機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)概論實(shí)用教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(jch)概論概論第一頁(yè)，共37頁(yè)。第一節(jié) 緒 論第二節(jié) 機(jī)械零件材料學(xué)基礎(chǔ)(jch)第三節(jié) 機(jī)械的組成 第1頁(yè)/共36頁(yè)第二頁(yè)，共37頁(yè)。一、課程的內(nèi)容(nirng)、性質(zhì)和任務(wù)二、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過(guò)程簡(jiǎn)介三、機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第2頁(yè)/共36頁(yè)第三頁(yè)，共37頁(yè)。1.課程內(nèi)容2.課程性質(zhì)(xngzh) 3.課程任務(wù) 第3頁(yè)/共36頁(yè)第四頁(yè)，共37頁(yè)。具體內(nèi)容 研究常用機(jī)構(gòu)和通用機(jī)械零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本設(shè)計(jì)(shj)理論和設(shè)計(jì)(shj)方法。機(jī)器 由機(jī)構(gòu)組成的具有確定運(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置，能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換或傳遞能量、物料或信息，實(shí)現(xiàn)預(yù) 期的工作。如內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)

2、機(jī)、起重機(jī)、金屬切削機(jī)床和計(jì)算機(jī)等。機(jī)構(gòu) 是具有確定運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件系統(tǒng)，用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和力 。構(gòu)件 是機(jī)器運(yùn)動(dòng)的最小單元。 零件 是機(jī)器加工制造的最小單元。機(jī)器的組成 由原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)等組成。 第4頁(yè)/共36頁(yè)第五頁(yè)，共37頁(yè)。 常用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（棘輪(jln)機(jī)構(gòu)、 槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)） 等。 常用通用零部件設(shè)計(jì) 傳動(dòng)零件：齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)等。 聯(lián)接零件: 螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷(xiāo)聯(lián)接等。 軸系零件：軸、軸承（滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器等 。第5頁(yè)/共36頁(yè)第六頁(yè)，共37頁(yè)。 齒輪(chln)傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)帶傳動(dòng)(chundng)第6頁(yè)/

3、共36頁(yè)第七頁(yè)，共37頁(yè)。圓柱(yunzh)平摩擦輪傳動(dòng)（a）滑動(dòng)螺旋(luxun) ;(b）滾動(dòng)螺旋(luxun);（c）靜壓螺旋(luxun) 鏈傳動(dòng)螺旋(luxun)傳動(dòng)(a)(b)(c)第7頁(yè)/共36頁(yè)第八頁(yè)，共37頁(yè)。螺紋(luwn)聯(lián)接鍵聯(lián)接(lin ji)銷(xiāo)聯(lián)接(lin ji)第8頁(yè)/共36頁(yè)第九頁(yè)，共37頁(yè)。軸滑動(dòng)軸承(hu dn zhu chn)滾動(dòng)軸承(gndngzhuchng)聯(lián)軸器第9頁(yè)/共36頁(yè)第十頁(yè)，共37頁(yè)。數(shù)控立式(l sh)升降臺(tái)銑床電機(jī)電機(jī)(dinj)起重機(jī)起重機(jī)第10頁(yè)/共36頁(yè)第十一頁(yè)，共37頁(yè)。連桿連桿(li(lin n n)n)曲柄曲柄(qb(qbn

4、g)ng)1-氣缸體；2-活塞；3-連桿(lin n)；4-曲軸；5、6-齒輪；7-凸輪；8-進(jìn)氣閥頂桿 第11頁(yè)/共36頁(yè)第十二頁(yè)，共37頁(yè)。原動(dòng)機(jī)： 驅(qū)動(dòng)機(jī)器完成預(yù)定功能的動(dòng)力源工作機(jī)： 完成機(jī)器預(yù)定功能的組成部分(z chn b fn)傳動(dòng)系統(tǒng)：傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 。有機(jī)械傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和液力傳動(dòng)等。原動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng)工作(gngzu)機(jī) 控制系統(tǒng)輔助系統(tǒng)（潤(rùn)滑、顯示輔助系統(tǒng)（潤(rùn)滑、顯示 、照明等、照明等（實(shí)例）本課程只研究機(jī)械傳動(dòng)。第12頁(yè)/共36頁(yè)第十三頁(yè)，共37頁(yè)。 原原 動(dòng)動(dòng) 機(jī)：機(jī)： 汽油機(jī)和柴油機(jī)。汽油機(jī)和柴油機(jī)。傳動(dòng)系統(tǒng)：離合器、變速箱、傳動(dòng)系統(tǒng)：離合器、變速箱、 傳動(dòng)軸和差速器

