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

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