内蒙古工业大学机械设计课件1-2章

开课单位：机械基础中心主讲教师冯海全15247192984参考书目1.《机械设计》濮良贵、纪名刚主编.高等教育出版社.第八版2.《机械设计课程设计指导书》龚桂义主编.高等教育出版社3.《机械设计课程设计图册》龚桂义主编.高等教育出版社1、学期成绩评定：A：期末考试成绩（70％）B：课后作业（20％）C：实验成绩（10％）2、课程要求：A：独立完成作业B：按时交作业，迟交无成绩C：作业总量不足2/3，取消考试资格D：点名3次不到者取消考试资格机械设计实例第一篇总论第一章绪论§1-1机械工业在现代化建设中的作用使用机械的原因机器既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品质量，特别是能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。例如：大型水利发电站的水下维修装置，可以代替人力的水下作业；在有污染的工作室中采用机器人装置代替人力劳动，可以避免工作人员在污染环境中工作，改善工人的劳动环境。§1-2机器的组成要素一、基本概念1、机械：机器与机构的总称2、机器的三个特征：1）机器是人为的实体组合；2）组成机器的各部分之间具有确定的相对运动；3）可以完成有用的机械功或转换机械能。机构只具有机器的前两个特征。3、构件：固定在一起运动的单元体,可以是一个零件或多个零件组成。4、零件：能够独立制造的单元体。通用零件：在各种机械中经常都能用到的零件，如轴承、螺栓齿轮等。专用零件：在特定类型的机器中才能用到的零件，如飞机的螺旋桨等。5、部件：把一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体称为部件，如轴承、减速器等。二、机器的基本组成要素：机械零件§1-3本课程的内容、性质和任务本课程的研究对象：一般尺寸和参数的通用零件的设计理论与方法，以及有关技术资料的应用。联接零件：螺钉、键、花键、过盈机械传动件：带、链、齿轮、蜗轮轴系零部件：轴、轴承、联轴器其它零部件：弹簧、机座、减速箱一、本课程的研究内容以一般通用零件的设计为核心的设计性课程，并且论述它们的基本设计理论与方法的技术基础课。二、本课程的性质三、本课程的任务1）树立正确的设计思想2）掌握通用机械零部件的设计原理、方法和一般规律。3）掌握一定的设计技能（查阅资料，运用标准、规范）。4）掌握典型机械零件的实验方法，获得基本的实验技能。5）了解机械设计的最新动态。第二章机械设计总论§2-1机器的组成原动机部分传动部分辅助系统，例如：润滑、显示、照明等控制系统执行部分机器的基本组成部分：原动机部分、传动部分、执行部分附加组成部分：辅助系统、控制系统一、机器的组成二、基本组成部分1、原动机部分驱动整部机器以完成预定功能的动力源。原动机的输出形式：旋转运动：运动参数n(rpm，r/min)，动力参数T(N·m，N·mm)直线运动：运动参数v(m/s，mm/s)，动力参数F(N)2、执行部分用来完成机器预定功能的组成部分3、传动部分解决从原动机到工作机（执行部分）运动形式、运动参数及动力参数的转变部分。§2-2设计机器的一般程序计划阶段方案设计技术设计技术文件的编制试制、试验、鉴定、生产信息反馈、修改§2-3对机器的主要要求一、使用功能的要求机器应具有预定的使用功能。二、经济性要求设计制造经济性：成本低。使用经济性：高生产率、高效率、较少的消耗能源、原材料和辅助材料以及低的管理和维护费用。三、劳动保护和环境保护要求四、寿命与可靠性的要求可靠度R：在规定的使用时间（寿命）内和预定的环境下机器能够正常工作的概率。失效：机器由于某种原因（故障）而不能完成其预定的功能。五、其它专用要求失效零部件不能满足工作要求称为失效。机械零件的主要失效形式破坏正常工作条件引起的失效：打滑、共振、胶合整体断裂：拉、压、弯、剪、扭零件表面的破坏：腐蚀、磨损，接触疲劳过大的残余变形§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一、避免在预期寿命期内失效的要求强度、刚度、寿命二、结构工艺性的要求零件具有良好的结构工艺性三、经济性要求零件本身的生产成本要低四、质量小的要求减小质量的优点：节约材料、减小惯性五、可靠性要求§2-6机械零件的计算准则设计准则计算公式失效形式典型零部件强度准则σ≤σlim/S断裂、疲劳破坏、残余变形轴、齿轮、带轮等刚度准则y≤[y]弹性变形轴、蜗杆等寿命准则满足额定寿命腐蚀、磨损、疲劳滚动轴承等振动稳定性准则0.85ffp或1.15ffp共振产生的工作失常滚动轴承、齿轮、滑动轴承R=N/N0可靠性准则可靠性准则0NNR如有一批某种零件，其件数为N0，在一定的工作条件下进行试验。如果t时间后仍有N件在正常地工作，则此零件在该工作环境条件下工作t时间的可靠度R为：如果在时间t到t+dt的间隔中，又有dN件零件发生破坏，则在此dt时间间隔内破坏的比率λ(t)定义为：NdtNdt/)(tdtteR0)(RNNNNddttNNtlnln)(000§2-7机械零件的设计方法一、设计方法分类1、常规（传统）设计方法：理论设计、经验设计、模型实验设计2、现代设计方法二、常规设计方法理论设计：根据长期总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计。（以受拉杆为例）Slim或SAFlim对公式的两种处理方法：A、设计计算：limSFAB、校核计算：1)应力校核3)校核安全系数2)力校核4)校核极限应力][AFAF][SSlimcaSlim§2-8机械零件设计的一般步骤机械设计的内容分析工作原理类型选择受力分析改进与发展结果分析与设计简化模型失效分析建立计算准则§2-9机械零件的材料及其选择机械零件常用的材料1。金属材料2。高分子材料3。陶瓷材料4。复合材料机械零件材料的选择原则1。载荷，应力的大小和性质2。零件的工作情况3。零件的尺寸急质量4。零件结构的复杂程度及加工性5。材料的经济性§2-10机械零件设计中的标准化一、标准化就是通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、设计方法、制图要求等，制定出各式各样的大家共同遵守的标准。从运用范围讲，分为国家标准（GB）、行业标准和企业标准三个等级。二、系列化对于同一产品，为了符合不同的使用条件，在同一基本结构或基本尺寸条件下，规定出若干辅助尺寸不同的产品，称为不同的系列。§2-11机械现代设计方法简介以动态的取代静态的以定量的取代定性的以变量取代常量以优化设计方法取代可行性设计以并行设计取代串行设计以微观的取代宏观的以系统工程法取代部分处理法以自动化设计取代人工设计