機(jī)械工程科學(xué)分為機(jī)械學(xué)和機(jī)械制造兩大分學(xué)科

1、機(jī)械工程科學(xué)分為機(jī)械學(xué)和機(jī)械制造兩大分學(xué)科。機(jī)械學(xué)是對機(jī)械進(jìn)行功能綜合并定量描述及控制其性能的基礎(chǔ)技術(shù)科學(xué)機(jī)械學(xué)的研究對象：1）機(jī)械工程中圖形的表示原理和方法2）機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)和力的變換與傳遞規(guī)律3）機(jī)械零件與構(gòu)件中的應(yīng)力、應(yīng)變和機(jī)械的失效4）機(jī)械中的摩擦行為5）設(shè)計(jì)過程中的思維活動(dòng)規(guī)律及其設(shè)計(jì)手段6）機(jī)械系統(tǒng)與人、環(huán)境的相互影響等機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的關(guān)系：設(shè)計(jì)與制造是不可分的統(tǒng)一體。設(shè)計(jì)是核心，制造是基礎(chǔ)。系統(tǒng)：指具有特定功能的、相互間有一定聯(lián)系的許多要素構(gòu)成的整體，即由兩個(gè)或兩個(gè)以上 的要素組成的具有一定結(jié)構(gòu)和特定功能的整體機(jī)械系統(tǒng)：由若干個(gè)零、部件及裝置組成的一個(gè)特定系統(tǒng)，即是一個(gè)由確定的

2、質(zhì)量、剛度和 阻尼的若干個(gè)物質(zhì)所組成的，彼此間有機(jī)聯(lián)系，并能完成特定功能的系統(tǒng)。系統(tǒng)的特性：1）目的性；2）相關(guān)性；3）整體性；4）環(huán)境的適應(yīng)性；5）集成性；6）層次性。機(jī)械系統(tǒng)主要由動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、操作和控制系統(tǒng)、支承系統(tǒng)及潤潛冷卻及 密封系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。機(jī)電一體化系統(tǒng)有五大要素組成1）動(dòng)力；2）機(jī)構(gòu)；3）執(zhí)行器；4）計(jì)算機(jī)；5）傳感器現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)：由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的，用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等 動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和（或）機(jī)電部件相聯(lián)系的系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分類大致可以分為三類：1）完全創(chuàng)新設(shè)計(jì)2）適應(yīng)性設(shè)計(jì)（適應(yīng)新要求）（繼承設(shè)計(jì)）3）變異性設(shè)計(jì)（適應(yīng)某方面

3、有所變更的要求）（變型設(shè)計(jì)）一般機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則主要包括：（1）需求原則；（2）信息原則；（3）系統(tǒng)原則；（4）優(yōu)化、效益原則；機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求主要包括：（1）功能要求（2）適應(yīng)性要求、（3）可靠性要求、（4）生產(chǎn)能力要求（5）使用經(jīng)濟(jì)性要求（6）成本要求。機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法1）傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法2）現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是現(xiàn)代廣義設(shè)計(jì)和分析科學(xué)方法學(xué)的簡稱。是科學(xué)方法論在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)生過程,明晚任務(wù)要求/設(shè)計(jì)任務(wù)書功備分折1/要錄萌如表J搜尋解/ I決策 礁定最佳醇理解產(chǎn)品設(shè)計(jì),明晚任務(wù)要求/設(shè)計(jì)任務(wù)書功備分折1/要錄萌如表J搜尋解/ I決策 礁定最佳醇理解產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)品慌管

4、摺構(gòu)怠慘 設(shè)計(jì)階段技術(shù)諛計(jì)原理苗J功能面斐雅梅雅麻按交形材料變卑定材料、尺寸-麗豆配圖. I .I 竿件圖-答神技術(shù)文樣機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它對產(chǎn)品的技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和外觀造型均具有 決定性意義。這部分工作是功能原理設(shè)計(jì)階段和結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)階段的內(nèi)容，即主要包括機(jī)械系 統(tǒng)功能原理設(shè)計(jì)、總體布局（各子系統(tǒng)如動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、操縱和控制系統(tǒng)等 之間的相互關(guān)系）、主要技術(shù)參數(shù)如尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)等的確定及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。功能：是系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)的任務(wù)，或者說是系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)化能量、或其他物理量的特性。功能原理方案設(shè)計(jì)的任務(wù)：針對某一確定的功能要求，去尋求些物理效應(yīng)并借助某

