自動(dòng)化部機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)基礎(chǔ)理論課件

自動(dòng)化部機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)基礎(chǔ)理論一1機(jī)械零件的失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

機(jī)械設(shè)計(jì)流程公差與配合形位公差目錄機(jī)械裝配基本概念123452切削機(jī)械加工6機(jī)械設(shè)計(jì)流程1緒論：機(jī)器的構(gòu)成

機(jī)器：具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組合體，能做有用的功或?qū)崿F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。

原動(dòng)機(jī):

系統(tǒng)動(dòng)力源，將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能工作機(jī):

直接完成工藝動(dòng)作傳動(dòng)裝置:實(shí)現(xiàn)原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力傳遞

一、機(jī)械應(yīng)滿足的要求1、滿足使用要求,生產(chǎn)率力高.2、安全可靠,有足夠的使用壽命.3、制造、運(yùn)行費(fèi)用低.4、操作維護(hù)方便5、其它要求:

運(yùn)輸方便,造型美觀二、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序三、機(jī)械零件的設(shè)計(jì)步驟1、建立計(jì)算模型—擬定零件的計(jì)算簡(jiǎn)圖2、確定作用在零件上的載荷；3、選擇材料；4、根據(jù)零件可能的失效形式，選用相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，確定零件的形狀和主要尺寸；5、根據(jù)加工工藝的要求、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等，圓整設(shè)計(jì)尺寸；6、根據(jù)加工和裝配要求確定零件的其他尺寸；7、繪制零件工作圖，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。機(jī)械零件的失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一、失效的概念機(jī)械零件在規(guī)定的使用條件下、規(guī)定壽命期限內(nèi)，不能完成規(guī)定功能—失效。二、常見(jiàn)失效形式1、整體斷裂：過(guò)載斷裂、疲勞斷裂塑性變形；2、表面破壞：點(diǎn)蝕、剝落、膠合、磨損、擦傷；3、過(guò)大變形：過(guò)大彈變—?jiǎng)偠炔蛔?/p>

塑性變形—強(qiáng)度不足4、強(qiáng)烈的振動(dòng)；5、功能失效。機(jī)械零件的失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1、強(qiáng)度準(zhǔn)則（衡量機(jī)械零件工作能力的基本準(zhǔn)則）強(qiáng)度：零件抵抗整體斷裂、表面接觸疲勞及塑性變形的能力。

—零件的工作應(yīng)力；—材料的許用應(yīng)力；—材料的極限應(yīng)力；—安全系數(shù)。

例：軸強(qiáng)度不足斷裂等2剛度準(zhǔn)則剛度：零件抵抗彈性變形的能力?！慵ぷ鲿r(shí)的撓度、撓角、轉(zhuǎn)角；—零件工作時(shí)的撓度、撓角、轉(zhuǎn)角的許用值；例：機(jī)床主軸剛度不足，零件加工精度低注：改變材料對(duì)提高剛度無(wú)效，改變零件截面，減少跨度是提高剛度的有效措施。3、壽命準(zhǔn)則

設(shè)計(jì)壽命L≥[L]要求壽命4、耐磨性準(zhǔn)則耐磨性：零件抵抗磨損失效的能力。磨損導(dǎo)致零件尺寸和形狀的變化，過(guò)度磨損導(dǎo)致精度↓強(qiáng)度↓5、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則—限定回轉(zhuǎn)零件的工作頻率偏離系統(tǒng)固有頻率，避免共振公差于配合

