机械设计1

自用盘编号JJ321002第一章机械设计概论•1－1机械的组成•1－2本课程的内容、性质和任务•1－3机械设计的基本要求•1－4机械设计的一般过程•1－5机械零件的工作能力和计算准则•1－6机械设计中常用的材料及选用原则自用盘编号JJ3210021－1机械的组成机器实例：1.内燃机功用：内燃机是将燃气燃烧时的热能转化为机械能的机器组成：见右图气缸体1活塞2进气阀3排气阀4连杆5曲轴6凸轮7顶杆8齿轮9自用盘编号JJ321002活塞下行，进气阀打开，燃气被吸入汽缸活塞上行，进气阀关闭，压缩燃气点火后燃气燃烧膨胀，推动活塞下行，经连杆带动曲轴输出转动活塞上行，排气阀打开，排出废气工作过程：1－1机械的组成自用盘编号JJ3210022.颚式破碎机功用：压碎物料组成：见右图大带轮4电动机1V带3小带轮2轴板7定颚板8动颚板6偏心轴51－1机械的组成自用盘编号JJ321002颚式破碎机1－1机械的组成自用盘编号JJ321002牛头刨床1－1机械的组成自用盘编号JJ321002古代水碓1－1机械的组成自用盘编号JJ321002照相机1－1机械的组成自用盘编号JJ321002凸轮机构1－1机械的组成自用盘编号JJ321002齿轮机构1－1机械的组成自用盘编号JJ321002机械手1－1机械的组成自用盘编号JJ321002棘轮机构1－1机械的组成自用盘编号JJ321002(1)动力系统提供动力、实施能量转换如：水轮机电动机机械能水能(自然界能源)电能(二次能源)(2)传动系统将动力机的动力和运动传递给执行系统的中间装置功能：减速变速传递动力改变运动规律(3)执行系统直接完成预定任务的装置(4)操纵及控制系统使各部分协调动作(5)辅助装置如冷却、润滑、记数、照明机械能1－1机械的组成自用盘编号JJ321002机器：既能实现确定的机械运动，又能完成有用的机械功，或者能传递或转换能量、物料、信息等。如车床——实现确定的机械运动，又作有用的机械功内燃机——转换能量机械手——传递物料照相机——传递信息机构：仅能传递或转换运动。如齿轮机构——传递运动凸轮机构——转换运动机械：是机器和机构的总称。1－1机械的组成自用盘编号JJ321002二、机械的特征1）人为的实物组合——由人工组合的构件系统2）各实物间具有确定的相对运动3）实现能量转换或完成有效的机械功如内燃机：热能→机械能发电机：机械能→电能电动机：电能→机械能1、机器的特征活塞—缸体：往复运动曲轴—缸体：转动连杆—曲轴：摆动如具有以上三个特征——机器1－1机械的组成自用盘编号JJ321002凸轮机构（配气机构）：把回转运动→直线运动曲柄滑块机构：将活塞的直线运动→曲柄的回转运动如机器是由一种或多种机构组成的。只具有机器的前两个特征——机构2、机构的特征3、机器和机构的关系自用盘编号JJ321002三、构件和零件1.机器由机构组成:3.构件：机构的基本运动单元，是机器中独立运动的单元体，由一个或几个零件组成。单一零件曲轴多个零件刚性组合连杆2.机构是人工组合的构件系统，必须满足两点:若干构件的组合；这些构件具有确定的相对运动。自用盘编号JJ3210024.零件是组成机器最基本的单元体，是机械制造的单元体。专用零件：特定机器中所使用的零件，如活塞、曲轴、叶片通用零件：各类机器中普遍使用的零件，如齿轮、轴、螺栓等5.部件：若干个零件的装配体自用盘编号JJ3210021－2本课程的内容、性质和任务一、内容阐述常用机构的工作原理、运动特性及设计方法。阐述常用零部件的工作原理、结构特点及设计方法。介绍机械系统的设计思路和设计方法。二、性质本课程是一门技术基础课。旨在培养工程技术人员从事机械设计所需的基本知识、理论和技能，使之具备分析、设计、运行和维护机械设备和机械零件的能力，为今后解决生产实际问题及学习有关新的科学技术打下基础本课程综合运用数学、力学、制图、金属材料及热处理、互换性与技术测量、算法语言等课程的知识，去解决常用机构和通用零部件的设计问题。涉及的知识面广，实践性强，侧重于工程实际。