第一章 机械设计概论

1、v机械设计概论 v螺纹连接与螺纹传动 v带传动与链传动 v齿轮传动设计 v蜗杆传动设计 v轴的设计 v键连接和销连接设计 v联轴器、离合器和制动器 v滑动轴承v滚动轴承及装置设计 v平面连杆机构 v凸轮机构设计 v常用步进传动机构 第一章第一章 机械设计概论机械设计概论主要内容：主要内容：1-1 机械的组成机械的组成v为了减轻劳动强度，改善劳动条件，提高生产效率创造和发展了各种机械。v国家的发展离不开机械，机械发展的水平可以反映一个国家发展水平。v机械的种类繁多，其构造、性能和用途等各不相同。当从机械的组成分析，又有其共同特点，它们都有一些典型的机构和零件组成。机械和机械设计发展的历史v由几种

2、简单工具而来:v石器时代:石刀、石斧、桔槔、辘轳。牲畜力、风力、火力。v18世纪60年代：蒸汽机。作为动力，促进了其它工业的发展。v19世纪60年代：直流发电机。v19世纪80年代：交流发电机、交流电动机。v20世纪初：电动机取代了蒸汽机。蒸汽机是驱动各种工作机械的基础。机械的基本概念v1. 机器的特征1）人为的组合体2）各实体间有确定的相对运动3）能做有效的机械功或能量转换v2. 机构、零件、构件机构：机器的前两个特征零件：机械制造单元体构件：运动单元体v机器(Machine) v 机构(Mechanism) v 机械(Machinery)机器组成：机器组成：轿车组成：例例-内燃机内燃机 例

3、例2-平面的牛头刨床平面的牛头刨床例例3 -自行车自行车齿轮机构齿轮机构通用零件包括：通用零件包括：齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动；齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动； 轴、联轴器、离合器；滚动轴承、滑动轴承；轴、联轴器、离合器；滚动轴承、滑动轴承； 螺栓、键、花键、销；弹簧等。螺栓、键、花键、销；弹簧等。连杆机构连杆机构凸轮机构凸轮机构零件：组成机器的不可拆的基本单元（即制造的基本单元） 。部件：为完成同一使命而协同工作的许多零件的组合。如：滚动轴承、联轴器。用途专用零部件：只在一定类型机器中使用的零件，如曲轴。通用零部件：各种机器中普遍使用的零部件，如齿轮、螺栓。标准件：制

4、定了国家标准，并由专门工厂生产的零部件。 如：滚动轴承、螺栓等。1-2 本课程的内容、性质和任务本课程的内容、性质和任务v课程内容 机械设计的一般原则，机械组成，常用机构、通用零部件的工作原理、运动特点、结构特点、设计方法v课程性质机械设计基础是一门介绍常用机构和通用机械零件的基本知识、基本设计方法，培养学生初步具有设计简单机械传动装置的专业基础课。v 专业基础课专业基础课v 基础理论课基础理论课 工程专业课工程专业课1-2 本课程的内容、性质和任务本课程的内容、性质和任务v任务：掌握常用机构的结构、特性等基本知识，初步具有选用、分析机构的能力。掌握通用机械零件的工作原理、特点、应用和简单设计

5、计算方法，并初步具有选 用、 分析和设计简单机械传动装置的能力。 运用标准、规范、手册、图册及查阅有关技术资料的能力。1、使用要求实现预定功能，工作可靠。2、经济性要求三方面：生产成本低、使用消耗小、维护费用低。措施：1）设计中采用“三化”零部件；标准化、系列化、通用化2）应用成熟的新技术、新材料。3）选用高效率设备，减少动力、燃料消耗。3、外观造型要求颜色、造型4、环保要求噪音、废气、废液。如：CNG汽车。1-3 机械设计的基本要求和一般程序机械设计的基本要求和一般程序一、机械设计应满足的基本要求一、机械设计应满足的基本要求二、机械设计的一般程序二、机械设计的一般程序1-4 机械零件的工作能

