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机械产品设计 3.1 新产品设计程序 3.2 机械系统设计概论 3.3 机械零部件设计 3.6 现代机械设计方法 3.1 新产品设计程序 3.2 机械系统设计概论 1、机械是机器和机构的统称。 动力系统 Power System 传动系统 Drive System 执行系统 Execution System 操纵及控制系统 Operating and Control System 辅助装置 Auxiliary Equipments: cooling, lubricate,counting, illumination 冷却、润滑、记数、照明 Example: An Automobile 3.2.1机器与机构 3.2 机械系统设计概论 2、平面机构运动简图 不考虑与运动无关的因素（外形，尺寸，具体构造），仅用简单线条，符号，按一定比例表示各运动副的相对位置。 转动副 ：(关键画出转轴位置) 1) 低副：面接触 移动副 (关键画出相对移动的方向，导路 ) 2) 高副：点或线接触 凸轮副： 齿轮副： 3) 机构运动简图的绘制 （1）分析机构，观察相对运动，确定构件的数目。 （2）找出每个构件上所有的运动副，用简单的线条联接该构件上的所有运动副元素，以表示每个构件。 （3）按一定比例尺将每个构件“装配”成机构运动简图。 3、机构具有确定运动的条件 1）平面机构的自由度 平面机构中，设n个活动构件，PL个低副，PH个高副 铰链四杆机构： F≤0，构件间无相对运动，不成为机构 。 F0, 原动件数=F，运动确定。 原动件数F，运动不确定 。 原动件数F，机构破坏。 机构具有确定运动的条件 2）机构具有确定运动的条件 3）计算F时注意问题 （1）复合铰链 A、C、D、E——复合铰链 解决方法：由个m构件组成的复合铰链应按个m-1转动副计算 圆盘锯(李浦金直线仪) （2）局部自由度 解决方法：将滚子与从动件焊在一起，排除局部自由度，再计算 （3）虚约束 在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的——虚约束 解决方法——去除虚约束，再进行计算 3.2.2 机械系统中的摩擦、磨损和机械效率 1、摩擦和机械效率 Ni——输入功率 N0——输出功率 Nf——摩擦消耗功率 定义机械效率： 2、减少摩擦与磨损的方法 （1）减少摩擦力 （2）选用硬度高、抗磨性好的材料做摩擦副。 （3）合理润滑，提高抗疲劳磨损能力。 3、机器的自锁 无论驱动力为多大，它所作的功（输入功）总是刚好等于摩擦阻力所作的功，没有多余的功可以变成机器的功能，∴机器总不能不运动，即发生自锁 机器自锁条件： 3.2.3 机械零件的设计准则 计算准则——以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件工作能力计算依据的基本原则 1、强度准则 强度：零件在载荷作用下抵抗破坏的能力 2、刚度准则 刚度：零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力 y——可以是挠度、偏转角或扭转角 3、寿命准则 影响零件寿命的主要失效形式是磨损、疲劳、腐蚀， 要根据不同的使用情况分别加以考虑。 4、振动和噪声准则 高速机械或对噪声有特别要求的机械,振动是噪声产生的原因。 若零件的固有频率f与激振频率fp相同或是其整数倍时 共振，破坏正常工作 因此，要求机器的振动频率fp远离其固有频率，尤其是一阶固有频率f 5、散热性准则（热平衡准则） 温升过度 润滑失效 加剧磨损、胶合 准则： 温升 不满足时的措施： 1）改进润滑； 2）冷却； 3）加散热筋。 失效 6、可靠性准则 可靠性表示系统、机器或零件在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。 指标：可靠度Rt， 表示零件在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率。 N个相同零件在相同条件下同时工作，在规定的时间内有Nf个失效，剩下Nt个仍继续工作，则： 为提高系统的可靠度，可采取下列措施： 1）满足机械性能要求的前提下，力求结构简单，零件 数目少。 2）尽可能采用有可靠度保证的标准件。 3）安全系数要留有余地。 4）增加重要环节的备用系统。 5）合理规定维修期。 3.2.4 制造工艺性设计 制造工艺性设计——符合以下要求和条件的机械设计工作：设计时不仅要使机械具有良好的工作性能，而且要综合考虑制造、装配、使用、维修和经济等方面的技术条件。 1．零件的制造工艺性设计 完成同一功能的零部件，可以设计出不同结构，应考虑使其中某些结构易于加工并易于保证加工精度。 在零件的锥形部位做出部分圆柱形装卡工艺面 图 (a) 结构的位置公差精度很难满足, 原因是