一，尺寸公差的表現(xiàn)形式公差于配合

二，尺寸公差的標(biāo)注形式分類與符符號(hào)形位公公差形狀公差(單一要素素,無(wú)基準(zhǔn))形狀或位置置公差差（單一或并聯(lián)要素,有或無(wú)基準(zhǔn)）位置公公差(并聯(lián)要素,有基準(zhǔn)）平面度度直線度圓度圓柱度線輪廓度面輪廓度定向垂直度度角度平行度度跳動(dòng)圓跳動(dòng)全跳動(dòng)定位位置度度同心度度對(duì)稱度定義與標(biāo)標(biāo)注平面度度（Flatness）定義義:實(shí)際被被測(cè)要要素對(duì)對(duì)理想想平面面的允允許變變動(dòng).公差帶帶:距離為為平面面度公公差值值t的兩平平行平平面之之間的的區(qū)域域.Meaning定義與標(biāo)標(biāo)注圓度(Circularity/Roundness)定義義:實(shí)際被被測(cè)要要素對(duì)對(duì)理想想圓的的允許許變動(dòng)動(dòng).公差帶帶:在同一一正截截面上上.半徑差差為圓圓度公公差值值的同同心圓圓之間間的區(qū)區(qū)域.Meaning定義與標(biāo)標(biāo)注圓柱度度(Cylindricity)定義義:實(shí)際被被測(cè)要要素對(duì)對(duì)理想想圓柱柱的允允許變變動(dòng).公差帶帶:半徑差差為圓圓柱度度公差差值的的兩同同軸圓圓柱面面之間間的區(qū)區(qū)域.Meaning定義與標(biāo)標(biāo)注輪廓度度公差差當(dāng)輪廓廓度公公差未未標(biāo)明明基準(zhǔn)準(zhǔn)時(shí),其公差差帶是是浮動(dòng)動(dòng)的,屬于形形狀公公差;當(dāng)輪廓廓度公公差標(biāo)標(biāo)明基基準(zhǔn)時(shí)時(shí),其公差差帶是是固定定的,屬于位位置公公差.定義與標(biāo)標(biāo)注線輪廓廓度(Profileofaline)定義義(無(wú)基準(zhǔn)準(zhǔn)):實(shí)際被被測(cè)要要素對(duì)對(duì)理想想輪廓廓線的的允許許變動(dòng)動(dòng).公差帶帶(無(wú)基準(zhǔn)準(zhǔn)):距離為為線輪輪廓度度公差差值,對(duì)理想想輪廓廓線對(duì)對(duì)稱分分布的的兩等等距曲曲線之之間的的區(qū)域域.定義義(有基準(zhǔn)準(zhǔn)):實(shí)際被被測(cè)要要素對(duì)對(duì)具有有確定定位置置的理理想輪輪廓線線的允允許變變動(dòng).公差帶帶(有基準(zhǔn)準(zhǔn)):距離為為線輪輪廓度度公差差值,對(duì)具有有確定定位置置的理理想輪輪廓線線對(duì)稱稱分布布的兩兩等距距曲線線之間間的區(qū)區(qū)域.Meaning定義與標(biāo)標(biāo)注面輪廓廓度(Profileofasurface)定義義(無(wú)基準(zhǔn)準(zhǔn)):實(shí)際被被測(cè)要要素對(duì)對(duì)理想想輪廓廓面的的允許許變動(dòng)動(dòng).公差帶帶(無(wú)基準(zhǔn)準(zhǔn)):距離為為線輪輪廓度度公差差值,對(duì)理想想輪廓廓面對(duì)對(duì)稱分分布的的兩等等距曲曲面之之間的的區(qū)域域.