5、。傳動(dòng)軸和差速器。 工工 作作 機(jī)：機(jī)： 車(chē)輪、懸掛系統(tǒng)車(chē)輪、懸掛系統(tǒng) 和底盤(pán)。和底盤(pán)?？刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng)(kn zh x tn)：方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、排檔桿、剎車(chē)及其踏板、：方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、排檔桿、剎車(chē)及其踏板、油門(mén)。油門(mén)。輔助系統(tǒng)：油量表、速度表、里程表、潤(rùn)滑油溫度表及蓄電平電流表、電輔助系統(tǒng)：油量表、速度表、里程表、潤(rùn)滑油溫度表及蓄電平電流表、電 壓表等為顯示系統(tǒng)；后視鏡、車(chē)門(mén)鎖、刮油器等為其它輔助系壓表等為顯示系統(tǒng)；后視鏡、車(chē)門(mén)鎖、刮油器等為其它輔助系 統(tǒng)；前后燈、儀表盤(pán)燈為照明系統(tǒng)；轉(zhuǎn)向信號(hào)燈和車(chē)尾紅燈為統(tǒng)；前后燈、儀表盤(pán)燈為照明系統(tǒng)；轉(zhuǎn)向信號(hào)燈和車(chē)尾紅燈為 信號(hào)系統(tǒng)。信號(hào)系統(tǒng)。第13

6、頁(yè)/共36頁(yè)第十四頁(yè)，共37頁(yè)。 專(zhuān)業(yè)(zhuny)技術(shù)基礎(chǔ)課先修課程(kchng) 高等數(shù)學(xué) 金屬工藝學(xué) 機(jī)械制圖 工程力學(xué) 第14頁(yè)/共36頁(yè)第十五頁(yè)，共37頁(yè)。 （1）了解機(jī)械設(shè)計(jì)基本知識(shí)。 （2）運(yùn)用有關(guān)設(shè)計(jì)資料的能力。 （3）掌握常用(chn yn)機(jī)構(gòu)和通用零、部件的設(shè)計(jì)理論和方法。第15頁(yè)/共36頁(yè)第十六頁(yè)，共37頁(yè)。1. 產(chǎn)品規(guī)劃 根據(jù)社會(huì)的需要和市場(chǎng)的需求，確定所設(shè)計(jì)機(jī)械（機(jī)器）的功能范圍和性能指標(biāo)，擬訂設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。2. 方案設(shè)計(jì) 按設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，盡量構(gòu)思出多種可行的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)對(duì)比、篩選，優(yōu)選出一種功能滿(mǎn)足要求、工作原理可靠、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、制造成本低廉的最優(yōu)方案。3.

7、 技術(shù)設(shè)計(jì) 對(duì)已選定的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析計(jì)算，確定機(jī)構(gòu)和零件的工作參數(shù)以及機(jī)械（機(jī)器）的主要結(jié)構(gòu)尺寸，完成每一個(gè)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，繪制出整臺(tái)機(jī)器的設(shè)計(jì)總圖和全部零、部件的施工圖，編寫(xiě)有關(guān)技術(shù)文件 。4. 試制、調(diào)試、鑒定(jindng) 進(jìn)行樣機(jī)試制，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)、測(cè)定，從技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上作出評(píng)定，提出改進(jìn)意見(jiàn)。第16頁(yè)/共36頁(yè)第十七頁(yè)，共37頁(yè)。 1、機(jī)械零件的主要(zhyo)失效形式 2、機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效：在規(guī)定的工作條件下機(jī)械零件失去了正常(zhngchng)工作能力。第17頁(yè)/共36頁(yè)第十八頁(yè)，共37頁(yè)。斷裂：零件在拉、彎、扭載荷作用下 ，當(dāng) 或 時(shí)，就可能發(fā)生斷裂，

