1、一、機器1.1.定義定義執行機械運動，用來變換或傳遞能量、物料與信息執行機械運動，用來變換或傳遞能量、物料與信息2.2.典型特征典型特征 人造的實物組合人造的實物組合 執行確定的機械運動執行確定的機械運動 能實現能量轉換或完成有用的機械功能實現能量轉換或完成有用的機械功1箱體 2活塞 3連桿 4曲軸 5、6齒輪 7凸輪 8推桿內燃機內燃機箱體+活塞、連桿、曲軸齒輪凸輪、推桿連桿機構齒輪機構凸輪機構連桿機構齒輪機構凸輪機構內燃機內燃機輔助系統輔助系統，例如潤滑、顯示、照明等，例如潤滑、顯示、照明等原動機部分原動機部分傳動部分傳動部分執行部分執行部分控制系統控制系統3.3.機器的組成機器的組成發動

2、機發動機離合器、變速箱、傳動離合器、變速箱、傳動軸、差速器軸、差速器車輪、懸掛系統、底盤車輪、懸掛系統、底盤（包括車身）（包括車身）轉向盤、轉向系統、排擋桿、剎轉向盤、轉向系統、排擋桿、剎車及其踏板、離合器踏板及油門車及其踏板、離合器踏板及油門油量表、速度表、里程表、潤滑油油量表、速度表、里程表、潤滑油溫度表、蓄電瓶電流表、電壓表溫度表、蓄電瓶電流表、電壓表后視鏡、車門鎖、刮雨器、安全后視鏡、車門鎖、刮雨器、安全 裝置等裝置等前后燈、儀表盤燈前后燈、儀表盤燈轉向信號燈、車尾紅燈轉向信號燈、車尾紅燈電動機齒輪機構連桿機構螺旋機構 具有確定相對運動具有確定相對運動 的組合體，是機器的組合體，是機器

3、 的主要組成部分。的主要組成部分。 （傳遞運動和力或 改變運動形式）二、機構三、機械所有機器、機構統稱所有機器、機構統稱機械！機械！ 本課程的主要任務是培養學生：本課程的主要任務是培養學生： 掌握通用機械零件的設計原理、方法和機械設計的一般規律，掌握通用機械零件的設計原理、方法和機械設計的一般規律，具有設計一般機械的能力；具有設計一般機械的能力；初步具有一定機械系統方案優化及決策的能力與素質；初步具有一定機械系統方案優化及決策的能力與素質；樹立創新意識和正確的設計思想；樹立創新意識和正確的設計思想；具有運用標準、規范、手冊、圖冊等技術資料的能力；具有運用標準、規范、手冊、圖冊等技術資料的能力；

4、掌握典型機械零件的實驗方法，獲得實驗技能的基本訓練；掌握典型機械零件的實驗方法，獲得實驗技能的基本訓練；了解國家當前的有關技術經濟政策及機械設計的新發展動向。了解國家當前的有關技術經濟政策及機械設計的新發展動向。11n功能性要求功能性要求n可靠性要求可靠性要求n經濟性要求經濟性要求n安全性要求安全性要求 11 設計的基本要求設計的基本要求121功能性要求功能性要求機械產品必須完成規定的功能。機械產品必須完成規定的功能。機械的功能可表達為一個或幾個功能指標。機械的功能可表達為一個或幾個功能指標。例：例：電池自動分揀機電池自動分揀機圖18 電池自動分揀機電池托盤z向進給機構輸送裝置機械手主要功能指

5、標：主要功能指標：每分鐘分揀電池的個數。每分鐘分揀電池的個數。13 主要功能指標：主要功能指標：（1 1）被加工工件的尺寸范圍；）被加工工件的尺寸范圍；（2 2）滑枕應具有若干種不同的往）滑枕應具有若干種不同的往復運動速度，以滿足不同切削工復運動速度，以滿足不同切削工藝的要求；藝的要求；（3 3）工作臺沿橫向應能實現若干）工作臺沿橫向應能實現若干種不同的進給量；種不同的進給量；（4 4）應能供給并傳遞足夠的功率，）應能供給并傳遞足夠的功率，以克服切削力；以克服切削力；（5 5）應能保證一定的加工精度。）應能保證一定的加工精度。 例：例：牛頭刨床牛頭刨床14機械功能指標的確定：機械功能指標的確定

6、：由用戶提出由設計者與用戶協商確定由用戶提出由設計者與用戶協商確定機械的功能指標是機械設計最基本的出發點。機械的功能指標是機械設計最基本的出發點。152 2可靠性要求可靠性要求機械零件的內部和表機械零件的內部和表面產生應力和變形面產生應力和變形磨損磨損 曲軸折斷曲軸折斷 潘存云教授研制齒輪損壞齒輪損壞 機械要傳遞機械要傳遞力和力矩力和力矩有可能導致有可能導致零件的失效零件的失效16 機械應能保證在規定的使用壽命期限內，零件不發生各種型式的失效。 為此要進行強度、剛度和壽命的計算，這些計算在整個設計工作量中占了很大的比例。173經濟性要求經濟性要求 制造成本制造成本 使用成本使用成本 簡化結構簡

