第1章機(jī)械設(shè)計(jì)概論

1、機(jī)機(jī)械械設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)教材：教材：機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)主編主編: :李良軍李良軍出版社：高等教育出版社，出版社：高等教育出版社，20102010 主講：任亨斌主講：任亨斌 1龍振宇龍振宇主編，機(jī)械設(shè)計(jì)，主編，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，機(jī)械工業(yè)出版社，2002 2 2濮良貴濮良貴 紀(jì)名剛主編，機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版），紀(jì)名剛主編，機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）， 高等教育出版社，高等教育出版社，20012001年年3 3邱宣懷主編，機(jī)械設(shè)計(jì)（第四版），邱宣懷主編，機(jī)械設(shè)計(jì)（第四版）， 高等教育出版社，高等教育出版社，19981998年年 4 4 余俊等主編，機(jī)械設(shè)計(jì)（第二版），余俊等主編，機(jī)械設(shè)計(jì)（第二版）， 高等教育出版

2、社，高等教育出版社，19861986年年 主要參考書目：主要參考書目：第第1 1章章 機(jī)械設(shè)計(jì)概論機(jī)械設(shè)計(jì)概論1.11.1機(jī)械的類型與組成機(jī)械的類型與組成 一、機(jī)械的類型一、機(jī)械的類型 機(jī)械機(jī)械是機(jī)器與機(jī)構(gòu)的統(tǒng)稱是機(jī)器與機(jī)構(gòu)的統(tǒng)稱 。1.1.機(jī)器機(jī)器 實(shí)例一實(shí)例一內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī) 實(shí)例二實(shí)例二機(jī)器人機(jī)器人 實(shí)例三實(shí)例三 工件自動(dòng)載送裝置工件自動(dòng)載送裝置機(jī)器的特征：機(jī)器的特征： 人造的實(shí)物組合體（不是天然形成的）人造的實(shí)物組合體（不是天然形成的） ；- -結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)各部分有確定的相對運(yùn)動(dòng)；各部分有確定的相對運(yùn)動(dòng)；-運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)代替或減輕人類勞動(dòng)完成有用的機(jī)械功或?qū)嵈婊驕p輕人類勞動(dòng)完成有用

3、的機(jī)械功或?qū)崿F(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換、提供或轉(zhuǎn)換信息現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換、提供或轉(zhuǎn)換信息 。- -能量觀點(diǎn)能量觀點(diǎn)機(jī)器的類型：機(jī)器的類型：根據(jù)機(jī)根據(jù)機(jī)器器所能實(shí)現(xiàn)的功能不同，機(jī)器可分為：所能實(shí)現(xiàn)的功能不同，機(jī)器可分為：動(dòng)力機(jī)器動(dòng)力機(jī)器工作機(jī)器工作機(jī)器信息機(jī)器信息機(jī)器2.2.機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)的特征：機(jī)構(gòu)的特征： 人造的實(shí)物組合體（不是天然形成的）人造的實(shí)物組合體（不是天然形成的） ；-結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)各部分有確定的相對運(yùn)動(dòng)；各部分有確定的相對運(yùn)動(dòng)；-運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)3.3.機(jī)器和機(jī)構(gòu)的區(qū)別機(jī)器和機(jī)構(gòu)的區(qū)別機(jī)器能作有用功，而機(jī)構(gòu)不能，機(jī)構(gòu)僅機(jī)器能作有用功，而機(jī)構(gòu)不能，機(jī)構(gòu)僅能實(shí)現(xiàn)預(yù)能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的機(jī)械運(yùn)動(dòng)期的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。兩者

