第1章机械设计总论

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1、第一章第一章 机械设计总论机械设计总论1-1 设计机器的一般程序设计机器的一般程序1-2 对机器的主要要求对机器的主要要求1-3 机械零件的主要失效形式机械零件的主要失效形式1-4 设计机械零件时应满足的基本要求设计机械零件时应满足的基本要求1-5 机械零件的设计准则机械零件的设计准则1-6 机械零件的设计方法机械零件的设计方法1-7 机械零件设计的一般步骤机械零件设计的一般步骤1-8 机械零件的材料及其选用机械零件的材料及其选用1-10 机械现代设计方法简介机械现代设计方法简介1-9 机械零件设计中的标准化机械零件设计中的标准化1-1 设计机器的一般程序设计机器的一般程序 一部机器的质量基本

2、上决定于设计质量。因此，机器一部机器的质量基本上决定于设计质量。因此，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。的设计阶段是决定机器好坏的关键。机器设计的一般过程：机器设计的一般过程： 计划阶段计划阶段 方案设计阶段方案设计阶段 技术设计阶段技术设计阶段 技术文件编制阶段技术文件编制阶段设计任务书设计任务书机器的功能机器的功能 经济性估计经济性估计 制造要求方面的大致估计制造要求方面的大致估计 基本使用要求基本使用要求 完成设计任务的预计期限完成设计任务的预计期限 二、二、方案设计阶段方案设计阶段 对机器的功能进行综合分析、确定功能参数、提出对机器的功能进行综合分析、确定功能参数、提出可能采用的方案

3、。可能采用的方案。一、计划阶段一、计划阶段 分析需求、明确功能、制定设计任务书。分析需求、明确功能、制定设计任务书。（新产品开发计划书）（新产品开发计划书）三、三、技术设计阶段技术设计阶段 绘制总装配草图、部件装配草图绘制总装配草图、部件装配草图 确定零部件的外形及基本尺寸确定零部件的外形及基本尺寸 绘制零件工作图和总装配图绘制零件工作图和总装配图 四、四、技术文件编制阶段技术文件编制阶段 技术文件技术文件-用来说明产品性能、设计、制造、操用来说明产品性能、设计、制造、操作使用、维护、或其它所有与产品相关的文档资料。作使用、维护、或其它所有与产品相关的文档资料。 技术文件技术文件 设计计算说明

4、书设计计算说明书 使用说明书使用说明书 标准件明细表标准件明细表 产品验收条件产品验收条件. 向用户介绍机器的性能参数范围、操作使用方法、日常保养及简单地维修方法等。包括方案的选择、技术设计的过程步骤以及结论数据等。技技术术设设计计方方案案设设计计计计划划提出任务提出任务分析对机器的要求分析对机器的要求确定任务要求确定任务要求机器功能分析机器功能分析提出可能的解决办法提出可能的解决办法组合几种可能的方案组合几种可能的方案决策决策-选定方案选定方案明确构形要求明确构形要求结构化结构化选择材料、确定尺寸选择材料、确定尺寸零件设计零件设计编制技术文件编制技术文件评价评价决策决策确定结构形状与尺寸确定

5、结构形状与尺寸评价评价部件设计部件设计总体设计总体设计机器设计的一般流程机器设计的一般流程-表现为机器的成本低表现为机器的成本低-表现为高生产率，高效率，低能耗表现为高生产率，高效率，低能耗 及管理和维护费用较低等及管理和维护费用较低等 设计制造的经济性设计制造的经济性 使用经济性使用经济性1-2 对机器的主要要求对机器的主要要求（一）使用功能要求（一）使用功能要求（二）经济性要求（二）经济性要求-能有效地实现预期的功能能有效地实现预期的功能1 1）为机器的操作者提供方便和安全的条件）为机器的操作者提供方便和安全的条件2 2）改善操作者及机器的环境条件）改善操作者及机器的环境条件（三）劳动保护

6、和环境保护要求（三）劳动保护和环境保护要求（四）寿命与可靠性要求（四）寿命与可靠性要求 机器的可靠度机器的可靠度-指在规定的使用时间内和预定的指在规定的使用时间内和预定的环境下机器能够正常工作的概率。环境下机器能够正常工作的概率。（五）其它专用要求（五）其它专用要求机械零件的失效：机械零件的失效： -零件由于某种原因不能正常工作时零件由于某种原因不能正常工作时1-3 机械零件的主要失效形式机械零件的主要失效形式整体断裂整体断裂 过大的残余变形过大的残余变形 工作表面的过度磨损或损伤工作表面的过度磨损或损伤破坏正常的工作条件破坏正常的工作条件零件的失效形式零件的失效形式 机械零件失效的实例：机械

7、零件失效的实例：轮齿塑性变形轮齿塑性变形齿轮轮齿折断齿轮轮齿折断 轴承内圈破裂轴承内圈破裂 轴承外圈塑性变形轴承外圈塑性变形失效原因失效原因: 强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、温度等强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、温度等 统计结果显示统计结果显示： 断裂仅占断裂仅占4.79%; 腐蚀、磨损、疲劳破坏占腐蚀、磨损、疲劳破坏占73.88%。-主要失效原因。主要失效原因。齿面接触疲劳齿面接触疲劳轴瓦磨损轴瓦磨损 避免在预定寿命期内失效的要求避免在预定寿命期内失效的要求 结构工艺性要求结构工艺性要求 经济性要求经济性要求 质量小的要求质量小的要求 可靠性要求可靠性要求1-4 设计零件时应满足的基本要求

8、设计零件时应满足的基本要求提高零件强度的措施：提高零件强度的措施： 采用高强度的材料；采用高强度的材料； 使零件具有足够的截面尺寸；使零件具有足够的截面尺寸； 合理设计零件的截面形状，增大惯性矩；合理设计零件的截面形状，增大惯性矩； 采用热处理和化学处理方法提高材料的力学性能；采用热处理和化学处理方法提高材料的力学性能； 提高零件的制造精度，以减少工作时的动载荷；提高零件的制造精度，以减少工作时的动载荷； 合理配置零件的相对位置，以降低零件的载荷。合理配置零件的相对位置，以降低零件的载荷。 1. 强度强度 - 载荷作用下零件抵抗断裂或不允许的残余变形的能力载荷作用下零件抵抗断裂或不允许的残余变

9、形的能力一、避免在预定寿命期内失效的要求一、避免在预定寿命期内失效的要求 合理地设计零件的截面形状，增大截面惯性矩合理地设计零件的截面形状，增大截面惯性矩 由材料力学知：由材料力学知：强度条件：强度条件：ZZWMJyMmaxmax maxZZJW当弯矩已定时，当弯矩已定时，故越容易满足强度条件故越容易满足强度条件 max 当轴上有两处动力输出时，为了减小轴上的载荷，当轴上有两处动力输出时，为了减小轴上的载荷，应将输入轮布置在中间。应将输入轮布置在中间。 合理配置零件的相对位置，以降低零件的载荷合理配置零件的相对位置，以降低零件的载荷 合理合理不合理不合理2. 刚度刚度 -载荷作用下零件抵抗弹性