章-機(jī)械設(shè)計概論

1第六章機(jī)械零件設(shè)計和計算概論6-1、機(jī)械零件的工作能力準(zhǔn)則6-2、機(jī)械零件常用材料及其選擇選用原則6-3、許用應(yīng)力和安全系數(shù)6-4、機(jī)械零件設(shè)計的工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化通過本章學(xué)習(xí)：

了解機(jī)器設(shè)計和機(jī)械零件設(shè)計的要求、方法、過程。2第六章機(jī)械設(shè)計總論6-1、機(jī)械零件的工作能力準(zhǔn)則一、總論作用——機(jī)器既能承擔(dān)人力所不能或不便進(jìn)行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，特別是能夠大大提高勞動生產(chǎn)率和改善勞動條件。例1：機(jī)器人——加工例2：機(jī)器人——去毛刺機(jī)器——是一種代替人們體力和部分腦力勞動的工具。3本書的重點研究內(nèi)容之一機(jī)器的組成：動力系統(tǒng)傳動系統(tǒng)→執(zhí)行系統(tǒng)→控制系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)

控制系統(tǒng)

傳動系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)

動力系統(tǒng)1、從功能上劃分第六章機(jī)械設(shè)計總論4第六章機(jī)械設(shè)計總論動力系統(tǒng)傳動系統(tǒng)→執(zhí)行系統(tǒng)→控制系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)2、從組成上劃分機(jī)械部分電氣部分液壓部分潤滑部分冷卻部分

（機(jī)器的主體部分）機(jī)構(gòu)零件（制造的最小單元體）5第六章機(jī)械設(shè)計總論通用零件專用零件傳動件聯(lián)接件支承件其它—齒輪、蝸桿、帶、鏈—螺栓、鍵、花鍵—軸、軸承—聯(lián)軸器、彈簧、機(jī)架—水輪機(jī)葉片、活塞、曲軸本課程重點討論通用零件的設(shè)計。零件的分類：一臺機(jī)器，為何要分解成零件來制造，然后再來裝配？6第六章機(jī)械設(shè)計總論制造的可能裝配的可能便于降低成本采用不同材料7第六章機(jī)械設(shè)計總論二、機(jī)械零件的設(shè)計準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則耐磨性準(zhǔn)則剛度準(zhǔn)則振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則耐熱性---確保零件不發(fā)生斷裂、過大的塑性變形。（最基本的準(zhǔn)則）---零件抗磨損的能力。---零件抵抗彈性變形的能力。---確保不發(fā)生共振。（高速機(jī)械須注重此準(zhǔn)則）---零件具有一定的抗蠕變的能力。8第六章機(jī)械設(shè)計總論三、設(shè)計機(jī)器的一般程序（一）計劃階段（二）方案設(shè)計階段（三）技術(shù)設(shè)計階段（四）技術(shù)文件編制階段

機(jī)械設(shè)計是一個創(chuàng)造性的工作過程，同時也是一個基于成功實踐經(jīng)驗的工作。

雖然沒有一個在任何情況下都有效的設(shè)計程序，但根據(jù)人們長期的經(jīng)驗，一臺機(jī)器的設(shè)計過程基本如下：（五）試制階段（六）投產(chǎn)銷售階段9第六章機(jī)械設(shè)計總論（一）計劃階段提出任務(wù)分析對機(jī)器的要求確定任務(wù)要求由分管產(chǎn)品研發(fā)的副總提出，這時對要設(shè)計的機(jī)器僅有一個模糊概念由市場部進(jìn)行市場調(diào)查，以明確機(jī)器的功能、產(chǎn)品的市場定位以設(shè)計任務(wù)書的形式明確地寫出設(shè)計任務(wù)的全部要求及細(xì)節(jié)10第六章機(jī)械設(shè)計總論（二）方案設(shè)計階段