8、屬?gòu)?qiáng)度不合格。 疲勞斷裂 過(guò)載斷裂變形過(guò)大： 時(shí)發(fā)生,屬剛度不合格。振動(dòng)過(guò)大甚至共振 ：振幅超過(guò)了許用值。零件表面失效： 過(guò)大接觸應(yīng)力作用造成。 膠合失效（黏著磨損）、點(diǎn)蝕（疲勞磨損）、 磨損失效（磨粒磨損）、塑性(sxng)變型。 在化學(xué)腐蝕介質(zhì)的接觸和作用下產(chǎn)生腐蝕失效 。 s第18頁(yè)/共36頁(yè)第十九頁(yè)，共37頁(yè)。 保證機(jī)械零件在要求的壽命內(nèi)不出現(xiàn)各種失效。 強(qiáng)度準(zhǔn)則 ， 剛度準(zhǔn)則 撓度 偏轉(zhuǎn)角 扭轉(zhuǎn)角 振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則 使受激振作用的各個(gè)零件的固有頻率f 與激振源的頻 率 f p 錯(cuò)開(kāi)(cu ki)。通常應(yīng)保證 f p 0.85f 或 f p 1.15f 磨擦學(xué)準(zhǔn)則 驗(yàn)算壓強(qiáng) p p 驗(yàn)算

9、pv pv pv 驗(yàn)算速度 v vSlimSlim yy第19頁(yè)/共36頁(yè)第二十頁(yè)，共37頁(yè)。一、 金屬材料二、 非金屬材料三、 復(fù)合材料(f h ci lio) 四、鋼的熱處理簡(jiǎn)介 機(jī)械零件通常都是由金屬材料制成的，有時(shí)(yush)也用非金屬材料和復(fù)合材料制造。第20頁(yè)/共36頁(yè)第二十一頁(yè)，共37頁(yè)。 1鋼 2鑄鐵(zhti) 3. 有色金屬第21頁(yè)/共36頁(yè)第二十二頁(yè)，共37頁(yè)。（含碳量小于2%,大于0.7%的鐵、碳合金(hjn)）碳素鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼碳素工具鋼：T7、T8普通普通(ptng)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 如如Q235、Q275等等優(yōu)質(zhì)優(yōu)質(zhì)(yuzh)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素

10、結(jié)構(gòu)鋼低碳鋼C0.25% 如20 合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼合金工具鋼 、高速工具鋼、硬質(zhì)合金工具鋼、高速工具鋼、硬質(zhì)合金工具鋼特類(lèi)鋼特類(lèi)鋼 不銹鋼，如2Cr13、滾動(dòng)軸承鋼，如GGr9SiMn、 耐熱鋼，如3Gr18Ni25Si2等。合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 如35CrMn2，40CrNiMoA(優(yōu)質(zhì)）低金結(jié)構(gòu)鋼低金結(jié)構(gòu)鋼 如12Mn彈簧鋼彈簧鋼 如60Si2MnA中碳鋼0.6%C0.25% 如45 高碳鋼0.6%C 如60 鋼第22頁(yè)/共36頁(yè)第二十三頁(yè)，共37頁(yè)。（含碳量大于2%的鐵、碳合金(hjn)） （1）灰鑄鐵 如HT100、HT300,良好的鑄造性、切削(qixio)加工性

11、、 耐磨性、減振性，但抗拉強(qiáng)度低。（2）球墨鑄鐵 如QT400-18、QT500-7,強(qiáng)度和塑性比灰鑄鐵有 很大的提高，具有良好的耐磨性，但鑄造性較差。（3）可鍛鑄鐵 如KTH300-06 ,強(qiáng)度、塑性、韌性、耐磨性均 較高，能承受沖擊振動(dòng) , 但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本較高。 鑄造大尺寸零件較困難。第23頁(yè)/共36頁(yè)第二十四頁(yè)，共37頁(yè)。（1）銅合金 黃銅(hun tn) 銅與鋅的合金，含少量錳、鋁等元素，如 ZCuZn38等。 青銅 青銅以主加元素的不同又可分為錫青銅和鋁青銅等，如 CuAl10Fe3、 ZCuSn5PbZn5。青銅比黃銅(hun tn)有更高的強(qiáng)度、硬度、 耐磨性和耐腐蝕性。 （

