1__机械设计基础概论

1、机械设计基础机械设计基础1.1 1.1 机械设计的基本知识机械设计的基本知识第第1 1章章 机械设计基础概论机械设计基础概论机械设计分为两种：机械设计分为两种：一、应用新技术、新方法开发创造新机械；一、应用新技术、新方法开发创造新机械；二、在原有机械基础上重新设计或进行局部改造，从而改二、在原有机械基础上重新设计或进行局部改造，从而改变或提高原有机械的性能。变或提高原有机械的性能。机械设计质量直接影响机械产品的性能、价格及经济效益。机械设计质量直接影响机械产品的性能、价格及经济效益。机械设计基础机械设计基础1.1.1 1.1.1 设计机械零件的基本要求设计机械零件的基本要求基本要求：零件工作可

2、靠并且成本低廉。基本要求：零件工作可靠并且成本低廉。零件的工作能力：零件的工作能力： 在不发生失效的条件下，规定期限内零件所能工作的限在不发生失效的条件下，规定期限内零件所能工作的限度。叫做零件的工作能力，又称为承载能力。度。叫做零件的工作能力，又称为承载能力。失效：失效：机械零件丧失规定的功能叫做失效。机械零件丧失规定的功能叫做失效。机械设计基础机械设计基础1、合理选材，降低材料费用；、合理选材，降低材料费用；2、保证良好的工艺性，减少制造费用；、保证良好的工艺性，减少制造费用；3、尽量采用标准化、通用化设计。简化设计过程，降低成本。、尽量采用标准化、通用化设计。简化设计过程，降低成本。怎样

3、才能做到设怎样才能做到设计时降低成本，计时降低成本，提高综合经济效益？提高综合经济效益？机械设计基础机械设计基础1.1.2 1.1.2 机械设计的基本要求机械设计的基本要求机械设计的基本要求：机械设计的基本要求：一、实现预设功能；一、实现预设功能；二、满足可靠性要求；二、满足可靠性要求；三、满足经济性要求；三、满足经济性要求；四、满足社会要求；四、满足社会要求；五、满足其他特殊要求。五、满足其他特殊要求。 机械设计是机械生产的第一步，是决定机械性能的最机械设计是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要因素。例如：做衣服时设计师的图纸很关键。主要因素。例如：做衣服时设计师的图纸很关键。机械设计基

4、础机械设计基础可靠性要求可靠性要求 机械系统的零部件越多，可靠性越低，尽可能减少零部件机械系统的零部件越多，可靠性越低，尽可能减少零部件数目。可靠性是衡量产品质量的重要指标。数目。可靠性是衡量产品质量的重要指标。经济性要求经济性要求 1、应尽可能采用先进的设计方法，计算机辅助设计，加快、应尽可能采用先进的设计方法，计算机辅助设计，加快设计进度，降低设计成本；设计进度，降低设计成本； 2、尽量采用标准件、通用件，产品系列化；、尽量采用标准件、通用件，产品系列化； 3、采用新技术、新材料和新结构，选用高效传动系统以降、采用新技术、新材料和新结构，选用高效传动系统以降低能耗；低能耗； 4、考虑机器的

5、机械化、自动化水平，提高机器的生产率。、考虑机器的机械化、自动化水平，提高机器的生产率。机械设计基础机械设计基础满足社会要求满足社会要求 操作方便、省力，劳动强度低，维修简便；能够安全运行；操作方便、省力，劳动强度低，维修简便；能够安全运行；造型美观；低噪音、无毒、低辐射等。造型美观；低噪音、无毒、低辐射等。特殊要求特殊要求 特殊机器的特殊要求。特殊机器的特殊要求。机械设计基础机械设计基础1.1.3 1.1.3 机械设计的一般过程机械设计的一般过程1、机械整体设计阶段、机械整体设计阶段可行性研究阶段；可行性研究阶段；方案设计阶段；方案设计阶段；技术设计阶段；技术设计阶段；制造及实验阶段。制造及

6、实验阶段。 机械设计方法多种，常规的设计方法仍然是重要的、机械设计方法多种，常规的设计方法仍然是重要的、基础的。常规设计方法有理论设计、经验设计和模型实验基础的。常规设计方法有理论设计、经验设计和模型实验设计等。设计等。理论计算工作经验实验检验机械设计基础机械设计基础2、设计机械零件步骤、设计机械零件步骤计算受力情况：计算受力情况：根据零件的工作情况和简化的计算方案，确定根据零件的工作情况和简化的计算方案，确定作用于零件上的载荷；作用于零件上的载荷；了解受损情况：了解受损情况：根据零件的工作情况，分析可能的失效形式；根据零件的工作情况，分析可能的失效形式；选材料，定尺寸：选材料，定尺寸：选定材

