高職《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》緒論及第1章機(jī)械設(shè)計(jì)概述.ppt

0 1機(jī)械的相關(guān)概念 1 1課程研究對象 內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法 1 2機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般過程 1 3機(jī)械零件的失效形式和設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則 1 4機(jī)械零件的工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化 系列化及通用化 緒論及第一章機(jī)械設(shè)計(jì)概述 本章要求 了解本課程的性質(zhì) 任務(wù)和內(nèi)容 掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和零件的失效形式 明確零件 構(gòu)件的概念 教學(xué)重點(diǎn) 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求 零件的失效形式教學(xué)難點(diǎn) 機(jī)器 機(jī)構(gòu) 機(jī)械的區(qū)別 0 1機(jī)械的相關(guān)概念 一 什么是機(jī)械 一 機(jī)器及其組成1 具有以下三個特征的實(shí)物組合體稱為機(jī)器 1 都是人為的各種實(shí)物的組合 2 組成機(jī)器的各種實(shí)物間具有確定的相對運(yùn)動 3 可代替或減輕人的勞動 完成有用的機(jī)械功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能 機(jī)器 既能實(shí)現(xiàn)確定的相對運(yùn)動 又能做有用的功 或者能傳遞或轉(zhuǎn)換能量 物料 信息等 如電動縫紉機(jī) 洗衣機(jī) 汽車和起重機(jī)等 2 機(jī)器的組成 根據(jù)功能的不同 一部完整的機(jī)器由以下四部分組成 1 原動部分 機(jī)器的動力來源 2 工作部分 完成工作任務(wù)的部分 3 傳動部分 把原動機(jī)的運(yùn)動和動力傳遞給工作機(jī) 4 控制部分 使操作者能隨時實(shí)現(xiàn)或終止機(jī)器各種預(yù)定功能的部分 齒輪機(jī)構(gòu) 傳遞運(yùn)動 凸輪機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)換運(yùn)動 它是具有確定相對運(yùn)動的各種實(shí)物的組合 它只符合機(jī)器的前兩個特征 如 二 機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)主要用來傳遞或變換運(yùn)動 機(jī)器主要用來完成有用的機(jī)械功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能 機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱 常用機(jī)構(gòu) 機(jī)器中廣泛應(yīng)用的機(jī)構(gòu) 如 連桿機(jī)構(gòu) 齒輪機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu) 構(gòu)件 組成機(jī)械的各個相對運(yùn)動的實(shí)物 零件 機(jī)械中不可拆的制造單元體 單一零件 曲軸 多個零件的剛性組合 連桿 構(gòu)件是機(jī)械中運(yùn)動的單元體 零件是機(jī)械中制造的單元體 二 零件和構(gòu)件 通用零件 各種機(jī)械中經(jīng)常使用的零件 專用零件 只能在一定類型的機(jī)械中使用的零件 例如 齒輪 軸 螺栓 鍵 銷 彈簧等 例如 活塞 葉片 犁鏵 槍栓等 零件可分為兩類 1 1課程研究對象 內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法 一 課程的地位和作用 本課程是一門技術(shù)基礎(chǔ)課 是學(xué)習(xí)專業(yè)課程和從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)的必備基礎(chǔ) 本課程的作用在于培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識 基本理論和基本方法 使學(xué)生具備一般機(jī)械設(shè)備的維護(hù) 改進(jìn)和設(shè)計(jì)能力 二 課程研究的對象機(jī)械設(shè)計(jì)研究的對象就是機(jī)器和機(jī)構(gòu) 本課程主要介紹機(jī)械設(shè)計(jì)中的基本共性問題 并重點(diǎn)研究常用機(jī)構(gòu)和一般參數(shù)的通用零件的工作原理 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 