 械零件。 部件：按共同的用途组合起来的独立制造或独立装配的 组合体。 如减速器、离合器等。
6
• 机械零件的设计大体要经过以下几个步骤：
1、载荷分析（受力分析）：W 2、应力分析： 3、失效分析：断裂
4W d 2
s
4、材料的选择：45#钢、40Cr>s（手册查到） 5、确定计算准则：（依据防止断裂失效） 6、计算零件的主要尺寸：
d
4W
7、结构设计l：（根据人体的情况，操作情况）其他尺寸 8、制图：设计最后都是用图纸来表达，然后拿到工厂去加工。 这不仅是零件设计的一般步骤，而且也是讲课的顺序。
5）对机械设计的新发展有所了解。
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习 题
1、机器的基本组成要素是什么？
2、什么是通用零件？什么是专用零件？试各举三个实例？
3、一台完整的机器通常是由哪些基本部分组成？各部分的作用是什 么？
4、机械零件有哪些主要的失效形式？
5、机械零件常用的有哪些计算准则？它们是针对什么失效形式而建 立的？
6、机械零件设计的一般步骤有哪些？
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二、变应力参数
图2-2给出了一般情况下稳定循环变应力谱的应力变化规律。
a m min min m a
max t
0
t max
0
图2-2稳定循环变应力
图2-2给出了一般情况下稳定循环变应力谱的应力变化规律。 零件受周期性的最大应力max及最小应力min作用，其应力幅为a， 平均应力为m，它们之间的关系为
技术设计 绘图、对方案具体实施，出图。
技术文件编制：编制设计计算说明书。
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三、零件的设计步骤
• 失效的定义：在正常的工作条件下，机械零件丧失工作能力或达 不到工作性能要求时，就称为零件失效。
整体断裂
机械零件的失效形式 过大的残余变形 腐蚀、磨损和接触疲劳 强度 机械零件的工作能力 刚度 寿命（耐磨性、耐腐蚀性）
、焊接、胶接与过盈配合联接等； 3） 轴系部分—滑动轴承、滚动轴承、联轴器与离合器以及轴等；
4） 其他部分—弹簧、机座与箱体、减速器等；
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基本理论
疲劳强度理论
摩擦、磨损与润滑
五、特点
1、实践性比较强。理论性差一些，经验、半经验公式，实验得出比 较多；理论推导出的比较少，答案不唯一。
2、综合性比较强。 受力分析 《理论力学》
应力分析 《材料力学》 材料选择 《材料与热处理》 3、承上启下的作用。它是最后一门专业基础课，起到承接基础课和 专业课的桥梁作用。
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六、要求
以听课为主，自学为辅，考试内容以讲课和要求自学的为主， 答疑两周一次，具体时间待定。考核 20%+80% 平时作业质量、
出席情况、实验数目占20%，期末考试占80%，要求课内：课外
lim 强度准则： Smin
机械零件计算准则
刚度准则：
y y
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寿命准则：（表示耐磨程度）
下面我们以设计千斤顶立柱为例，来说明机械零件的设计步骤：
车自重W=2000kg=2吨 s为屈服极限
l
d
4W s 2 d Smin
由此可求出d；其中Smin根据工作环境来定。
第一章结束
11
第二章 机械零件的疲劳强度计算
一、变应力的分类
二、变应力参数 三、几种特殊的变应力 四、疲劳曲线（对称循环变应力的—N曲线） 五、（非对称循环变应力的）极限应力图
六、影响疲劳强度的因素
七、不稳定变应力的强度计算
八、复合应力状态下的强度计算（弯扭联合作用）
12
一、变应力的分类
简单 稳定 循环变应力（周期） 变应力 复合 对 称 脉 动 非对称
按大小来分：
机械（机器） 部件
零件
图3 机械（机器）的组成（按大小分）
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二、机械设计步骤
提出要求 计划阶段 洗衣机 自动进水 洗 涤 甩干（脱水） 提出尽可能多的解决方法 单 缸 双 缸 滚 筒 模糊控制 自适应控制 双模控制
方案设计
筛选、决策、评价（可靠性、经济上），选出最佳方案。 目的：确定机械中各个零部件的结构尺寸（量化）
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四．课程的主要内容
概括地说，机械零件可以分为两大类： 传动件 通用零件 零件 专用零件 连接件
（如螺钉、齿轮、链轮等）
轴系件 其 他
本书讨论的具体内容是：（设计方法、步骤、原理）
1） 传动部分—带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动以及螺旋传 动等；
2） 联接部分—螺纹联接，键、花键及无键联接，销钉联接，铆接
用时是1：2。
七、水平
1）掌握通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具 有设计机械传动装置和简单机械的能力； 2）树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策； 3）具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力； 《机械设计手册》—其中的一个标准是查手册的能力； 4）掌握典型机械零件的实验方法，获得实验技术的基本训练；