7、料，进行主要参数的选择，计算确定选定材料，进行主要参数的选择，计算确定零件尺寸，考虑热处理及结构工艺性要求；零件尺寸，考虑热处理及结构工艺性要求；设计结构：设计结构：根据工艺性和标准化要求进行零件的结构设计；根据工艺性和标准化要求进行零件的结构设计；定参数，绘图：定参数，绘图：对零件进行校核计算，确定主要参数，绘制工对零件进行校核计算，确定主要参数，绘制工程图，确定技术要求，编写说明书及有关技术文件。程图，确定技术要求，编写说明书及有关技术文件。机械设计基础机械设计基础机械零件的通用化：机械零件的通用化： 是最大限度的减少和合并产品的型号、尺寸、材料品是最大限度的减少和合并产品的型号、尺寸、材

8、料品种等，使零部件尽量在不同规格的同类产品，甚至在不同种等，使零部件尽量在不同规格的同类产品，甚至在不同产品上通用。产品上通用。产品系列化：产品系列化： 对同一产品为满足不同的使用要求，在基本结构和基对同一产品为满足不同的使用要求，在基本结构和基本尺寸不变的条件下，规定若干辅助尺寸不同的产品。本尺寸不变的条件下，规定若干辅助尺寸不同的产品。机械设计基础机械设计基础机械零件的标准化类型：机械零件的标准化类型： 国家标准国家标准GB, 机械工业标准机械工业标准JB, 纺织工业标准纺织工业标准PJ, 国际标准化组织国际标准化组织ISO.机械设计基础机械设计基础 零件常用材料有钢、铸铁、有色金属、非金

9、属材料等，不同的零件常用材料有钢、铸铁、有色金属、非金属材料等，不同的材料由于性能不同，适用于不同的情况。材料由于性能不同，适用于不同的情况。1.2.1 1.2.1 常用材料简介常用材料简介1.2 1.2 机械工程常用材料机械工程常用材料机械设计基础机械设计基础 引起零件失效的原因可能有：引起零件失效的原因可能有： (1)(1)强度不够，发生断裂，如齿轮轮齿断裂。强度不够，发生断裂，如齿轮轮齿断裂。 (2)(2)刚度不够，发生过度的弹性变形，如轴的挠度和转角过大，刚度不够，发生过度的弹性变形，如轴的挠度和转角过大，使轴弯曲；使轴弯曲； (3)(3)磨损严重，使零件损坏或丧失精度，如齿轮轮齿过度

10、磨损，磨损严重，使零件损坏或丧失精度，如齿轮轮齿过度磨损，链条、链轮的磨损等；链条、链轮的磨损等； (4)(4)摩擦力不够，如带传动打滑；摩擦力不够，如带传动打滑； (5)(5)强烈的共振，如轴所受干扰频率接近自振频率时将引起共强烈的共振，如轴所受干扰频率接近自振频率时将引起共振等。振等。 机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。机械设计基础机械设计基础机械工程常用材料的分类和应用举例机械工程常用材料的分类和应用举例机械设计基础机械设计基础续表续表机械设计基础机械设计基础各种钢铁材料的牌号及力学性能各种钢铁材料的牌号及力学性能机械设计基础机械

11、设计基础1.2.2 1.2.2 机械零件材料的选用原则机械零件材料的选用原则 机械零件材料一般的选择原则：机械零件材料一般的选择原则： (1)(1)根据计算强度设计零件，根据计算强度设计零件， 尺寸、重量受限时，选用强度较高的材料；尺寸、重量受限时，选用强度较高的材料； (2)(2)根据计算刚度设计零件，应选用弹性模量较大的材料；根据计算刚度设计零件，应选用弹性模量较大的材料； (3)(3)若零件表面接触应力较高（如齿轮），应选用可以进行表若零件表面接触应力较高（如齿轮），应选用可以进行表面强化处理的材料（如调制钢、渗碳钢）；面强化处理的材料（如调制钢、渗碳钢）； (4)(4)对容易磨损的零件

