哈工大机械设计PPT 第1-3章

1、1.1 机械的组成及本课程研究(ynji)对象 第一节 机械工业的生产水平是一个国家现代化建设(jinsh)水平的重要标志。机械在国民生产中的地位、作用： 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。“十二五规划”老工业基地改造：注入新的技术国防工业：提供新的装备高技术产业：新装备第1章 绪 论共七十一页特种环境工作(gngzu)的机器人:高辐射 高腐蚀 高粉尘自动化生产线人们代步用的汽车 机器是代替人们体力和部分脑力劳动(lodng)的工具，机器既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品质量，特别是能够大大提高劳动(lodng)生产率和改善劳动(lodng)

2、条件。共七十一页辅助系统：例如润滑、显示(xinsh)、照明等原动机传动装置工作(gngzu)机控制系统1.1.1 机械的组成：1、从功能看四个基本部分及辅助部分共七十一页车床(chchung)共七十一页带式输送机共七十一页抽油机共七十一页 原动机电动机内燃机液压马达(md)共七十一页 传动装置齿轮传动(chundng)带传动绳索传动链传动新型传动共七十一页 工作机（执行系统）：完成机器预定功能(gngnng)的组成部分可以(ky)只有一个执行部分，如压路机的压辊；按机器功能分解成几个执行部分：桥式起重机共七十一页 控制(kngzh)部分共七十一页以汽车(qch)为例：原动机-发动机（汽油机或

3、柴油机）传动(chundng)部分-离合器、变速箱、传动轴和差速器执行部分-车轮、悬挂系统及底盘控制系统-转向盘和转向系统、排档杆刹车及其踏板、离合器踏板及油门辅助装置-油量表、前后灯、车门锁等共七十一页数控加工(ji gng)中的机器人共七十一页机器人焊接(hnji)共七十一页机器人去毛刺(moc)共七十一页1电动机；2v带传动(chundng)；3齿轮传动；4联轴器；5卷筒；6输送带；7控制系统。全自动洗衣机共七十一页2、从制造安装方面看： 任何机械设备都是由许多(xdu)机械零部件组成的。是机械制造过程中为完成同一目的而由若干(rugn)协同工作的零件组合在一起的组合体。例如：轴承，联轴

4、器，发动机。机械部件： 专用零件：气轮机的叶片；内燃机曲轴；枪栓 通用零件：齿轮；螺栓 ;键；销；机械零件：是机械制造过程中不可分拆的最小单元 共七十一页1.1.2 机械设计课的研究对象： 简单机械的设计：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(xunz)、结构设计，考虑加工工艺性、标准化以及经济性、环境保护等。 机械设计课的重点内容： 机械中一般工作条件下、常用参数范围内的通用零部件的工作原理、结构特点、基本设计(shj)理论、设计(shj)计算方法。共七十一页课程(kchng)地位：1.2 本课程的性质、地位(dwi)和任务课程性质：技术基础课实践性课程主干课程技术

5、基础课共七十一页主要任务：初步树立正确的设计思想。掌握设计或选用通用机械零部件的基本知识、理论和方法。具有计算、绘图、查阅与运用技术资料的能力。掌握本课程实验知识，获得实验技能。了解(lioji)机械设计的新发展，培养创新设计能力。共七十一页 本课程：综合性、实践性很强的设计性课程。（1）理论联系实际。（2）抓住设计主线，掌握机械零部件设计规律。（3）努力培养解决(jiju)工程实际问题的能力。（4）综合运用先修课程，解决工程实际问题。1.3 本课程的特点和学习(xux)方法共七十一页教学(jio xu)过程的安排：上课(shng k)学时52学时（13周）；8学时（4次）实验三个大作业（说明

6、书和图纸）学习环节分配期末考试卷面占80%，平时成绩20%成绩分配及时完成作业和大作业；随机点名三次未到取消考试资格注意事项共七十一页222.1.1 基本(jbn)要求2.1 设计机械时应满足的基本要求和一般(ybn)步骤1.使用功能要求:物质功能 精神功能2.工艺性要求3.经济性要求提高设计、制造经济性的措施运用现代设计方法，使设计参数最优化推广标准化、通用化、系列化采用新工艺、新材料、新结构改善零部件的结构工艺性第2章 机械及机械零件的设计准则 共七十一页23提高使用(shyng)经济性的措施选用(xunyng)效率高的传动系统和支承装置提高机械生产的机械化和自动化水平，以提高生产率和产品

7、的质量。采用适当的防护采用可靠的密封，减少或消除渗漏现象。共七十一页244.其他(qt)要求劳动保护(lodng boh)要求环境要求共七十一页252.1.2 设计机械(jxi)的一般步骤1.计划(jhu)阶段2.方案设计阶段原动机：运动形式 运动及动力参数执行部分例：设计制造螺纹的机器传动部分：方案更复杂多样共七十一页263.技术(jsh)设计阶段机器(j q)的运动学设计机器的动力学设计零件的工作能力设计部件装配草图及总装配图主要零件的校核共七十一页274.技术文件(wnjin)编制阶段5、技术(jsh)审定和产品鉴定阶段共七十一页282.2 机械零件的载荷(zi h)和应力2.2.1、载

