第1章 机械设计概论

1、概论、零件强度概论、零件强度联联 接接带传动带传动齿轮传动齿轮传动蜗杆传动蜗杆传动链传动链传动轴轴滑动轴承滑动轴承滚动轴承滚动轴承联轴器和离合器联轴器和离合器1 1 课程的性质和任务课程的性质和任务2 设计机器的基本原则和设计程序设计机器的基本原则和设计程序3 机械零件设计概述机械零件设计概述 1 1 课程的性质和任务课程的性质和任务一、课程性质一、课程性质 机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的重要标志。机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的重要标志。 大量地设计制造和广泛采用各种先进的机器，可大大加强促大量地设计制造和广泛采用各种先进的机器，可大大加强促进国民经济发展的力度，加

2、速我国的现代化建设。进国民经济发展的力度，加速我国的现代化建设。 机械工业肩负着为国民经济各个部门提供装备和促进技术改机械工业肩负着为国民经济各个部门提供装备和促进技术改造的重任。造的重任。 机械设计机械设计是机械类专业的一门技术基础课，是初步掌握机是机械类专业的一门技术基础课，是初步掌握机械设计能力的必然环节。械设计能力的必然环节。 本课程中本课程中“设计设计”的含义是指机械装置的实体设计，涉及零件的应的含义是指机械装置的实体设计，涉及零件的应力、强度的分析计算，材料的选择、结构设计，考虑加工工艺性、标力、强度的分析计算，材料的选择、结构设计，考虑加工工艺性、标准化以及经济性、环境保护等准化

3、以及经济性、环境保护等。二、研究对象二、研究对象机械机械机构：构件间运动规律机构：构件间运动规律机器：转换机械能，或用机械能作功。机器：转换机械能，或用机械能作功。天然工具天然工具 简单机器简单机器工业革命工业革命现代机器现代机器改革开放后：我国机械工业得到了长足发展。改革开放后：我国机械工业得到了长足发展。如：火车发展：如：火车发展：蒸汽机车蒸汽机车内燃机车内燃机车电力机车电力机车磁浮列车磁浮列车高速列车高速列车轿车发展：轿车发展：红旗红旗桑塔纳、捷达、奥迪桑塔纳、捷达、奥迪别克、本田、帕萨特别克、本田、帕萨特机器组成：机器组成：原动机原动机传动装置传动装置工作机工作机控制系统控制系统辅助系

4、统（如仪表、照明等）辅助系统（如仪表、照明等）轿车组成：轿车组成： 任何机器都是由许多任何机器都是由许多零件零件组合而成的。组合而成的。部件部件：为完成：为完成同一使命同一使命而协同工作的许多而协同工作的许多零件的组合零件的组合。零件零件：组成机器的：组成机器的不可拆的基本单元不可拆的基本单元（即（即制造制造的基本单元）的基本单元） 。如：滚动轴承如：滚动轴承 、联轴器。联轴器。用途用途专用零部件专用零部件：只在只在一定类型机器一定类型机器中使用的零件，如曲轴。中使用的零件，如曲轴。通用零部件通用零部件：各种机器各种机器中普遍使用的零部件，如齿轮、螺栓。中普遍使用的零部件，如齿轮、螺栓。标准件

5、标准件：制定了：制定了国家标准国家标准，并由，并由专门工厂生产专门工厂生产的零部件。的零部件。 如：滚动轴承、螺栓等。如：滚动轴承、螺栓等。三、任务三、任务1 1、通用机械零部件通用机械零部件的设计计算。的设计计算。2 2、综合运用本课程和其他先修课程的知识，设计机械传动装置、综合运用本课程和其他先修课程的知识，设计机械传动装置和和一般机械。一般机械。 2 2 设计机器的基本原则和设计程序设计机器的基本原则和设计程序 在不同类型、不同规格的各种机器中，有相当多的零部件在不同类型、不同规格的各种机器中，有相当多的零部件是相同的，将这些零部件加以标准化，并按尺寸不同加以系列是相同的，将这些零部件加

6、以标准化，并按尺寸不同加以系列化，则设计者毋须重复设计，可直接从手册的标准中选用。通化，则设计者毋须重复设计，可直接从手册的标准中选用。通用化是指系列之内或跨系列的产品之间尽量采用同一结构和尺用化是指系列之内或跨系列的产品之间尽量采用同一结构和尺寸的零部件，以减少企业内部的零部件数。寸的零部件，以减少企业内部的零部件数。标准化、系列化、通用化标准化、系列化、通用化 一、设计机器应满足的基本要求一、设计机器应满足的基本要求1 1、使用要求：实现预定功能，工作可、使用要求：实现预定功能，工作可靠。靠。2 2、经济性要求、经济性要求三方面：生产成本低、使用消耗小、维护费用低。三方面：生产成本低、使用

7、消耗小、维护费用低。措施：措施：1 1）设计中采用）设计中采用“三化三化”零部件；零部件；标准化、系列化、通用化标准化、系列化、通用化2 2）应用成熟的新技术、新材料。）应用成熟的新技术、新材料。3 3）选用高效率设备，减少动力、燃料消耗。）选用高效率设备，减少动力、燃料消耗。3 3、外观造型要求、外观造型要求颜色、造型颜色、造型4 4、环保要求、环保要求噪音、废气、废液。噪音、废气、废液。二、机械设计的一般程序二、机械设计的一般程序机械设计是一个机械设计是一个创新创新与与借鉴借鉴相结合的过程，一般程序如下：相结合的过程，一般程序如下：设计任务设计任务调研调研总体设计总体设计技术设计技术设计试

8、制试制投产投产试验试验修改修改3 3 机械零件设计概述机械零件设计概述一、设计机械零件时应满足的基本要求一、设计机械零件时应满足的基本要求1 1、避免在预期寿命内失效的要求（强度、刚度、寿命）；、避免在预期寿命内失效的要求（强度、刚度、寿命）；2 2、结构工艺性要求（便于加工、装配）；、结构工艺性要求（便于加工、装配）；3 3、经济性要求（材料、加工方法、精度等级）；、经济性要求（材料、加工方法、精度等级）；4 4、质量小的要求（节约材料、质量小的要求（节约材料、惯性力）；惯性力）；5 5、可靠性要求。、可靠性要求。二、设计方法二、设计方法1 1、理论设、理论设计计1 1）根据使用要求，选择零

9、件的类型和结构。）根据使用要求，选择零件的类型和结构。2 2）根据机器的工作要求，计算作用在零件上的载荷。）根据机器的工作要求，计算作用在零件上的载荷。名义载荷名义载荷（F F、P P、T T）：力学公式计算出的载荷。）：力学公式计算出的载荷。但：由于载荷作用的不平稳性、分布的不均匀性等因素，但：由于载荷作用的不平稳性、分布的不均匀性等因素， 实际载荷大于名义载荷实际载荷大于名义载荷载荷系数载荷系数K K 计算载荷计算载荷(F(Fc c、P Pc c、T Tc c) )= =载荷系数载荷系数名义载荷名义载荷3 3）选择适当的材料。）选择适当的材料。4 4）根据零件工作能力准则，确定零件的主要尺寸）根据零件工作能力准则，确定零件的主要尺寸两种计算方法：两种计算方法：a a）设计计算设计计算：直接求出危险截面尺寸：直接求出危险截面尺寸A A。FA b b）校核计算校核计算：其他方法初步设计：其他方法初步设计 验算。验算。?AF5 5）画零件图。）画零件图。2 2、经验设计、经验设计根据根据经验关系式经验关系式，用，用类比类比的方法所进行的设