机械设计第1-2章.ppt

机械设计 喻开安 机电工程系 综合楼606号 电话二、课程研究内容、性质和任务 《机械设计》课培养学生具有机械设计能力的一门技术基础课。 通过对机械中典型通用零件的设计理论与方法的介绍，使学生掌握机械设计的基本知识、基本理论、基本方法和基本技能。 主要讨论普通条件下，具有一般参数的通用机械零件的设计理论和方法。 具体内容包括： 1. 总论 介绍机械设计的基本概念及一般程序；机械及零件设计的基本要求；机械零件的强度、摩擦及润滑、常用材料和工艺性的基本知识。 2. 联接 介绍螺纹联接、键与花键联接等的设计。 3. 传动 介绍带传动、齿轮传动、链传动、蜗杆传动及传动装置的设计。 4. 轴系零件 介绍轴、轴承、联轴器和离合器及轴系零件的结构设计。 5. 其他零件 介绍弹簧、机架零件的设计。 学习中注意的问题： 1. 公式多、图表多、内容的知识面广。 需掌握零件的工作原理、特点；工作中的失效形式；设计计算准则；了解设计计算公式的推导；设计计算的方法和步骤；设计计算中的参数选择；零件的常用结构和使用中应注意的问题。 2. 作业并不是只有一个答案，需要从多方面去考虑。 1.2 机械设计的基本原则和设计程序 一、机械设计的一般要求 具有预定的功能（满足使用要求） 工作可靠 经济性要求 其它要求（造型美、环保等） 二、设计方法 三、设计程序 1. 确定设计任务（设计任务书） 市场需求调查、可行性分析 2. 原理方案设计（机器的原理图） 拟定原理方案 3. 结构和技术方案设计（装配图、零件图和技术文件） 确定机器的尺寸和结构 4. 试制与投产 四、技术经济评价 技术评价： 1. 3 机械零件设计概论 一、设计机械零件的基本要求 工作可靠、成本低廉 失效—零件因某种原因不能正常工作的现象。例：断裂、磨损（失去精度） 工作可靠： 按失效形式，建立设计准则，确定零件的主要尺寸和形状。（第2章） 成本低廉： 合理选材料（第5章）、合理确定零件精度、良好的工艺性（第5章）、符合标准化的要求 二、设计步骤 按功能和使用要求选择类型。 分析工作条件、确定载荷。 分析零件的主要失效形式，确定设计准则。 选择材料和热处理方式，按设计准则确定零件的主要尺寸。 考虑零件的功能、加工、安装和使用情况，完成零件的结构设计，校核计算。 绘制装配图、零件图和检查（1.5节） 三、设计计算和校核计算 四、标准化、系列化、通用化 （零件）标准化—对零件的尺寸、结构、材料设计方法等做出的规定（标准），制定、执行有关的标准。 系列化—同一产品，在同一结构条件下，改变不同的尺寸，得到系列产品。 通用化—不同产品间，尽量采用同一结构和尺寸的零、部件。 1.4 结构设计（自看） 1.5 设计的检查（自看） 1.6 设计人员的素质 责任心、创新和不断学习、不怕困难。 基础知识： 机械原理：方案设计、运动和受力分析（机构学） 机械设计：选择零部件、结构设计（机械零件 ） 工程材料：合理选择材料和热处理方法 制造基础：合理设计结构，满足工艺要求 互换性原理：零、部件的精度设计 机械制图：设计方案的表达 机械系统设计： （专业机械的设计） 1.7 机械设计的新方法与新知识 1. 基础理论 摩擦学、断裂力学、弹性流体润滑理论 2. 设计方法 设计方法学（优化、可靠性、创新设计） 系统设计、动态设计 价值工程、造型设计、人机工程学等 3. 计算机的引入 计算机辅助设计（二维绘图AutoCad、三维绘图和建模、系统仿真和分析、 有限元分析、优化设计、动态设计、CAD\CAM） 失效—零件因某种原因不能正常工作的现象。例：断裂、磨损（失去精度） 同一零件的失效形式可有多种，随工作条件不同而不同。 工作能力—零件不发生失效时的工作限度。 例：强度、刚度、耐磨性等 为了保证零件工作可靠，要针对零件的失效形式，建立相应的设计准则，计算确定零件的主要的尺寸和形状。 2. 1 载荷和应力的分类 2.1.1 载荷分类 载荷—零件上所受的外力 分类： 静载荷 动载荷（周期、非周期） 名义载荷—在理想的平稳工作条件下， 作用在零件上载荷。 计算载荷 计算载荷=K x 名义载荷 K—载荷系数，见表2.1 2.1.2 应力分类 分类： 静应力 变应力（脉动循环、对称循环、非对称循环） 2.2 机械零件的强度 强度—在一定载荷作用下，零件抵抗破坏的能力。 失效形式：过大的塑性变形或断裂 2. 复合应力的塑性材料 取 3. 允许少量塑性变形的零件 按塑性状态考虑强度条件 2.3 机械零件的表面强度 整体强度—零件受载时，在较大的体积内产生应力，这种应力状态下的强度。 表