12、（如链条），应选用耐磨性好的材料；对容易磨损的零件（如链条），应选用耐磨性好的材料； (5)(5)对高温下工作的零件，应选用耐热材料（如钢化玻璃杯）；对高温下工作的零件，应选用耐热材料（如钢化玻璃杯）； （6 6）对在腐蚀性介质中工作的零件，应选用耐腐蚀材料。）对在腐蚀性介质中工作的零件，应选用耐腐蚀材料。 另外，要考虑材料的费用（材料费占成本的另外，要考虑材料的费用（材料费占成本的3030以上）。以上）。 机械设计基础机械设计基础材料的费用材料的费用原材料的价格原材料的价格零件制造费用零件制造费用包括包括（材料费占成本（材料费占成本的的3030以上）以上）机械设计基础机械设计基础机械零件材料

13、具体的选用措施：机械零件材料具体的选用措施： (1)(1)尽量采用高强度铸铁来代替钢材，用工程塑料或粉末冶金尽量采用高强度铸铁来代替钢材，用工程塑料或粉末冶金材料代替有色金属材料；材料代替有色金属材料； (2)(2)采用热处理或表面强化处理等工艺，充分发挥利用材料的采用热处理或表面强化处理等工艺，充分发挥利用材料的潜在力学性能；潜在力学性能； (3)(3)合理采用表面镀层等方法，减少磨损速度，延长零件的使合理采用表面镀层等方法，减少磨损速度，延长零件的使用寿命；用寿命； (4)(4)采用组合式零件结构，使得工作部分用贵重材料，非工作采用组合式零件结构，使得工作部分用贵重材料，非工作部分用廉价材

14、料（如部分铸铁刀具只在刀尖处用金刚石、大型蜗轮部分用廉价材料（如部分铸铁刀具只在刀尖处用金刚石、大型蜗轮用青铜齿圈和铸铁轮心的组合式结构）；用青铜齿圈和铸铁轮心的组合式结构）； (5)(5)优化工艺方案，提高材料的利用率；优化工艺方案，提高材料的利用率； （6 6）用本地富有元素合金钢代替稀有元素合金钢，金属采购、）用本地富有元素合金钢代替稀有元素合金钢，金属采购、运输费用。运输费用。机械设计基础机械设计基础1.3.1 1.3.1 机械零件的载荷和应力机械零件的载荷和应力1.3 1.3 机械零件的强度机械零件的强度 强度准则是设计机械零件的最基本准则。利用强度准则设强度准则是设计机械零件的最基

15、本准则。利用强度准则设计零件时需要计算出零件中的应力。而应力是由作用在零件上计零件时需要计算出零件中的应力。而应力是由作用在零件上的载荷引起的。的载荷引起的。机械零件所受的载荷包括：外力机械零件所受的载荷包括：外力F F、转矩、转矩T T、弯矩、弯矩M M和功率和功率P P等。等。机械设计基础机械设计基础在计算中，常把载荷分为名义载荷和计算载荷：在计算中，常把载荷分为名义载荷和计算载荷： （1 1）名义载荷：根据额定功率用力学公式计算出的，在理想的）名义载荷：根据额定功率用力学公式计算出的，在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷称为名义载荷。平稳工作条件下作用在零件上的载荷称为名义载荷。 （

16、2 2）计算载荷：机械在运转时，还会受到各种附加载荷，用引）计算载荷：机械在运转时，还会受到各种附加载荷，用引入载荷系数（有时只考虑工作情况的影响，则用工作情况系数）来入载荷系数（有时只考虑工作情况的影响，则用工作情况系数）来估计这些因素的影响。载荷系数与名义载荷的乘积称为计算载荷。估计这些因素的影响。载荷系数与名义载荷的乘积称为计算载荷。载荷按其大小和方向是否随时间发生变化，可分为：载荷按其大小和方向是否随时间发生变化，可分为： （1 1）静载荷：不随时间变化（或变化缓慢）的载荷；）静载荷：不随时间变化（或变化缓慢）的载荷； （2 2）变载荷：随时间变化的载荷。变载荷分为循环变）变载荷：随时

