第一章緒論第一節機械的組成第二節機械設計概述第三節本課程主要內容、義務及其學習方法第一節機械的組成機械是機構和機器的總稱。單缸內燃機一、機器與機構機器具有以下三個共同特征：1.都是人為的各種實物的組合。例如電動機和內燃機變換能量;起重運輸機傳送物料,計算機變換傳送信息.2.組成機器的各種實物間具有確定的相對運動。3.可以變換或傳送能量,物料和信息.輔助系統(例如光滑、顯示、照明等)原動部分傳動部分執行部分控制部分機械傳動液壓傳動電傳動氣壓傳動傳送動力、扭矩改動運動參數及運動方式螺旋齒輪蝸桿帶鏈離合器機器的組成機器的四個組成部分1.原動部分:機器任務的動力源4.控制部分:控制機器的開動和停頓,改動運動的速度和方向等等2.任務部分:直接完成機器預定功能的部分3.傳動部分:機器中將原動機的動力和運動傳送給任務部分的中間部分,大多為機械傳動系統電動大門表示圖組成：電動機〔原動機〕減速器〔傳動系統〕連桿機構ABCD〔任務執行系統〕電氣控制系統機構根據實現運動方式〔往復挪動、回轉運動等〕的機件的外形特點，把相應機件的組合稱為機構常見的機構帶傳動機構鏈傳動機構齒輪機構凸輪機構連桿機構螺旋機構機械的各個部分都是由機構組合而成這種內燃機可視為以下三種機構的組合:①曲柄滑塊機構，由活塞4、連桿3、曲軸2和機架1構成，作用是將活塞的往復挪動轉換為曲柄的延續轉動;②齒輪機構，由齒輪9、10和機架1構成，作用是改動轉速的大小和轉動的方向;③凸輪機構，由凸輪8、推桿7和機架1構成，作用是將凸輪的延續轉動轉變為推桿有規律的間歇往復挪動。二、構件與零件構件組成機械的各個相對運動的機件,是機械的運動單元.如汽車的輪子,車床的主軸.公用零件:只在某些機器中運用.如氣輪機中的葉片.起重機的吊鉤.通用零件:機器中普遍運用的零件,如齒輪,軸.螺釘零件機械的制造單元.如螺釘,螺母,軸等能夠是由一個零件構成，但通常是由假設干個零件剛性聯接而成。由假設干零件組成的構件——連桿12341--連桿體2--螺栓3--螺母4--連桿蓋機械的各個部分都是由機構組合而成機構由假設干個構件經過動結合組合而成機構具有機器的1、2特征。(1)它們都是人為實體(構件)的組合(2)各個運動實體之間具有確定的相對運動。構件由假設干個零件經過靜結合組裝而成機器與機構的區別在于：機器能實現能量的轉換〔如內燃機、發電機、電動機〕，能替代人的勞動去作有用的機械功。第二節機械設計概述一.機械設計的根本要求和普通程序1、根本要求滿足機器預定的任務要求，如機器任務部分的運動方式、速度、運動精度和平穩性、需求傳送的功率，以及某些運用上的特殊要求〔如高溫、防潮等〕。功能要求平安可靠性要求〔1〕使整個技術系統和零件在規定的外載荷和規定的任務時間內，能正常任務而不發生斷裂、過度變形、過度磨損、不喪失穩定性。〔2〕能實現對操作人員的防護，保證人身平安和身體安康。〔3〕對于周圍環境和人不呵斥危害和污染，同時要保證機器對環境的順應性。要求便于加工、裝拆以及維護。構造工藝性要求經濟性在產品整個設計周期中，必需把產品設計、銷售及制造三方面作為一個系統工程來思索，用價值工程實際指點產品設計，正確運用資料，采用合理的構造尺寸和工藝，以降低產品的本錢。設計機械系統和零部件時，應盡能夠規范化、通用化、系列化，以提高設計質量、降低制造本錢。2.設計過程三階段:1.方案階段:明確機器應該具有的功能,制定設計義務書2.方案設計階段確定實現其功能的原理.從技術和經濟方面思索,選擇一定的原動機和各個其他部分.繪出原理圖機構運動簡圖3.技術設計階段將原理方案詳細化構造化.思索機械總體規劃和外形.繪制整機配備草圖和部件配備草圖.確定零件的外形,尺寸,資料等.并對整機和零件進展精度設計等明確設計要求〔確定設計對象的預期功能、有關目的及限制條件〕提出設計方案〔擬定粗線條的總體布置，進展概略計算，得出可供比較評價的多種設計方案，從中選取最正確方案〕總體設計〔進展分析計算和經濟評價，最后繪制總體設計圖〕構造設計〔施工設計，完成施工所需的總裝圖，零件任務圖及技術文件〕試制、鑒定〔經過樣機試制，從技術上、經濟上作出全面評價〕產品定型信息反饋二.機械零件設計的計算準那么和普通步驟1.計算準那么(1)強度準那么強度是零件體抗破裂和塑性變形的才干.它分體積強度和接觸強度(2)剛度準那么剛度是零件抵抗彈性變形的才干.就是要保證機器任務時零件彈性變形量不超越許用值(3)耐磨性準那么零件在任務中抵抗各種摩擦的才干.保證零件的磨損量不超越允許值(4)振動穩定性零件不發生共振.使零件的固有頻率與周期性外力的變化頻率錯開還有耐熱性等等.