4、之間也有兩者之間也有聯(lián)系聯(lián)系，機(jī)器是由若干個(gè)機(jī)構(gòu)組成，機(jī)器是由若干個(gè)機(jī)構(gòu)組成的系統(tǒng)，最簡單的機(jī)器只有一個(gè)機(jī)構(gòu)。的系統(tǒng)，最簡單的機(jī)器只有一個(gè)機(jī)構(gòu)。二、機(jī)器的功能組成二、機(jī)器的功能組成 1）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)： 機(jī)械動(dòng)力的來源機(jī)械動(dòng)力的來源2）執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)：能完成機(jī)械預(yù)期的動(dòng)作能完成機(jī)械預(yù)期的動(dòng)作3）傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)：把驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和功率傳遞給工作機(jī)的中間環(huán)節(jié)把驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和功率傳遞給工作機(jī)的中間環(huán)節(jié)4）操作系統(tǒng)和控制系統(tǒng)操作系統(tǒng)和控制系統(tǒng)就其功能而言，一臺(tái)完整的機(jī)器通常由五部分組成：就其功能而言，一臺(tái)完整的機(jī)器通常由五部分組成： 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)框架支撐系統(tǒng)、潤滑、照明等輔助系統(tǒng)操

5、作系統(tǒng)和控制系統(tǒng)傳感器傳感器傳感器三、機(jī)器、機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成三、機(jī)器、機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 1.零件零件 組成機(jī)械的組成機(jī)械的基本制造單元基本制造單元稱為零件稱為零件 。零件分為零件分為通用零件通用零件和和專用零件專用零件。 通用零件通用零件包括：包括：齒輪、螺栓、鍵、花鍵、銷、聯(lián)軸器、離合器；齒輪、螺栓、鍵、花鍵、銷、聯(lián)軸器、離合器；滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承等。滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承等。 專用零件專用零件例如：葉片、犁鏵、槍栓等。例如：葉片、犁鏵、槍栓等。注：通用零件是本課程的主要學(xué)習(xí)對象，而專用零件的注：通用零件是本課程的主要學(xué)習(xí)對象，而專用零件的設(shè)計(jì)方法應(yīng)在有關(guān)專業(yè)課中學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)方法應(yīng)在有關(guān)專業(yè)課中學(xué)習(xí)。

6、標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件：件： 經(jīng)過優(yōu)選、簡化、統(tǒng)一、并給以標(biāo)準(zhǔn)代號的零經(jīng)過優(yōu)選、簡化、統(tǒng)一、并給以標(biāo)準(zhǔn)代號的零件和部件稱為件和部件稱為標(biāo)準(zhǔn)零、部件標(biāo)準(zhǔn)零、部件。如螺栓、螺母、鍵、。如螺栓、螺母、鍵、滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器等。滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器等。2.構(gòu)構(gòu)件件 組成機(jī)械的各相對運(yùn)動(dòng)實(shí)體稱為構(gòu)件。構(gòu)件即組成機(jī)械的各相對運(yùn)動(dòng)實(shí)體稱為構(gòu)件。構(gòu)件即為機(jī)械中的為機(jī)械中的運(yùn)動(dòng)單元運(yùn)動(dòng)單元。 零件零件構(gòu)件構(gòu)件機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)機(jī)器機(jī)器構(gòu)件的組成：零件構(gòu)件的組成：零件小結(jié)小結(jié): :實(shí)例：實(shí)例：內(nèi)燃機(jī)連桿內(nèi)燃機(jī)連桿1.1.本課程研究的對象及主要內(nèi)容本課程研究的對象及主要內(nèi)容四、本課程研究的對象、內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)四、本課程研究的對象、內(nèi)容、性質(zhì)

7、和任務(wù) （1 1）研究對象）研究對象 ：通用的通用的機(jī)械傳動(dòng)裝置機(jī)械傳動(dòng)裝置及普通條件下工作的及普通條件下工作的一一般參數(shù)的通用機(jī)械零、部件般參數(shù)的通用機(jī)械零、部件。 （2 2）主要內(nèi)容）主要內(nèi)容 ：常用聯(lián)接常用聯(lián)接（如螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、焊膠聯(lián)接（如螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、焊膠聯(lián)接等）、等）、常用的機(jī)械傳動(dòng)常用的機(jī)械傳動(dòng)（帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪（帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪和蝸桿傳動(dòng)等）、和蝸桿傳動(dòng)等）、軸系零部件軸系零部件（軸、軸承、聯(lián)軸（軸、軸承、聯(lián)軸器）和器）和彈簧彈簧等的等的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本的設(shè)工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法計(jì)理論和計(jì)算方法，以及某些，以及某些標(biāo)準(zhǔn)件的選擇方法標(biāo)準(zhǔn)

