機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)C0-1章ppt課件

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)朱愛華朱愛華 主講主講 機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院歡迎同學(xué)們學(xué)習(xí)本課程歡迎同學(xué)們學(xué)習(xí)本課程 本課程本課程4848學(xué)時(shí)，為技術(shù)基礎(chǔ)課和必修課學(xué)時(shí)，為技術(shù)基礎(chǔ)課和必修課 教材：教材：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 參考書：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等參考書：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等 考試：考查課考試：考查課 成績評定：平時(shí)作業(yè)，缺勤，實(shí)驗(yàn)、測成績評定：平時(shí)作業(yè)，缺勤，實(shí)驗(yàn)、測驗(yàn)等綜合評定。驗(yàn)等綜合評定。 ：70296927029692家）家） 13647087530136470875302021年12月16日0.0 導(dǎo)導(dǎo) 言言0.1 機(jī)械的組成及特征機(jī)械的組成及特征0.2 本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)本課程的內(nèi)容、性

2、質(zhì)和任務(wù)0.3 學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法緒 論導(dǎo) 言 早年的杠桿、滑輪，近代的汽車、輪船，早年的杠桿、滑輪，近代的汽車、輪船，到現(xiàn)代的機(jī)器人、航天器，機(jī)械不斷更新?lián)Q到現(xiàn)代的機(jī)器人、航天器，機(jī)械不斷更新?lián)Q代，發(fā)展日新月異，在生產(chǎn)力發(fā)展中一直扮代，發(fā)展日新月異，在生產(chǎn)力發(fā)展中一直扮演著重要角色。演著重要角色。 不論傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)還是新興產(chǎn)業(yè)，其進(jìn)步與不論傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)還是新興產(chǎn)業(yè)，其進(jìn)步與發(fā)展都離不開機(jī)械技術(shù)的支持。機(jī)械是發(fā)展都離不開機(jī)械技術(shù)的支持。機(jī)械是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)，是衡量國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)，是衡量國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技水平的重要標(biāo)志。經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技水平的重要標(biāo)志。 導(dǎo) 言 機(jī)械設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性思維活

3、動(dòng)。按照設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性思維活動(dòng)。按照設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)行分析、計(jì)算、決策，并通過文字、數(shù)據(jù)、圖形等信息行分析、計(jì)算、決策，并通過文字、數(shù)據(jù)、圖形等信息形成機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案。形成機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案。0.1 機(jī)械的組成及特征實(shí)例實(shí)例1.內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)功用：內(nèi)燃機(jī)功用：內(nèi)燃機(jī)是將燃?xì)馊紵菍⑷細(xì)馊紵龝r(shí)的熱能轉(zhuǎn)化時(shí)的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)為機(jī)械能的機(jī)器器 組成：組成：氣缸體氣缸體1活塞活塞2進(jìn)氣閥進(jìn)氣閥3排氣閥排氣閥4連桿連桿5曲軸曲軸6凸輪凸輪7頂桿頂桿8齒輪齒輪90.1 機(jī)械的組成及特征 活塞下行，進(jìn)氣閥打開，燃?xì)獗晃肫谆钊闲校M(jìn)氣閥關(guān)閉，壓縮燃?xì)饣钊闲?，進(jìn)氣閥關(guān)閉，壓縮燃?xì)恻c(diǎn)火

4、后燃?xì)馊紵蛎?，推?dòng)活塞點(diǎn)火后燃?xì)馊紵蛎洠苿?dòng)活塞下行，經(jīng)連桿帶動(dòng)曲軸輸出轉(zhuǎn)動(dòng)下行，經(jīng)連桿帶動(dòng)曲軸輸出轉(zhuǎn)動(dòng) 活塞上行，排氣閥打開，排出廢氣活塞上行，排氣閥打開，排出廢氣工作過程：工作過程：0.1 機(jī)械的組成及特征2.顎式破碎顎式破碎機(jī)機(jī)功用功用壓碎物料壓碎物料組成組成大帶輪大帶輪4電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)1V帶帶3小帶輪小帶輪2軸板軸板7定顎板定顎板8動(dòng)顎板動(dòng)顎板6偏心軸偏心軸50.1 機(jī)械的組成及特征電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)帶傳動(dòng)帶傳動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng) 動(dòng)顎板擺動(dòng)，與定動(dòng)顎板擺動(dòng)，與定顎板一起壓碎物料顎板一起壓碎物料工作過程：工作過程：0.1 機(jī)械的組成及特征 機(jī)器：既能實(shí)現(xiàn)確定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，又能做有用的機(jī)械功