6、力和计算准则机械零件的工作能力和计算准则一、机械零件的工作能力一、机械零件的工作能力n零件的工作能力零件的工作能力是指在一定的工作条件下，是指在一定的工作条件下，在预定的使用期限内，不发生失效的安全在预定的使用期限内，不发生失效的安全工作限度。工作限度。n主要指标（准则）主要指标（准则）：强度、刚度、耐磨性、：强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、耐热性。对于具体的零件，振动稳定性、耐热性。对于具体的零件，应应根据它们的主要失效形式，采用相应的根据它们的主要失效形式，采用相应的计算准则计算准则。二、机械零件的计算准则二、机械零件的计算准则v1. 强度准则强度准则 强度是指零件在一定载荷作用下抵抗破坏

7、的能力。若零件强度不够就会出现整体断裂，表面接触疲劳或塑性变形等失效。v 2. 刚度准则 刚度是指零件在一定载荷下抵抗变形的能力。若刚度不够，变形就会过大，从而影响机械正常工作。例如机床主轴、齿轮轴变形的后果。,二、机械零件的计算准则二、机械零件的计算准则 3. 耐磨性准则 耐磨性准则是指相对运动的零件工作表面抵抗磨损的能力。若磨损过大，则会削弱零件强度，降低配合精度和效率。v 4. 振动和噪声准则v 研究系统的动力特性，分析其噪声源，采取使系统固有振动频率远离受迫振动频率及提高配合精度等措施降低振动和噪声。1-5 机械设计中常用材料的选择机械设计中常用材料的选择v常用材料：钢、铸铁、有色合金

8、（铝合金、常用材料：钢、铸铁、有色合金（铝合金、铜合金）、非金属材料（尼龙、工程塑料、铜合金）、非金属材料（尼龙、工程塑料、橡胶）。橡胶）。常用材料的选择原则：常用材料的选择原则：v满足使用要求满足使用要求v符合工艺要求符合工艺要求v综合经济效益要求综合经济效益要求一、载荷和应力分类一、载荷和应力分类1、载荷分类静载荷：不随时间变化或变化缓慢。动载荷：随时间变化。名义载荷：直接根据额定功率进行计算出来的载荷称为名义载荷，名义载荷的计算一般运用公式来进行。 计算载荷：计算载荷指被吊物体质量与吊索具质量之和， 以及综合考虑到动载系数、不均衡载荷系数的影响后，通过计算所得的载荷 。1-6 许用应力和

9、安全系数许用应力和安全系数一、载荷和应力分类一、载荷和应力分类2、应力分类变应力：变应力就是随着外荷载的变化，应力也相应变化的一种情况。 静应力：是指零件在工作过程中由外因（受力、温度变化等）作用而产生的不变化的应力 。1-6 许用应力和安全系数许用应力和安全系数静应力只能由静载荷产生，变应力可能由变载荷或静载荷产生。a0tt0a在变应力下，零件的主要失效形式为：疲劳破坏二、零件的极限应力二、零件的极限应力lim1. 静应力下的极限应力静应力下的极限应力v 脆性材料脆性材料断裂破坏断裂破坏强度极限强度极限v 塑性材料塑性材料过大塑变过大塑变屈服极限屈服极限2. 变应力下的极限应力变应力下的极限

10、应力v 疲劳破坏疲劳破坏 图中：图中：v N-循环基数循环基数v -对称循环持久极限对称循环持久极限本章英语主题词本章英语主题词机械设计机械设计 machine designmachine design （mechanical designmechanical design）机械零件机械零件 machine componentmachine component （mechanical componentmechanical component）机械传动机械传动 mechanical drivemechanical drive强度准则强度准则 strength criterionstrength criterion刚度准则刚度准则 rigidity criterionrigidity criterion耐磨性准则耐磨性准则 wear ability criterionwear ability criterion （wear-resistance criterionwear-resistance criterion）可靠性准则可靠性准则 reliability cri