17、间变化的载荷。变载荷分为循环变载荷和随机变载荷。载荷和随机变载荷。1 1、载荷的分类：、载荷的分类：机械设计基础机械设计基础（1 1）静应力：大小和方向不随时间变化或变化缓慢的应力。静应）静应力：大小和方向不随时间变化或变化缓慢的应力。静应力只能在静载荷作用下产生。力只能在静载荷作用下产生。（2 2）变应力：大小和方向随时间显著变化的应力。变应力由变载）变应力：大小和方向随时间显著变化的应力。变应力由变载荷产生，也可由静载荷作用下产生（如齿轮、带、滚动轴承等）。荷产生，也可由静载荷作用下产生（如齿轮、带、滚动轴承等）。稳定循环变应力：稳定循环变应力：变应力中周期、应力幅和平均应力都不随时间变应

18、力中周期、应力幅和平均应力都不随时间变化的变应力称为稳定循环变应力。变化的变应力称为稳定循环变应力。 2 2、应力的分类：、应力的分类：稳定循环变应力稳定循环变应力非对称循环变应力非对称循环变应力脉动循环变应力脉动循环变应力对称循环变应力对称循环变应力机械设计基础机械设计基础 稳定循环变应力有稳定循环变应力有5 5个参数：个参数： 最大应力最大应力max、最小应力、最小应力min 、平均应力、平均应力m 、应力幅、应力幅a和和循环特性循环特性。循环特性循环特性是最小应力是最小应力minmin和最大应力和最大应力maxmax的比值。的比值。机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础1.3.

19、2 1.3.2 机械零件的工作应力和计算准则机械零件的工作应力和计算准则工作能力：在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度。工作能力：在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度。常见的失效形式：断裂、过大的弹性变形或塑性变形、摩擦表面的常见的失效形式：断裂、过大的弹性变形或塑性变形、摩擦表面的过渡磨损、打滑、过热、连接松动、运动精度达不到要求等。过渡磨损、打滑、过热、连接松动、运动精度达不到要求等。工作能力计算准则：根据零件失效的原因，可建立相应的零件工作工作能力计算准则：根据零件失效的原因，可建立相应的零件工作能力的判定条件。能力的判定条件。计算准则包括：强度判定条件：应力计算准则包括

20、：强度判定条件：应力 许用应力；许用应力； 刚度判定条件：变形量刚度判定条件：变形量 许用变形量；许用变形量； 耐磨性判定条件：压强耐磨性判定条件：压强 许用压强；许用压强； 。 判定条件可概括为：计算量判定条件可概括为：计算量 许用量。许用量。机械设计基础机械设计基础 1 1、机械零件的强度准则（基本条件）、机械零件的强度准则（基本条件） 强度：零件在载荷作用下抵抗断裂、塑性变形及表面失效的强度：零件在载荷作用下抵抗断裂、塑性变形及表面失效的能力。能力。 判定准则：零部件在载荷作用下的工作应力不超过判定准则：零部件在载荷作用下的工作应力不超过许用应力许用应力。 具体判定方法分以下三种情况：具

21、体判定方法分以下三种情况： （1 1）在单向静应力作用下；）在单向静应力作用下； （2 2）在弯曲和扭转复合应力作用下；）在弯曲和扭转复合应力作用下； （3 3）在接触应力作用下。）在接触应力作用下。机械设计基础机械设计基础（1 1）在单向静应力作用下）在单向静应力作用下零件的最大工作应力零件的最大工作应力材料的许用应力材料的许用应力lims?slim?机械设计基础机械设计基础（2 2）在弯曲和扭转复合应力作用下）在弯曲和扭转复合应力作用下 零件的当量应力零件的当量应力材料的许用弯曲应力材料的许用弯曲应力Me= 22b+(T)w机械设计基础机械设计基础（3 3）在接触应力作用下）在接触应力作用

22、下零件接触表面在载荷作用下产生的循环交变最大接触应力零件接触表面在载荷作用下产生的循环交变最大接触应力材料的材料的许用接触应力许用接触应力max= nH22r1212F1b1-1-+EE机械设计基础机械设计基础2 2、刚度准则、刚度准则刚度：机械零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。刚度：机械零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。刚度设计计算的准则为：零件在载荷作用下产生的弹性变形量小刚度设计计算的准则为：零件在载荷作用下产生的弹性变形量小于或等于机器工作性能允许的极限值。于或等于机器工作性能允许的极限值。 yy 机械设计基础机械设计基础3 3、耐磨性准则、耐磨性准则耐磨：由于表面相对运动使零件工