5、，或者能傳遞或轉(zhuǎn)換能量、物料、信息等。如 半自動(dòng)鉆床半自動(dòng)鉆床實(shí)現(xiàn)確定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，又作有實(shí)現(xiàn)確定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，又作有用的機(jī)械功用的機(jī)械功 內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換能量 機(jī)械手機(jī)械手傳遞物料傳遞物料 照相機(jī)照相機(jī)傳遞信息傳遞信息 一般機(jī)器包含四個(gè)主要組成部分：動(dòng)力部分、一般機(jī)器包含四個(gè)主要組成部分：動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分、控制部分和執(zhí)行部分。傳動(dòng)部分、控制部分和執(zhí)行部分。動(dòng)力部分：為機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)提供動(dòng)力。常用的原動(dòng)動(dòng)力部分：為機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)提供動(dòng)力。常用的原動(dòng)機(jī)有電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、液壓機(jī)、氣動(dòng)機(jī)等。機(jī)有電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、液壓機(jī)、氣動(dòng)機(jī)等。傳動(dòng)部分：把原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給執(zhí)行機(jī)傳動(dòng)部分：把原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給

6、執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu) 。如：常用的各種減速和變速裝置均可作為傳。如：常用的各種減速和變速裝置均可作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。動(dòng)機(jī)構(gòu)。 0.1 機(jī)械的組成及特征機(jī)器的組成機(jī)器的組成控制部分：用來處理機(jī)器各組成部分之間，以及與控制部分：用來處理機(jī)器各組成部分之間，以及與外部其它機(jī)器之間的工作協(xié)調(diào)關(guān)系，它通常由各種外部其它機(jī)器之間的工作協(xié)調(diào)關(guān)系，它通常由各種計(jì)算機(jī)和控制器組成。計(jì)算機(jī)和控制器組成。 執(zhí)行部分：它是一部機(jī)器中最接近作業(yè)工作端的機(jī)執(zhí)行部分：它是一部機(jī)器中最接近作業(yè)工作端的機(jī)構(gòu)，通過執(zhí)行構(gòu)件與被作業(yè)件相接觸，來完成作業(yè)構(gòu)，通過執(zhí)行構(gòu)件與被作業(yè)件相接觸，來完成作業(yè)任務(wù)。如：起重機(jī)中的起重吊運(yùn)機(jī)構(gòu)和挖掘機(jī)中的任務(wù)。如

7、：起重機(jī)中的起重吊運(yùn)機(jī)構(gòu)和挖掘機(jī)中的挖掘機(jī)構(gòu)。挖掘機(jī)構(gòu)。0.1 機(jī)械的組成及特征機(jī)器的類型機(jī)器的類型0.1 機(jī)械的組成及特征機(jī)械的組成及特征 動(dòng)力機(jī)器實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與其他形式能量之動(dòng)力機(jī)器實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與其他形式能量之 間的轉(zhuǎn)換如內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、電動(dòng)機(jī)、間的轉(zhuǎn)換如內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、電動(dòng)機(jī)、 液壓泵等），種類有限。液壓泵等），種類有限。2.加工機(jī)器用來改變物料的狀態(tài)、性質(zhì)、加工機(jī)器用來改變物料的狀態(tài)、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和形狀。（如金屬切削機(jī)床、粉碎機(jī)、結(jié)構(gòu)和形狀。（如金屬切削機(jī)床、粉碎機(jī)、壓力機(jī)、織布機(jī)、軋鋼機(jī)、包裝機(jī)等）壓力機(jī)、織布機(jī)、軋鋼機(jī)、包裝機(jī)等）種類繁多。種類繁多。0.1 機(jī)械的組成及特征機(jī)械的組成及特

8、征3、運(yùn)輸機(jī)器：用來改變?nèi)嘶蛭锪系目臻g位置。、運(yùn)輸機(jī)器：用來改變?nèi)嘶蛭锪系目臻g位置。如：汽車、機(jī)車、纜車、輪船、飛機(jī)、如：汽車、機(jī)車、纜車、輪船、飛機(jī)、電梯、起重機(jī)、輸送機(jī)。電梯、起重機(jī)、輸送機(jī)。4、信息機(jī)器：用來獲取或處理各種信息。、信息機(jī)器：用來獲取或處理各種信息。 如復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、繪圖機(jī)、傳真機(jī)、數(shù)碼如復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、繪圖機(jī)、傳真機(jī)、數(shù)碼機(jī)等。機(jī)等。機(jī)構(gòu)：能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的各構(gòu)件機(jī)構(gòu)：能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的各構(gòu)件包括機(jī)架的基本組合體稱為機(jī)構(gòu)。包括機(jī)架的基本組合體稱為機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)0.1 機(jī)械的組成及特征齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)間歇機(jī)構(gòu)間歇機(jī)構(gòu) 是一個(gè)具有相對機(jī)械運(yùn)動(dòng)

