1、第二章 機械設(shè)計總論2-1 機器的組成2-2 設(shè)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(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求2-6 機械零件的計算準(zhǔn)則2-7 機械零件的設(shè)計方法2-8 機械零件設(shè)計的一般步驟2-9 機械零件的材料及其選用2-10 機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化2-11 機械現(xiàn)代設(shè)計方法簡介機器的組成12-1 機器的組成 人們?yōu)榱藵M足生產(chǎn)和生活的需要，設(shè)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(zhí)行部分潤滑、顯示、照明等輔助系統(tǒng)控制系統(tǒng)傳感器傳感器傳感器設(shè)計機器的一般程序2-2 設(shè)計機器的一般程序 計劃階段 方

2、案設(shè)計階段 技術(shù)設(shè)計階段 技術(shù)文件編制階段一部機器的質(zhì)量基本上決定于設(shè)計質(zhì)量，機器的設(shè)計階段是決定機器好壞的關(guān)鍵。它是一個創(chuàng)造性的工作過程，同時也是一個盡可能多地利用已有的成功經(jīng)驗的工作。作為一部完整的機器，它是一個復(fù)雜的系統(tǒng)。要提高設(shè)計質(zhì)量，必須有一個科學(xué)的設(shè)計程序。設(shè)計機器的一般程序：詳細說明 對機器的主要要求2-3 對機器的主要要求 設(shè)計機器的任務(wù)是在當(dāng)前技術(shù)發(fā)展所能達到的條件下，根據(jù)生產(chǎn)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(jīng)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

3、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。（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(yīng)力超過零件的強度極限而導(dǎo)致的斷裂，或在變應(yīng)力作用下，危險截面發(fā)生的疲勞斷裂。齒輪輪齒斷裂 軸承內(nèi)圈斷裂機械零件的主要失效形式2（二）過大的殘余變形 當(dāng)作用于零件上的應(yīng)力超過了材料的屈服極限，零件將產(chǎn)生殘余變形。齒輪齒面塑形變形軸承外圈塑性變形 2-4 機械零件的主要失效形式機械零件的主要失效形式3（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 2-4 機械零件的主要失效形式機械零件的主

4、要失效形式4（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(zhuǎn)動的零件，只有在轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)動件系統(tǒng)的固有頻率避開一個適當(dāng)?shù)拈g隔才能正常工作。零件在工作時會發(fā)生那一種失效，這與零件的工作環(huán)境、載荷性質(zhì)等很多因素有關(guān)。有統(tǒng)計結(jié)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。2-4 機械零件的主要失效形式設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求2-5 設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求q 避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求q 結(jié)構(gòu)工藝性要求q 經(jīng)

5、濟性要求q 質(zhì)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(shè)計的機器滿足基本要求，就必須使組成機器的零件滿足以下要求：詳細說明應(yīng)保證零件有足夠的強度、剛度、壽命。設(shè)計的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和裝配。 零件應(yīng)有合理的生產(chǎn)加工和使用維護的成本。 質(zhì)量小則可節(jié)約材料，質(zhì)量小則靈活、輕便。應(yīng)降低零件發(fā)生故障的可能性（概率）。 機械零件的計算準(zhǔn)則12-6 機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則 強度準(zhǔn)則 剛度準(zhǔn)則 設(shè)計零件時，首先應(yīng)根據(jù)零件的失效形式確定其設(shè)計準(zhǔn)則以及相應(yīng)的設(shè)計計算方法。一般來講，有以下幾種準(zhǔn)則： 壽命準(zhǔn)則 振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則 可靠性準(zhǔn)則詳細說明：確保零件不發(fā)生斷裂破壞或過大的塑性變形，是最基本的設(shè)

6、計準(zhǔn)則。：確保零件不發(fā)生過大的彈性變形。：通常與零件的疲勞、磨損、腐蝕相關(guān)。：高速運轉(zhuǎn)機械的設(shè)計應(yīng)注重此項準(zhǔn)則。：當(dāng)計及隨機因素影響時，仍應(yīng)確保上述各項準(zhǔn)則。 機械零件的設(shè)計方法2-7 機械零件的設(shè)計方法 理論設(shè)計 經(jīng)驗設(shè)計 模型實驗設(shè)計 機械零件的設(shè)計方法通常分為常規(guī)設(shè)計方法和現(xiàn)代設(shè)計方法兩大類。 現(xiàn)代設(shè)計方法是指在近二、三十年發(fā)展起來的更為完善、科學(xué)、計算精度高、設(shè)計與計算速度更快的機械設(shè)計方法。如機械優(yōu)化設(shè)計、機械可靠性設(shè)計、計算機輔助設(shè)計等等。 常規(guī)設(shè)計方法是指采用一定的理論分析和計算，結(jié)合人們在長期的設(shè)計和生產(chǎn)實踐中總結(jié)出的方法、公式、圖表等進行設(shè)計的方法。它又可分為：詳細說明 機械

7、零件設(shè)計的一般步驟2-8 機械零件設(shè)計的一般步驟選擇零件類型、結(jié)構(gòu) 機械零件的設(shè)計一般要經(jīng)過以下幾個步驟：詳細說明 計算零件上的載荷確定計算準(zhǔn)則選擇零件的材料確定零件的基本尺寸結(jié) 構(gòu) 設(shè) 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 機械零件的材料及其選用：鋁(LY12)、銅(ZCuSn10P1).黑色金屬有色金屬鐵鋼高分子材料復(fù)合材料陶瓷金屬材料非金屬材料載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì)零件的工作情況零件的結(jié)構(gòu)及加工性材料的經(jīng)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

8、1Cr18） ：灰鑄鐵、球墨鑄鐵(如：HT300 QT500-5)：強如鋼、輕如鋁、硬如金剛石：強度高、彈性模量大、質(zhì)量輕 機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化12-10 機械零件設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化 標(biāo)準(zhǔn)化的益處： 與設(shè)計有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn):國際標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等如： ISOGB JB、HBQB 國標(biāo)分為：強制標(biāo)準(zhǔn)和推薦標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量，減輕設(shè)計工作量，便于零部件的互換和組織專業(yè)化的大生產(chǎn)，以降低生產(chǎn)成本。 強制性國家標(biāo)準(zhǔn)：代號為GB (為標(biāo)準(zhǔn)序號) (為批準(zhǔn)年代)強制性國標(biāo)必須嚴格遵照執(zhí)行，否則就是違法。推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)：代號為GBT ，這類標(biāo)準(zhǔn)占整個國標(biāo)中的絕大多數(shù)。如無特殊理由和特殊需要，必須遵守這些國標(biāo)，以期取得事半功倍的效果。 標(biāo)準(zhǔn)化就是要通過對零件的尺寸、結(jié)構(gòu)要素、材料性能、設(shè)計方法、制圖要求等，制定出大家共同遵守的標(biāo)準(zhǔn)。 機械現(xiàn)代設(shè)計方法簡介12-11 機械現(xiàn)代設(shè)計方法簡介 機械現(xiàn)代設(shè)計方法通常是相對傳統(tǒng)的設(shè)計方法而言的?，F(xiàn)代設(shè)計方法從總體上概括為力求運用現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)、應(yīng)用力學(xué)、微電子學(xué)及信息科學(xué)等方面的最新成果與手段實現(xiàn)下列轉(zhuǎn)換：q以動態(tài)的取代靜態(tài)的如機器結(jié)構(gòu)動力