8、荷(zi h) 静载荷：大小、方向不随时间变化或变化缓慢 如重力变载荷：大小、方向随时间作周期性或非周期 性变化名义载荷F：根据原动机或工作机的额定功率计算出 的作用于机械零件上的载荷（未考虑不 均匀性及其他影响因素）。计算载荷： 周期性变化如内燃机等往复式动力机械的曲轴所受的载荷非周期性变化如承受车身质量的悬挂弹簧所受的载荷共七十一页29随机(su j)变应力静应力：大小(dxio)、方向不随时间变化或变化缓慢规律性不稳定变应力2.2.2 应力1、静应力和变应力变应力：不稳定变应力： 稳定循环变应力：变化周期相同、变化幅值 相等的应力共七十一页材料疲劳(plo)的两种类别交变(jio bin

9、)应力的描述sm平均应力； sa应力幅值smax最大应力； smin最小应力r 应力比（循环特性）描述规律性的交变应力可有5个参数，但其中只有两个参数是独立的。r = -1对称循环变应力r=0脉动循环变应力r=1静应力 -1 r 1非对称循环变应力稳定循环变应力的基本参数和种类 共七十一页31a) 基本参数 应力(yngl)循环特征最大应力(yngl)最小应力平均应力应力幅b) 稳定循环变应力种类： -1 强度极限时：如螺栓被拧断，铸铁零部件冲击局部断裂变应力下危险剖面上的应力疲劳极限时：如齿轮轮齿根部断裂断裂是一种严重的失效形式，不但使零件失效，还会导致严重事故，需要在设计时严格避免。共七十

10、一页2）塑性变形危险剖面上的应力材料的屈服极限时：就会造成零件的尺寸和形状产生永久的改变。破坏零部件之间的相互(xingh)位置和配合关系，破坏机械系统的精度，导致不能正常工作。如齿轮轮齿发生塑性变形导致剧烈振动和噪声；阀门控制弹簧发生塑性变形导致阀门无法正常开启。共七十一页3）过量的弹性变形会造成零件的破坏，降低机械系统的运动精度，导致不能正常(zhngchng)工作。如机床主轴的过量弹性变形会降低加工精度、电机主轴的过量弹性变形会改变定子与转子间隙，影响电机性能。共七十一页4）表面失效主要是指磨损、疲劳点蚀、胶合、塑性流动、压溃和腐蚀等。表面失效会改变零部件的配合关系、降低精度、产生噪声(

11、zoshng)和振动等，严重时导致零件卡死、零件被扭断等恶性失效。共七十一页5）破坏正常工作条件引起的失效如带传递的载荷超过带与带轮接触面间的最大摩擦力时就会产生打滑，使带传动失效；高速回转零件转速与系统固有频率接近(jijn)时就会发生共振，使振幅增大，以致引起断裂失效；润滑不良时轴承会发生剧烈温升或卡死，润滑不良时蜗轮表面会发生剧烈磨损等。共七十一页注意：同一零件可能有多种失效形式例如(lr)对于载荷稳定、一般用途的转轴，疲劳断裂是主要失效形式；对于机床精密主轴，过量的弹性变形是主要失效形式；高速回转的轴，共振、丧失振动稳定性可能是主要失效形式。共七十一页3.1.2 机械零件的工作能力和设

12、计准则(zhnz)应优先保证承载能力较小的零件的承载能力，按照承载能力的最小值设计。1. 强度设计准则强度是零、部件在载荷作用下抵抗断裂、塑性变形及表面失效的能力，是机械零件首先应该满足的基本要求。共七十一页应使危险(wixin)剖面上的最大工作应力不超过许用应力:满足强度要求的另一表达式是使危险剖面(pumin)上的实际安全系数不超过许用安全系数:共七十一页刚度设计准则刚度是零、部件在载荷作用下抵抗弹性变形(bin xng)的能力。对于(duy)一般用途的轴，最大许用弯曲变形量可取为：L为轴的跨距，单位为mm。共七十一页3. 精度设计准则精度是零、部件的基本指标。精度指标用尺寸误差和形状(x

13、ngzhun)位置误差值进行控制和保证。4. 寿命设计准则影响零、部件实际寿命的主要因素：是材料的疲劳和磨损及腐蚀引起的表面失效。为防止疲劳失效：按材料的疲劳极限进行疲劳强度计算(j sun)。为防止磨损：一方面应合理润滑，另一方面可采用条件性计算，如限制压强p、速度v及pv值。为防止腐蚀：选用耐腐蚀材料，采用表面镀层、喷涂漆膜及表面阳极化处理等表面保护措施。共七十一页5. 振动稳定性准则主要是避免共振。应使零部件的固有频率f与激振频率fp错开(cu ki)，即应满足6. 可靠性设计准则可靠性表示系统、机器(j q)或零、部件等在规定时间内能正常工作的能力。可靠性用可靠度R来表示。共七十一页内容摘要1.1 机械的组成及本课程研究对象。掌握本课程实验知识，获得实验技能。上课学时52学时（13周）。及时完成作业和大作业。提高机械生产的机械化和自动化水平，以提高。原动机：运动形式 运动及动力(dngl)参数。静载荷：