5、些作用 原理來求得一些實(shí)現(xiàn)該功能目標(biāo)的解法原理來。功能原理設(shè)計(jì)的主要工作內(nèi)容：構(gòu)思能實(shí)現(xiàn)功能目標(biāo)的新的解法原理。結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)組成：“質(zhì)”的設(shè)計(jì)：指“定形”設(shè)計(jì)，有系統(tǒng)的定形和零部件的定形?！傲俊钡脑O(shè)計(jì)：指選擇材料、確定尺寸和零部件進(jìn)一步詳細(xì)設(shè)計(jì)等。結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)原則結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)階段必須遵守的三項(xiàng)基本原則：明確、簡單、安全可靠 明確原則：功能明確；工作情況明確；結(jié)構(gòu)的工作原理明確。軸的軸向定位簡單原則安全可靠原則：構(gòu)件的可靠性；功能的可靠性；工作安全性；環(huán)境安全性?？傮w布置設(shè)計(jì)就是確定機(jī)械系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間的相對位置關(guān)系及相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系，并使總 系統(tǒng)具有一個(gè)協(xié)調(diào)完善的造型?？傮w布置設(shè)計(jì)一般是先布置執(zhí)

6、行系統(tǒng)，即總系統(tǒng)的主功能載體系統(tǒng)，然后再布置傳動(dòng)系統(tǒng)、 動(dòng)力系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)及支承形式等，從粗到細(xì)，從簡到繁，反復(fù)多次，最終確定出較理想的方 案?？傮w布置設(shè)計(jì)的基本要求（1）功能合理（2）結(jié)構(gòu)緊湊、層次清晰、比例協(xié)調(diào)（3）充分考慮產(chǎn)品的系列化及發(fā)展總體參數(shù)的內(nèi)容：性能參數(shù)（生產(chǎn)能力等）、結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、動(dòng)力參數(shù)等。運(yùn)動(dòng)參數(shù)：指機(jī)械執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)速度等。公比的選用從使用性能方面考慮，公比最好選得小一些，以便減少相對轉(zhuǎn)速損失。但公比越小，級數(shù)就 越多，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜。對于一般生產(chǎn)率要求較高的普通設(shè)備，減少相對轉(zhuǎn)速損失率是主 要的，所以公比取得較小，如=1.26或=1.41等。有些小型機(jī)械系

7、統(tǒng)希望簡化機(jī)構(gòu)，此時(shí)公比可取 得大些，如=1.58或=2等。對于自動(dòng)機(jī)床，減少相對轉(zhuǎn)速損失率的要求更高，常取=1.12或=1.26。標(biāo)準(zhǔn)公比：1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78 和 2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：是指當(dāng)出現(xiàn)干擾使系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生改變的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種與干擾方向相 反，并使系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定的效應(yīng)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要作用：是給執(zhí)行末端件提供力和帶動(dòng)它實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，即把傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞過來的 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力進(jìn)行必要的交換，以滿足執(zhí)行末端件的要求。32執(zhí)行系統(tǒng)的功能1實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式或運(yùn)動(dòng)規(guī)律變換的功能2實(shí)現(xiàn)開關(guān)、聯(lián)鎖和檢測等的功能3實(shí)現(xiàn)程序控制的功能4實(shí)現(xiàn)施力功能執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過分析，執(zhí)行末端件的

8、運(yùn)動(dòng)無外乎是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：電動(dòng)機(jī)、氣壓馬達(dá)、液壓馬達(dá)。直線運(yùn)動(dòng)：液壓缸、氣壓缸。執(zhí)行軸機(jī)構(gòu)一般主要由執(zhí)行軸、安裝在其上的傳動(dòng)供齒輪、皮帶輪等）、密封件、軸承、軸 承間隙調(diào)整及固定元件（螺母）等組成。旋轉(zhuǎn)精度：是指裝配后，在無載荷、低速轉(zhuǎn)動(dòng)（手動(dòng)或低速機(jī)動(dòng)）的條件下，主軸安裝工 件或刀具部位相對于理想旋轉(zhuǎn)中心線的空間瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)誤差：徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)及角度擺動(dòng)。靜剛度：是指機(jī)械系統(tǒng)或零部件抵抗靜態(tài)外載荷引起變形的能力。執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足一下基本要求：1）保證設(shè)計(jì)時(shí)提出的功能目標(biāo)；2）足夠的使用壽命和強(qiáng)度、剛度要求；3）個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)結(jié)構(gòu)合理，配合協(xié)調(diào)。38.3.3常川機(jī)構(gòu)的.1:要性

