機械設(shè)計第02章周興義

1、第二章第二章 機械設(shè)計總論機械設(shè)計總論2-1 機器的組成2-2 設(shè)計機器的一般程序2-3 對機器的主要要求2-4 機械零件的主要失效形式2-5 設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求2-6 機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則2-7 機械零件的設(shè)計方法2-8機械零件設(shè)計的一般步驟2-9 機械零件的材料及其選用2-10 機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化第二章第二章 機械設(shè)計總論機械設(shè)計總論2-1 機器的組成2-2 設(shè)計機器的一般程序2-3 對機器的主要要求2-4 機械零件的主要失效形式2-5 設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求2-6 機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則2-7 機械零件的設(shè)計方法2-8機械零件設(shè)計的一般步驟2-9 機械零件的材料及其選用

2、2-10 機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化機器的組成機器的組成例子：洗衣機l原動機部分（電機）l傳動部分（減速器）l執(zhí)行部分（波輪）l控制系統(tǒng)（控制板等）l輔助系統(tǒng)（照明、顯示）控制板波輪電機減速器執(zhí)行機械運動機構(gòu)構(gòu)件零件零件與部件零件與部件零件的分類l通用零件各種機器中普遍使用螺紋連接件、軸、齒輪l專用零件只在特定機器中使用螺旋槳、曲軸零件與部件零件與部件部件l為完成同一目的，協(xié)同工作的零件組合體l滾動軸承、聯(lián)軸器、減速箱第二章第二章 機械設(shè)計總論機械設(shè)計總論2-1 機器的組成2-2 設(shè)計機器的一般程序2-3 對機器的主要要求2-4 機械零件的主要失效形式2-5 設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求2-6

3、機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則2-7 機械零件的設(shè)計方法2-8機械零件設(shè)計的一般步驟2-9 機械零件的材料及其選用2-10 機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計機器的一般程序設(shè)計機器的一般程序一般過程l總體計劃（明確設(shè)計要求）l方案設(shè)計（方案對比、決策）l技術(shù)設(shè)計（零件圖、裝配圖、技術(shù)文件）l試制、鑒定、投產(chǎn)兩個“注意”l創(chuàng)新與借鑒相結(jié)合l反復(fù)修改第二章第二章 機械設(shè)計總論機械設(shè)計總論2-1 機器的組成2-2 設(shè)計機器的一般程序2-3 對機器的主要要求2-4 機械零件的主要失效形式2-5 設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求2-6 機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則2-7 機械零件的設(shè)計方法2-8機械零件設(shè)計的一般步驟2-9 機械零件的

4、材料及其選用2-10 機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化對機器的主要要求對機器的主要要求滿足預(yù)期功能l根本目的、設(shè)計依據(jù)經(jīng)濟性l生產(chǎn)成本低、使用消耗小、維護費用低l過分強調(diào)“多功能”、“高質(zhì)量”使成本大幅度增加外觀l外觀、造型等對機器的主要要求對機器的主要要求可靠性（可靠度R）l預(yù)期的工作環(huán)境l規(guī)定的使用壽命l機器能夠正常工作的概率環(huán)保l噪音、廢氣、廢液等勞動保護l操作安全、方便0NRN第二章第二章 機械設(shè)計總論機械設(shè)計總論2-1 機器的組成2-2 設(shè)計機器的一般程序2-3 對機器的主要要求2-4 機械零件的主要失效形式2-5 設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求2-6 機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則2-7 機械零件的設(shè)計

5、方法2-8機械零件設(shè)計的一般步驟2-9 機械零件的材料及其選用2-10 機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化機器零件的失效機器零件的失效失效l機械零件由于某些原因不能正常工作l合理的設(shè)計要在預(yù)期壽命內(nèi)避免失效機器零件失效的主要形式機器零件失效的主要形式失效形式l整體斷裂靜應(yīng)力占20%疲勞斷裂占80%機器零件的主要失效形式機器零件的主要失效形式失效形式l過大的變形塑性變形彈性變形機器零件的主要失效形式機器零件的主要失效形式失效形式l表面破壞磨損、腐蝕、表面疲勞等占機械零件失效的70%機器零件的主要失效形式機器零件的主要失效形式失效形式l破壞正常工作條件帶傳動的打滑第二章第二章 機械設(shè)計總論機械設(shè)計總論2-1

6、機器的組成2-2 設(shè)計機器的一般程序2-3 對機器的主要要求2-4 機械零件的主要失效形式2-5 設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求2-6 機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則2-7 機械零件的設(shè)計方法2-8機械零件設(shè)計的一般步驟2-9 機械零件的材料及其選用2-10 機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化機器零件應(yīng)滿足的基本要求機器零件應(yīng)滿足的基本要求預(yù)期壽命內(nèi)滿足可靠度要求（避免失效）l強度要求齒輪不發(fā)生輪齒折斷l(xiāng)剛度要求軸不發(fā)生過大的彈性變形l壽命要求滾動軸承在預(yù)期壽命內(nèi)不發(fā)生破壞機器零件應(yīng)滿足的基本要求機器零件應(yīng)滿足的基本要求結(jié)構(gòu)工藝性要求l現(xiàn)有工藝水平、實際生產(chǎn)條件下，便于加工與裝配機器零件應(yīng)滿足的基本要求機器零件應(yīng)滿足

