机械设计基础概论学习教案

1、会计学1机械设计基础机械设计基础(jch)概论概论第一页，共36页。第一节 绪 论第二节 机械零件材料(cilio)学基础第三节 机械的组成 第1页/共36页第二页，共36页。一、课程的内容、性质和任务(rn wu)二、机械设计的一般过程简介三、机械零件的设计准则第2页/共36页第三页，共36页。1.课程内容2.课程性质(xngzh) 3.课程任务 第3页/共36页第四页，共36页。具体内容 研究常用机构和通用机械零部件的工作原理、结构特点、基本(jbn)设计理论和设计方法。机器 由机构组成的具有确定运动的机械装置，能实现能量的转换或传递能量、物料或信息，实现预 期的工作。如内燃机、电动机、起

2、重机、金属切削机床和计算机等。机构 是具有确定运动的构件系统，用来传递运动和力 。构件 是机器运动的最小单元。 零件 是机器加工制造的最小单元。机器的组成 由原动机、工作机、传动系统等组成。 第4页/共36页第五页，共36页。 常用机构设计 连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构（棘轮机构、 槽轮机构、不完全齿轮机构） 等。 常用通用零部件设计 传动(chundng)零件：齿轮传动(chundng)、蜗杆传动(chundng)、带传动(chundng)、螺旋传动(chundng)等。 联接零件: 螺纹联接、键联接、销联接等。 轴系零件：轴、轴承（滑动轴承、滚动轴承、联轴器等 。第5页/共36页第六页

3、，共36页。 齿轮(chln)传动蜗杆传动带传动(chundng)第6页/共36页第七页，共36页。圆柱(yunzh)平摩擦轮传动（a）滑动螺旋(luxun) ;(b）滚动螺旋(luxun);（c）静压螺旋(luxun) 链传动螺旋(luxun)传动(a)(b)(c)第7页/共36页第八页，共36页。螺纹(luwn)联接键联接(lin ji)销联接(lin ji)第8页/共36页第九页，共36页。轴滑动轴承(hu dn zhu chn)滚动轴承(gndngzhuchng)联轴器第9页/共36页第十页，共36页。数控立式(l sh)升降台铣床电机电机(dinj)起重机起重机第10页/共36页第十

4、一页，共36页。连杆连杆(li(lin n n)n)曲柄曲柄(qb(qbng)ng)1-气缸体；2-活塞；3-连杆(lin n)；4-曲轴；5、6-齿轮；7-凸轮；8-进气阀顶杆 第11页/共36页第十二页，共36页。原动机： 驱动机器完成预定功能(gngnng)的动力源工作机： 完成机器预定功能(gngnng)的组成部分传动系统：传递运动和动力 。有机械传动、电力传动和液力传动等。原动机 传动系统工作(gngzu)机 控制系统辅助系统（润滑、显示辅助系统（润滑、显示 、照明等、照明等（实例）本课程只研究机械传动。第12页/共36页第十三页，共36页。 原原 动动 机：机： 汽油机和柴油机。汽

5、油机和柴油机。传动系统：离合器、变速箱、传动系统：离合器、变速箱、 传动轴和差速器。传动轴和差速器。 工工 作作 机：机： 车轮、悬挂系统车轮、悬挂系统 和底盘。和底盘。控制系统：方向盘和转向系统、排档杆、刹车及其踏板控制系统：方向盘和转向系统、排档杆、刹车及其踏板(t bn)、油门。、油门。辅助系统：油量表、速度表、里程表、润滑油温度表及蓄电平电流表、电辅助系统：油量表、速度表、里程表、润滑油温度表及蓄电平电流表、电 压表等为显示系统；后视镜、车门锁、刮油器等为其它辅助系压表等为显示系统；后视镜、车门锁、刮油器等为其它辅助系 统；前后灯、仪表盘灯为照明系统；转向信号灯和车尾红灯为统；前后灯、