8、件的選擇方法。 1.1.本課程的性質(zhì)和任務(wù)本課程的性質(zhì)和任務(wù) （1 1）課程的性質(zhì)：）課程的性質(zhì)：是一門培養(yǎng)學(xué)生具有機(jī)械設(shè)計(jì)能力的是一門培養(yǎng)學(xué)生具有機(jī)械設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課技術(shù)基礎(chǔ)課 。（2 2）課程的任務(wù)）課程的任務(wù) ：1 1）樹立正確的設(shè)計(jì)思想。）樹立正確的設(shè)計(jì)思想。2 2）掌握通用機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)原理、方法和一般規(guī)律。）掌握通用機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)原理、方法和一般規(guī)律。3 3）掌握一定的設(shè)計(jì)技能（查閱資料，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。）掌握一定的設(shè)計(jì)技能（查閱資料，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。）4 4）掌握典型機(jī)械零件的實(shí)驗(yàn)方法，獲得基本的實(shí)驗(yàn)技能。）掌握典型機(jī)械零件的實(shí)驗(yàn)方法，獲得基本的實(shí)驗(yàn)技能。5 5）了解機(jī)械

9、設(shè)計(jì)的最新動(dòng)態(tài)。）了解機(jī)械設(shè)計(jì)的最新動(dòng)態(tài)。 五、本課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法五、本課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法 本課程的幾個(gè)特點(diǎn)：本課程的幾個(gè)特點(diǎn)： 涉及面廣涉及面廣 關(guān)系多關(guān)系多因與諸多先修課關(guān)系密切。因與諸多先修課關(guān)系密切。 要求多要求多強(qiáng)度、剛度、壽命、工藝、重量、安全、經(jīng)濟(jì)性。強(qiáng)度、剛度、壽命、工藝、重量、安全、經(jīng)濟(jì)性。 公式多公式多計(jì)算多，有解析式、半解析式、經(jīng)驗(yàn)的、半經(jīng)驗(yàn)的及定義式。計(jì)算多，有解析式、半解析式、經(jīng)驗(yàn)的、半經(jīng)驗(yàn)的及定義式。 圖表多圖表多結(jié)構(gòu)圖、分析圖、原理圖、示意圖、曲線圖、標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)驗(yàn)數(shù)表。結(jié)構(gòu)圖、分析圖、原理圖、示意圖、曲線圖、標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)驗(yàn)數(shù)表。 門類多門類多各類零件，各有特點(diǎn)，設(shè)

10、計(jì)方法各異。各類零件，各有特點(diǎn)，設(shè)計(jì)方法各異。 實(shí)踐性強(qiáng)實(shí)踐性強(qiáng)不僅讀懂書就行，要多聯(lián)系實(shí)際，要注重實(shí)踐性環(huán)節(jié)。不僅讀懂書就行，要多聯(lián)系實(shí)際，要注重實(shí)踐性環(huán)節(jié)。 無重點(diǎn)無重點(diǎn)又都是重點(diǎn)，設(shè)計(jì)工作必須詳盡，細(xì)小的疏忽也會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故。又都是重點(diǎn)，設(shè)計(jì)工作必須詳盡，細(xì)小的疏忽也會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故。 設(shè)計(jì)問題無統(tǒng)一答案設(shè)計(jì)問題無統(tǒng)一答案更多地談?wù)撜l設(shè)計(jì)得更好，要注意發(fā)展求異思維。更多地談?wù)撜l設(shè)計(jì)得更好，要注意發(fā)展求異思維。注意處理好幾個(gè)關(guān)系：注意處理好幾個(gè)關(guān)系： 零件的設(shè)計(jì)與選用零件的設(shè)計(jì)與選用 零件設(shè)計(jì)的兩個(gè)主要途徑。零件設(shè)計(jì)的兩個(gè)主要途徑。 設(shè)計(jì)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)決非只是計(jì)算，同