9、的構(gòu)件系統(tǒng)，用是一個(gè)具有相對機(jī)械運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件系統(tǒng)，用來傳遞與變換運(yùn)動(dòng)和力的可動(dòng)裝來傳遞與變換運(yùn)動(dòng)和力的可動(dòng)裝 置。它是置。它是機(jī)器的重要組成部分。機(jī)器的重要組成部分。機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)具有機(jī)器的前兩個(gè)特征具有機(jī)器的前兩個(gè)特征 。0.1 機(jī)械的組成及特征 機(jī)構(gòu)只是一個(gè)構(gòu)件系統(tǒng)，而機(jī)器除機(jī)構(gòu)只是一個(gè)構(gòu)件系統(tǒng)，而機(jī)器除構(gòu)件系統(tǒng)外，還包含電氣、液壓等其構(gòu)件系統(tǒng)外，還包含電氣、液壓等其它系統(tǒng)。（即一部機(jī)器可以包含一個(gè)它系統(tǒng)。（即一部機(jī)器可以包含一個(gè)或若干個(gè)機(jī)構(gòu)）或若干個(gè)機(jī)構(gòu)） 機(jī)構(gòu)只用來傳遞運(yùn)動(dòng)和力，而機(jī)器機(jī)構(gòu)只用來傳遞運(yùn)動(dòng)和力，而機(jī)器除傳遞運(yùn)動(dòng)和力外，還具有變換或傳除傳遞運(yùn)動(dòng)和力外，還具有變換或傳遞能量、

10、物料和信息的功能。遞能量、物料和信息的功能。機(jī)構(gòu)和機(jī)器的區(qū)別機(jī)構(gòu)和機(jī)器的區(qū)別0.1 機(jī)械的組成及特征機(jī)械機(jī)械機(jī)器機(jī)器機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)工作機(jī)工作機(jī)通用機(jī)構(gòu)通用機(jī)構(gòu)專用機(jī)構(gòu)專用機(jī)構(gòu)0.1 機(jī)械的組成及特征機(jī)械的組成及特征機(jī)構(gòu)的分類：通用機(jī)構(gòu)和專用機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)的分類：通用機(jī)構(gòu)和專用機(jī)構(gòu)。通用機(jī)構(gòu)通用機(jī)構(gòu)-用途廣泛，如齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)用途廣泛，如齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)等。等。專用機(jī)構(gòu)專用機(jī)構(gòu)-只能用于特定場合，如鐘表的機(jī)構(gòu)。只能用于特定場合，如鐘表的機(jī)構(gòu)。0.1 機(jī)械的組成及特征機(jī)械的組成及特征構(gòu)件：組成機(jī)械的各個(gè)相對運(yùn)動(dòng)的實(shí)物。構(gòu)件：組成機(jī)械的各個(gè)相對運(yùn)動(dòng)的實(shí)物。是機(jī)器運(yùn)動(dòng)單元。是機(jī)器運(yùn)動(dòng)單元。單一

11、零件單一零件曲軸曲軸多個(gè)零件的剛性組合多個(gè)零件的剛性組合連桿連桿0.1 機(jī)械的組成及特征機(jī)械的組成及特征 零件：機(jī)械中不可拆的制造單元體。 構(gòu)件是機(jī)械中運(yùn)動(dòng)的單元體，零件是機(jī)械中制造的構(gòu)件是機(jī)械中運(yùn)動(dòng)的單元體，零件是機(jī)械中制造的單元體。單元體。零件可分為兩類：零件可分為兩類： 通用零件通用零件 例如：齒輪、鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)；軸、聯(lián)軸器、離合器、滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承、螺栓、鍵、花鍵、銷；鉚、焊、膠結(jié)構(gòu)件；彈簧、機(jī)架、箱體等。0.1 機(jī)械的組成及特征機(jī)械的組成及特征專用零件：專用零件： 例如：葉片、犁鏵、槍栓等。部件：若干個(gè)零件的裝配體部件：若干個(gè)零件的裝配體, ,是機(jī)器的裝配單元

12、。是機(jī)器的裝配單元。0.1 機(jī)械的組成及特征機(jī)械的組成及特征0.2 課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)一、內(nèi)容一、內(nèi)容 闡述常用機(jī)構(gòu)的工作原理、運(yùn)動(dòng)特性及設(shè)計(jì)方法。闡述常用機(jī)構(gòu)的工作原理、運(yùn)動(dòng)特性及設(shè)計(jì)方法。 闡述常用零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法。闡述常用零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法。 介紹機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法。介紹機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法。 二、性質(zhì)二、性質(zhì) 本課程是一門技術(shù)基礎(chǔ)課。旨在培養(yǎng)工程技術(shù)人員本課程是一門技術(shù)基礎(chǔ)課。旨在培養(yǎng)工程技術(shù)人員從事機(jī)械設(shè)計(jì)所需的基本知識、理論和技能，使之從事機(jī)械設(shè)計(jì)所需的基本知識、理論和技能，使之具備分析、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和

