机械设计基础 教学课件 作者 王亚辉 主编 第一章 机械设计概论.docVIP

授课题目：第一章 机械设计概论 授课方式 （请打√） 理论课√ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□ 课时 安排 2 教学大纲要求： 机械设计的基本要求 内容和设计步骤 设计计算准则等 教学目的、要求： 械设计的基本要求 设计步骤 教学重点及难点：械设计的基本要求 设计步骤 作业、讨论题、思考题： 思考题：1、2 习 题：综合习题 课后总结分析： 机器、机构和机械的概念 机械设计中设计机器、设计机械零件的一些基本要求 机械设计的步骤 机械零件的失效形式和设计计算准则 机械零件设计的“三化”：标准化、系列化、通用化 教 学内 容 备注 第一节 概 述 一、机器、机构和机械 1.机器 人们在日常生活以及工业、农业和国防等各项生产活动中，都会接触到各种各样的机器，如汽车、缝纫机、内燃机、机床、拖拉机、收割机等。所谓机器，就是根据某种使用要求而设计的一种执行机械运动的装置，用来代替或减轻人类的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率。图1-1所示为一工业机器人，它由铰接臂机械手1、计算机控制器2、液压装置3和电力装置4组成、当机械手的大臂、小臂和手按指令由规律地运动时，首端夹持器便将物料搬运到预定的位置。在这部机器中，机械手是传递运动和执行任务的装置，是机器的主体部分，电力装置和液压装置提供动力，计算机实施控制。 机器的种类由很多，它们的结构、性能及用途也各不相同。但是，总的来说，机器具有3个共同的特征：首先，都是人为的实物组合体；其次，各实物之间具有确定的相对运动：第三，能够完成有用的机械功或实现能量的转换。 从机器的组成来看，机器是由各种机构组合而成的。 图1-1 工业机器人 1-铰接臂机械手 2-计算机控制器 3-液压装置 4-电力装置 2.机构 机构也是人为的实物组合，其各个部分之间具有确定的相对运动。因此，机构具有机器的前两个特征。机构也有很多类型，常用的有连杆机构、齿轮机构、凸轮机构以及各种间歇运功机构等。 从运动的角度来看，机构也是一种执行机械运动的装置。在机器中普遍使用的机构称为常用机构。图1-2所示为牛头刨床的外观图。滑枕3沿机身5上的水平导轨作往复直线运动，滑枕的前端装有刀架2，横梁7可沿床身的垂直导轨移动，6为工作台横向进给机构，通过丝杠8实现进给运动。滑枕的往复运动和工作台1的进给运动是通过电动机4来驱动的。牛头刨床可视为由下列机构组合而成：摆动导杆机构与摆动滑块结构完成刀架往复直线切削运动；曲柄摇杆机构、双向棘轮机构和螺旋机构完成工作台的等量、间歇、直线进给运动；传动系统由带传动机构和齿轮机构组成。 图1-2 牛头刨床 1-工作台 2-刀架 3-滑枕 4-电动机 5-机身 6-工作台横向进给机构 7-横梁 8-丝杠 3.机械 从机构和运动的观点来看，机器和机构二者几间没有区别，因此，习惯上用机械一词作为它们的总称。 二、 机械设计 机械设计包括以下两种设计：应用新技术、新方法开发创造新机械；在原有机械的基础上重新设计或进行局部改造，从而改变或提高原有机械的性能。设计质量的高低直接关系到机械产品的性能、价格及经济效益。 机械零件是组成机器的基本单元，在讨论机械设计的基本要求之前，首先应初步了解设计机器、设计机械零件的一些基本要求。 第二节 机械设计的基本要求 一、设计机器的基本要求 机械产品设计应满足以下几方面的基本要求。 1.实现预定功能 设计的机器能实现预定的功能，并在规定的工作条件下、规定的时间期限内正常运行。 2.满足可靠性要求 机器由许多零件及部件组成，其可靠取决于零、部件的可靠度。机械系统的零、部件越多，其可靠性也就越低，因此在设计机器时应尽量减少零件数目。但就目前而言，对机械产品的可靠性难以提出统一的考核指标。 3.满足经济性要求 经济性指标是一项综合性指标，要求设计及制造成本低、机器生产效率高、能源和材料耗费少、维护及管理费用低等。 4.操作方便、工作安全 操作系统要简便可靠，有利于减轻操作人员的劳动强度。要有各种保险装置以消除由于误操作而引起的危险，避免发生事故。 5.造型美观、减少污染 运用工业艺术造型设计方法对机械产品进行工业造型设计，使所设计的机器不仅使用性能好、尺寸小、价格低廉，而且外形美观，富有时代特点。机械产品的造型直接影响到产品的销售和竞争力，当前在机械设计中是一个不容忽视的环节。 尽可能地降低噪声，减轻对环境的污染。从某种意义上来说，噪声也是反映机械质量的一种综合指标。 二、设计机械零件的基本要求 零件工作可靠并且成本低廉是设计机械零件应满足的基本要求。 零件的工作能力是指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力，对载荷而言称为承载能力。失效是指零件由于某些原因不能正常工作。只有每个零件都能可靠地工