以及基本的受力分析 計(jì)算方法和設(shè)計(jì)理論 三 課程研究的內(nèi)容常用機(jī)構(gòu)的工作原理 基本類型 性能特點(diǎn) 幾何參數(shù)和設(shè)計(jì)方法 常用機(jī)構(gòu)包括平面連桿機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 齒輪機(jī)構(gòu) 輪系和帶傳動等 通用零 部件的工作原理 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 材料 失效分析及對策 選用及設(shè)計(jì)方法等 通用零 部件包括齒輪 帶及帶輪 連接零件及軸系零件等 四 課程的學(xué)習(xí)任務(wù)掌握物體機(jī)械運(yùn)動的一般規(guī)律及常用機(jī)構(gòu)的工作原理 運(yùn)動特性和運(yùn)動設(shè)計(jì)的方法 掌握構(gòu)建承載能力的計(jì)算方法及通用零 部件的基本原理 設(shè)計(jì)計(jì)算和選用的基本知識 樹立正確的設(shè)計(jì)思想 了解機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律 初步具備簡單機(jī)械的維護(hù) 改進(jìn)和設(shè)計(jì)能力 能獨(dú)立查閱標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)范 手冊及有關(guān)技術(shù)資料 五 課程的學(xué)習(xí)方法 本課程是從理論性 系統(tǒng)性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課向?qū)嵺`性較強(qiáng)的專業(yè)課過渡的一個重要轉(zhuǎn)折點(diǎn) 應(yīng)注意幾個特點(diǎn) 1 本課程將多門先修課程的基本理論應(yīng)用到實(shí)際中去 2 本課程的各部分內(nèi)容都是按照工作原理 結(jié)構(gòu) 強(qiáng)度計(jì)算 使用維護(hù)的順序介紹的 3 常采用很多經(jīng)驗(yàn)公式 參數(shù)以及簡化計(jì)算 4 計(jì)算步驟和計(jì)算結(jié)果不像基礎(chǔ)課那樣具有唯一性 5 逐步培養(yǎng)把理論計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工藝等結(jié)合起來解決設(shè)計(jì)問題的能力 1 2機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般過程 機(jī)械設(shè)計(jì)包括以下兩種設(shè)計(jì) 應(yīng)用新技術(shù) 新方法開發(fā)創(chuàng)造新機(jī)械 2 在原有機(jī)械的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)或進(jìn)行局部改造 一 設(shè)計(jì)機(jī)械零件的基本要求滿足預(yù)定功能 即能夠按照預(yù)期的技術(shù)要求順利地執(zhí)行機(jī)械的全部職能 滿足經(jīng)濟(jì)性 指設(shè)計(jì) 制造成本低 使用效率高 能源和輔助材料消耗少 維護(hù)及管理費(fèi)用低等 滿足工藝要求 設(shè)計(jì)機(jī)器時盡量減少零件數(shù)量 盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)件 使裝配及維修簡單 4 滿足勞動保護(hù)要求 操作方便有利于減輕勞動強(qiáng)度 能實(shí)現(xiàn)對人員的防護(hù) 保證人身安全和身體健康 5 滿足其他特殊要求 如 藥品 食品和紡織機(jī)械要防止產(chǎn)品污染 航空航天機(jī)械要減輕質(zhì)量等 二 機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程1 機(jī)械設(shè)計(jì)過程的幾個階段 1 產(chǎn)品規(guī)劃 主要是提出設(shè)計(jì)任務(wù)和明確設(shè)計(jì)要求 2 方案設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)人員構(gòu)思出多種可行方案進(jìn)行分析比較 從中優(yōu)選出一種方案 3 技術(shù)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)結(jié)果以工程圖及計(jì)算書的形式表達(dá)出來 4 制造及試驗(yàn) 經(jīng)過加工 安裝及調(diào)試制造出樣機(jī) 對樣機(jī)進(jìn)行試運(yùn)行或在生產(chǎn)現(xiàn)場試用 5 產(chǎn)品正式投產(chǎn) 根據(jù)鑒定結(jié)論 使樣機(jī)定型 然后 再由生產(chǎn)條件和市場狀況確定生產(chǎn)數(shù)量 2 設(shè)計(jì)機(jī)械零件的一般步驟如下 1 