13、維護(hù)機(jī)械設(shè)備和機(jī)械零件具備分析、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)機(jī)械設(shè)備和機(jī)械零件的能力，為今后解決生產(chǎn)實(shí)際問題及學(xué)習(xí)有關(guān)新的的能力，為今后解決生產(chǎn)實(shí)際問題及學(xué)習(xí)有關(guān)新的科學(xué)技術(shù)打下基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)打下基礎(chǔ) 。0.2 課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)二、性質(zhì)二、性質(zhì) 本課程綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、制圖、金屬材料本課程綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、制圖、金屬材料及熱處理、互換性與技術(shù)測量、算法語言等課程及熱處理、互換性與技術(shù)測量、算法語言等課程的知識，去解決常用機(jī)構(gòu)和通用零部件的設(shè)計(jì)問的知識，去解決常用機(jī)構(gòu)和通用零部件的設(shè)計(jì)問題。涉及的知識面廣，實(shí)踐性強(qiáng)，側(cè)重于工程實(shí)題。涉及的知識面廣，實(shí)踐性強(qiáng)，側(cè)重于工程實(shí)際。際。

14、 三、任務(wù)三、任務(wù) 使學(xué)生了解常用機(jī)構(gòu)及通用零、部件的工作原理、使學(xué)生了解常用機(jī)構(gòu)及通用零、部件的工作原理、類型、特點(diǎn)及應(yīng)用等基本知識。類型、特點(diǎn)及應(yīng)用等基本知識。 使學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)的基本理論及設(shè)計(jì)方法，使學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)的基本理論及設(shè)計(jì)方法，掌握通用零、部件的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與設(shè)計(jì)掌握通用零、部件的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與設(shè)計(jì)方法。方法。 使學(xué)生具備機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)技能和設(shè)計(jì)簡單機(jī)械及使學(xué)生具備機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)技能和設(shè)計(jì)簡單機(jī)械及傳動(dòng)裝置的基本技能。傳動(dòng)裝置的基本技能。 0.2 課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)0.3 學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法 本課程是從理論性、系統(tǒng)性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課向?qū)?/p>

15、踐性較強(qiáng)的專業(yè)課過渡的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，應(yīng)注意幾個(gè)特點(diǎn)： 1. 1.本課程將多門先修課程的基本理論應(yīng)用到實(shí)際中去。本課程將多門先修課程的基本理論應(yīng)用到實(shí)際中去。 2. 2.本課程的各部分都是按照工作原理、構(gòu)造、強(qiáng)度計(jì)算、使用本課程的各部分都是按照工作原理、構(gòu)造、強(qiáng)度計(jì)算、使用維護(hù)的順序介紹的。維護(hù)的順序介紹的。0.3 學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法 3.常采用很多經(jīng)驗(yàn)公式、參數(shù)以及簡化計(jì)算條件性計(jì)算）。 4.計(jì)算步驟和計(jì)算結(jié)果不像基礎(chǔ)課那樣具有唯一性。 5.逐步培養(yǎng)把理論計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝等結(jié)合起來解決設(shè)計(jì)問題的能力。1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步

16、驟1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則1.4 機(jī)械零件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化機(jī)械零件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化第第1章章 機(jī)械設(shè)計(jì)概述機(jī)械設(shè)計(jì)概述1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求 機(jī)械設(shè)計(jì)包括以下兩種設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)包括以下兩種設(shè)計(jì): :應(yīng)用新技術(shù)、新方法開發(fā)創(chuàng)造新機(jī)械；應(yīng)用新技術(shù)、新方法開發(fā)創(chuàng)造新機(jī)械；在原有機(jī)械的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)或進(jìn)行局在原有機(jī)械的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)或進(jìn)行局部改造。部改造。1.1.1 1.1.1 設(shè)計(jì)機(jī)械零件的基本要求設(shè)計(jì)機(jī)械零件的基本要求1 1、功能要求、功能要求 機(jī)械設(shè)計(jì)的目的就是要使所設(shè)計(jì)的機(jī)械實(shí)現(xiàn)預(yù)期機(jī)械設(shè)計(jì)的目的就是要使所設(shè)計(jì)的機(jī)械實(shí)現(xiàn)