6、仪表盘灯为照明系统；转向信号灯和车尾红灯为 信号系统。信号系统。第13页/共36页第十四页，共36页。 专业(zhuny)技术基础课先修课程(kchng) 高等数学 金属工艺学 机械制图 工程力学 第14页/共36页第十五页，共36页。 （1）了解机械设计基本知识。 （2）运用(ynyng)有关设计资料的能力。 （3）掌握常用机构和通用零、部件的设计理论和方法。第15页/共36页第十六页，共36页。1. 产品规划 根据社会的需要和市场的需求，确定所设计机械（机器）的功能范围和性能指标，拟订设计任务书。2. 方案设计 按设计任务书的要求，尽量(jnling)构思出多种可行的设计方案，通过对比、筛

7、选，优选出一种功能满足要求、工作原理可靠、结构设计合理、制造成本低廉的最优方案。3. 技术设计 对已选定的设计方案进行分析计算，确定机构和零件的工作参数以及机械（机器）的主要结构尺寸，完成每一个零件的结构设计，按照国家标准，绘制出整台机器的设计总图和全部零、部件的施工图，编写有关技术文件 。4. 试制、调试、鉴定 进行样机试制，对样机进行试验、测定，从技术上、经济上作出评定，提出改进意见。第16页/共36页第十七页，共36页。 1、机械零件的主要(zhyo)失效形式 2、机械零件的设计准则失效：在规定的工作条件(tiojin)下机械零件失去了正常工作能力。第17页/共36页第十八页，共36页。

8、断裂：零件(ln jin)在拉、弯、扭载荷作用下 ，当 或 时，就可能发生断裂，属强度不合格。 疲劳断裂 过载断裂变形过大： 时发生,属刚度不合格。振动过大甚至共振 ：振幅超过了许用值。零件(ln jin)表面失效： 过大接触应力作用造成。 胶合失效（黏着磨损）、点蚀（疲劳磨损）、 磨损失效（磨粒磨损）、塑性变型。 在化学腐蚀介质的接触和作用下产生腐蚀失效 。 s第18页/共36页第十九页，共36页。 保证机械零件在要求的寿命内不出现各种失效。 强度准则 ， 刚度准则 挠度 偏转角 扭转角 振动稳定性准则 使受激振作用的各个零件的固有频率f 与激振源的频 率 f p 错开(cu ki)。通常应

9、保证 f p 0.85f 或 f p 1.15f 磨擦学准则 验算压强 p p 验算pv pv pv 验算速度 v vSlimSlim yy第19页/共36页第二十页，共36页。一、 金属材料二、 非金属材料三、 复合材料(f h ci lio) 四、钢的热处理简介 机械零件通常(tngchng)都是由金属材料制成的，有时也用非金属材料和复合材料制造。第20页/共36页第二十一页，共36页。 1钢 2铸铁(zhti) 3. 有色金属第21页/共36页第二十二页，共36页。（含碳量小于2%,大于0.7%的铁、碳合金(hjn)）碳素钢碳素结构钢碳素结构钢碳素工具钢碳素工具钢：T7、T8普通普通(p

10、tng)碳素结构钢碳素结构钢 如如Q235、Q275等等优质优质(yuzh)碳素结构钢碳素结构钢低碳钢C0.25% 如20 合金钢合金结构钢合金结构钢合金工具钢合金工具钢 、高速工具钢、硬质合金工具钢、高速工具钢、硬质合金工具钢特类钢特类钢 不锈钢，如2Cr13、滚动轴承钢，如GGr9SiMn、 耐热钢，如3Gr18Ni25Si2等。合金结构钢合金结构钢 如35CrMn2，40CrNiMoA(优质）低金结构钢低金结构钢 如12Mn弹簧钢弹簧钢 如60Si2MnA中碳钢0.6%C0.25% 如45 高碳钢0.6%C 如60 钢第22页/共36页第二十三页，共36页。（含碳量大于2%的铁、碳合金(

