机械设计基础知识要点.ppt

一、机械设计基础知识 一、机器、机构及其结构组成 机械是各类机器的通称。 机器的种类繁多、外形万变、用途各异。但从机器的结构组成、机械运动的特点进行分析，这些不同的机器都是由能产生相对运动的单元体的组合而成，这些单元体称为构件。具有特定结构形状和运动特征的构件组合称为机构。 机器是由各种机构组成的。一部机器可能由多种机构组成，如内燃机就是由曲柄滑块机构、齿轮机构和凸轮机构、带传动机构等组合而成；也可能仅由一个最简单的机构组成，如电动机就是只包含一个由定子和转子所组成的双杆回转机构。??? 从上述例子以及对其他不同机器的分析可以得到机器的共同特征： （1）它们都是人们根据某种使用要求而设计创造的一种装置。 （2）它们必须执行确定的机械运动。 （3）用于完成包括机械力、运动和能量转换等动力学任务。 　　 相对于机器而言，机构主要反映机器的机械运动传递和运动形式转换的特征。　　 ⑤耐磨性准则 　　磨损将改变零件的形状及尺寸。因此，在满足设计要求的前提下，应力求提高零件的耐磨性或尽量降低磨损。对于磨损，目前还没有理论计算公式，通常是采取条件性限制。 　　限制压强不超过许用值，以防止压强过大，使零件工作表面油膜破坏而产生过快磨损，其验算式为： P ≤[p] (MPa) 　　对相对滑动速度较大的摩擦表面，还要控制摩擦表面的温度，以防止润滑油出现解析现象从而导致磨损加剧。因此，要限制单位接触面上单位时间产生的摩擦力不要过大，当摩擦系数f为常数时，则可验算pv值不超过许用值，即： pv≤[pv] (MPa m/s) ②工艺要求 　　结构复杂、尺寸较大的零件宜采用铸造毛坯或选择焊接而成。对于结构简单的零件，视其批量大小可采用模锻或自由锻制取毛坯。 ③经济性要求 　　经济性首先表现在材料的相对价格，当用价格低廉的材料能满足使用要求时，就不要选择价格高的材料。这对于大批量生产的零件，尤为重要。但选材时不能只着眼于相对价格，还要考虑零件的加工费用。 5.理论设计：根据计算准则所得到的设计计算公式，确定出零件的主要几何尺寸和参数。 6.结构设计：根据功能的要求，加工及结构工艺性、刚度要求等进行零件的结构设计，确定出零件的结构尺寸。 7.精确校核：结构设计完成后，对有些重要零件（如轴）应进行详细的校核计算，以判定结构设计是否合理。 8.画出零件工作图，并写出计算说明书。绘制的零件工作图应符合制图标准，并能满足加工要求。写出的计算说明书要条理清晰、数据正确格式统一，并附有必要的结构草图和计算草图。重要的公式及引用参数，一般要注明来源。 2.通用化 　　通用化，就是指最大限度减少与合并产品的型式、尺寸、材料和品种，使零件和部件尽量在不同规格的同类产品或不同类产品上通用，通用化是广义的标准化。 3.系列化 　　系列化，就是对于同一产品，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，规定出若干个辅助尺寸不同的产品，称为不同的系列，即为系列化的含义。例如：对于同一结构、同一内径的滚动轴承，制出不同外径及宽度的产品，称为滚动轴承系列。 2.机械零件的制造工艺性 　　在一定的生产规模和生产条件下，花费劳动量最小、加工费用最少的零件，就认为具有良好的工艺性。 ①造型简单合理 ②合理选择毛坯的种类 ③铸造的工艺性 ④焊接工艺性 ⑤热处理工艺性 ⑥切削加工工艺性 ⑦结构装配工艺性 　　机器由零件组装而成，而且机器工作一段时间后，需拆开检修，因此零件间必须具有良好的装配工艺性。有关结构装配工艺性如书图所示。 七、机械零件设计的步骤 　　由于零件的种类不同，其具体的设计步骤也不一样，但一般都可按下列步骤进行： 　　1.选择零件的类型：根据使用条件及工作载荷的性质，选择零件的类型。因此，设计者必须了解各种常用机械零件的类型、特点及适用范围。 　　2.确定零件上的载荷：根据动力机及工作机的实际工作情况，考虑到各种影响载荷作用的因素，确定出作用在零件上的计算载荷。 　　3.选择零件材料：根据零件的工作条件及对零件的特殊要求（在高温或腐蚀介质中工作等），选择合适的材料。 　　4.确定计算准则：根据零件可能出现的失效形式，确定应采用的计算准则。 　　 八、机械零件设计中的标准化、通用化和系列化 　1.标准化 　　标准化，就是通过对零件尺寸、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。标准化意义重大，带来的优越性表现在： 　　以最先进的方法，在专门的加工厂中对那些用途最广的零件进行大量的、集中的制造，以提高质量、降低成本。 　　扩大了互换性，便于维修。 　　采用了标准结构及零、部件，可以简化