17、預(yù)期的功能。的功能。1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求 2、可靠性要求、可靠性要求3、 經(jīng)濟(jì)性要求經(jīng)濟(jì)性要求總之工作可靠并且成本低廉總之工作可靠并且成本低廉; ; 機(jī)械應(yīng)在預(yù)定的使用期限能安全可靠工作。機(jī)械應(yīng)在預(yù)定的使用期限能安全可靠工作。即機(jī)械在使用中不發(fā)生破壞，不因零件的過度即機(jī)械在使用中不發(fā)生破壞，不因零件的過度磨損或變形而失效，不能產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和沖磨損或變形而失效，不能產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和沖擊而損害機(jī)器的工作性能，更不能因一些零部擊而損害機(jī)器的工作性能，更不能因一些零部件的破壞而引起人身和財(cái)產(chǎn)安全事故。件的破壞而引起人身和財(cái)產(chǎn)安全事故。4、標(biāo)準(zhǔn)化要求、標(biāo)準(zhǔn)化要求設(shè)計(jì)機(jī)械零件要注意以下幾點(diǎn)：設(shè)計(jì)機(jī)

18、械零件要注意以下幾點(diǎn)：（1 1合理選擇材料，降低材料費(fèi)用；合理選擇材料，降低材料費(fèi)用；（2 2保證良好的工藝性，減少制造費(fèi)用；保證良好的工藝性，減少制造費(fèi)用； （3盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化設(shè)計(jì)，簡化設(shè)計(jì)過程從而降低成本。1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求 1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法：現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法：常規(guī)設(shè)計(jì)方法：常規(guī)設(shè)計(jì)方法： 優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、有限元設(shè)優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、有限元設(shè)計(jì)、模塊設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)、模塊設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等。理論設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等。機(jī)械設(shè)計(jì)的過程通?？煞譃橐韵聨讉€(gè)階段：機(jī)械

19、設(shè)計(jì)的過程通?？煞譃橐韵聨讉€(gè)階段：（1 1產(chǎn)品規(guī)劃產(chǎn)品規(guī)劃（2 2方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)產(chǎn)品規(guī)劃的主要工作是提出設(shè)計(jì)任務(wù)和明確設(shè)計(jì)要求。產(chǎn)品規(guī)劃的主要工作是提出設(shè)計(jì)任務(wù)和明確設(shè)計(jì)要求。 由設(shè)計(jì)人員構(gòu)思出多種可行方案進(jìn)行分析比較，從中優(yōu)選出一種方案。1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟（3 3技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)（4 4制造及試驗(yàn)制造及試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果以工程圖及計(jì)算書的形式表達(dá)出來。設(shè)計(jì)結(jié)果以工程圖及計(jì)算書的形式表達(dá)出來。 經(jīng)過加工、安裝及調(diào)試制造出樣機(jī)，對樣機(jī)進(jìn)行試運(yùn)行或在生產(chǎn)現(xiàn)場試用。1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟設(shè)計(jì)機(jī)械零件的

20、一般步驟如下：設(shè)計(jì)機(jī)械零件的一般步驟如下： （1根據(jù)機(jī)器的具體運(yùn)轉(zhuǎn)情況和簡化的計(jì)算方案確定零件的載荷。 （2根據(jù)零件工作情況的分析，判定零件的失效形式，從而確定其計(jì)算準(zhǔn)則。 （3進(jìn)行主要參數(shù)選擇，選定材料，根據(jù)計(jì)算準(zhǔn)則求出零件的主要尺寸，考慮熱處理及結(jié)構(gòu)工藝性要求等。1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟（4 4進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 （5繪制零件工作圖，制訂技術(shù)要求， 編寫計(jì)算說明書及有關(guān)技術(shù)文件。在設(shè)計(jì)過程中，這些步驟又是相互交錯(cuò)、在設(shè)計(jì)過程中，這些步驟又是相互交錯(cuò)、反復(fù)進(jìn)行的。反復(fù)進(jìn)行的。1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟 在設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)往往是將較復(fù)雜的實(shí)際工作情況進(jìn)行一定的

21、簡化，這些計(jì)算或多或少帶有一定的條件性或假定性。條件性計(jì)算：條件性計(jì)算：1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則 機(jī)械零件喪失預(yù)定功能或預(yù)定功能指標(biāo)降低機(jī)械零件喪失預(yù)定功能或預(yù)定功能指標(biāo)降低到許用值以下的現(xiàn)象。到許用值以下的現(xiàn)象。機(jī)械零件的失效機(jī)械零件的失效 進(jìn)行機(jī)械零件設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)零件的失效形式分析失效的原因，提出防止或減輕失效的措施，根據(jù)不同的失效形式提出不同的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則。1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則4.4.磨損磨損機(jī)械零件常見的失效形式有如下幾種：機(jī)械零件常見的失效形式有如下幾種：1.1.斷裂斷裂2.2.過量

