机械工程科学分为机械学和机械制造两大分学科

1、机械工程科学分为机械学和机械制造两大分学科。机械学是对机械进行功能综合并定量描述及控制其性能的基础技术科学机械学的研究对象：1）机械工程中图形的表示原理和方法2）机械运动中的运动和力的变换与传递规律3）机械零件与构件中的应力、应变和机械的失效4）机械中的摩擦行为5）设计过程中的思维活动规律及其设计手段6）机械系统与人、环境的相互影响等机械设计与制造的关系：设计与制造是不可分的统一体。设计是核心，制造是基础。系统：指具有特定功能的、相互间有一定联系的许多要素构成的整体，即由两个或两个以上 的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体机械系统：由若干个零、部件及装置组成的一个特定系统，即是一个由确定的

2、质量、刚度和 阻尼的若干个物质所组成的，彼此间有机联系，并能完成特定功能的系统。系统的特性：1）目的性；2）相关性；3）整体性；4）环境的适应性；5）集成性；6）层次性。机械系统主要由动力系统、执行系统、传动系统、操作和控制系统、支承系统及润潜冷却及 密封系统等子系统组成。机电一体化系统有五大要素组成1）动力；2）机构；3）执行器；4）计算机；5）传感器现代机械系统：由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能量流等 动力学任务的机械和（或）机电部件相联系的系统。机械系统设计的分类大致可以分为三类：1）完全创新设计2）适应性设计（适应新要求）（继承设计）3）变异性设计（适应某方面

3、有所变更的要求）（变型设计）一般机械系统设计原则主要包括：（1）需求原则；（2）信息原则；（3）系统原则；（4）优化、效益原则；机械系统设计要求主要包括：（1）功能要求（2）适应性要求、（3）可靠性要求、（4）生产能力要求（5）使用经济性要求（6）成本要求。机械系统的设计方法1）传统设计方法2）现代设计方法现代设计方法是现代广义设计和分析科学方法学的简称。是科学方法论在设计中的应用。产品设计、产生过程,明晚任务要求/设计任务书功备分折1/要录萌如表J搜寻解/ I决策 礁定最佳醇理解产品设计,明晚任务要求/设计任务书功备分折1/要录萌如表J搜寻解/ I决策 礁定最佳醇理解产品设计产品生产产品慌管

4、摺构怠惨 设计阶段技术谀计原理苗J功能面斐雅梅雅麻按交形材料变卑定材料、尺寸-丽豆配图. I .I 竿件图-答神技术文样机械系统总体设计是产品设计的关键，它对产品的技术性能、经济指标和外观造型均具有 决定性意义。这部分工作是功能原理设计阶段和结构总体设计阶段的内容，即主要包括机械系 统功能原理设计、总体布局（各子系统如动力系统、传动系统、执行系统、操纵和控制系统等 之间的相互关系）、主要技术参数如尺寸参数、运动参数和动力参数等的确定及技术经济分析等。功能：是系统必须实现的任务，或者说是系统具有转化能量、或其他物理量的特性。功能原理方案设计的任务：针对某一确定的功能要求，去寻求些物理效应并借助某

5、些作用 原理来求得一些实现该功能目标的解法原理来。功能原理设计的主要工作内容：构思能实现功能目标的新的解法原理。结构总体设计组成：“质”的设计：指“定形”设计，有系统的定形和零部件的定形。“量”的设计：指选择材料、确定尺寸和零部件进一步详细设计等。结构总体设计原则结构总体设计阶段必须遵守的三项基本原则：明确、简单、安全可靠 明确原则：功能明确；工作情况明确；结构的工作原理明确。轴的轴向定位简单原则安全可靠原则：构件的可靠性；功能的可靠性；工作安全性；环境安全性。总体布置设计就是确定机械系统中各子系统之间的相对位置关系及相对运动关系，并使总 系统具有一个协调完善的造型。总体布置设计一般是先布置执