9、能特點(diǎn)機(jī)構(gòu)類型主要性能特點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)變換平面連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，迅動(dòng)副為低副,能承受較大載 荷,適合各種速度工作,但在實(shí)現(xiàn)從動(dòng)桿多種返動(dòng)規(guī)律 的靈活性方面，不及凸輪機(jī)枸轉(zhuǎn)動(dòng)=轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)劫=擺動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng)=移動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng)一平面運(yùn)動(dòng)凸輪機(jī)拘結(jié)構(gòu)簡單，可實(shí)現(xiàn)其動(dòng)軒各種形式運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪與 從動(dòng)桿間接觸應(yīng)力大，不宜承受大的載荷，常在自動(dòng)機(jī) 成控制系統(tǒng)中血用轉(zhuǎn)動(dòng)=暮動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng)擺動(dòng)齒輪機(jī)枸輪系承載能力和速度蔻圍大，傳動(dòng)比恒定，運(yùn)動(dòng)精度高，效 率高,但運(yùn)動(dòng)形式變換不多，非圓齒輪機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)變持 動(dòng)比傳動(dòng),不完全齒粒機(jī)構(gòu)能傳崖間歌運(yùn)劫輪系能獲得大的傳動(dòng)比或多級俺動(dòng)比，差動(dòng)輪系可將 運(yùn)動(dòng)合隴與會(huì)解轉(zhuǎn)動(dòng)=轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng)=

10、移動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，工作平曖，可產(chǎn)生較大軸向力，反行程有自 鎖性能,可用于微調(diào)和微位移,恒效隼低,螺紋易磨損。 如采用潦珠螺旋可提高效率和旋活性轉(zhuǎn)動(dòng)F藉動(dòng)槽輪機(jī)構(gòu)常用于分度轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，用鎖緊盤定位,怛定位斯反不 高，分度轉(zhuǎn)角取決于槽輪的槽數(shù)，椅數(shù)通常為412,槽 數(shù)少時(shí)角如速度火化較大，沖擊現(xiàn)象較嚴(yán)歪轉(zhuǎn)動(dòng)i間敬轉(zhuǎn)動(dòng)糠粒機(jī)構(gòu)靖枸簡單，無用作單向或奴向祈動(dòng)，分度轉(zhuǎn)角可以調(diào) 節(jié)，常用于分度轉(zhuǎn)位裝置改防止逆轉(zhuǎn)裝置中，但要用加 定位裝置擺動(dòng)f間般轉(zhuǎn)動(dòng)坦臺(tái)機(jī)構(gòu)可由凸輪、連肝、齒輪等機(jī)構(gòu)組合而成,能實(shí)現(xiàn)多種雅 式的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,旦具有各機(jī)構(gòu)的粽合優(yōu)點(diǎn)，但靖構(gòu)較復(fù) 雜.設(shè)計(jì)較困雎，常在要求實(shí)現(xiàn)第雜動(dòng)作的場合應(yīng)用靈

11、活性較大主軸通常是設(shè)計(jì)成階梯形狀，一種是中間粗兩邊細(xì)，另一種是由主軸前端向后端逐步遞減的 階梯狀。為了不致是主軸的剛度受到太大的影響，內(nèi)孔直徑不宜超過主軸直徑的70%。材料和熱處理：普通機(jī)床的主軸可用45號(hào)或60號(hào)優(yōu)質(zhì)中碳鋼，調(diào)質(zhì)到220250 HBS左右，主軸頭部的錐孔定心 軸頸或定心錐面等部位，高頻淬硬5055HRC.精密機(jī)械：希望淬火處的應(yīng)力小，變形小，可用40Cr或低碳合金鋼20Cr、16MnCr5、12CrNi2A等,滲碳淬硬至HRC=60，支撐為滑動(dòng)軸承的高精度機(jī)床主軸，由于要求有很高的耐磨性，可采用滲氮鋼(38CrMoAlA)進(jìn)行滲氮處理(HRC6972)HV1100-1200主

