第1章 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)概論

第1章機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)概論“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”是工科院校中的一門重要的基礎(chǔ)課，主要介紹機(jī)械中的常用機(jī)構(gòu)和通用零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法。本章將重點(diǎn)介紹我國(guó)機(jī)械發(fā)展簡(jiǎn)史、機(jī)械的組成、本課程研究的對(duì)象和任務(wù)、機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求及程序等。一、早期傳統(tǒng)機(jī)械二、中期近代機(jī)械三、現(xiàn)代機(jī)械1.2機(jī)械的組成機(jī)器是執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，用來轉(zhuǎn)換或傳遞能量、物料和信息。實(shí)例1.內(nèi)燃機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能氣缸體1活塞2進(jìn)氣閥3排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7齒輪9頂桿8內(nèi)燃機(jī)組成1.2機(jī)械的組成進(jìn)氣壓縮作功排氣工作過程1.2機(jī)械的組成組成：是多種人為實(shí)物的組合運(yùn)動(dòng)：各實(shí)物間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)功能：完成有用功或者實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換機(jī)器機(jī)器的共同特征1.2機(jī)械的組成1.2機(jī)械的組成原動(dòng)機(jī)：驅(qū)動(dòng)機(jī)器完成預(yù)定功能的動(dòng)力源工作機(jī)：完成機(jī)器預(yù)定功能的組成部分傳動(dòng)系統(tǒng)：傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。有機(jī)械傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和液力傳動(dòng)等。原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)工作機(jī)控制系統(tǒng)輔助系統(tǒng)（潤(rùn)滑、顯示、照明等本課程只研究機(jī)械傳動(dòng)。

原動(dòng)機(jī)：汽油機(jī)和柴油機(jī)。傳動(dòng)系統(tǒng)：離合器、變速箱、傳動(dòng)軸和差速器。工作機(jī)：車輪、懸掛系統(tǒng)和底盤?？刂葡到y(tǒng)：方向盤和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、排檔桿、剎車及其踏板、離合器及其油門。輔助系統(tǒng)：油量表、速度表、里程表、潤(rùn)滑油溫度表及蓄電平電流表、電壓表等為顯示系統(tǒng)；后視鏡、車門鎖、刮油器等為其它輔助系統(tǒng)；前后燈、儀表盤燈為照明系統(tǒng)；轉(zhuǎn)向信號(hào)燈和車尾紅燈為信號(hào)系統(tǒng)。機(jī)器組成實(shí)例控制器(控制)