23、作表面的物质不断损失的现象。耐磨：由于表面相对运动使零件工作表面的物质不断损失的现象。耐磨性：零件抵抗磨损的能力。耐磨性：零件抵抗磨损的能力。耐磨性准则：控制摩擦表面的压强（或接触应力）不超过许用值。耐磨性准则：控制摩擦表面的压强（或接触应力）不超过许用值。 = rFppd B机械设计基础机械设计基础结构工艺性：结构工艺性： 是指所设计的零部件在保证产品使用性能的前提下，是指所设计的零部件在保证产品使用性能的前提下，能用生产率高、劳动量小、生产成本低的方法制造出来。能用生产率高、劳动量小、生产成本低的方法制造出来。设计机械零件时，不仅应使零件满足使用要求，同时还应设计机械零件时，不仅应使零件满

24、足使用要求，同时还应满足生产工艺要求。否则，就可能使设计的零件无法制造，满足生产工艺要求。否则，就可能使设计的零件无法制造，或者虽能制造但费工、费料，很不经济。或者虽能制造但费工、费料，很不经济。 良好的工艺性：良好的工艺性： 1 1、机械零件便于加工、加工费用低；、机械零件便于加工、加工费用低； 2 2、结构又满足使用要求。、结构又满足使用要求。1.4 机械零件的结构工艺性机械零件的结构工艺性机械设计基础机械设计基础四、零件装配的结构工艺性。四、零件装配的结构工艺性。1、应装拆方便，、应装拆方便，对于过盈配合零件应增设拆卸螺钉；或采用便于装拆的结构。对于过盈配合零件应增设拆卸螺钉；或采用便于

25、装拆的结构。机械设计基础机械设计基础2、尽量避免装配时进行加工（如攻丝、钻孔等）。、尽量避免装配时进行加工（如攻丝、钻孔等）。3、零件应该选择合理的装配基准。、零件应该选择合理的装配基准。4、尽量减少装配工作量，使装配简化。、尽量减少装配工作量，使装配简化。机械设计基础机械设计基础5、要有正确的装配定位基准。、要有正确的装配定位基准。机械设计基础机械设计基础采用不易导致安装错误的结构。采用不易导致安装错误的结构。机械设计基础机械设计基础1.5 1.5 摩擦、磨损及润滑摩擦、磨损及润滑 机器在工作时，各零件相对运动的接触部分都存在着摩擦，摩机器在工作时，各零件相对运动的接触部分都存在着摩擦，摩擦

26、是机器运转过程中不可避免的物理现象。摩擦不仅消耗能量，而擦是机器运转过程中不可避免的物理现象。摩擦不仅消耗能量，而且使零件发生磨损，甚至导致零件失效。且使零件发生磨损，甚至导致零件失效。 磨损是摩擦的结果，润滑则是减少摩擦和磨损的有力措施，这磨损是摩擦的结果，润滑则是减少摩擦和磨损的有力措施，这三者是相互联系不可分割的。三者是相互联系不可分割的。 机械设计基础机械设计基础1.5.1 1.5.1 摩擦摩擦摩擦：两物体接触区产生阻碍运动并消耗能量的现象，称为摩擦。摩擦：两物体接触区产生阻碍运动并消耗能量的现象，称为摩擦。有些情况下却要利用摩擦工作，如带传动，摩擦制动器等。有些情况下却要利用摩擦工作

27、，如带传动，摩擦制动器等。 根据摩擦副表面间的润滑状态将摩擦分为四种：根据摩擦副表面间的润滑状态将摩擦分为四种：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦( (如图所示如图所示) )。 摩擦状态摩擦状态(a）干摩擦）干摩擦(b）边界摩擦）边界摩擦 (c）液体摩擦）液体摩擦(d）混合摩擦）混合摩擦机械设计基础机械设计基础 (1) (1)干摩擦干摩擦 摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜的纯净金属接触时的摩擦，摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜的纯净金属接触时的摩擦，称为干摩擦。称为干摩擦。 (2)(2)液体摩擦液体摩擦 两摩擦表面完全被液体层隔开、表面凸峰不直接接触的摩擦称两

28、摩擦表面完全被液体层隔开、表面凸峰不直接接触的摩擦称为液体摩擦。为液体摩擦。 (3)(3)边界摩擦边界摩擦 两摩擦表面各附有一层极薄的边界膜，两表面仍是凸峰接触的两摩擦表面各附有一层极薄的边界膜，两表面仍是凸峰接触的摩擦状态称为边界摩擦。摩擦状态称为边界摩擦。 (4)(4)混合摩擦混合摩擦 两表面间同时存在干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的状态称为混两表面间同时存在干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的状态称为混合摩擦。合摩擦。机械设计基础机械设计基础 1.5.2 1.5.2 磨损磨损磨损：摩擦使零件表面材料逐渐损失的现象。称为磨损。磨损：摩擦使零件表面材料逐渐损失的现象。称为磨损。磨损率磨损率: :单位时间

