機械設(shè)計 -概論知識

1、機械設(shè)計 -概論第一章 機械設(shè)計概論1-1 本課程的主要內(nèi)容及性質(zhì)一、課程內(nèi)容機械機器與機構(gòu)的總稱組成機械的基本單元： 機構(gòu)運動單元 機械原理 零件制造單元 機械設(shè)計討論通用機械零部件的設(shè)計方法，如零部件的工作原理、工作能力、參數(shù)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等第一章 概論關(guān)系：機械設(shè)計參數(shù)設(shè)計和結(jié)構(gòu)方案設(shè)計機械原理原理方案設(shè)計零件通用零件專用零件傳動件連接件支承件其 他齒輪、蝸桿、帶、鏈螺紋、鍵、花鍵、銷軸、軸承聯(lián)軸器、彈簧、機架水輪機葉片、活塞、曲軸機器是由機械零部件組成的整體，各個零件之間有緊密聯(lián)系。學習時應有整體的設(shè)計觀念。本課程重點討論通用機械零部件的設(shè)計方法。第一章 概論內(nèi)容、性質(zhì)及要求二、課程的

2、性質(zhì)及重要性設(shè)計性技術(shù)基礎(chǔ)課，綜合性強基礎(chǔ)課機械設(shè)計專業(yè)課機械設(shè)計是影響機械產(chǎn)品性能、質(zhì)量和成本的主要因素三、學習要求1、掌握通用機械零部件的設(shè)計方法和步驟；2、初步具備設(shè)計機械傳動裝置及簡單機械的能力；3、能在設(shè)計中運用各種技術(shù)資料（標準、規(guī)范、手冊）。第一章 概論內(nèi)容、性質(zhì)及要求教材及實驗指導書1、機械設(shè)計（基礎(chǔ)篇） 張衛(wèi)國、饒芳等編，華工出版社2、機械設(shè)計課程設(shè)計 唐增寶等主編，華工出版社3、機械設(shè)計現(xiàn)場教學指導書 ，自編，東一樓205室 周、李4、機械設(shè)計實驗指導書，自編， 東一樓205室 周、李第一章 概論內(nèi)容、性質(zhì)及要求五、成績評定平時成績(30) 作業(yè)、實驗、小測驗、考勤、課堂表

3、現(xiàn)考試成績(70) 閉卷考試注意：不無故缺課，不遲到、不早退；按時完成作業(yè)，杜絕抄襲第一章 概論內(nèi)容、性質(zhì)及要求課堂講授：28 學時教 學 安 排現(xiàn)場教學：2 學時地點：東一樓 401帶傳動實驗：2 學時地點：東一樓101 周老師、李老師第 3 周周四56節(jié)，1205班第 3 周周四78節(jié)，1206 班第 2 周周三7節(jié)，1205班第 2 周周三8節(jié)，1206 班零件的工作能力 50 kN吊鉤最大起重量50 kN工作能力或承載能力50 kN第一章 概論一般問題這個限度通常是以零件承受載荷的大小來表示，所以又常稱為“承載能力”不失效條件下零件的安全工作限度二、承載能力判定條件（設(shè)計準則）同一零件

4、可能發(fā)生各種不同形式的失效Fn軸可能出現(xiàn)的失效形式：斷裂強度條件：工作應力許用應力 或 剛度條件： 實際變形量許用變形量 y y、 、 第一章 概論一般問題穩(wěn)定性條件： 工作轉(zhuǎn)速 n 許用轉(zhuǎn)速 n塑性變形過大彈性變形共振 類比設(shè)計 與已有的同類產(chǎn)品進行比較來設(shè)計新產(chǎn)品。這種方法在工程實際中用得較多，特點是節(jié)省時間，較可靠。 經(jīng)驗設(shè)計 根據(jù)實踐中歸納出的經(jīng)驗公式和經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行設(shè)計，缺乏創(chuàng)新。 模型實驗設(shè)計用于大型、復雜零件的設(shè)計。第一章 概論一般問題現(xiàn)代設(shè)計方法： 優(yōu)化設(shè)計 對工程實際問題進行抽象，建立數(shù)學模型，用優(yōu)化方法求解，得出最佳設(shè)計結(jié)果。 計算機輔助設(shè)計（CAD）包括設(shè)計、繪圖和工程分析

5、。 概率設(shè)計（可靠性）將概率論與數(shù)理統(tǒng)計理論運用于機械設(shè)計。 有限元設(shè)計 并行設(shè)計第一章 概論一般問題 虛擬設(shè)計1-3 機械設(shè)計中的強度問題 （教材1-3-四）一、載荷及應力的分類1、載荷的分類靜載荷變載荷不隨時間改變或變化緩慢隨時間作周期性或非周期性變化名義載荷計算載荷理想工作條件下的載荷作用于零件的實際載荷計算載荷名義載荷=K 載荷系數(shù)？載荷作用于零件上的力或力矩第一章 概論機械零件的強度即：Fca = KF或 Tca = KT12、應力的分類靜應力變應力不隨時間改變或變化緩慢隨時間作周期性或非周期性變化變應力穩(wěn)定變應力周期性循環(huán)變應力非穩(wěn)定變應力非周期性變應力穩(wěn)定變應力非對稱循環(huán)變應力對

6、稱循環(huán)變應力脈動循環(huán)變應力第一章 概論機械零件的強度載荷引起的表面應力或體積應力幾個應力參數(shù)循環(huán)特征： 表示應力變化的情況對稱循環(huán) r =-1；脈動循環(huán) r =0；非對稱循環(huán) r 0 且 | r | 1; 靜應力 r =+1用r 表示循環(huán)特征為 r 的變應力。如 -1、0 等平均應力：應 力 幅：對稱循環(huán):m= 0; a =max脈動循環(huán):m=a =max / 2第一章 概論機械零件的強度注意：變載荷 變應力靜載荷 靜應力 ？或 變應力nF an二、靜應力作用下的強度問題(靜強度)主要失效形式：塑性變形或斷裂強度條件：ca 或 ca 塑性材料：許用應力：lim 、lim 極限應力 S 安全系數(shù)

7、lim = s ；lim = s脆性材料：lim = b ；lim = bs、s 材料屈服極限第一章 概論機械零件的強度maxmintO a b、b 材料強度極限三、變應力作用下的強度問題(疲勞強度)主要失效形式：疲勞破壞初始裂紋疲勞區(qū)(光滑)粗糙區(qū)強度條件：ca lim = ？疲勞破壞與零件的變應力循環(huán)次數(shù)有關(guān)NrNrNN0疲勞曲線N 應力循環(huán)次數(shù)rN 疲勞極限（對應于N）N0 循環(huán)基數(shù)r 持久極限軸截面有限壽命區(qū)無限由此得：與應力狀態(tài)有關(guān)的指數(shù)第一章 概論機械零件的強度四、安全系數(shù) S通常 S 1 變應力時，取 lim =rN（有限壽命 N N0 ） 或 lim =r （無限壽命 N N0 ）各種材料的r 可從有關(guān)設(shè)計手冊中查取第一章 概論機械零件的強度重要情況