機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第四版胡家秀

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第四版胡家秀機(jī)械設(shè)計(jì)概述機(jī)械零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械傳動設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)連接與緊固設(shè)計(jì)軸系零部件設(shè)計(jì)液壓與氣壓傳動設(shè)計(jì)基礎(chǔ)目錄CONTENTS01機(jī)械設(shè)計(jì)概述定義機(jī)械設(shè)計(jì)是根據(jù)使用要求對機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動方式、力和能量的傳遞方式、各個(gè)零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。重要性機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的重要組成部分，是機(jī)械生產(chǎn)的第一步，是決定機(jī)械性能的最主要因素。機(jī)械設(shè)計(jì)努力的目標(biāo)是：在各種限定的條件（如材料、加工能力、理論知識和計(jì)算手段等）下設(shè)計(jì)出最好的機(jī)械，即做出優(yōu)化設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)計(jì)的定義與重要性機(jī)械設(shè)計(jì)的歷史與發(fā)展歷史機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展歷史可以追溯到古代，隨著人類對自然規(guī)律認(rèn)識的深入和手工技藝的提高，古代機(jī)械設(shè)計(jì)經(jīng)歷了直覺設(shè)計(jì)階段、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段和常規(guī)設(shè)計(jì)階段。發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，引入了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析等先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)，使得機(jī)械設(shè)計(jì)更加精確、高效和智能化。機(jī)械設(shè)計(jì)的基本原則經(jīng)濟(jì)性原則機(jī)械設(shè)計(jì)必須考慮制造成本和使用成本，力求以最低的成本實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能?？煽啃栽瓌t機(jī)械設(shè)計(jì)必須保證機(jī)器或設(shè)備的可靠性，即在規(guī)定的使用條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。功能原則機(jī)械設(shè)計(jì)必須滿足機(jī)器或設(shè)備的預(yù)定功能要求，這是設(shè)計(jì)的核心。安全性原則機(jī)械設(shè)計(jì)必須保證機(jī)器或設(shè)備在使用過程中的安全性，防止發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。環(huán)保性原則機(jī)械設(shè)計(jì)必須考慮對環(huán)境的影響，力求減少污染和資源消耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。02機(jī)械零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)分類機(jī)械零件可分為通用零件和專用零件兩大類。通用零件如螺栓、軸承等，在各種機(jī)械中都有廣泛應(yīng)用；專用零件則根據(jù)特定機(jī)械的設(shè)計(jì)需求進(jìn)行定制。功能機(jī)械零件在機(jī)械設(shè)備中發(fā)揮著連接、支撐、傳動、密封等多種功能，是構(gòu)成機(jī)械設(shè)備的基本單元。機(jī)械零件的分類與功能零件在工作過程中必須能夠承受各種載荷而不發(fā)生破壞，因此需要滿足一定的強(qiáng)度要求。強(qiáng)度準(zhǔn)則零件在受力時(shí)不能產(chǎn)生過大的變形，否則會影響機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行和精度。剛度準(zhǔn)則對于需要長期運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備，零件的耐磨性至關(guān)重要，否則會導(dǎo)致設(shè)備過早損壞。耐磨性準(zhǔn)則對于高速運(yùn)轉(zhuǎn)或高精度要求的機(jī)械設(shè)備，需要確保零件的振動穩(wěn)定性，以避免因振動產(chǎn)生的噪音和精度損失。振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則金屬材料如鋼、鑄鐵、銅合金等，具有優(yōu)良的力學(xué)性能、加工性能和耐磨性，是制造機(jī)械零件的主要材料。非金屬材料如塑料、橡膠、陶瓷等，具有密度小、耐腐蝕、絕緣等優(yōu)點(diǎn)，在某些特定場合下可替代金屬材料。復(fù)合材料由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料通過物理或化學(xué)方法復(fù)合而成，具有優(yōu)異的綜合性能，如比強(qiáng)度高、耐疲勞性好等，是近年來發(fā)展迅速的新型材料。在選擇機(jī)械零件材料時(shí)，需要綜合考慮零件的受力情況、工作環(huán)境、制造工藝及成本等因素。機(jī)械零件的材料選擇03機(jī)械傳動設(shè)計(jì)