29、内材料的磨损量。单位时间内材料的磨损量。磨损的危害：改变零件的尺寸、形状，影响零件和机器的功能。磨损的危害：改变零件的尺寸、形状，影响零件和机器的功能。 缩短零件的使用寿命。缩短零件的使用寿命。磨损的应用：工程上利用磨损的原理来减少零件的表面粗糙度。磨损的应用：工程上利用磨损的原理来减少零件的表面粗糙度。 如：磨削加工、抛光等。如：磨削加工、抛光等。磨损过程磨损过程机械设计基础机械设计基础1 1、磨损过程大致可分为三个阶段。、磨损过程大致可分为三个阶段。磨损过程磨损过程跑合跑合( (磨合磨合) )磨损阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。磨损阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。如图所示。如图所示。机

30、械设计基础机械设计基础 (1) (1) 跑合跑合( (磨合磨合) )磨损阶段磨损阶段 （段）段） 由于机械加工的表面具有一定的不平度存在；运转初期，摩由于机械加工的表面具有一定的不平度存在；运转初期，摩擦副的实际接触面积较小，单位面积上的实际载荷较大，因此，擦副的实际接触面积较小，单位面积上的实际载荷较大，因此，磨损速度较快。磨损速度较快。 (2) (2) 稳定磨损阶段（稳定磨损阶段（段）段） 机件以平稳缓慢的速度磨损，这个阶段的长短就代表机件使机件以平稳缓慢的速度磨损，这个阶段的长短就代表机件使用寿命的长短。用寿命的长短。 (3) (3) 剧烈磨损阶段（剧烈磨损阶段（段）段） 经稳定磨损阶段

31、后，使精度降低、间隙增大，从而产生冲击、经稳定磨损阶段后，使精度降低、间隙增大，从而产生冲击、振动和噪声，磨损加剧，温度升高，短时间内使零件迅速报废。振动和噪声，磨损加剧，温度升高，短时间内使零件迅速报废。 机械设计基础机械设计基础2 2、 磨损的分类磨损的分类 按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同，一般工况下把按照磨损的机理以及零件表面磨损状态的不同，一般工况下把磨损分为磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等。磨损分为磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等。 (1(1）粘着磨损）粘着磨损 也称胶合，摩擦表面的微观凸峰粘在一起后，在相对运动也称胶合，摩擦表面的微观凸峰粘在一起后，在相对

32、运动中，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘着磨损。中，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘着磨损。 (2(2）磨粒磨损）磨粒磨损 也称磨料磨损，是外界的硬颗粒或粗糙的硬表面在相对运也称磨料磨损，是外界的硬颗粒或粗糙的硬表面在相对运动中，对摩擦表面的擦伤所引起的磨损。动中，对摩擦表面的擦伤所引起的磨损。 机械设计基础机械设计基础 (3 (3）疲劳磨损）疲劳磨损( (点蚀点蚀) ) 即疲劳点蚀两个相互滚动或滚动兼滑动的磨擦表面，在循环即疲劳点蚀两个相互滚动或滚动兼滑动的磨擦表面，在循环接触应力作用下，由于材料疲劳剥落而形成凹坑，是高副（点、接触应力作用下，由于材料疲劳剥落而形成凹坑，是高

33、副（点、线接触）机械零件的常见磨损形式。线接触）机械零件的常见磨损形式。 (4(4）腐蚀磨损）腐蚀磨损 摩擦表面在摩擦过程中，伴随有表面材料被腐蚀的现象，这摩擦表面在摩擦过程中，伴随有表面材料被腐蚀的现象，这种情况下产生的磨损即为腐蚀磨损。种情况下产生的磨损即为腐蚀磨损。 注意：实际上大多数磨损是以上述四种磨损形式的复合形式出现注意：实际上大多数磨损是以上述四种磨损形式的复合形式出现的。除了上述四种基本磨损类型以外，还有侵蚀磨损等。的。除了上述四种基本磨损类型以外，还有侵蚀磨损等。机械设计基础机械设计基础1.5.3 1.5.3 润滑润滑润滑：润滑：在摩擦副间加入润滑剂，以降低摩擦、减轻磨损，这