11、學(xué)更應(yīng)重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)決非只是計(jì)算，同學(xué)更應(yīng)重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)。 性能要求與經(jīng)濟(jì)性性能要求與經(jīng)濟(jì)性 永遠(yuǎn)是一對矛盾，應(yīng)學(xué)會(huì)合理地解決這一對矛盾。永遠(yuǎn)是一對矛盾，應(yīng)學(xué)會(huì)合理地解決這一對矛盾。 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)與現(xiàn)代設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)與現(xiàn)代設(shè)計(jì) 二者均重要，前者是后者的基礎(chǔ)。二者均重要，前者是后者的基礎(chǔ)。 具體的設(shè)計(jì)方法與一般的設(shè)計(jì)能力具體的設(shè)計(jì)方法與一般的設(shè)計(jì)能力 前者是學(xué)習(xí)的形式，后者是學(xué)習(xí)的目的。前者是學(xué)習(xí)的形式，后者是學(xué)習(xí)的目的。1.21.2機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般程序機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般程序 一、一、機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求1. 實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能要求實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能要求2. 經(jīng)濟(jì)性要求

12、經(jīng)濟(jì)性要求3. 操作方便與安全要求操作方便與安全要求4. 美學(xué)與環(huán)保要求美學(xué)與環(huán)保要求5. 其他特殊要求其他特殊要求1.21.2機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般程序機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般程序 二、二、機(jī)械設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容主要內(nèi)容1.1.選擇機(jī)器的工作原理；選擇機(jī)器的工作原理； 2.2.運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力計(jì)算；運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力計(jì)算； 3.3.零、部件的工作能力計(jì)算；零、部件的工作能力計(jì)算；4.4.繪制零、部件及整機(jī)的工作圖和裝配圖等繪制零、部件及整機(jī)的工作圖和裝配圖等 。三、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序三、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序 機(jī)器設(shè)計(jì)的一般程序機(jī)器設(shè)計(jì)的一般程序 市場調(diào)市場調(diào)研研可行性可行性研究研究原理原理方案方案設(shè)

13、計(jì)設(shè)計(jì)技 術(shù)技 術(shù)設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)試制試制試驗(yàn)試驗(yàn)小批生小批生產(chǎn)試銷產(chǎn)試銷投投產(chǎn)產(chǎn)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)任任務(wù)務(wù)書書定定出出最最佳佳方方案案裝配圖、裝配圖、零件圖、零件圖、技術(shù)文件技術(shù)文件樣樣機(jī)機(jī)評評價(jià)價(jià)改改進(jìn)進(jìn)考核考核工藝工藝性收性收集用集用戶意戶意見見產(chǎn)產(chǎn)品品銷銷售售1.31.3機(jī)械零件應(yīng)滿足設(shè)計(jì)的基本要求和設(shè)計(jì)的機(jī)械零件應(yīng)滿足設(shè)計(jì)的基本要求和設(shè)計(jì)的一般步驟一般步驟 一、機(jī)械零件應(yīng)滿足的基本要求一、機(jī)械零件應(yīng)滿足的基本要求 q 避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求q 結(jié)構(gòu)工藝性要求結(jié)構(gòu)工藝性要求q 經(jīng)濟(jì)性要求經(jīng)濟(jì)性要求q 質(zhì)量小的要求質(zhì)量小的要求q 可靠性要求可靠性要求應(yīng)保證零件有足夠的強(qiáng)

14、度、剛度、壽命。應(yīng)保證零件有足夠的強(qiáng)度、剛度、壽命。設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和裝配。設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和裝配。 零件應(yīng)有合理的生產(chǎn)加工和使用維護(hù)的成本。零件應(yīng)有合理的生產(chǎn)加工和使用維護(hù)的成本。 質(zhì)量小則可節(jié)約材料，質(zhì)量小則靈活、輕便。質(zhì)量小則可節(jié)約材料，質(zhì)量小則靈活、輕便。應(yīng)降低零件發(fā)生故障的可能性（概率）。應(yīng)降低零件發(fā)生故障的可能性（概率）。1 1）建立零件的受力模型，確定零件的計(jì)算載荷；）建立零件的受力模型，確定零件的計(jì)算載荷； 二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟2 2）按可能的失效形式確定零件的計(jì)算準(zhǔn)則；）按可能的失效形式確定零件的計(jì)算準(zhǔn)則；3 3）選擇零件的材料；）選擇