失效分析磨損相對運動的零件外表因摩擦的存在，而導致零件外表資料的逐漸喪失。外表壓潰過量塑性變形打滑磨損疲勞點蝕膠合斷裂振動失效過量彈性變形零件失效外表失效外表壓潰零件外表質量不高或硬度不夠時，在外載荷作用下出現的碎裂景象。外表壓潰過量塑性變形打滑磨損疲勞點蝕膠合斷裂振動失效過量彈性變形零件失效外表失效失效分析過量塑性變形零件上的應力超越了資料的屈服極限時，零件會發生塑性變形。外表壓潰過量塑性變形打滑磨損疲勞點蝕膠合斷裂振動失效過量彈性變形零件失效外表失效失效分析打滑靠外表摩擦力堅持任務才干的帶傳動，當傳送的有效圓周力超越臨界摩擦力時，就將發生打滑失效。外表壓潰過量塑性變形打滑磨損疲勞點蝕膠合斷裂振動失效過量彈性變形零件失效外表失效

失效分析疲勞點蝕作用在零件上的脈動循環變應力超越其接觸疲勞極限時，出現疲勞裂紋，裂紋逐漸擴展使外表金屬小片剝落構成疲勞點蝕。外表壓潰過量塑性變形打滑磨損疲勞點蝕膠合斷裂振動失效過量彈性變形零件失效外表失效

失效分析過量彈性變形零件在載荷作用下產生的彈性變形超越了機器任務性能允許的極限值時，會使機器的任務精度降低以致不能正常任務。外表壓潰過量塑性變形打滑磨損疲勞點蝕膠合斷裂振動失效過量彈性變形零件失效外表失效失效分析膠合兩相對運動的零件在高速重載的作用下，常因接觸區溫升過高而使光滑油失效，使兩零件直接接觸，以致部分相互粘結，又被撕裂的景象。外表壓潰過量塑性變形打滑磨損疲勞點蝕膠合斷裂振動失效過量彈性變形零件失效外表失效

失效分析過量彈性變形零件在載荷作用下產生的彈性變形超越了機器任務性能允許的極限值時，會使機器的任務精度降低以致不能正常任務。外表壓潰過量塑性變形打滑磨損疲勞點蝕膠合斷裂振動失效過量彈性變形零件失效外表失效失效分析斷裂零件在外載荷作用下，某一危險截面上的應力超越零件的強度極限時所發生的斷裂。零件在循環變應力作用下，危險截面上的應力超越零件的疲勞強度時會產生[疲勞斷裂。外表壓潰過量塑性變形打滑磨損疲勞點蝕膠合斷裂振動失效過量彈性變形零件失效外表失效

失效分析振動失效高速運轉的零件，當其轉速等于或接近零件的自振頻率時，會發生共振，使振幅急劇增大，導致零件及系統在短時期破壞。外表壓潰過量塑性變形打滑磨損疲勞點蝕膠合斷裂振動失效過量彈性變形零件失效外表失效