34、种在摩擦副间加入润滑剂，以降低摩擦、减轻磨损，这种 措施称为润滑。措施称为润滑。润滑的主要作用是：润滑的主要作用是： （1 1）减小摩擦系数，提高机械效率；）减小摩擦系数，提高机械效率； （2 2）减轻磨损，延长机械的使用寿命。）减轻磨损，延长机械的使用寿命。同时润滑还可起到冷却、防尘以及吸振等作用。同时润滑还可起到冷却、防尘以及吸振等作用。润滑剂的类型：润滑剂的类型： 润滑油、润滑脂、固体润滑剂（如石墨等）、气体润滑润滑油、润滑脂、固体润滑剂（如石墨等）、气体润滑剂剂(如空气等如空气等)。机械设计基础机械设计基础1.1.润滑油润滑油有矿物油和合成油两类。有矿物油和合成油两类。矿物油矿物油是石

35、油产品，成本较低。是石油产品，成本较低。合成油合成油为化学合成产品，价格高，目前多用在高温、高速和重载等为化学合成产品，价格高，目前多用在高温、高速和重载等特殊场合。特殊场合。 2.2.润滑油的性能指标润滑油的性能指标 (1)(1)润滑油的黏度润滑油的黏度: : 反映了液体内部产生相对运动时分子间内摩擦阻力的大小。反映了液体内部产生相对运动时分子间内摩擦阻力的大小。 黏度有动力黏度和运动黏度。黏度有动力黏度和运动黏度。 机械设计基础机械设计基础(2)黏度指数：温度升高，黏度将明显降低。黏度指数：温度升高，黏度将明显降低。 黏度指数越大，温度变化对黏度的影响越小，说明润滑油的黏黏度指数越大，温度

36、变化对黏度的影响越小，说明润滑油的黏温性能越好。温性能越好。机械设计基础机械设计基础(3)(3)油性油性: :油性是指润滑油浸润或吸附于干摩擦表面的性能。吸附油性是指润滑油浸润或吸附于干摩擦表面的性能。吸附能力越强，油性越好。能力越强，油性越好。 (4)(4)极压性极压性: :极压性是润滑油中加入含硫、氯、磷的有机极性化合极压性是润滑油中加入含硫、氯、磷的有机极性化合物后，油中极性分子在金属表面生成抗磨、耐高压化学反应膜的物后，油中极性分子在金属表面生成抗磨、耐高压化学反应膜的能力。机械在高温、重载条件下工作时，要选用极压性好的润滑能力。机械在高温、重载条件下工作时，要选用极压性好的润滑油。油

37、。 (5)(5)闪点闪点: :发生瞬间闪火时的最低温度。它是一个使用安全指标。发生瞬间闪火时的最低温度。它是一个使用安全指标。一般要求润滑油闪点高于工作温度一般要求润滑油闪点高于工作温度20203030。 机械设计基础机械设计基础(7)(7)倾点倾点: :为油品在给定条件下能够流动的最低温度。为油品在给定条件下能够流动的最低温度。(6)凝点：润滑油冷却的最高温度称为凝点。凝点反凝点：润滑油冷却的最高温度称为凝点。凝点反映润滑油可使用的最低温度。要求其凝点比最低使映润滑油可使用的最低温度。要求其凝点比最低使用温度低用温度低510。 机械设计基础机械设计基础3.3.润滑油的选择润滑油的选择主要：确

38、定油品的种类和黏度主要：确定油品的种类和黏度( (牌号牌号) )。选择原则：选择原则：1 1、根据机械设备的工作条件、载荷性质和速度确定合适的黏度范、根据机械设备的工作条件、载荷性质和速度确定合适的黏度范围，再选择适当的润滑油品围，再选择适当的润滑油品 种；种；2 2、在高温、重载、低速工作条件下，以及机器工作中有冲击、振、在高温、重载、低速工作条件下，以及机器工作中有冲击、振动，并经常变速、变载、启动、停车、反转，或轴与轴承间隙较大、动，并经常变速、变载、启动、停车、反转，或轴与轴承间隙较大、加工表面粗糙等情况下，宜选用黏度高的润滑油。加工表面粗糙等情况下，宜选用黏度高的润滑油。3 3、高速