根據(jù)機(jī)器的具體運(yùn)轉(zhuǎn)情況和簡化的計(jì)算方案確定零件的載荷 2 根據(jù)零件工作情況的分析 判定零件的失效形式 從而確定其計(jì)算準(zhǔn)則 3 選擇主要參數(shù) 定材料 根據(jù)計(jì)算準(zhǔn)則求出零件的主要尺寸 考慮熱處理及結(jié)構(gòu)工藝性要求 4 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 繪制零件工作圖 制訂技術(shù)要求 編寫計(jì)算說明書及有關(guān)技術(shù)文件 在設(shè)計(jì)過程中 這些步驟是相互交錯 反復(fù)進(jìn)行的 3 設(shè)計(jì)過程中的注意事項(xiàng) 1 設(shè)計(jì)過程要有全局觀點(diǎn) 不能只考慮設(shè)計(jì)對象本身的問題 2 善于運(yùn)用創(chuàng)造性思維和方法 考慮多種方案 避免解決問題的局限性 3 設(shè)計(jì)的各階段應(yīng)目標(biāo)明確 注意評價和優(yōu)選 以求出既滿足功能要求又有最大實(shí)現(xiàn)可能的方案 4 注意反饋和必要的工作循環(huán) 1 3機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則 機(jī)械零件的失效 機(jī)械零件喪失預(yù)定功能或預(yù)定功能指標(biāo)降低到許用值以下的現(xiàn)象 進(jìn)行機(jī)械零件設(shè)計(jì)時必須根據(jù)零件的失效形式分析失效的原因 提出防止或減輕失效的措施 根據(jù)不同的失效形式提出不同的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則 一 失效形式機(jī)械零件常見的失效形式有如下幾種 1 斷裂 1 零件某一危險截面上的應(yīng)力超過強(qiáng)度極限時發(fā)生斷裂 如螺栓折斷 2 零件在循環(huán)變應(yīng)力的作用下 危險截面上的應(yīng)力超過零件的疲勞強(qiáng)度而發(fā)生的疲勞斷裂 2 過量變形 應(yīng)力超過材料的屈服極限 零件將發(fā)生塑性變形 3 表面失效 如疲勞點(diǎn)蝕 磨損 壓潰和腐蝕等 4 破壞正常工作條件引起的失效 如傳動帶過載發(fā)生打滑 或 二 機(jī)械零件的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則同一零件對于不同失效形式的承載能力各不相同 根據(jù)不同的失效原因建立起來的工作能力判定條件 稱為設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則 主要包括以下幾種 1 強(qiáng)度準(zhǔn)則 整體強(qiáng)度和表面強(qiáng)度 1 整體強(qiáng)度的判斷準(zhǔn)則表示為 應(yīng)力表示法 安全系數(shù)表示法 2 表面接觸強(qiáng)度的判斷準(zhǔn)則表示為 接觸應(yīng)力表示法 擠壓應(yīng)力表示法 2 剛度準(zhǔn)則剛度指零件受載后抵抗變形的能力 其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為 零件在載荷作用下產(chǎn)生的彈性變形量應(yīng)小于或等于機(jī)器工作性能允許的極限值 3 耐磨性準(zhǔn)則 使零件的磨損量在預(yù)定限度內(nèi)不超過允許量 4 散熱性準(zhǔn)則 根據(jù)熱平衡條件 工作溫度t不應(yīng)超過許用溫度 t 即 5 可靠性準(zhǔn)則 可靠性用可靠度表示 有個零件 在預(yù)期壽命內(nèi)只有個零件能連續(xù)可靠工作 一 工藝性零件的結(jié)構(gòu) 主要由它在機(jī)械中的作用 它和其他零件的關(guān)系及制造工藝決定 對零件工藝性的基本要求如下 1 毛坯選擇合理 2 結(jié)構(gòu)簡單合理和便于機(jī)械加工 3 制造精度和表面粗糙度選擇合適 1 4機(jī)械零件的工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化 系列化及通用化 二 零件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化 系列化及通用化 1 標(biāo)準(zhǔn)化 有不少零件 由于應(yīng)用范圍廣 用量大 已經(jīng)高度標(biāo)準(zhǔn)化形成標(biāo)準(zhǔn)件 2 系列化 有很多零件適用范圍極為廣泛 但在具體設(shè)計(jì)時隨著工作條件的不同 在材料 尺寸 結(jié)構(gòu)等方面的選擇也各不相同 這種情況 則可對其某些基本參數(shù)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的系列化數(shù)列 3 通用化 在不同規(guī)格的同類產(chǎn)品或不同類產(chǎn)品中采用同一結(jié)構(gòu)和尺寸的零件 部件 標(biāo)準(zhǔn)化 系列化 通用化統(tǒng)稱為 三化 采用 三化 的意義如下 1