12、軸支承的配置形式：是指主軸軸承的配置、組合及布置,分為二支承主軸組件和三支承主 軸組件。當(dāng)由于結(jié)構(gòu)原因?qū)е轮鬏S較長，使得主軸兩個(gè)支承之間的支承跨足瓦遠(yuǎn)大于合理跨距L合時(shí)， 就應(yīng)考慮增設(shè)中間支承來提高主軸組件的剛度和抗振性。輔助支撐常采用剛度和承載能力較小的軸承，其外圈與支承座孔德配合比主要支承松1-2級， 保證有一定的間隙，以解決三孔不同軸的問題。主軸上使用的傳動(dòng)件主要有齒輪和帶兩種。傳動(dòng)件是齒輪時(shí)，可將其安裝在前后軸承之間或后軸承之后的主軸后懸伸處；傳動(dòng)件是皮帶 時(shí)，一般安裝在后支承后部主軸的懸伸處。主軸用的軸承有滑動(dòng)和滾動(dòng)兩類。當(dāng)主軸組件要求徑向剛度較高時(shí)，可采用雙列圓柱滾子軸承，內(nèi)孔為錐

13、面。預(yù)緊力：輕預(yù)緊、中預(yù)緊、重預(yù)緊代號(hào)為A、B、C。角接觸球軸承為點(diǎn)接觸，剛度較低，為了提高剛度，常采用三種基本多聯(lián)組配的方式：背靠 背、面對面、同向組配。在主軸上，角接觸球軸承應(yīng)為背靠背組合。主軸軸承常用輕系列、特輕系列、超輕系列，以特輕系列為主。軸承的徑向跳動(dòng)直接影響著主軸的旋轉(zhuǎn)精度，在提高主軸的旋轉(zhuǎn)精度時(shí)，一方面采用高精度 軸承，另一方面在裝配時(shí)在采用“選配法”則效果更佳。安裝齒輪等傳動(dòng)件的部位，與前后軸承頸的同軸度公差，可取為小于直徑公差的一半。雙列圓柱滾子軸承的最低預(yù)緊量應(yīng)為2-5m。決定軸承壽命的是疲勞點(diǎn)蝕和磨損降低精度。階梯軸：車、銑主軸后軸頸的直徑后軸徑：d2= (0.70.9

14、) d1； (dl為前軸徑)中粗軸：d1=d2主軸最佳跨距的選擇：主軸支承間跨距瓦對主軸組件的剛度有相當(dāng)大的影響。對于兩支承，L是指主軸兩個(gè)支承的支承反力作用點(diǎn)之間的距離.對于三支承，L是指主軸兩個(gè)主要支承反力作用點(diǎn)之間的距離。導(dǎo)軌的功用:起導(dǎo)向和承載作用。在導(dǎo)軌副中，運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌稱作動(dòng)導(dǎo)軌；不動(dòng)的則稱為支承導(dǎo)軌。普通滑動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)及材料滑動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀與組合導(dǎo)軌形狀：三角形圖3.46a特點(diǎn)：導(dǎo)向精度高頂角a : a I，-導(dǎo)向精度f，阻尼上升f凸形:適用于不易防護(hù)、速度較低的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。凹形:適用于精密與大型機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌及主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。矩形圖3.46b特點(diǎn)：承載能力高適用于載荷較大而導(dǎo)向性要求略低的機(jī)床。燕尾形圖3.46d特點(diǎn)：占用高度尺寸小，調(diào)整方便適用于受力小、層次多、要求間隙調(diào)整方便的地方。圓柱形圖3.46f特點(diǎn)：加工方便，導(dǎo)向精度低，剛度低。應(yīng)用最少。導(dǎo)軌的組合：雙三角形圖3.46a特點(diǎn)：導(dǎo)向精度高，精度保持性好，工藝性差。適用于精度要求較高的機(jī)床雙矩形如：絲杠車床、齒輪加工機(jī)床。雙矩形圖 3.46b特點(diǎn)：承載能力高，導(dǎo)向精度較低。適用 于普通精度或重型機(jī)床。組合方式：窄式組合圖3.46a寬式組合圖3.46b三角形+矩形圖3.46c特點(diǎn)：導(dǎo)向精度較高，承載能力高，應(yīng)用 最廣（車床溜板、磨床、龍門刨床 龍門銑床、滾齒機(jī)、坐標(biāo)鏜