方案設(shè)計，又稱概念設(shè)計，是機(jī)器設(shè)計最重要的環(huán)節(jié)之一。

因為在本階段確定的方案，不僅決定了設(shè)計的成敗，也確定了機(jī)器的成本高低。這種成本，是無法通過詳細(xì)設(shè)計階段加以糾正的。潘存云教授研制洗衣機(jī)方案設(shè)計模擬人工手法模擬翻騰水流超聲波、臭氧方案設(shè)計階段流程11第六章機(jī)械設(shè)計總論提出可能的解決辦法組合幾種可能的方案選定最佳方案評價機(jī)器功能分析滿意明確必須達(dá)到的、盡量達(dá)到的及沒有必要的功能列出實現(xiàn)功能的若干方案切片上下往復(fù)切刀動作傳動類型原動機(jī)回轉(zhuǎn)運(yùn)動帶傳動鏈傳動直流電機(jī)交流電機(jī)對各種方案進(jìn)行組合技術(shù)經(jīng)濟(jì)環(huán)保方面綜合評價12第六章機(jī)械設(shè)計總論（三）技術(shù)設(shè)計階段運(yùn)動學(xué)設(shè)計結(jié)構(gòu)化設(shè)計確定各構(gòu)件的運(yùn)動參數(shù)動力學(xué)設(shè)計確定各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式確定各構(gòu)件的名義載荷零部件工作能力設(shè)計確定各構(gòu)件的基本尺寸裝配草圖設(shè)計基本尺寸→裝配草圖→零件外形及尺寸主要零部件工作能力精確校核不滿足零件工作圖繪制進(jìn)一步確定各零件的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)（須考慮加工裝配工藝性等因素）裝配圖繪制最后檢驗零件圖中的尺寸、結(jié)構(gòu)錯誤（紙上虛擬裝配）13第六章機(jī)械設(shè)計總論（四）技術(shù)文件編制技術(shù)文件設(shè)計說明書使用說明書零件明細(xì)表標(biāo)準(zhǔn)件匯總表產(chǎn)品驗收條件

…………

技術(shù)文件是用來說明產(chǎn)品性能、設(shè)計、制造、操作使用、維護(hù)、或其它所有與產(chǎn)品相關(guān)的文檔資料。14第六章機(jī)械設(shè)計總論

機(jī)械零件由于某種原因不能正常工作稱為失效?！獛鲃拥拇蚧⒐舱?、螺紋的松弛四、機(jī)械零件的主要失效形式整體斷裂——過載、疲勞過大的殘余變形——應(yīng)力超過屈服極限零件的表面破壞——腐蝕、磨損、點蝕破壞正常的工作條件而引起的失效零件的失效形式：斷裂占4.79%;腐蝕、磨損、疲勞破壞占73.88%。15第六章機(jī)械設(shè)計總論黑色金屬有色金屬鑄鐵鋼金屬材料（一）常用材料普通碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳碳鋼碳素合金鋼

……灰鑄鐵球墨鑄鐵

……6-2機(jī)械零件的材料及選用原則鋁合金銅合金

……：金屬、非金屬特點：●良好的液態(tài)流動性，可鑄造成形狀復(fù)雜的零件;●較好的減震性、耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）;●成本低廉。特點：●與鑄鐵相比，鋼具有高的強(qiáng)度、韌性和塑性;●可用熱處理方法改善其力學(xué)性能和加工性能。特點：●具有良好的塑性和液態(tài)流動性;●青銅合金還具有良好的減摩性和抗腐蝕性。高分子材料復(fù)合材料陶瓷非金屬——塑料、橡膠、合成纖維等——碳化硅、三氧化二鋁等——顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料特點：能吸收沖擊能量●常用作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、傳動皮帶；●硬橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。

特點：●比重小，易于在模具中成型；●耐蝕、絕熱、絕緣；●減摩、摩擦系數(shù)大等。16第六章機(jī)械設(shè)計總論●載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì)●零件的工作情況●零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及工藝性●材料的經(jīng)濟(jì)性●零件的尺寸及重量（二）機(jī)械零件材料的選用原則選材的一般原則●靜載下：脆性材料●沖擊載荷：塑性材料：應(yīng)充分利用熱處理手段來發(fā)揮材料的潛力?！裨跐駸岘h(huán)境下，材料應(yīng)具有良好防腐蝕能力；●兩配合零件的線性膨脹系數(shù)不能相差過大，以免產(chǎn)生過大熱應(yīng)力或配合松動；●有磨損的表面，應(yīng)提高其表面硬度●選強(qiáng)重比大的材料，可減小零件的尺寸和質(zhì)量；●鑄造毛坯，一般不受尺寸大小的限制；●鍛造毛坯，須注意鍛壓設(shè)備的生產(chǎn)能力?！窠Y(jié)構(gòu)復(fù)雜性——

復(fù)雜：鑄件毛坯、沖壓加焊接；簡單：鍛件毛坯。●工藝性——

鑄造材料：液態(tài)流動性、收縮率等；焊接材料：可焊性、焊縫裂紋傾向等；熱處理：可淬性、淬火變形傾向等；冷加工：易切削性、切削后表面質(zhì)量等；●材料本身的相對價格;●材料的加工費(fèi)用;●材料的利用率;●是否采用組合結(jié)構(gòu)●材料的供應(yīng)狀況●當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)是否充足；●小批量零件，減少材料品種。17第三章機(jī)械零件的強(qiáng)度應(yīng)力的種類靜應(yīng)力變應(yīng)力脈動循環(huán)對稱循環(huán)一般循環(huán)σtσtσtσtσmaxσmin平均應(yīng)力應(yīng)力幅σaσm應(yīng)力比6-3、許用應(yīng)力及安全系數(shù)r=-1r=0在變應(yīng)