华东交通大学机械设计ppt.

第一篇总论第二章机械设计总论§2-1机器的组成§2-2设计机器的一般程序§2-3对机器的主要要求§2-4机械零件的主要失效形式§2-5设计机械零件时应满足的基本要求§2-6机械零件的设计原则§2-7机械零件的设计方法§2-8机械零件设计的一般步骤§2-9机械零件的材料及其选用§2-10机械零件设计中的标准化辅助系统，例如：润滑、显示、照明等原动机部分传动部分控制系统执行部分动力部分（人力、畜力、风力、水力、电机、内燃机等）功能：提供动力、实施能量转换传动部分（机械传动、电力传动、流体传动等）功能：减速、变速、传递动力、改变运动规律、多驱动工作部分（具体实施做工的部分）功能：直接完成预定任务的装置控制部分（启动、停止、保护等）。功能：使各部分协调动作第二章机械设计总论§2-1机器的组成基本部分2以汽车为例－机械系统的组成动力系统传动系统执行系统操纵及控制系统辅助装置冷却、润滑、记数、照明MAZDA新车型设计3§2-2设计机器的一般程序试制、批量生产、销售计划阶段方案设计阶段技术设计阶段技术文件编制阶段可行性报告设计任务书原理方案图总装图、部装图、零件图技术说明书、使用说明书、标准件明细表4机器开发一般过程§2-2设计机器的一般程序ConcepturalDesignGeneralDesignDetailDesignUpdateDesign5机械设计的一般过程概念设计总体设计详细设计改进设计6§2-3对机器的主要要求一、使用功能的要求：要满足预期的使用要求二、经济性要求：1）设计制造经济性——成本低2）使用经济性——高生产率、高效率、低消耗、低维护和管理费用三、劳动保护要求：1）机器的操作要方便、安全2）操作者及机器的环境要得到改善四、可靠性要求：五、其它专用要求：7§2-2设计机器的一般程序8机械零件的设计工作情况分析失效形式设计准则强度计算失效——零件失去其工作能力。机械零件的主要失效形式4.破坏正常工作条件引起的失效：打滑，共振，胶合1.整体断裂：拉，压，弯，扭2.过大的残余应力3.零件表面的破坏：接触疲劳、磨损、胶合、压溃、腐蚀§2-4机械零件的主要失效形式9引起零件变形残余应力有时有好处，如预应力混凝土，增加其强度一、避免在预定寿命期限内失效的要求：§2-5机械零件设计的基本要求1.强度：体积强度：塑性变形、脆断、疲劳断裂表面强度：面接触——压溃、磨损点、线接触——疲劳点蚀、磨损2.刚度：弹性变形过大3.稳定性：静态稳定→压杆；动态稳定→转轴4.其他：局部胶合；摩擦传动打滑；联接松动等五、结构工艺性的要求：良好的工艺性——便于加工，便于装拆，便于使用、维护。三、质量小的要求四、可靠性要求二、经济性要求101.机加工零件的工艺性1）要能加工加工不出来一切免谈。2）便于加工减小辅助时间（减少装夹和换刀），减少机动时间。3）保证精度越程槽，减少变形(车工怕长杠、刨工怕大板)，减少装夹。4）提高刀具寿命退刀槽，避免钻斜孔、深孔和盲孔。111）能装能卸轴承定位台阶、螺栓、定位销例。2）提高效率避免过定位和辅助加工。3）保证装配质量合理的定位结构，要能调整间隙。尽可能使受热变型一致：要求避免尖角、壁厚均匀、形状对称，少用细长杆、大薄板。3.热处理件的工艺性2.装配零件的工艺性12磨损是零件的主要失效形式之一，但由于计算困难一般不计算，对轴瓦等重要零件用其它方法作替代计算。§2-6机械零件的设计准则13一、常规设计：1.理论设计：2.