帶(傳動(dòng))減速器(傳動(dòng))實(shí)例1：分析自動(dòng)洗衣機(jī)的組成1.2機(jī)械的組成電動(dòng)機(jī)(動(dòng)力)波輪(執(zhí)行)動(dòng)力部分(發(fā)動(dòng)機(jī))工作部分(輪胎等)傳動(dòng)部分(變速箱等)控制部分(方向盤、剎車、油門等)實(shí)例2：分析汽車的組成1.2機(jī)械的組成棘輪機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)變換或傳遞運(yùn)動(dòng)的裝置。機(jī)構(gòu)1.2機(jī)械的組成齒輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)內(nèi)燃機(jī)是由以下機(jī)構(gòu)組成：組成：是多種人為實(shí)物的組合。運(yùn)動(dòng)：各實(shí)物間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)不能完成有用功或者實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。機(jī)構(gòu)的共同特征1.2機(jī)械的組成構(gòu)件：機(jī)器的基本運(yùn)動(dòng)單元體零件：機(jī)器的基本制造單元體曲軸曲軸是一個(gè)構(gòu)件，也是一個(gè)零件構(gòu)件與零件1.2機(jī)械的組成連桿是一個(gè)構(gòu)件，由若干零件組成。構(gòu)件：機(jī)器的基本運(yùn)動(dòng)單元體零件：機(jī)器的基本制造單元體構(gòu)件與零件連桿1.2機(jī)械的組成螺紋聯(lián)接件齒輪普通平鍵機(jī)械中普遍使用的零件。通用零件專用零件汽輪機(jī)葉片曲軸某種特殊機(jī)械中才使用的零件。零件1.2機(jī)械的組成構(gòu)件機(jī)器制造單元運(yùn)動(dòng)單元變換傳遞運(yùn)動(dòng)形式完成有用功或能量轉(zhuǎn)換總結(jié)機(jī)械零件機(jī)構(gòu)1.2機(jī)械的組成1.機(jī)構(gòu)的組成分析3.通用零件的分析與設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容2.常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)1.3本課程研究的對(duì)象和任務(wù)構(gòu)件是如何組成機(jī)構(gòu)的？1.機(jī)構(gòu)的組成分析1.3本課程研究的對(duì)象和任務(wù)機(jī)構(gòu)的組成要素？1.機(jī)構(gòu)的組成分析1.3本課程研究的對(duì)象和任務(wù)機(jī)構(gòu)如何表達(dá)？1.機(jī)構(gòu)的組成分析1.3本課程研究的對(duì)象和任務(wù)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)條件？1.機(jī)構(gòu)的組成分析1.3本課程研究的對(duì)象和任務(wù)工作原理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力性能設(shè)計(jì)方法2.常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)1.3本課程研究的對(duì)象和任務(wù)螺紋聯(lián)接件齒輪普通平鍵失效形式設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)計(jì)算方法維護(hù)方法3.通用零件的分析與設(shè)計(jì)1.3本課程研究的對(duì)象和任務(wù)基礎(chǔ)課程專業(yè)課程技術(shù)基礎(chǔ)課機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的地位承上啟下1.3本課程研究的對(duì)象和任務(wù)更接近工程實(shí)際課程的特點(diǎn)1.3本課程研究的對(duì)象和任務(wù)知識(shí)面更寬，適應(yīng)性更廣1.4機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則斷裂：零件在拉、彎、扭載荷作用下，當(dāng)或時(shí)，就可能發(fā)生斷裂，屬?gòu)?qiáng)度不合格。

疲勞斷裂過載斷裂變形過大：時(shí)發(fā)生,屬剛度不合格。振動(dòng)過大甚至共振：振幅超過了許用值。零件表面失效：

過大接觸應(yīng)力作用造成。

膠合失效（黏著磨損）、點(diǎn)蝕（疲勞磨損）、磨損失效（磨粒磨損）、塑性變型。在化學(xué)腐蝕介質(zhì)的接觸和作用下產(chǎn)生腐蝕失效。

1、機(jī)械零件的主要失效形式1.4機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

保證機(jī)械零件在要求的壽命內(nèi)不出現(xiàn)各種失效。強(qiáng)度準(zhǔn)則，剛度準(zhǔn)則撓度偏轉(zhuǎn)角扭轉(zhuǎn)角振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則使受激振作用的各個(gè)零件的固有頻率f與激振源的

頻率fp

錯(cuò)開。通常應(yīng)保證

fp

0.85f

或

fp

1.15f

磨擦學(xué)準(zhǔn)則

驗(yàn)算壓強(qiáng)

p≤[p]驗(yàn)算pv

pv≤[pv]

驗(yàn)算速度v≤[v]2、機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.5機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求及程序明確設(shè)計(jì)任務(wù)調(diào)查研究可行性論證總體設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)樣機(jī)試制修改圖樣及工藝批量正式生產(chǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程1.6本課程的性質(zhì)和任務(wù)綜合性、應(yīng)用性很強(qiáng)的培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。課前應(yīng)具有必要的基礎(chǔ)理論和金屬加工工藝知識(shí)。

必要的先修課程有

高等數(shù)學(xué)幾何精度規(guī)范學(xué)機(jī)械制圖金屬材料學(xué)工程力學(xué)金工實(shí)習(xí)

1、課程性質(zhì)（1）獲得認(rèn)識(shí)、使用和維護(hù)機(jī)械設(shè)備的一些基本知識(shí)。（2）運(yùn)用有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范