12、2）鋁及鋁合金 鋁合金具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，其導(dǎo)電性 能大約為銅的60%， 但由于重量輕，在遠(yuǎn)距離輸送 的電纜中常代替銅線(xiàn) 。第24頁(yè)/共36頁(yè)第二十五頁(yè)，共37頁(yè)。 1工程塑料 2橡膠 常用來(lái)制造輪胎、墊板、隔熱板、傳動(dòng)帶和減振零件等 3夾布膠木 常用來(lái)制造板材、電工元件，輕載(qn zi)無(wú)噪聲齒輪和耐腐蝕元件等。 4其他 陶瓷、皮革、木材、紙板等 。 第25頁(yè)/共36頁(yè)第二十六頁(yè)，共37頁(yè)。 通常由兩種材料結(jié)合而成，可發(fā)揮材料各自(gz)的長(zhǎng)處，克服各自(gz)固有的缺點(diǎn)。常見(jiàn)的復(fù)合材料有： （1）玻璃鋼 玻璃和塑料結(jié)合而成。 （2）硬質(zhì)合金 陶瓷與金屬粉末燒結(jié)在一起 而成 。 （3

13、）硼鋁復(fù)合材料 硼與鋁合金結(jié)合而成。第26頁(yè)/共36頁(yè)第二十七頁(yè)，共37頁(yè)。熱處理 將鋼在固體狀態(tài)下進(jìn)行不同溫度的加熱、保溫和冷卻的工藝方法(fngf)叫熱處理，目的是提高零件的力學(xué)性能和改善其工藝性能。圖2-1 鋼的熱處理退火正火臨界溫度保 溫加熱淬火回火調(diào)質(zhì)度溫時(shí)間1. 退火2. 正火3. 淬火(cu hu)4. 回火5. 調(diào)質(zhì)6. 時(shí)效7. 表面處理第27頁(yè)/共36頁(yè)第二十八頁(yè)，共37頁(yè)。一、機(jī)器(j q)的組成二、機(jī)器(j q)的基本組成要素三 、基本術(shù)語(yǔ) 第28頁(yè)/共36頁(yè)第二十九頁(yè)，共37頁(yè)。原動(dòng)機(jī)： 驅(qū)動(dòng)機(jī)器完成預(yù)定功能的動(dòng)力源工作機(jī)： 完成機(jī)器預(yù)定功能的組成部分(z chn b

14、 fn)傳動(dòng)系統(tǒng)：傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 。有機(jī)械傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和液力傳動(dòng)等。原動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng)工作(gngzu)機(jī) 控制系統(tǒng)(kn zh x tn)輔助系統(tǒng)（潤(rùn)滑、顯示輔助系統(tǒng)（潤(rùn)滑、顯示 、照明等、照明等本課程只研究機(jī)械傳動(dòng)。一、機(jī)器的組成一、機(jī)器的組成1、機(jī)器的組成：第29頁(yè)/共36頁(yè)第三十頁(yè)，共37頁(yè)。2、機(jī)器的基本組成(z chn)要素：零件(ln jin)機(jī)器(j q)機(jī)構(gòu)構(gòu)件靜聯(lián)接動(dòng)聯(lián)接與動(dòng)力源組合第30頁(yè)/共36頁(yè)第三十一頁(yè)，共37頁(yè)。3 3、基本、基本(jbn)(jbn)術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)（1） 機(jī)械零件及部件(bjin)（2） 構(gòu)件(gujin)（3 ）標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)件（4） 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副第31頁(yè)

15、/共36頁(yè)第三十二頁(yè)，共37頁(yè)。零件零件(ln jin)及部件及部件 (elements & parts)# 組成機(jī)器的基本(jbn)制造單元稱(chēng)為機(jī)械零件。# 為完成同一職能在結(jié)構(gòu)上組合為完成同一職能在結(jié)構(gòu)上組合(zh)在一起，在一起， 協(xié)同工作的總成稱(chēng)為機(jī)械部件。協(xié)同工作的總成稱(chēng)為機(jī)械部件。第32頁(yè)/共36頁(yè)第三十三頁(yè)，共37頁(yè)。構(gòu)件(gujin)（components） 組成機(jī)械的各相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)體稱(chēng)為構(gòu)件組成機(jī)械的各相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)體稱(chēng)為構(gòu)件(gujin)，構(gòu)件構(gòu)件(gujin)為機(jī)械中的運(yùn)動(dòng)單元。為機(jī)械中的運(yùn)動(dòng)單元。第33頁(yè)/共36頁(yè)第三十四頁(yè)，共37頁(yè)。標(biāo)準(zhǔn)件（sdandard parts） 經(jīng)過(guò)優(yōu)選、簡(jiǎn)化、統(tǒng)一