7、的基本要求經(jīng)濟要求l合理選擇零件材料、尺寸、復(fù)合工藝要求的結(jié)構(gòu)等l合理確定公差等級、技術(shù)條件等質(zhì)量要求l節(jié)約材料l減小慣性力第二章第二章 機械設(shè)計總論機械設(shè)計總論2-1 機器的組成2-2 設(shè)計機器的一般程序2-3 對機器的主要要求2-4 機械零件的主要失效形式2-5 設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求2-6 機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則2-7 機械零件的設(shè)計方法2-8機械零件設(shè)計的一般步驟2-9 機械零件的材料及其選用2-10 機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計準(zhǔn)則l確保零件不發(fā)生失效的判定條件l設(shè)計零件首先要根據(jù)失效形式確定設(shè)計準(zhǔn)則失效形式設(shè)計準(zhǔn)則（公式）零件尺寸等參數(shù)機械零件

8、的設(shè)計準(zhǔn)則機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則強度準(zhǔn)則l確保零件不發(fā)生斷裂或塑性變形l最基本的準(zhǔn)則l方法一：工作應(yīng)力不大于許用應(yīng)力l方法二：實際安全系數(shù)不小于許用安全系數(shù)limlim , , SSlimlim SSSS機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則剛度準(zhǔn)則l確保零件不發(fā)生過大的彈性變形l變形量不大于許用值 yy機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則壽命準(zhǔn)則l實際使用壽命不小于預(yù)期壽命振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則l振源頻率避開零件的固有頻率溫升準(zhǔn)則l工作過程溫升不大于允許值失效形式設(shè)計準(zhǔn)則（公式）零件尺寸等參數(shù)第二章第二章 機械設(shè)計總論機械設(shè)計總論2-1 機器的組成2-2 設(shè)計機器的一般程序2-3 對機器的主要要求2-4

9、機械零件的主要失效形式2-5 設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求2-6 機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則2-7 機械零件的設(shè)計方法2-8機械零件設(shè)計的一般步驟2-9 機械零件的材料及其選用2-10 機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化機械零件的設(shè)計方法機械零件的設(shè)計方法理論設(shè)計l由設(shè)計準(zhǔn)則通過理論計算確定零件的主要尺寸l設(shè)計計算（如直接計算出截面面積） FFAAl校核計算（如驗算已確定截面面積是否合理） FA機械零件的設(shè)計方法機械零件的設(shè)計方法經(jīng)驗設(shè)計l要求不高且結(jié)構(gòu)已典型化的零件（箱體）l經(jīng)驗公式或類比法進行設(shè)計模型實驗設(shè)計l尺寸巨大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的重要零件l初步設(shè)計，小尺寸樣機，實驗修改l費時、昂貴，用于特別重要的設(shè)計第二章

10、第二章 機械設(shè)計總論機械設(shè)計總論2-1 機器的組成2-2 設(shè)計機器的一般程序2-3 對機器的主要要求2-4 機械零件的主要失效形式2-5 設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求2-6 機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則2-7 機械零件的設(shè)計方法2-8機械零件設(shè)計的一般步驟2-9 機械零件的材料及其選用2-10 機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化機械零件設(shè)計的一般步驟機械零件設(shè)計的一般步驟一般步驟確定零件的類型與結(jié)構(gòu)計算零件上的載荷確定計算準(zhǔn)則選擇零件材料確定零件基本尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計校核計算零件圖與說明書第二章第二章 機械設(shè)計總論機械設(shè)計總論2-1 機器的組成2-2 設(shè)計機器的一般程序2-3 對機器的主要要求2-4 機械零件的主要失效

11、形式2-5 設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求2-6 機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則2-7 機械零件的設(shè)計方法2-8機械零件設(shè)計的一般步驟2-9 機械零件的材料及其選用2-10 機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化機械零件的材料及其選用機械零件的材料及其選用金屬材料l鑄鐵（含碳量大于2%的鐵碳合金）良好的液態(tài)流動性，適用于鑄造較好的減震性、耐磨性、切削性，成本低廉灰鑄鐵、球墨鑄鐵等l鋼（含碳量小于2%的鐵碳合金）較高的強度、韌性和塑性，可通過熱處理改善力學(xué)性能含碳量越高剛度越高，塑性越低（低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼）可加入合金元素改善性能（合金鋼）黑色金屬機械零件的材料及其選用機械零件的材料及其選用金屬材料l有色金屬（銅合金、

12、鋁合金等）軸承和金：耐磨性好，用作滑動軸承的襯套非金屬材料l高分子材料：塑料、橡膠、合成纖維l陶瓷材料l復(fù)合材料機械零件的材料及其選用機械零件的材料及其選用牌號牌號不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼刀具、模具、量具刀具、模具、量具鐵碳合金鐵碳合金加入其他合金元素加入其他合金元素液態(tài)流動性比鑄鐵差液態(tài)流動性比鑄鐵差機械零件的材料及其選用機械零件的材料及其選用材料的選用原則l載荷（應(yīng)力）的大小、性質(zhì)、分布情況l零件的工作情況l零件的尺寸及質(zhì)量l零件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度及材料的可加工性l材料的經(jīng)濟性與供應(yīng)情況第二章第二章 機械設(shè)計總論機械設(shè)計總論2-1 機器的組成2-2 設(shè)計機器的一般程序2-3 對機器的主要要求2-4 機械零件的主要失效形式2-5 設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求2-6 機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則2-7 機械零件的設(shè)計方法2-8機械零件設(shè)計的一般步驟2-9 機械零件的材料及其選用2-10 機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化機械零件設(shè)計