自用盘编号JJ321002三、任务使学生了解常用机构及通用零、部件的工作原理、类型、特点及应用等基本知识。使学生掌握常用机构的基本理论及设计方法，掌握通用零、部件的失效形式、设计准则与设计方法。使学生具备机械设计实验技能和设计简单机械及传动装置的基本技能。1－2本课程的内容、性质和任务自用盘编号JJ3210021－3机械设计的基本要求1满足功能、运动和动力性能的要求2工作安全可靠的要求3市场需要和经济性的要求4机械零件工艺性和标准化的要求机械零件的结构应具有良好的工艺性标准化5其他特殊要求自用盘编号JJ3210021－4机械设计的一般过程1.提出设计任务,拟定设计计划2.确定机械传动方案3.技术设计4.技术文件编制自用盘编号JJ321002零部件丧失正常工作能力称为失效。主要失效形式——永久性：断裂、塑性变形、过度磨损、胶合等；暂时性失效：弹性变形，打滑和共振等。失效原因——强度、刚度、耐磨性、振动稳定性不能满足工作要求。根据失效原因制定了设计准则，并作为防止失效和进行设计计算的依据。1－5机械零件的工作能力和计算准则一、机械零件的失效自用盘编号JJ321002二、机械的工作能力零件的工作能力：在一定的运动、载荷和环境情况下，在预定的使用期限内，不发生失效的安全工作限度。零件的工作能力准则：衡量零件工作能力的指标。主要准则：强度、刚度、耐磨性、振动稳定性和耐热性。它们是计算并确定零件基本尺寸的主要依据，又称为计算准则。对于具体的零件，应根据它们的主要失效形式，采用相应的计算准则。1－5机械零件的工作能力和计算准则自用盘编号JJ321002三、机械零件的计算准则1、强度准则：强度是保证机械零件工作能力的最基本要求。体积强度：在载荷作用下，产生的应力在较大的体积内，这种应力状态下的零件强度称为体积强度（强度）。表面接触强度：若两零件在受载前、后由点接触或线接触变为小面积接触，且其表面产生很大的局部应力，这时零件的强度称为表明接触强度（接触强度）。设计零件时，必须满足强度要求，强度计算准则为：或limSlimS或1－5机械零件的工作能力和计算准则自用盘编号JJ3210022、刚度准则：刚度是指零件在载荷作用下，抵抗弹性变形的能力。当零件刚度不够时，弯曲挠度或扭转角超过允许限度后，将会影响机械正常工作。刚度计算准则为：yy提高刚度的措施：增大或改变剖面形状尺寸以增大其惯性矩；减小支撑跨距；合理增添加强筋。1－5机械零件的工作能力和计算准则自用盘编号JJ3210023、耐磨性准则：耐磨性是指作相对运动的零件的工作表面抵抗磨损的能力。关于磨损的计算，目前尚无可靠、定量的计算方法，常采用验算压强p不超过许用值，以保证工作表面不致由于油膜破坏而产生过度磨损；pp1－5机械零件的工作能力和计算准则自用盘编号JJ3210024、振动和噪声准则对于高速机械或对噪声有严格要求限制的机械，应进行振动分析和计算，即分析系统和零件的固有振动频率强迫振动频率，研究系统的动力特性，分析其噪声声源，并采取措施降低振动和噪声。1－5机械零件的工作能力和计算准则自用盘编号JJ3210021-6机械设计中常用的材料及选用原则1.钢碳素钢合金钢铸钢2.铸铁灰铸铁球墨铸铁3.铜合金黄铜青铜4.非金属材料橡胶塑料皮革陶瓷木材常用的材料自用盘编号JJ321002常用材料的选用原则：满足使用要求，是选用材料的最基本原则和出发点。1）零件的受力大小和性质、应力的大小、性质、分布情况；2）零件的工作情况（工作特点、环境等）；3）零件的重要性，例如农用车和航天飞机比较、农用车中变速箱齿轮和操纵手球比较等等；4）安装部位对零件尺寸和质量的限制，例如维护的方便程度等。1－6机械设计中常用的材料的选用原则自用盘编号JJ321002符合工艺要求。工艺要求是指所选材料的冷、热加工性能好，热处理工艺性好。综合经济效益要求综合经济效益好是一切产品追求的最终目标。结构复杂而大批生产的零件多选用铸件，单件生产宜用锻件或焊接。简单盘形零件，其毛坯是采用铸件、锻件还是焊接件，主要取决于它们尺寸的大小、结构的复杂程度及批量的大小。1－6机械设计中常用材料的选用原则