傳動類型及其特點(diǎn)摩擦傳動利用摩擦力傳遞動力和運(yùn)動，如帶傳動、摩擦輪傳動等。具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、過載打滑等特點(diǎn)。嚙合傳動利用齒輪、鏈輪等嚙合元件傳遞動力和運(yùn)動，如齒輪傳動、鏈傳動等。具有傳動比準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長等特點(diǎn)。液壓傳動利用液體的壓力能傳遞動力和運(yùn)動，如液壓泵、液壓馬達(dá)等。具有傳動平穩(wěn)、無級調(diào)速、易于實(shí)現(xiàn)自動化等特點(diǎn)。傳動比的分配原則根據(jù)工作機(jī)的要求、原動機(jī)的特性以及傳動裝置的結(jié)構(gòu)和制造工藝等因素，合理分配各級傳動的傳動比，以保證整個(gè)傳動系統(tǒng)具有良好的工作性能。傳動比的定義主動輪轉(zhuǎn)速與從動輪轉(zhuǎn)速之比，或主動輪齒數(shù)與從動輪齒數(shù)之比。傳動比的計(jì)算方法根據(jù)齒輪齒數(shù)、鏈輪齒數(shù)或帶輪直徑等參數(shù)，通過公式計(jì)算得出各級傳動的傳動比。傳動比的計(jì)算與分配傳動裝置的布局原則根據(jù)機(jī)器的總體布局和工作要求，合理安排各傳動元件的位置和相互關(guān)系，使傳動路線簡短、緊湊，并便于安裝、調(diào)整和維修。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)在滿足強(qiáng)度和剛度要求的前提下，盡量減小結(jié)構(gòu)尺寸和重量；采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化的零部件，提高設(shè)計(jì)效率和降低成本；考慮潤滑、密封和散熱等問題，保證傳動裝置的正常運(yùn)行和延長使用壽命。傳動裝置的布局與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)04機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)蝸桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)類型及其特點(diǎn)由若干剛性構(gòu)件通過低副（轉(zhuǎn)動副、移動副）連接而成的機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動規(guī)律和復(fù)雜軌跡。由兩個(gè)或多個(gè)齒輪組成的高副機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)定比傳動和變速傳動。由凸輪、從動件和機(jī)架組成的高副機(jī)構(gòu)，通過凸輪的輪廓形狀控制從動件的運(yùn)動規(guī)律。由蝸桿和蝸輪組成的高副機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)大傳動比和自鎖功能。用規(guī)定的符號和線條表示機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的相對位置和相對運(yùn)動關(guān)系的簡化圖形。機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，利用自由度計(jì)算公式確定機(jī)構(gòu)的自由度，以判斷機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動。自由度計(jì)算機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及自由度計(jì)算VS研究機(jī)構(gòu)在已知原動件運(yùn)動規(guī)律下的從動件運(yùn)動規(guī)律，包括位移、速度和加速度分析。機(jī)構(gòu)力分析研究機(jī)構(gòu)在已知外力作用下的內(nèi)力分布和變化規(guī)律，包括靜力分析和動力分析。通過力分析可確定機(jī)構(gòu)的受力狀況，為機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性設(shè)計(jì)提供依據(jù)。機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析與力分析05連接與緊固設(shè)計(jì)123被連接件之間可以相互分離，不破壞任何零件。例如螺紋連接、鍵連接、銷連接等?？刹疬B接被連接件之間不能相互分離，或者分離后會破壞零件。