39、、轻载、低温、采用压力循环或滴油润滑时，宜选用黏度、高速、轻载、低温、采用压力循环或滴油润滑时，宜选用黏度低的润滑油。低的润滑油。 GB/T 314-1994GB/T 314-1994规定将润滑油在规定将润滑油在4040时的运动黏度中心值作为润滑时的运动黏度中心值作为润滑油的牌号。油的牌号。机械设计基础机械设计基础机械设计基础机械设计基础4.4.润滑脂润滑脂润滑脂：润滑油与稠化剂的膏状混合物。润滑脂：润滑油与稠化剂的膏状混合物。润滑脂的特点：流动性小、不易流失，密封简单。润滑脂的特点：流动性小、不易流失，密封简单。 锥入度和滴点是润滑脂的主要性能指标。锥入度和滴点是润滑脂的主要性能指标。(1)

40、(1)锥入度：是衡量润滑脂黏稠程度的指标。锥入度：是衡量润滑脂黏稠程度的指标。 锥入度数值越大，表明润滑脂的流动性越大。锥入度数值越大，表明润滑脂的流动性越大。 (2)(2)滴点：在规定的条件下，将润滑脂加热至使它从容器口中滴下滴点：在规定的条件下，将润滑脂加热至使它从容器口中滴下第一滴时的温度，第一滴时的温度， 称为该润滑脂的滴点。选择润滑脂的滴点时应称为该润滑脂的滴点。选择润滑脂的滴点时应使其比工作温度高使其比工作温度高20203030。 机械设计基础机械设计基础与润滑油相比，润滑脂特点：与润滑油相比，润滑脂特点：1 1、黏附能力强、油膜强度高、具有耐高压和极压性，故承载能力、黏附能力强、

41、油膜强度高、具有耐高压和极压性，故承载能力较大；较大；2 2、适用于高温、极压、低速、冲击振动、间歇运动等苛刻的工作、适用于高温、极压、低速、冲击振动、间歇运动等苛刻的工作条件条件 下；下；3 3、使用温度范围广、密封性好、使用寿命长、耗量少、润滑方便、使用温度范围广、密封性好、使用寿命长、耗量少、润滑方便及维修较简单；及维修较简单；4 4、流动性差、摩擦阻力大，不宜用于高速、高温的场合；、流动性差、摩擦阻力大，不宜用于高速、高温的场合；5 5、脂中混入污物后不易清除。、脂中混入污物后不易清除。应用：润滑脂特别适用于滚动轴承的润滑。应用：润滑脂特别适用于滚动轴承的润滑。 机械设计基础机械设计基

42、础1.6 1.6 现代机械设计方法简介现代机械设计方法简介 传统的机械设计：是以实践经验为基础，依据力学和数学建立的理传统的机械设计：是以实践经验为基础，依据力学和数学建立的理论公式和经验公式，运用数表、图形和手册等技术资料，进行方案论公式和经验公式，运用数表、图形和手册等技术资料，进行方案拟订、设计计算、绘图和编写设计说明书。拟订、设计计算、绘图和编写设计说明书。现代机械设计方法：现代机械设计方法：随着微电子技术、控制技术和计算机技术的应随着微电子技术、控制技术和计算机技术的应用。机械设计由局部的零部件静态设计向以机械系统为对象的动态用。机械设计由局部的零部件静态设计向以机械系统为对象的动态

43、设计发展，在设计中使用了许多新的设计理论与方法。如：计算机设计发展，在设计中使用了许多新的设计理论与方法。如：计算机辅助设计、优化设计、可靠性设计、动态设计、系统设计、反求工辅助设计、优化设计、可靠性设计、动态设计、系统设计、反求工程设计、模块化设计等，加速了设计技术的发展。机械产品也从单程设计、模块化设计等，加速了设计技术的发展。机械产品也从单纯机械走向机电一体化，并向着高效能、自动化、综合化和智能化纯机械走向机电一体化，并向着高效能、自动化、综合化和智能化等方向发展。等方向发展。 机械设计基础机械设计基础1.计算机辅助设计计算机辅助设计( Computer Aided Design， CAD) 概念：概念：在机械设计中，利用计算机可以完成产品设计中的计算、在机械设计中，利用计算机可以完成产品设计中的计算、分析、模拟、制图、编制技术文件等工作。分析、模拟、制图、编制技术文件等工作。 应用：应用：利用专家系统确定机械产品设计方案，查阅标准、资料利用专家系统确