15、零件的材料；4 4）根據(jù)工作能力計(jì)算準(zhǔn)則建立或選定相應(yīng)的計(jì)算式，）根據(jù)工作能力計(jì)算準(zhǔn)則建立或選定相應(yīng)的計(jì)算式，確定零件的基本尺寸，并加于標(biāo)準(zhǔn)化和圓整；確定零件的基本尺寸，并加于標(biāo)準(zhǔn)化和圓整；5 5）零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；）零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；6 6）繪制零件的工作圖，并編寫計(jì)算說明書。）繪制零件的工作圖，并編寫計(jì)算說明書。三、機(jī)械零件的常規(guī)設(shè)計(jì)方法三、機(jī)械零件的常規(guī)設(shè)計(jì)方法1.1.理論設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算 2.2.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì) 校核計(jì)算校核計(jì)算 3.3.模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 四、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡介四、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡介1.1.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 2.2.優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì) 3.3.

16、可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 4.4.模塊化設(shè)計(jì)模塊化設(shè)計(jì) 5.5.并行設(shè)計(jì)并行設(shè)計(jì) 1.4 1.4 機(jī)械零件的工作能力機(jī)械零件的工作能力機(jī)械零件由于某些原因不能正常工作時(shí)，稱為機(jī)械零件由于某些原因不能正常工作時(shí)，稱為失效失效。 常見的失效形式常見的失效形式斷裂斷裂過量變形過量變形表面損傷表面損傷一、機(jī)械零件的主要失效形式一、機(jī)械零件的主要失效形式 1.1.斷裂斷裂斷裂是指零件在載荷作用下，其危險(xiǎn)截面的應(yīng)力斷裂是指零件在載荷作用下，其危險(xiǎn)截面的應(yīng)力超過零件的強(qiáng)度極限而導(dǎo)致的斷裂，或在變應(yīng)力作用超過零件的強(qiáng)度極限而導(dǎo)致的斷裂，或在變應(yīng)力作用下，危險(xiǎn)截面發(fā)生的疲勞斷裂。下，危險(xiǎn)截面發(fā)生的疲勞斷裂。齒輪輪齒

17、斷裂齒輪輪齒斷裂軸承內(nèi)圈斷裂軸承內(nèi)圈斷裂2.2.過量變形過量變形 當(dāng)作用于零件上的應(yīng)力超過了材料的屈服極限，當(dāng)作用于零件上的應(yīng)力超過了材料的屈服極限，零件將產(chǎn)生殘余變形。零件將產(chǎn)生殘余變形。齒輪齒面塑形變形齒輪齒面塑形變形軸承外圈塑性變形軸承外圈塑性變形3.3.零件的表面損傷零件的表面損傷 零件的表面損傷主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞（點(diǎn)蝕）。零件的表面損傷主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞（點(diǎn)蝕）。齒面接觸疲勞齒面接觸疲勞軸瓦磨損軸瓦磨損二、二、 機(jī)械零件的工作能力設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的工作能力設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則 強(qiáng)度準(zhǔn)則：強(qiáng)度準(zhǔn)則：剛度準(zhǔn)則：剛度準(zhǔn)則： 設(shè)計(jì)零件時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)零件的失效形式確定其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及

18、設(shè)計(jì)零件時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)零件的失效形式確定其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。一般來講，有以下幾種準(zhǔn)則：相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。一般來講，有以下幾種準(zhǔn)則：壽命準(zhǔn)則：壽命準(zhǔn)則：振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則：振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則：散熱性準(zhǔn)則：散熱性準(zhǔn)則：確保零件不發(fā)生斷裂破壞或過大的塑性變形，是最基確保零件不發(fā)生斷裂破壞或過大的塑性變形，是最基本的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。本的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。 確保零件不發(fā)生過大的彈性變形。確保零件不發(fā)生過大的彈性變形。y yy y 通常與零件的疲勞、磨損、腐蝕相關(guān)。通常與零件的疲勞、磨損、腐蝕相關(guān)。高速運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械的設(shè)計(jì)應(yīng)注重此項(xiàng)準(zhǔn)則。高速運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械的設(shè)計(jì)應(yīng)注重此項(xiàng)準(zhǔn)則。進(jìn)行熱平衡計(jì)算。進(jìn)行熱平衡計(jì)算。1.5 1.5

