1、第二章 機械設計總論2-1 機器的組成2-2 設計機器的一般程序*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 設計機械零件時應滿足的基本要求*2-6 機械零件的計算準則*2-7 機械零件的設計方法*2-8 機械零件設計的一般步驟2-9 機械零件材料的選用原則*2-10 機械零件設計中的標準化2-11 機械現代設計方法簡介機器的組成12-1 機器的組成 人們為了滿足生產和生活的需要，設計和制造了類型繁多、功能各異的機器。 一臺完整的機器的組成大致可包括：原動機部分傳動部分執行部分潤滑、顯示、照明等輔助系統控制系統傳感器傳感器傳感器機器的組成1 原動機部分是驅動整部機器完成預定

2、功能的動力源，它們都是將其他形式的能量轉化為可以利用的機械能。現代機器中使用的原動機大致是以各式各樣的電動機和熱力機為主。 執行部分是用來完成機器預定功能的組成部分。一部機器只有一個執行部分，也可以把機器的功能分解為好幾個執行部分。 傳動部分是把原動機的運動形式、運動及動力參數轉變為執行部分所需的運動形式、運動及動力參數。 橋式起重機設計機器的一般程序2-2 設計機器的一般程序* 計劃階段 方案設計階段 技術設計階段 技術文件編制階段一部機器的質量基本上決定于設計質量，機器的設計階段是決定一部機器的質量基本上決定于設計質量，機器的設計階段是決定機器好壞的關鍵。機器好壞的關鍵。它是一個創造性的工

3、作過程，同時也是一個盡可能多地利用已有的成功經驗的工作。作為一部完整的機器，它是一個復雜的系統。要提高設計質量，必須有一個科學的設計程序。設計機器的一般程序：詳細說明 計算機在機械設計中的應用對機器的主要要求2-3 對機器的主要要求 設計機器的任務是在當前技術發展所能達到的條件下，根據生產及生活的需要提出的。不管機器的類型如何，一般來說，對機器都要提出以下的基本要求： 使用功能要求 經濟性要求 勞動保護要求 可靠性要求 其它專用要求詳細說明 機械零件的主要失效形式12-4 機械零件的主要失效形式*機械零件常見的失效形式有：整體斷裂、過大的殘余變形、零件的表面破壞以及破壞正常工作條件引起的失效等

4、。（一）整體斷裂整體斷裂是指零件在載荷作用下，其危險截面的應力超過零件的強度極限而導致的斷裂，或在變應力作用下，危險截面發生的疲勞斷裂。齒輪輪齒斷裂 軸承內圈斷裂機械零件的主要失效形式2機械零件的主要失效形式（二）過大的殘余變形 當作用于零件上的應力超過了材料的屈服極限，零件將產生殘余變形。齒輪齒面塑形變形軸承外圈塑性變形 機械零件的主要失效形式3機械零件的主要失效形式（三）零件的表面破壞 零件的表面破壞主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞（點蝕）。齒面接觸疲勞軸瓦磨損 機械零件的主要失效形式4機械零件的主要失效形式（四）破壞正常工作條件引起的失效 有些零件只有在一定的工作條件下才能正常的工作，如： 液

5、體摩擦的滑動軸承，只有在存在完整的潤滑油膜時才能正常工作。 帶傳動只有在傳遞的有效圓周力小于臨界摩擦力時才能正常工作。 高速轉動的零件，只有在轉速與轉動件系統的固有頻率避開一個適當的間隔才能正常工作。零件在工作時會發生那一種失效，這與零件的工作環境、載荷性質等很多因素有關。有統計結果表明，一般機械零件的失效主要是由于疲勞、磨損、腐蝕等因素引起（占所有失效的73.88%）。設計機械零件時應滿足的基本要求2-5 設計機械零件時應滿足的基本要求*q 避免在預定壽命期內失效的要求q 結構工藝性要求q 經濟性要求q 質量小的要求q 可靠性要求 機器是由各種各樣的零部件組成的，要使所設計的機器滿足基本要求

6、，就必須使組成機器的零件滿足以下要求：詳細說明應保證零件有足夠的強度、剛度、壽命。設計的結構應便于加工和裝配。 零件應有合理的生產加工和使用維護的成本。 質量小則可節約材料，質量小則靈活、輕便。應降低零件發生故障的可能性（概率）。 機械零件的計算準則12-6 機械零件的設計準則 * 強度準則 剛度準則 設計零件時，首先應根據零件的失效形式確定其設計準則以及相應的設計計算方法。一般來講，有以下幾種準則： 壽命準則 振動穩定性準則 可靠性準則詳細說明：確保零件不發生斷裂破壞或過大的塑性變形，是最基本的設計準則。：確保零件不發生過大的彈性變形。：通常與零件的疲勞、磨損、腐蝕相關。：高速運轉機械的設計

7、應注重此項準則。：當計及隨機因素影響時，仍應確保上述各項準則。注意教材圖注意教材圖2-3失效率曲線。失效率曲線。 機械零件的設計方法2-7 機械零件的設計方法 * 理論設計 經驗設計 模型實驗設計 機械零件的設計方法通常分為常規設計方法和現代設計方法兩大類。 現代設計方法是指在近二、三十年發展起來的更為完善、科學、計算精度高、設計與計算速度更快的機械設計方法。如機械優化設計、機械可靠性設計、計算機輔助設計等等。 常規設計方法是指采用一定的理論分析和計算，結合人們在長期的設計和生產實踐中總結出的方法、公式、圖表等進行設計的方法。它又可分為：詳細說明 機械零件設計的一般步驟2-8 機械零件設計的一

8、般步驟選擇零件類型、結構 機械零件的設計一般要經過以下幾個步驟：詳細說明 計算零件上的載荷確定計算準則選擇零件的材料確定零件的基本尺寸結 構 設 計校 核 計 算畫出零件工作圖寫出計算說明書機械零件材料的選用原則12-9 機械零件材料的選用原則：鋁(LY12)、銅(ZCuSn10P1).黑色金屬有色金屬鐵鋼高分子材料復合材料陶瓷金屬材料非金屬材料載荷及應力的大小和性質零件的工作情況零件的結構及加工性材料的經濟性零件的尺寸及重量一、常用材料二、機械零件材料的選用原則詳細說明：塑料、橡膠、合成纖維 ：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、合金鋼(如：08F 45 60 1Cr18） ：灰鑄鐵、球墨鑄鐵(如：TH

9、300 QT500-5)：強如鋼、輕如鋁、硬如金剛石：強度高、彈性模量大、質量輕 機械零件設計中的標準化12-10 機械零件設計中的標準化 標準化的益處： 與設計有關的標準:國際標準國家標準行業標準企業標準等如： ISOGB JB、HBQB 國標分為：強制標準和推薦標準標準化有利于保證產品質量，減輕設計工作量，便于零部件的互換和組織專業化的大生產，以降低生產成本。 強制性國家標準：代號為GB (為標準序號) (為批準年代)強制性國標必須嚴格遵照執行，否則就是違法。推薦性國家標準：代號為GBT ，這類標準占整個國標中的絕大多數。如無特殊理由和特殊需要，必須遵守這些國標，以期取得事半功倍的效果。 標準化就是要通過對零件的尺寸、結構要素、材料性能、設計方法、制圖要求等，制定出大家共同遵守的標準。 機械現代設計方法簡介12-11 機械現代設計方法簡介 機械現代設計方法通常是相對傳統的設計方法而言的。現代設計方法從總體上概括為力求運用現代應用數學、應用力學、微電子學及信息科學等方面的最新成果與手段實現下列轉換：q以動