定義義(有基準(zhǔn)準(zhǔn)):實(shí)際被被測(cè)要要素對(duì)對(duì)具有有確定定位置置的理理想輪輪廓面面的允允許變變動(dòng).公差帶帶(有基準(zhǔn)準(zhǔn)):距離為為線輪輪廓度度公差差值,對(duì)具有有確定定位置置的理理想輪輪廓面面對(duì)稱稱分布布的兩兩等距距曲面面之間間的區(qū)區(qū)域.Meaning定義與與標(biāo)注注定向公公差定向公公差:是關(guān)聯(lián)聯(lián)實(shí)際際要素素對(duì)具具有確確定方方向的的理想想被測(cè)測(cè)要素素的允允許變變動(dòng).理想被被測(cè)要要素的的方向向由基基準(zhǔn)及及理論論正確確尺寸寸(角度)確定.當(dāng)理論論正確確角度度為0時(shí),稱為平平行度度公差差;當(dāng)理論論正確確角度度為90時(shí),稱為垂垂直度度公差差;當(dāng)理論論正確確角度度為其其它任任意角角度時(shí)時(shí),稱為傾傾斜度度(角度)公差.定義與與標(biāo)注注平行度度(Parallelism)公差帶帶:當(dāng)以平平面為為基準(zhǔn)準(zhǔn)時(shí)(如圖),公差帶帶是距距離為為平行行度公公差值值,平行于于基準(zhǔn)準(zhǔn)平面面的兩兩平行行平面面之間間的區(qū)區(qū)域.Meaning定義與與標(biāo)注注垂直度度(Perpendicularity)公差帶帶:當(dāng)以平平面為為基準(zhǔn)準(zhǔn)時(shí),若被被測(cè)測(cè)要要素素為為平平面面(如下下圖圖),則其其垂垂直直度度公公差差帶帶是是距距離離為為垂垂直直度度公公差差值值,垂直直于于基基準(zhǔn)準(zhǔn)平平面面的的兩兩平平行行平平面面之之間間的的區(qū)區(qū)域域.Meaning定義義與與標(biāo)標(biāo)注注角度度/傾斜斜度度(Angularity)公差差帶帶:任意意方方向向上上線線對(duì)對(duì)面面的的傾傾斜斜度度公公差差帶帶(如下下圖圖)是直直徑徑為為傾傾斜斜度度公公差差值值,與基基準(zhǔn)準(zhǔn)平平面面成成理理論論正正確確方方向向的的圓圓柱柱面面內(nèi)內(nèi)的的區(qū)區(qū)域域.Meaning定義義與與標(biāo)標(biāo)注注跳動(dòng)動(dòng)公公差差跳動(dòng)動(dòng)公公差差是是基基于于特特定定的的測(cè)測(cè)量量方方法法規(guī)規(guī)定定的的具具有有綜綜合合性性質(zhì)質(zhì)的的形形位位公公差差項(xiàng)項(xiàng)目目.分為為圓圓跳跳動(dòng)動(dòng)和和全全跳跳動(dòng)動(dòng)兩兩種種.定義義與與標(biāo)標(biāo)注注圓跳跳動(dòng)動(dòng)(CircularRunout)圓跳跳動(dòng)動(dòng)公公差差是是關(guān)關(guān)聯(lián)聯(lián)實(shí)實(shí)際際被被測(cè)測(cè)要要素素對(duì)對(duì)理理想想圓圓的的允允許許變變動(dòng)動(dòng),理想想圓圓的的圓圓心心在在基基準(zhǔn)準(zhǔn)軸軸在在線線.