机械设计基础概论 【教学内容】:机器的组成及概念;机器和机械零件 .doc

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机械设计基础概论 【教学内容】:机器的组成及概念;机器和机械零件

机械设计基础概论 【教学内容】:机器的组成及概念;机器和机械零件设计的基本知识及现代设计方法;本课程的性质、内容、任务及学习方法等。 【基本要求:明确本课程研究的对象和内容机械、机器、机构、构件和零件等概念 【教学重点及难点】:机械、机器、机构、构件和零件等 【教学方法】: 讲授法 多媒体教学、实训教室现场教学 【学时:课堂教学:学时;机器——能量、物料信息。 机构——一种用来传递运动和动力的可动的装置。 机器和机构最明显的区别是:机器能作有用功,而机 构不能,机构仅能实现预期的机械运动。两者之间也有联系,机器 是由几个机构组成的系统,最简单的机器只有一个机构。 机械——机器和机构的统称。——机械中不可拆的制造单元体。 构件可以是单一零件,也可以是多个零件的组合体。构件是从研究机械运动观点来看,零件是从机械制造方面来看。 通用零件:螺钉、齿轮、轴、轴承、弹簧等 专用零件:内燃机曲轴、活塞等。 机械(器)构成层次关系: 零件 构件 机构 机器 例:内燃机分析 3、机器的分类: 机器种类较多,根据用途不同,可分为: 1) 动力机器 如:电动机、内燃机、发电机、液压机,主要用来实现机械能量的转换。 2)工作机器 如:轧钢机、包装机及各类机床、汽车、飞机、轮船、运输机,主要用来完成有用机械功(搬运物品、变换物料)。 3)信息机器 如:复印机、传真机、摄像机,主要用来获取或处理信息。 4、机器的组成部分: 机器的组成如下: 二、本课程研究的主要内容 1、各种常用机构及机器动力学的基本知识; 2、通用零件的工作原理的工作原理、设计理论和计算方法; 3、扼要介绍国家标准和有关规范。 第三节 机器应满足的要求和设计制造程序 机器应满足的要求 1、使用要求 2、经济性要求 3、社会要求 4、可靠性要求 5、其他特殊要求 二、机器设计、制造的一般程序 (一)可行性研究阶段 (二)方案设计阶段 (三)技术设计阶段 (四)施工设计阶段 (五)样机试制阶段 (六)投产销售阶段 第四节 机械零件设计的基本知识 一、机械零件设计的基本准则 失效的概念:机械零件丧失工作能力或达不到设计要求的性能时,称为失效。 主要失效形式 :破坏性失效 、暂时性失效 强度 1、体积强度 强度: 指机械零件工作时抵抗破坏(断裂或塑性变形)的能力。 机械零件的强度准则有两种表示方法: 1) 用应力表示 ≤ = 2) 用安全系数表示 S ≥ S= 式中:-最大计算应力;-许用应力;-极限应力;S-计算安全系数;-许用安全系数; 注:对于切应力,只须将上述各公式中的换成即可。 对于一个具体的机械零件而言,两差值-和S-可称为安全裕度。其大小表示零件安全的程度。 当计算应力相同时,越大,则越安全。 当许用应力相同时,越大,则越安全。 2、表面强度 1)表面挤压强度 当两零件之间为面接触时,在载荷作用下表面产生的应力称为挤压应力,用表示。在挤压应力作用下的强度称为挤压强度,其强度条件为: ≤[] 挤压应力过大时,接触面将产生“压溃”失效。相互挤压表面上的挤压应力相等。 2)表面接触疲劳强度 对于高副接触的机械零件,理论上是点、线接触,但实际上在载荷作用下材料发生弹性变形后,理论上的点、线接触变成了很小的面接触,在接触处局部会产生很高的应力,这样的应力称为表面接触应力,用表示。 实际中的高副零件所受的接触应力都是循环变化的,例如齿轮的轮齿,接触啮合时受应力作用,脱离啮合时不受应力作用。 在接触循环应力作用下的强度称为表面接触疲劳强度。强度条件为: ≤ 在接触循环应力作用下,首先在金属表面上形成很小的微裂纹,之后裂纹沿着与表面成锐角的方向发展,当到达一定深度后,又越出零件表面,最后有小片的金属剥落下来,在零件的表面形成小坑,这种现象称为疲劳点蚀(简称点蚀)。 点蚀是接触应力作用下的失效形式,属于疲劳破坏。 点蚀的危害: 破坏零件的光滑表面,引起振动和噪音。 (2) 减小零件的有效工作面积。 (二)刚度 刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。如果零件的刚度不足,则有的零件会因为产生过大的弹性变形而失效。例如:机床的主轴如产生过大的弹性变性会影响所加工工件的精度; 刚度条件为: 实际变形量≤[许用变形量] 式中:实际变形量可用相关理论计算或由实验方法确定。许用变形量是保证正常工作所允许的变形量。 注意:1)零件材料的弹性模量E越大,则其刚度越大。 2)用合金钢的代替碳钢虽能提高零件的强度,但不能提高零件的刚度。 (三)耐磨性 耐磨性——零件抗磨损的能力称为耐

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