7、化結構選用適當的材料選用適當的材料確定合理的加工精度確定合理的加工精度標準化、系列化和通用化標準化、系列化和通用化降低機械的能量損失降低機械的能量損失考慮到維修的方便性和經濟性考慮到維修的方便性和經濟性成本成本 設計階段的工作如何，就基本上決定了一設計階段的工作如何，就基本上決定了一個產品成本的高低。個產品成本的高低。 184社會性要求社會性要求 所設計的產品不應對人、環境和社會造成所設計的產品不應對人、環境和社會造成消極影響。消極影響。n 操作者的安全性和舒適性操作者的安全性和舒適性n 機械的造型和色彩美觀、大方、宜人機械的造型和色彩美觀、大方、宜人n 符合國家在環境保護方面的法規符合國家在

8、環境保護方面的法規數控加工中心機械是否滿足社會性要求，完全取決于設計。2 2 機械零件的失效形式及設計準則機械零件的失效形式及設計準則 機械零件由于某些原因不能正常工 作，稱為失效。一、斷裂一、斷裂 零件在外載荷作用下，由于某一危險截面上的應力超過零件的強度極限時所發生的斷裂或當零件在循環變應力的作用下危險截面所發生的疲勞斷裂。齒輪輪齒斷裂實例齒輪輪齒斷裂實例二、過大的變形二、過大的變形 機械零件在載荷作用下工作時，可能發生過大的彈性變形或由于零件上的應力超過材料的屈服極限產生殘余塑性變形。 齒輪齒面塑形變形齒輪齒面塑形變形軸承外圈塑性變形軸承外圈塑性變形三、表面損傷三、表面損傷表面疲勞（亦稱

9、點蝕）表面疲勞（亦稱點蝕） 零件表面在接觸變應力長期作用下產生微粒剝落的現零件表面在接觸變應力長期作用下產生微粒剝落的現象。象。磨損（主要指磨粒磨損）磨損（主要指磨粒磨損） 兩個接觸零件表面在相對運動過程中表面物質喪失兩個接觸零件表面在相對運動過程中表面物質喪失或轉移的現象。或轉移的現象。腐蝕腐蝕 金屬表面與周圍的介質發生的電化學或化學侵蝕的現象。金屬表面與周圍的介質發生的電化學或化學侵蝕的現象。齒輪齒面接觸疲勞點蝕滾動軸承滾道的疲勞點蝕滾動軸承外圈滾道的磨損軸瓦的磨損四、破壞正常工作條件引起的失效四、破壞正常工作條件引起的失效 例如：例如：V V帶傳動當傳遞的有效圓周力大于摩擦力的極限值時將

10、發生打滑失效；帶傳動當傳遞的有效圓周力大于摩擦力的極限值時將發生打滑失效；高速轉動的零件當其轉速與系統的固有頻率相一致時會發生共振，以致引高速轉動的零件當其轉速與系統的固有頻率相一致時會發生共振，以致引起斷裂失效；起斷裂失效；液體潤滑的滑動軸承當潤滑油膜被破壞時將發生膠合失效等。液體潤滑的滑動軸承當潤滑油膜被破壞時將發生膠合失效等。 機械零件不發生失效時的安全工作限度稱為零件的工作能力。對載荷而言零件的工作能力也可稱為零件的承載能力。 用計算的方法來保證零件有足夠的工作能力，從而避免失效，是常用的機械設計方法。計算依據的條件稱為計算準則。 一、強度準則一、強度準則 強度是指零件在載荷作用下抵抗

11、斷裂、塑性變形及某些表面損傷的能力。強度是指零件在載荷作用下抵抗斷裂、塑性變形及某些表面損傷的能力。 33 機械設計計算準則機械設計計算準則其表達式為Slims零件危險截面或工作表面上的工作應力；s許用應力；slim極限應力，對受靜應力的脆性材料，如鑄鐵受拉伸取抗拉極限；對受靜應力的塑性材料取屈服極限；對受變應力的零件取疲勞極限 ；S安全系數，考慮各種偶然或難以精確分析的因素的影響。 一般來講各種零件都應滿足一定的強度要求，因而強度準則是零件設計最基本的準則。 二、剛度準則二、剛度準則剛度指零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。其表達式為yy y彈性變形量；y許用變形量。 彈性變形量可用各種求變形量的理論或實驗方法確定，而許用變形量則應隨不同的使用場合，按理論或經驗來確定其合理的數值。 耐磨性是指零件在載荷作用下抵抗磨損的能力。 目前尚無公認的能夠進行定量計算的方法。通常為了保證零件具有良好的耐磨性，應運用摩擦學原理設計零件的結構，選定摩擦副的材料和熱處理、表面狀態、油品等。同時，給予合理而充分的潤滑，以延長零件的使用壽命。 影響零件壽命的主要失效形式是磨損、疲勞和腐蝕，它們的產生機理、發展規律及對零件壽命的影響是完全不同的，應分別加以考慮。三、壽命準則三、壽命準則四、振動穩定性準則四、振動穩定性準則計算準則為 fp0.85 f