22、變形彈性和塑性變形）過量變形彈性和塑性變形）3.3.表面失效點(diǎn)蝕）表面失效點(diǎn)蝕） 5. 5.失去振動(dòng)穩(wěn)定性失去振動(dòng)穩(wěn)定性1.3.1 1.3.1 失效形式失效形式 1982年年3月月12日，日，1522次貨物列車運(yùn)行至川黔線次貨物列車運(yùn)行至川黔線石門坎至岔灘處，車輪崩石門坎至岔灘處，車輪崩裂造成重大事故。裂造成重大事故。內(nèi)裂及異型偏析內(nèi)裂及異型偏析嚴(yán)重疏松嚴(yán)重疏松 由于內(nèi)在冶金缺陷造成的崩輪由于內(nèi)在冶金缺陷造成的崩輪 2019年年7月月25日，京滬線濟(jì)日，京滬線濟(jì)南局管內(nèi)因貨南局管內(nèi)因貨車輻板孔裂紋車輻板孔裂紋造成崩輪事故。造成崩輪事故。裂紋源裂紋源踏面擦傷踏面擦傷由于輻板孔裂紋造成車輪裂損由于

23、輻板孔裂紋造成車輪裂損載荷和應(yīng)力1 為了防止機(jī)械零件在工作中產(chǎn)生失效，設(shè)計(jì)時(shí)，需要以零件的工作能力計(jì)算準(zhǔn)則為依據(jù)進(jìn)行必要的計(jì)算，常用的計(jì)算方法有兩種： 1設(shè)計(jì)計(jì)算：先分析零件的可能失效形式，根據(jù)該失效形式的計(jì)算準(zhǔn)則通過計(jì)算確定零件的結(jié)構(gòu)尺寸。 2校核計(jì)算：先確定零件的結(jié)構(gòu)尺寸，然后再驗(yàn)算零件是否滿足計(jì)算準(zhǔn)則。如不滿足，則應(yīng)修改零件的尺寸。 1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則載荷和應(yīng)力1二、載荷和應(yīng)力二、載荷和應(yīng)力1 載荷載荷由于運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的慣性力和沖擊等引起的載由于運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的慣性力和沖擊等引起的載荷稱為動(dòng)載荷。荷稱為動(dòng)載荷。 靜載荷靜載荷變載荷變載荷按是

24、否隨時(shí)間變化，按是否隨時(shí)間變化，載荷分為：載荷分為：按是否考慮動(dòng)載荷的影響，載荷分為：按是否考慮動(dòng)載荷的影響，載荷分為：1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則載荷和應(yīng)力2名義載荷：名義載荷： 在理想平穩(wěn)條件下所受的載荷。（不在理想平穩(wěn)條件下所受的載荷。（不考慮動(dòng)載荷的影響）考慮動(dòng)載荷的影響）計(jì)算載荷載荷系數(shù)計(jì)算載荷載荷系數(shù)K K名義載荷名義載荷 。 （代表機(jī)器或零件實(shí)際所受載荷）（代表機(jī)器或零件實(shí)際所受載荷） 載荷系數(shù)K：用于計(jì)入在實(shí)際工作中受到的各種動(dòng)載荷的影響。額定載荷：額定載荷： 由原動(dòng)機(jī)的額定功率推算出的載荷。由原動(dòng)機(jī)的額定功率推算出的載荷。1.3 機(jī)

25、械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則載荷和應(yīng)力22 應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)力分為應(yīng)力分為靜應(yīng)力靜應(yīng)力循環(huán)應(yīng)力：循環(huán)應(yīng)力：2minmaxm2minmaxamaxmax最大應(yīng)力；最大應(yīng)力； minmin最小應(yīng)力最小應(yīng)力mm平均應(yīng)力；平均應(yīng)力； aa應(yīng)力幅值應(yīng)力幅值r 應(yīng)力比循環(huán)特性應(yīng)力比循環(huán)特性)循環(huán)應(yīng)力循環(huán)應(yīng)力1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則minmaxr載荷和應(yīng)力3對稱循環(huán)對稱循環(huán)脈動(dòng)循環(huán)脈動(dòng)循環(huán)常見的循環(huán)應(yīng)力常見的循環(huán)應(yīng)力:對稱循環(huán)應(yīng)力對稱循環(huán)應(yīng)力r = -1、 sm0脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力 r=0、 smin0靜應(yīng)力靜應(yīng)力 r=1靜應(yīng)力是循環(huán)應(yīng)力