6、行系统，即总系统的主功能载体系统，然后再布置传动系统、 动力系统、操纵系统及支承形式等，从粗到细，从简到繁，反复多次，最终确定出较理想的方 案。总体布置设计的基本要求（1）功能合理（2）结构紧凑、层次清晰、比例协调（3）充分考虑产品的系列化及发展总体参数的内容：性能参数（生产能力等）、结构尺寸参数、运动参数、动力参数等。运动参数：指机械执行件的运动速度等。公比的选用从使用性能方面考虑，公比最好选得小一些，以便减少相对转速损失。但公比越小，级数就 越多，系统的结构就越复杂。对于一般生产率要求较高的普通设备，减少相对转速损失率是主 要的，所以公比取得较小，如=1.26或=1.41等。有些小型机械系

7、统希望简化机构，此时公比可取 得大些，如=1.58或=2等。对于自动机床，减少相对转速损失率的要求更高，常取=1.12或=1.26。标准公比：1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78 和 2系统结构的稳定性：是指当出现干扰使系统状态发生改变的同时，会产生一种与干扰方向相 反，并使系统恢复稳定的效应。执行机构的主要作用：是给执行末端件提供力和带动它实现运动，即把传动系统传递过来的 运动和动力进行必要的交换，以满足执行末端件的要求。32执行系统的功能1实现运动形式或运动规律变换的功能2实现开关、联锁和检测等的功能3实现程序控制的功能4实现施力功能执行系统设计通过分析，执行末端件的

8、运动无外乎是回转运动、直线运动。回转运动：电动机、气压马达、液压马达。直线运动：液压缸、气压缸。执行轴机构一般主要由执行轴、安装在其上的传动供齿轮、皮带轮等）、密封件、轴承、轴 承间隙调整及固定元件（螺母）等组成。旋转精度：是指装配后，在无载荷、低速转动（手动或低速机动）的条件下，主轴安装工 件或刀具部位相对于理想旋转中心线的空间瞬时旋转误差：径向跳动和轴向窜动及角度摆动。静刚度：是指机械系统或零部件抵抗静态外载荷引起变形的能力。执行系统设计应满足一下基本要求：1）保证设计时提出的功能目标；2）足够的使用寿命和强度、刚度要求；3）个执行机构应结构合理，配合协调。38.3.3常川机构的.1:要性

9、能特点机构类型主要性能特点能实现的运动变换平面连杆机构结构简单，制造方便，迅动副为低副,能承受较大载 荷,适合各种速度工作,但在实现从动杆多种返动规律 的灵活性方面，不及凸轮机枸转动=转动 转劫=摆动 转动=移动 转动一平面运动凸轮机拘结构简单，可实现其动轩各种形式运动规律，凸轮与 从动杆间接触应力大，不宜承受大的载荷，常在自动机 成控制系统中血用转动=暮动 转动摆动齿轮机枸轮系承载能力和速度蔻围大，传动比恒定，运动精度高，效 率高,但运动形式变换不多，非圆齿轮机构能实现变持 动比传动,不完全齿粒机构能传崖间歌运劫轮系能获得大的传动比或多级俺动比，差动轮系可将 运动合陇与会解转动=转动 转动=

10、移动螺旋机构结构简单，工作平暧，可产生较大轴向力，反行程有自 锁性能,可用于微调和微位移,恒效隼低,螺纹易磨损。 如采用潦珠螺旋可提高效率和旋活性转动F藉动槽轮机构常用于分度转位机构，用锁紧盘定位,怛定位斯反不 高，分度转角取决于槽轮的槽数，椅数通常为412,槽 数少时角如速度火化较大，冲击现象较严歪转动i间敬转动糠粒机构靖枸简单，无用作单向或奴向祈动，分度转角可以调 节，常用于分度转位装置改防止逆转装置中，但要用加 定位装置摆动f间般转动坦台机构可由凸轮、连肝、齿轮等机构组合而成,能实现多种雅 式的运动规律,旦具有各机构的粽合优点，但靖构较复 杂.设计较困雎，常在要求实现第杂动作的场合应用灵