失效分析過量彈性變形零件在載荷作用下產生的彈性變形超越了機器任務性能允許的極限值時，會使機器的任務精度降低以致不能正常任務。外表壓潰過量塑性變形打滑磨損疲勞點蝕膠合斷裂振動失效過量彈性變形零件失效外表失效2機械零件設計的普通步驟(1)根據零件的運用要求〔如功率、轉速等〕,選擇零件的類型及構外型式。(2)根據零件的任務情況計算作用在零件上的載荷,分析應力形狀和性質〔拉、壓力，剪切力〕。(3)根據零件運用,工藝和經濟等要求選擇資料及熱處置方法(4)根據零件的主要失效方式確定其計算準那么，并由相應的公式確定零件的根本尺寸。(5)根據零件作用,制造配備等進展零件的構造設計(6)根據零件之間位置關系,進展精度設計,給出零件的尺寸公差,外形公差,位置公差,外表粗糙度(7)繪制零件的任務圖，擬定必要的技術條件，編寫計算闡明書。 機械零件常用資料及其選用原那么 1、鋼—— 一、常用資料鋼的強度較高，塑性較好，可經過軋制、鍛造、沖壓、焊接和鑄造方法加工各種機械零件，并且可以用熱處置和外表處置方法提高其機械性能，因此其運用極為廣泛。含碳量小于2%的鐵碳合金稱為鋼，含碳量大于2%的鐵碳合金稱為鐵。2．鑄鐵 常用的鑄鐵有灰鑄鐵HT；球墨鑄鐵QT；可鍛鑄鐵；合金鑄鐵等。3．有色金屬合金有色金屬合金具有良好的減磨性、跑合性、抗腐蝕性、抗磁性、導電性等特殊的性能。在工業中運用最廣的是銅合金、軸承合金和輕合金。有色金屬合金比黑色金屬價貴。銅合金有青銅與黃銅。黃銅——銅與錫的合金，它具有很好的塑性和流動性，能輾壓和鑄造各種機械零件。青銅——錫青銅和無錫青銅兩類，它們的減摩性和抗腐蝕性均較好。軸承合金〔又稱巴氏合金、白合金〕——銅、錫、鉛、銻的合金，其減磨性、導熱性、抗膠合性好，但強度低且較貴，主要用于制造滑動軸承的軸承襯。4、非金屬資料 塑料、橡膠、陶瓷、木料、毛氈、皮革、棉絲等。1)．橡膠橡膠富有彈性，有較好的緩沖、減振、耐熱、絕緣等性能，常用作聯軸器和減振器的彈性安裝、橡膠帶及絕緣資料等。2〕．塑料塑料是合成高分子資料工業中消費最早、開展最快、運用最廣的資料。塑料比重小，易制成外形復雜的零件，而且各種不同塑料具有不同的特點，如耐蝕性、減摩耐磨性、絕熱性、抗振性等。常用塑料包括聚氯乙烯、聚烯烴、聚苯乙烯、酚醛和氨基塑料。工程塑料包括聚甲醛、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、尼龍、MC尼龍、氯化聚醚等。3〕．復合資料 復合資料是將兩種或兩種以上不同性質的資料經過不同的工藝方法人工合成多相的資料。它既可以堅持組成資料各自原有的一些最正確特性，又可具有組合后的新特性，這樣就可根據零件對于資料性能的要求進展資料配方的優化組合。由于運用于光、熱、電、阻尼、光滑、生物等方面新的復合材的不斷問世，復合資料的運用范圍正得到不斷的擴展。4〕．陶瓷 陶瓷資料具有高的熔點，溫度界限為1,200℃～1,600℃，運用于現代機械安裝設備，特別是高溫機械部分。此外高硬度的陶瓷資料，具有摩擦系數小、耐磨、耐化學腐蝕、比重小、線膨脹系數小等特性，使之在精細機械中、運用于高溫、中溫、低溫領域，可以作機械零件，也可以做電機零件；以機械安裝為代表運用的陶瓷資料叫工程陶瓷。二、機械零件資料的選用原那么5、資料的經濟性。1、載荷及應力的大小、性質及其分布；2、零件的任務情況；3、零件的尺寸及質量；4、零件構造的復雜程度及資料的加工可靠性；資料的選擇應根據以下原那么：三機械設計的新開展1.由宏觀向微觀開展提示微觀機理2.偏重點由零件的靜態(載荷不變)設計轉向多種零件的綜合或者整機的動態設計3.新的設計方法不斷出現:優化設計,有限元等等4.機電一體化時機械產品的開展方向5.步入計算機輔助設計時代第三節本課程主要內容、義務、學習方法1．主要內容本課程是一門技術根底課，其最顯著的特點是根底實際與工程實踐的結合。1〕常用機構的組成及任務原理、運動特性和設計的實際和方法2〕通用零件的原理和特點、選用和設計3〕零件的維護和運用普通常識機械設計——對零件進展強度設計〔功能問題〕機械原理——對常用機構進展綜合分析〔構造問題〕2．學習的義務1、熟習常用機構的任務原理、運動特性以