26、的一個(gè)特例）靜應(yīng)力是循環(huán)應(yīng)力的一個(gè)特例）1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則載荷和應(yīng)力3注：靜應(yīng)力只在靜載荷作用下產(chǎn)生，循環(huán)應(yīng)力可由注：靜應(yīng)力只在靜載荷作用下產(chǎn)生，循環(huán)應(yīng)力可由變載荷產(chǎn)生，也可變載荷產(chǎn)生，也可 由靜載荷產(chǎn)生。由靜載荷產(chǎn)生。另外，應(yīng)力還另外，應(yīng)力還分為分為名義應(yīng)力：根據(jù)名義載荷求名義應(yīng)力：根據(jù)名義載荷求得的應(yīng)力得的應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力：根據(jù)計(jì)算載荷求計(jì)算應(yīng)力：根據(jù)計(jì)算載荷求得的應(yīng)力得的應(yīng)力1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則三、強(qiáng)度準(zhǔn)則三、強(qiáng)度準(zhǔn)則強(qiáng)度：指機(jī)械零件工作時(shí)抵抗破壞斷裂或塑性變形的能力。強(qiáng)度：指機(jī)

27、械零件工作時(shí)抵抗破壞斷裂或塑性變形的能力。 強(qiáng)度條件有兩種表示方法：強(qiáng)度條件有兩種表示方法：1 1） 用應(yīng)力表示：用應(yīng)力表示： Slim2 2用安全系數(shù)表示：用安全系數(shù)表示：SSlimS式中：式中：計(jì)算最大應(yīng)力lim極限應(yīng)力計(jì)算安全系數(shù)SS許用應(yīng)力許用安全系數(shù)注：對于切應(yīng)力，只須將上述各公式中注：對于切應(yīng)力，只須將上述各公式中 換成換成 即可。即可。1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則靜應(yīng)力下的強(qiáng)度1 1 靜應(yīng)力下的強(qiáng)度靜應(yīng)力下的強(qiáng)度 在靜應(yīng)力下工作的零件，其可能的失效形式是塑性變形或斷裂。材料種類不同，所取極限應(yīng)力也不同。塑性材塑性材料料 單向應(yīng)力狀單向應(yīng)

28、力狀態(tài)下：態(tài)下： slimslim，復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下：復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下： 按第三或第四強(qiáng)度理論按第三或第四強(qiáng)度理論計(jì)算當(dāng)量應(yīng)力。計(jì)算當(dāng)量應(yīng)力。 脆性材脆性材料料 單向應(yīng)力狀態(tài)單向應(yīng)力狀態(tài)下：下： ，blimblim復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下: :按第一強(qiáng)度理論計(jì)算當(dāng)量按第一強(qiáng)度理論計(jì)算當(dāng)量應(yīng)力。應(yīng)力。 1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則靜應(yīng)力下的強(qiáng)度注：注：1 1對于塑性材料和組織不均勻的材料如灰鑄對于塑性材料和組織不均勻的材料如灰鑄鐵），在計(jì)算靜強(qiáng)度時(shí)，可不考慮應(yīng)力集中的影響。鐵），在計(jì)算靜強(qiáng)度時(shí)，可不考慮應(yīng)力集中的影響。 2 2對于組織均勻的低塑性材料如

29、淬火鋼），對于組織均勻的低塑性材料如淬火鋼），在計(jì)算靜強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)考慮應(yīng)力集中的影響。在計(jì)算靜強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)考慮應(yīng)力集中的影響。1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則接觸強(qiáng)度2 循環(huán)應(yīng)力下的強(qiáng)度循環(huán)應(yīng)力下的強(qiáng)度 合理選擇許用安全系數(shù)是設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。 過大，則機(jī)器會(huì)過于笨重；過小，可能不安全。因而，在保證安全的前提下，應(yīng)盡可能選用較小的許用安全系數(shù)。1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則3.許用安全系數(shù)許用安全系數(shù)接觸強(qiáng)度 1）計(jì)算的準(zhǔn)確性； 2材料的均勻性； 3零件的重要性。4 表面接觸疲勞強(qiáng)度表面接觸疲勞強(qiáng)度 對于高副零件

30、，理論上是點(diǎn)、線接觸，但實(shí)際上在載荷作用下材料發(fā)生彈性變形后，理論上的點(diǎn)、線接觸變成了很小的面接觸，在接觸處局部會(huì)產(chǎn)生很高的應(yīng)力，這樣的應(yīng)力稱為表面接觸應(yīng)力，用 表示 。 1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則H安全系數(shù)的取值主要受下列因素的影響安全系數(shù)的取值主要受下列因素的影響接觸強(qiáng)度2 實(shí)際中的高副零件所受的接觸應(yīng)力都是循環(huán)變化的。例如齒輪的輪齒，接觸嚙合時(shí)受應(yīng)力作用，脫離嚙合時(shí)不受應(yīng)力作用。 在接觸循環(huán)應(yīng)力作用下的強(qiáng)度稱為表面接觸疲勞強(qiáng)在接觸循環(huán)應(yīng)力作用下的強(qiáng)度稱為表面接觸疲勞強(qiáng)度。度。強(qiáng)度條件為：強(qiáng)度條件為： HH1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)