11、活性较大主轴通常是设计成阶梯形状，一种是中间粗两边细，另一种是由主轴前端向后端逐步递减的 阶梯状。为了不致是主轴的刚度受到太大的影响，内孔直径不宜超过主轴直径的70%。材料和热处理：普通机床的主轴可用45号或60号优质中碳钢，调质到220250 HBS左右，主轴头部的锥孔定心 轴颈或定心锥面等部位，高频淬硬5055HRC.精密机械：希望淬火处的应力小，变形小，可用40Cr或低碳合金钢20Cr、16MnCr5、12CrNi2A等,渗碳淬硬至HRC=60，支撑为滑动轴承的高精度机床主轴，由于要求有很高的耐磨性，可采用渗氮钢(38CrMoAlA)进行渗氮处理(HRC6972)HV1100-1200主

12、轴支承的配置形式：是指主轴轴承的配置、组合及布置,分为二支承主轴组件和三支承主 轴组件。当由于结构原因导致主轴较长，使得主轴两个支承之间的支承跨足瓦远大于合理跨距L合时， 就应考虑增设中间支承来提高主轴组件的刚度和抗振性。辅助支撑常采用刚度和承载能力较小的轴承，其外圈与支承座孔德配合比主要支承松1-2级， 保证有一定的间隙，以解决三孔不同轴的问题。主轴上使用的传动件主要有齿轮和带两种。传动件是齿轮时，可将其安装在前后轴承之间或后轴承之后的主轴后悬伸处；传动件是皮带 时，一般安装在后支承后部主轴的悬伸处。主轴用的轴承有滑动和滚动两类。当主轴组件要求径向刚度较高时，可采用双列圆柱滚子轴承，内孔为锥

13、面。预紧力：轻预紧、中预紧、重预紧代号为A、B、C。角接触球轴承为点接触，刚度较低，为了提高刚度，常采用三种基本多联组配的方式：背靠 背、面对面、同向组配。在主轴上，角接触球轴承应为背靠背组合。主轴轴承常用轻系列、特轻系列、超轻系列，以特轻系列为主。轴承的径向跳动直接影响着主轴的旋转精度，在提高主轴的旋转精度时，一方面采用高精度 轴承，另一方面在装配时在采用“选配法”则效果更佳。安装齿轮等传动件的部位，与前后轴承颈的同轴度公差，可取为小于直径公差的一半。双列圆柱滚子轴承的最低预紧量应为2-5m。决定轴承寿命的是疲劳点蚀和磨损降低精度。阶梯轴：车、铣主轴后轴颈的直径后轴径：d2= (0.70.9

14、) d1； (dl为前轴径)中粗轴：d1=d2主轴最佳跨距的选择：主轴支承间跨距瓦对主轴组件的刚度有相当大的影响。对于两支承，L是指主轴两个支承的支承反力作用点之间的距离.对于三支承，L是指主轴两个主要支承反力作用点之间的距离。导轨的功用:起导向和承载作用。在导轨副中，运动的导轨称作动导轨；不动的则称为支承导轨。普通滑动导轨的结构及材料滑动导轨的截面形状与组合导轨形状：三角形图3.46a特点：导向精度高顶角a : a I，-导向精度f，阻尼上升f凸形:适用于不易防护、速度较低的进给运动导轨。凹形:适用于精密与大型机床进给运动导轨及主运动导轨。矩形图3.46b特点：承载能力高适用于载荷较大而导向性要求略低的机床。燕尾形图3.46d特点：占用高度尺寸小，调整方便适用于受力小、层次多、要求间隙调整方便的地方。圆柱形图3.46f特点：加工方便，导向精度低，刚度低。应用最少。导轨的组合：双三角形图3.46a特点：导向精度高，精度保持性好，工艺性差。适用于精度要求较高的机床双矩形如：丝杠车床、齿轮加工机床。双矩形图 3.46b特点：承载能力高，导向精度较低。适用 于普通精度或重型机床。组合方式：窄式组合图3.46a宽式组合图3.46b三角形+矩形图3.46c特点：导向精度较高，承载能力高，应用 最广（车床溜板、磨床、龙门刨床 龙门铣床、滚齿机、坐标镗