19、 機(jī)械零件的常用材料及選用原則機(jī)械零件的常用材料及選用原則 一、一、機(jī)械零件的常用材料機(jī)械零件的常用材料1.1.鋼鋼 含碳量小于含碳量小于2的鐵碳合金稱為鋼。的鐵碳合金稱為鋼。 按用途分：按用途分：按化學(xué)成份分：按化學(xué)成份分：鋼的分類：鋼的分類：結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼工具鋼工具鋼特種鋼特種鋼碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼低碳鋼低碳鋼中碳鋼中碳鋼高碳鋼高碳鋼在機(jī)械中常用鋼種：在機(jī)械中常用鋼種： （2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：4545，用于制造較重要的機(jī)械，用于制造較重要的機(jī)械零件，是機(jī)械制造中廣泛應(yīng)用的鋼種。零件，是機(jī)械制造中廣泛應(yīng)用的鋼種。 （3）合金結(jié)構(gòu)鋼：）合金結(jié)構(gòu)鋼：40Cr40Cr，應(yīng)用制造

20、重要的或有特，應(yīng)用制造重要的或有特殊要求的機(jī)械零件。殊要求的機(jī)械零件。 （4）鑄鋼：）鑄鋼：ZG230-450ZG230-450 （1）碳素結(jié)構(gòu)鋼：）碳素結(jié)構(gòu)鋼： 用于制造一般要求的零件。用于制造一般要求的零件。 AQ235鋼的力學(xué)性能：鋼的力學(xué)性能：mReR2.鑄鐵鑄鐵 含碳量大于含碳量大于2的鐵碳合金稱為鑄鐵。的鐵碳合金稱為鑄鐵。 鑄鐵具有良好的鑄造性、切削加工性、抗壓性、鑄鐵具有良好的鑄造性、切削加工性、抗壓性、耐磨性和減振性，而且價(jià)格便宜。常用的是灰鑄鐵和耐磨性和減振性，而且價(jià)格便宜。常用的是灰鑄鐵和球墨鑄鐵。球墨鑄鐵。 （1）灰鑄鐵）灰鑄鐵 灰鑄鐵中的碳主要以片狀石墨形式存在，因斷口

21、呈灰鑄鐵中的碳主要以片狀石墨形式存在，因斷口呈灰色而得名?；诣T鐵常用來制造箱體件。灰色而得名。灰鑄鐵常用來制造箱體件。 200HT（2）球墨鑄鐵）球墨鑄鐵 球墨鑄鐵中的碳主要以球狀石墨形式存在。球墨鑄球墨鑄鐵中的碳主要以球狀石墨形式存在。球墨鑄鐵經(jīng)球化處理后有的機(jī)械性能比鋼還好，所以常用來制鐵經(jīng)球化處理后有的機(jī)械性能比鋼還好，所以常用來制造齒輪、曲柄、連桿、閥體等。造齒輪、曲柄、連桿、閥體等。 3600 QT3.有色金屬合金有色金屬合金 在金屬中，除了鑄鐵、鋼、黑色金屬外，其它的金在金屬中，除了鑄鐵、鋼、黑色金屬外，其它的金屬則為有色金屬。這類金屬具有很多特殊的性能，即良屬則為有色金屬。這類金

22、屬具有很多特殊的性能，即良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐蝕性和減磨性等，因此也具有好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐蝕性和減磨性等，因此也具有很多特殊的用途，是機(jī)械制造中不可缺少的材料。很多特殊的用途，是機(jī)械制造中不可缺少的材料。 常用的有色金屬有黃銅、青銅和軸承合金。常用的有色金屬有黃銅、青銅和軸承合金。 4.非金屬材料非金屬材料 在非金屬材料中，最常用的是橡膠，它的彈性好，在非金屬材料中，最常用的是橡膠，它的彈性好，常用來制造緩沖吸振和密封的零件，如膠帶、密封圈和常用來制造緩沖吸振和密封的零件，如膠帶、密封圈和彈簧等。彈簧等。 二、金屬材料的熱處理二、金屬材料的熱處理 鋼的熱處理是將鋼在固態(tài)下，通過加熱、保溫