31、則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則122212121111nHFbEEmm接觸強(qiáng)度2接觸循環(huán)應(yīng)力作用下的失效形式是：疲勞點(diǎn)蝕。接觸循環(huán)應(yīng)力作用下的失效形式是：疲勞點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕的危害：點(diǎn)蝕的危害： 1 1破壞零件的光滑表面，引起振動(dòng)和噪音。破壞零件的光滑表面，引起振動(dòng)和噪音。 2 2減小零件的有效工作面積。減小零件的有效工作面積。 1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則擠壓強(qiáng)度及剛度準(zhǔn)則5 5 表面擠壓強(qiáng)度表面擠壓強(qiáng)度 兩零件之間為面接觸時(shí)，在載荷作用下，接觸表面上產(chǎn)生的應(yīng)力稱為擠壓應(yīng)力，用 表示。 在擠壓應(yīng)力作用下的強(qiáng)度稱為擠壓強(qiáng)度，其強(qiáng)度條件為： pp 擠壓應(yīng)

32、力作用下，接觸面的失效形式是“壓潰” 。相互擠壓表面上的擠壓應(yīng)力相等。相互擠壓表面上的擠壓應(yīng)力相等。1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則P擠壓強(qiáng)度及剛度準(zhǔn)則四、剛度準(zhǔn)則四、剛度準(zhǔn)則 剛度是指機(jī)械零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。如果零件的剛度不足，有些零件則會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)生過大的彈性變形而失效。 例如：機(jī)床主軸的彈性變性過大將會(huì)影響所加工工件的精度。1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則剛度條件為：剛度條件為：實(shí)際變形量實(shí)際變形量許用變形量許用變形量式中：實(shí)際變形量可用相關(guān)理論計(jì)算或由實(shí)驗(yàn)方法確定。式中：實(shí)際變形量可用相關(guān)理論計(jì)

33、算或由實(shí)驗(yàn)方法確定。 許用變形量是保證正常工作所允許的變形量。許用變形量是保證正常工作所允許的變形量。 剛度準(zhǔn)則及振動(dòng)穩(wěn)定性注：注：1 1零件材料的彈性模量零件材料的彈性模量E E越大，則其剛度越大。越大，則其剛度越大。 2 2用合金鋼代替碳鋼能提高零件的強(qiáng)度，但不能用合金鋼代替碳鋼能提高零件的強(qiáng)度，但不能提高零件的剛度。提高零件的剛度。 五、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則五、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則 當(dāng)作用在零件上的周期性外力的變化頻率接近或等于零件的自激振動(dòng)頻率固有頻率時(shí)，便發(fā)生共振，導(dǎo)致零件失效。這種現(xiàn)象稱之為“失去振動(dòng)穩(wěn)定性”。 振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則：使零件的自激振動(dòng)頻率振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則：使零件的自激振動(dòng)頻率 f f

34、遠(yuǎn)離外力遠(yuǎn)離外力變化變化 的頻率。的頻率。 1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則Pf1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則6.6.耐磨性準(zhǔn)則耐磨性準(zhǔn)則 pp 磨損主要是運(yùn)動(dòng)副中的摩擦導(dǎo)致零件表面材料的逐漸喪失或遷移。磨損會(huì)影響機(jī)器的效率，降低工作的可靠性，促使機(jī)器提前報(bào)廢。 單位時(shí)間或單位行程、轉(zhuǎn)等材料的損失量，稱為磨損率。 耐磨性：是指材料抵抗脫落的能力。耐磨性：是指材料抵抗脫落的能力。與磨損率成倒數(shù)關(guān)系。與磨損率成倒數(shù)關(guān)系。 3-2磨 損一、典型宏觀磨損過程一、典型宏觀磨損過程 磨損量時(shí)間O磨合穩(wěn)定磨損劇烈磨損 一個(gè)機(jī)械零件的磨損過程大體可分為三個(gè)階段：1 1磨合階段磨合階段 磨合跑合）：是指新零件在運(yùn)轉(zhuǎn)初期的磨損。 1.3 機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則磨 損1 新的摩擦副表面比較粗糙，真實(shí)微觀接觸面積比較小，壓強(qiáng)大，因此運(yùn)轉(zhuǎn)初期的磨損比較快。但是，磨損以后表面的微觀凸峰降低，接觸面積增大，壓強(qiáng)減小，磨損的速度逐漸減慢。 新摩擦表面的微觀形貌2 2穩(wěn)定磨損階段穩(wěn)定磨損階段 這個(gè)階段屬于零件的正常工作階段，磨損率穩(wěn)定且較低。這