根據(jù)據(jù)允允許許變變動(dòng)動(dòng)的的方方向向,圓跳跳動(dòng)動(dòng)可可以以分分為為徑徑向向圓圓跳跳動(dòng)動(dòng),軸向向(端面面)圓跳跳動(dòng)動(dòng)和和斜斜向向圓圓跳跳動(dòng)動(dòng)三三種種.Meaning定義義與與標(biāo)標(biāo)注注定位位公公差差定位位公公差差是是關(guān)關(guān)聯(lián)聯(lián)實(shí)實(shí)際際被被測(cè)測(cè)要要素素對(duì)對(duì)具具有有確確定定位位置置的的理理想想被被測(cè)測(cè)要要素素的的允允許許變變動(dòng)動(dòng).理想想被被測(cè)測(cè)要要素素的的位位置置由由基基準(zhǔn)準(zhǔn)及及理理論論正正確確尺尺寸寸確確定定.當(dāng)理理論論正正確確尺尺寸寸為為零零,且基準(zhǔn)要要素和被被測(cè)要素素均為軸軸線時(shí),稱為同軸軸度公差差;若基準(zhǔn)要要素和被被測(cè)要素素的軸線線足夠短短,或均為中中心點(diǎn)時(shí)時(shí),稱為同心心度公差差;當(dāng)理論正正確尺寸寸為零,基準(zhǔn)要素素或被測(cè)測(cè)要素為為其它中中心要素素時(shí),稱為對(duì)稱稱度公差差;在其它情情況下,均統(tǒng)稱為為位置度度公差.定義與標(biāo)標(biāo)注同心(軸)度(Concentricity)同軸度公公差帶是是直徑為為同軸度度公差值值,軸線與基準(zhǔn)軸線線重合的的圓柱面面內(nèi)的區(qū)區(qū)域.Meaning定義與標(biāo)標(biāo)注對(duì)稱度(Symmetry)對(duì)稱度公公差帶是是距離為為對(duì)稱度度公差值值,中心平面面(中心線.軸線)與基準(zhǔn)中中心要素素(中心平面面.中心線或或軸線)重合的兩兩平行平平面(或兩平行行直線)之間的區(qū)區(qū)域.Meaning定義與標(biāo)標(biāo)注位置度(Position)根據(jù)被測(cè)測(cè)要素的的不同,位置度公公差可以以分為點(diǎn)點(diǎn)的位置置度公差差,線的位置置度公差差和面的的位置度度公差.如圖,各孔的中中心線必必須位于于直徑為為位置度度公差0.25,軸線位于于由基準(zhǔn)準(zhǔn)和理論正正確尺寸寸所確定定的理想想位置上上的圓柱柱面公差差帶內(nèi).計(jì)算公式式:常見(jiàn)符號(hào)號(hào)及標(biāo)注注名稱標(biāo)注方式名稱標(biāo)注方式材料厚度T最大MAX直徑∮最小MIN球面直徑S∮參考尺寸REF半徑R版本REV球面半徑SR變更點(diǎn)平方SQ倒角Cx公制螺紋Mx特殊公差2.0英制螺紋#x-xx特殊公差2.0表面粗糙度相同特征TYP-0.1-0.3+0.1+0.3常見(jiàn)公差差標(biāo)注機(jī)器裝配配機(jī)械裝配配基本概概念機(jī)械裝配配是按規(guī)規(guī)定的精精度和技技術(shù)要求求，將構(gòu)構(gòu)成機(jī)器器的零件件結(jié)合成成組件、部件和產(chǎn)品的過(guò)程。。裝配是是機(jī)器制制造中的的后期工工作，是是決定產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)節(jié)。機(jī)器裝配配基本作作業(yè)機(jī)器裝配配精度清洗連接校正、調(diào)整與配作