例如焊接、鉚接、過盈配合等。不可拆連接利用彈性元件實(shí)現(xiàn)被連接件之間的連接，具有緩沖、減振和降低噪音等功能。例如橡膠連接、彈簧連接等。彈性連接連接類型及其特點(diǎn)03螺旋傳動的類型與應(yīng)用包括滑動螺旋傳動、滾動螺旋傳動和靜壓螺旋傳動等，應(yīng)用于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)等。01螺紋連接類型包括螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接和緊定螺釘連接等。02螺紋連接的預(yù)緊與防松通過擰緊力矩或轉(zhuǎn)角控制預(yù)緊力，采用鎖緊裝置或涂膠等方式實(shí)現(xiàn)防松。螺紋連接與螺旋傳動包括平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接等，適用于軸與軸上零件之間的周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩。鍵連接類型包括矩形花鍵、漸開線花鍵和三角形花鍵等，適用于軸與軸上零件之間的定心精度要求高、載荷大或經(jīng)常滑移的連接。花鍵連接類型包括圓柱銷、圓錐銷和開口銷等，適用于軸上零件的定位、固定或連接，也可用于兩個(gè)零件的相互定位。銷連接類型鍵連接、花鍵連接和銷連接06軸系零部件設(shè)計(jì)軸的類型根據(jù)承載方式可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸；根據(jù)軸線形狀可分為直軸、曲軸和撓性軸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需考慮軸上零件的裝拆、定位、固定、調(diào)整以及加工工藝等要求，合理確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的強(qiáng)度與剛度計(jì)算根據(jù)軸的受力情況，進(jìn)行彎扭組合變形下的強(qiáng)度與剛度計(jì)算，確保軸的安全可靠。軸的類型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸承類型01包括滑動軸承和滾動軸承兩大類。滑動軸承按潤滑方式可分為自潤滑軸承和油潤滑軸承；滾動軸承按滾動體形狀可分為球軸承和滾子軸承。軸承選擇02需根據(jù)工作條件、載荷性質(zhì)、轉(zhuǎn)速高低以及安裝維護(hù)等因素，選擇合適的軸承類型和規(guī)格。軸承的壽命計(jì)算03根據(jù)軸承的載荷譜和額定動載荷，進(jìn)行軸承的壽命計(jì)算，確保軸承的使用壽命滿足要求。軸承的類型與選擇聯(lián)軸器用于連接兩軸并傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩，可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器兩大類。剛性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單、成本低，適用于兩軸對中精度較高、無沖擊載荷的場合；撓性聯(lián)軸器能補(bǔ)償兩軸的相對位移，適用于兩軸對中精度較低、有沖擊載荷的場合。離合器用于在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中將兩軸接合或分離，可分為牙嵌式離合器、摩擦式離合器和電磁式離合器等類型。離合器需滿足工作可靠、結(jié)合平穩(wěn)、分離迅速徹底以及調(diào)節(jié)維護(hù)方便等要求。制動器用于降低機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度或使其停止運(yùn)轉(zhuǎn)，可分為摩擦式制動器和電磁式制動器等類型。制動器需滿足制動迅速、平穩(wěn)可靠以及調(diào)節(jié)維護(hù)方便等要求。聯(lián)軸器、離合器和制動器07液壓與氣壓傳動設(shè)計(jì)基礎(chǔ)液壓傳動是利用液體作為工作介質(zhì)來傳遞動力和運(yùn)動的傳動方式。它依靠液體的壓力能來實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換、傳遞和控制。一個(gè)完整的液壓傳動系統(tǒng)通常由動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油等五部分組成。液壓傳動的工作原理及組成液壓傳動的組成液壓傳動的工作原理氣壓傳動是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來傳遞動力和運(yùn)動的傳動方式。它利用空氣壓縮機(jī)將空氣壓縮成高壓氣體，然后通過管道和控制元件將壓縮氣體輸送到執(zhí)行元件，從而驅(qū)動執(zhí)行元件完成各種動作。氣壓傳動系統(tǒng)通常由氣源裝置、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件等四部分組成。氣壓傳動的工作原理氣壓傳動的組成氣壓傳動的工作原理及組成在選擇液壓元件時(shí)，需要根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力、流量、溫度等參數(shù)以及使用環(huán)境等因素進(jìn)行綜合考慮。同時(shí)