经验设计：1）校核计算：3.模型实验设计：§2-7机械零件的设计方法2）设计计算：FFFAAF二、现代设计方法：1.优化设计2.计算机辅助设计(CAD)3.可靠性设计4.虚拟设计——虚拟样机——分析、实验、修改、定型——产品制造5.网络协同设计6.绿色设计14§2-2设计机器的一般程序15强度的校核计算结构参数设定应力分析材料选择强度校核强度的设计计算材料选择应力分析公式强度设计公式结构尺寸计算一般需要求解方程组一般需要反复计算才能得到满意结果机械零件的设计步骤：1.根据零件的使用要求，选择零件的类型和结构；2.计算其作用载荷；3.根据零件类型、结构和所受载荷，分析失效形式，确定设计准则；4.选材；5.根据设计准则，确定出零件的基本尺寸；6.根据工艺性及标准化等原则，进行结构设计；7.必要的校核计算；8.画零件图，写说明书。§2-8机械零件的设计步骤16类型选择受力分析选择材料确定失效分析、建立计算准则合理确定基本尺寸结构设计（工艺性、标准化）校核计算画零件图、写说明书NY17§2-9常用材料及其选择一、常用材料1.铸铁性脆、不能碾压或锻造；易熔、液态流动性好；减震性、耐磨性好；有的易切削，有的强度高，广泛用作机架等复杂零件。分为灰铁、球铁、蠕铁、可锻铸铁、合金铸铁等。2.钢有较好的机械、热处理和切削性能；分为碳钢和合金钢，含碳量有高、中、低之分；一般含碳量↑强度、硬度↑塑性、韧性↓，可通过热处理改善性能；常用中碳钢、中碳合金钢。3.铸钢强度、切削性优于铸铁，易熔性、流动性较铸铁差，适合作大尺寸零件。4.有色金属铝合金强密比高，宜作高速、轻质零件，多用铸铝；铜合金导热、导电性好，减摩、耐磨、抗胶合性能好，宜作电器接插件、轴瓦、蜗轮等；轴承合金专门用来做轴承。5.非金属橡胶宜做密封件、缓冲减震件、传动带等；塑料一般用作减摩材料或复杂轻载件。18二、常用热处理方法1.淬火加热至临界温度，保温，急冷。提高硬度、耐磨性。以表面淬火常用。2.渗碳淬火渗碳然后淬火。使零件外硬内韧，耐磨、耐冲击。3.碳氮共渗亦称氰化，目的同上。现在应用不多。4.渗氮热处理温度低，表面硬度大于渗碳淬火，适于硬化后不磨削的零件，不耐冲击。5.调质淬火后高温回火；综合机械性能较好，也便于切削。最常用的热处理方法之一。6.正火（常化）调整硬度、细化晶粒、便于切削。不重要的零件可作为最终热处理。7.退火降低硬度、均匀组织、消除内应力。对铸、锻、焊零件是常用的消除内应力的方法。191.使用要求2.工艺要求3.经济性有强度和重量要求，选强密比高的；有刚度要求，选弹性模量大的（对碳钢，这种情况下宁肯用较低强度的材料）；有接触强度和耐磨要求，选表面可强化处理的。毛坯要与生产规模相适应，大批量宜用铸造、模锻，小批量宜用焊接、自由锻。相应的：铸件要求液态流动性好、缩孔和偏析倾向小；焊件要求可焊性好、不易开裂；锻件要求延展性好、热脆性小；切削加工件要便于切削、表面要光整；热处理件要求可淬性、淬透性好，变形倾向小。相对价格要低、材料利用率要高、加工费用要少，最终要与生产规模相适应。三、材料选用原则20212223二.按构成分析：零件机器机构构件静联接动联接与动力源组合三.按媒体分析：机械式:自行车、水排风箱、天车、车床液力式:液压挖掘机、前装机、液压起重机气力式:气动凿岩机、喷砂机、气动隔振平台电磁式:电动机、磁悬浮列车、电磁制动器光学式:显微镜、望远镜、激光发生器混合式:汽车、飞机、列车、轮船、宇宙飞船24