平衡驗(yàn)收、試驗(yàn)相互位置精度相互運(yùn)動(dòng)精度相互配合精度裝配工作作的基本本內(nèi)容清洗去除粘附在零件上的灰塵、切屑和油污。清洗后的零件通常還具有一定的中間防銹能力。聯(lián)接可拆卸聯(lián)接——螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接和銷釘聯(lián)接等，其中以螺紋聯(lián)接的應(yīng)用最為廣泛。不可拆卸連接——焊接、鉚接及過(guò)盈連接等。校正、調(diào)調(diào)整與配配作校正是指產(chǎn)品中相關(guān)零部件相互位置的找正、找平及相應(yīng)的調(diào)整工作。配作通常指配鉆、配鉸、配刮和配磨等。平衡防止運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性要求較高的機(jī)器在使用中出現(xiàn)振動(dòng)。驗(yàn)收試驗(yàn)驗(yàn)根據(jù)有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，對(duì)其進(jìn)行比較全面的檢驗(yàn)和試驗(yàn)。裝配工作作的基本本內(nèi)容機(jī)器裝配配精度分分析回轉(zhuǎn)臺(tái)床鞍升降臺(tái)αPα0αTαRαS圖5-1臥式萬(wàn)能銑床工作臺(tái)面對(duì)升降臺(tái)垂直移動(dòng)的垂直度要求千分表直角尺工作臺(tái)移動(dòng)方向影響裝配配精度的的因素零件的加加工精度度（與多多個(gè)零件件精度有有關(guān)，圖圖5-1）裝配方法法與裝配配技術(shù)零件間的的接觸質(zhì)質(zhì)量力、熱、、內(nèi)應(yīng)力力引起的的零件變變形旋轉(zhuǎn)零件件的不平平衡切削機(jī)械械加工鉗工：通過(guò)工人人手持工工具進(jìn)行行切削加加工。機(jī)械加工工：采用不同同的機(jī)床床（如車車床、銑銑床、刨床床、磨床床、鉆床床等）對(duì)對(duì)工件進(jìn)行切切削加工工。加工工精精度度加工精度度：指零零件經(jīng)切切削加工工后，其其尺寸、、形狀、、位置等等參數(shù)同同理論參參數(shù)的相相符合的的程度，，偏差越越小，加加工精度度越高，，它包括括：a.尺寸精度度：零件尺寸寸參數(shù)的的準(zhǔn)確程程度。b.形狀精度度：零件形狀狀與理想想形狀接接近程度度。c.位置精度度：零件上實(shí)實(shí)際要素素（點(diǎn)、、線、面面）相對(duì)對(duì)于基準(zhǔn)準(zhǔn)之間位位置的準(zhǔn)準(zhǔn)確度。。2022/12/312022/12/312.1加工工精精度度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)規(guī)定：：常用的的精度等等級(jí)分為為20級(jí)，分別別用IT01、IT0、IT1、IT2…IT18表示。數(shù)數(shù)字越大大，精度度越低。。其中IT5-IT13常用。高精度度：IT5、IT6通常由磨磨削加工工獲得。。中等精度度：IT7-IT10通常由精精車、銑銑、刨獲獲得。低精度度：IT11-IT13通常由粗粗車、銑銑、刨、、鉆等加工方方法獲得得。精度等級(jí)尺寸精度范圍Ra值范圍（μm）相應(yīng)的加工方法低精度IT13～I(xiàn)T1125～12.5粗車、粗鏜、粗銑、粗刨、鉆孔等中等精度IT10～I(xiàn)T96.3～3.2半精車、半精鏜、半精銑、半精刨、擴(kuò)孔等IT8～I(xiàn)T71.6～0.8精車、精鏜、精銑、精刨、粗磨、粗鉸等高精度IT7～I(xiàn)T60.8～0.2精磨、精鉸等特別精密精度IT5～I(xiàn)T2Ra＜0.2研磨、珩磨、超精加工、拋光等零件精度度等級(jí)及及其相應(yīng)應(yīng)的加工工方法2.2表面粗粗糙糙度表面粗糙糙度：零件微觀觀表面高高低不平平的程度。產(chǎn)生的原原因：1）切削時(shí)時(shí)刀具與與工件相相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)產(chǎn)生的磨磨擦；2）機(jī)床、、刀具和和工件在在加工時(shí)時(shí)的振動(dòng)動(dòng)；3）切削時(shí)時(shí)從零件件表面撕撕裂的切切屑產(chǎn)生生的痕跡跡；4）加工時(shí)時(shí)零件表表面發(fā)生生塑性變變形。2.2表面粗粗糙糙度表面粗糙糙度對(duì)零零件質(zhì)量量的影響響：零件的表表面粗糙糙度對(duì)機(jī)機(jī)器零件件的性能能和使用用壽命影影響較大大，主要要有以下下幾個(gè)方方面：1）零件表表面粗糙糙，將使使接觸面面積減小小，單位位面積壓壓力加大大，接觸觸變形加大大，磨擦