11、hjn)） （1）灰铸铁 如HT100、HT300,良好的铸造性、切削加工性、 耐磨性、减振性，但抗拉强度低。（2）球墨铸铁 如QT400-18、QT500-7,强度和塑性比灰铸铁有 很大的提高，具有良好的耐磨性，但铸造性较差。（3）可锻铸铁 如KTH300-06 ,强度、塑性、韧性、耐磨性均 较高，能承受冲击(chngj)振动 , 但生产周期长，成本较高。 铸造大尺寸零件较困难。第23页/共36页第二十四页，共36页。（1）铜合金 黄铜 铜与锌的合金，含少量锰、铝等元素，如 ZCuZn38等。 青铜 青铜以主加元素的不同又可分为锡青铜和铝青铜等，如 CuAl10Fe3、 ZCuSn5PbZn

12、5。青铜比黄铜有更高的强度、硬度、 耐磨性和耐腐蚀性。 （2）铝及铝合金 铝合金具有(jyu)良好的导热、导电性能，其导电性 能大约为铜的60%， 但由于重量轻，在远距离输送 的电缆中常代替铜线 。第24页/共36页第二十五页，共36页。 1工程塑料 2橡胶 常用(chn yn)来制造轮胎、垫板、隔热板、传动带和减振零件等 3夹布胶木 常用(chn yn)来制造板材、电工元件，轻载无噪声齿轮和耐腐蚀元件等。 4其他 陶瓷、皮革、木材、纸板等 。 第25页/共36页第二十六页，共36页。 通常由两种材料结合而成，可发挥材料各自的长处，克服各自固有的缺点。常见的复合材料有： （1）玻璃钢 玻璃和塑

13、料结合而成。 （2）硬质合金(yn zh h jn) 陶瓷与金属粉末烧结在一起 而成 。 （3）硼铝复合材料 硼与铝合金结合而成。第26页/共36页第二十七页，共36页。热处理 将钢在固体(gt)状态下进行不同温度的加热、保温和冷却的工艺方法叫热处理，目的是提高零件的力学性能和改善其工艺性能。图2-1 钢的热处理退火正火临界温度保 温加热淬火回火调质度温时间1. 退火2. 正火3. 淬火4. 回火5. 调质(dio zh)6. 时效7. 表面处理第27页/共36页第二十八页，共36页。一、机器的组成二、机器的基本组成要素(yo s)三 、基本术语 第28页/共36页第二十九页，共36页。原动机

14、： 驱动机器(j q)完成预定功能的动力源工作机： 完成机器(j q)预定功能的组成部分传动系统：传递运动和动力 。有机械传动、电力传动和液力传动等。原动机 传动系统工作(gngzu)机 控制系统(kn zh x tn)辅助系统（润滑、显示辅助系统（润滑、显示 、照明等、照明等本课程只研究机械传动。一、机器的组成一、机器的组成1、机器的组成：第29页/共36页第三十页，共36页。2、机器(j q)的基本组成要素：零件(ln jin)机器(j q)机构构件静联接动联接与动力源组合第30页/共36页第三十一页，共36页。3 3、基本、基本(jbn)(jbn)术语术语（1） 机械零件及部件(bjin

15、)（2） 构件(gujin)（3 ）标准件标准件（4） 运动副运动副第31页/共36页第三十二页，共36页。零件零件(ln jin)及部件及部件 (elements & parts)# 组成(z chn)机器的基本制造单元称为机械零件。# 为完成同一职能在结构上组合在一起为完成同一职能在结构上组合在一起(yq)， 协同工作的总成称为机械部件。协同工作的总成称为机械部件。第32页/共36页第三十三页，共36页。构件(gujin)（components） 组成机械的各相对运动实体称为构件组成机械的各相对运动实体称为构件(gujin)，构件构件(gujin)为机械中的运动单元。为机械中的运动单元。第33页/共36页第三十四页，共36页。标准