23、和鋼的熱處理是將鋼在固態(tài)下，通過加熱、保溫和不同的冷卻方式，以改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而獲得不同的冷卻方式，以改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需性能的一種工藝方法。所需性能的一種工藝方法。 常用的熱處理方法有：退火、正火、淬火及回火、常用的熱處理方法有：退火、正火、淬火及回火、表面熱處理等。表面熱處理等。 名名 稱稱說說 明明應(yīng)應(yīng) 用用退退 火火退火是將鋼件（或毛坯）加熱到臨界溫度退火是將鋼件（或毛坯）加熱到臨界溫度（一般為（一般為723）以上）以上3050，保溫一段，保溫一段時(shí)間，然后隨爐一起緩慢冷卻時(shí)間，然后隨爐一起緩慢冷卻消除鍛、鑄、焊的零、構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力；降消除鍛、鑄、焊的零、構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力；

24、降低硬度使其易于切削加工；細(xì)化晶粒，調(diào)低硬度使其易于切削加工；細(xì)化晶粒，調(diào)整組織改善機(jī)械性能整組織改善機(jī)械性能正正 火火正火是將鋼件加熱到臨界溫度以上，保溫正火是將鋼件加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后在空氣中冷卻，冷卻速度一段時(shí)間，然后在空氣中冷卻，冷卻速度比退火快比退火快處理低、中碳鋼及滲碳零件，作用與退火處理低、中碳鋼及滲碳零件，作用與退火類似類似淬淬 火火淬火是將鋼件加熱到臨界溫度以上，保溫淬火是將鋼件加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后在水、鹽水或油中（個(gè)別一段時(shí)間，然后在水、鹽水或油中（個(gè)別材料在空氣中）急冷下來材料在空氣中）急冷下來提高鋼件的硬度和強(qiáng)度，但淬火后鋼材性提高鋼

25、件的硬度和強(qiáng)度，但淬火后鋼材性能變脆，并存在著很大內(nèi)應(yīng)力，所以還需能變脆，并存在著很大內(nèi)應(yīng)力，所以還需要進(jìn)行低溫回火要進(jìn)行低溫回火回回 火火回火是將淬硬的鋼件再加熱到臨界點(diǎn)以下回火是將淬硬的鋼件再加熱到臨界點(diǎn)以下的溫度，保溫一段時(shí)間，然后在空氣中或的溫度，保溫一段時(shí)間，然后在空氣中或油中冷卻下來。根據(jù)回火溫度不同，又分油中冷卻下來。根據(jù)回火溫度不同，又分低溫（低溫（150250）回火、中溫（）回火、中溫（300500）回火、高溫（）回火、高溫（500650）回火）回火消除淬火后的脆性和內(nèi)應(yīng)力，提高鋼件的消除淬火后的脆性和內(nèi)應(yīng)力，提高鋼件的塑性和韌性，低溫回火硬度可達(dá)塑性和韌性，低溫回火硬度可達(dá)

26、HRC5562，中溫回火硬度可達(dá)，中溫回火硬度可達(dá)HRC3545，高溫，高溫回火硬度可達(dá)回火硬度可達(dá)HRC2335調(diào)調(diào) 質(zhì)質(zhì)淬火后再進(jìn)行高溫回火，稱為調(diào)質(zhì)淬火后再進(jìn)行高溫回火，稱為調(diào)質(zhì)使鋼件獲得較高的韌性和強(qiáng)度。很多中碳使鋼件獲得較高的韌性和強(qiáng)度。很多中碳鋼制造的零件（如軸類）常用調(diào)質(zhì)處理鋼制造的零件（如軸類）常用調(diào)質(zhì)處理表面淬表面淬火火使零件表層有高的硬度和耐磨性，而心部使零件表層有高的硬度和耐磨性，而心部保持原有的強(qiáng)度和韌性。根據(jù)加熱方法不保持原有的強(qiáng)度和韌性。根據(jù)加熱方法不同，分為火焰表面淬火和高頻表面淬火同，分為火焰表面淬火和高頻表面淬火表面淬火常用來處理齒輪、花鍵等零件表面淬火常用來處理齒輪、花鍵等零件滲滲 碳碳將低碳鋼或合金鋼零件置于滲碳劑中，加將低碳鋼或合金鋼零件置于滲碳劑