第二章机械设计总论

第二章机械设计总论1学习目标从总体上把握机器设计的一般程

序

掌握机器设计的主要要求掌握

机械零件主要失效形式掌握机械零件设计的基本要求2重点1）机械零件的失效形式2）结构工艺性要求3§2-2设计机器的一般程序试制、批量生产、销售计划阶段方案设计阶段技术设计阶段技术文件编制阶段可行性报告设计任务书原理方案图总装图、部装图、零件图技术说明书、使用说明书、标准件明细表4一、计划阶段

根据生产和生活的需要提出所要设计的机器，并对其作全面的调查研究和分析。

阶段目标：形成设计任务书。机器的功能经济性的估价制造方面的大致估计基本的使用要求完成设计的期限5二、方案设计阶段

本阶段对设计的成败起关键作用

阶段目标：提出原理性的设计方案——确定出原理图或机构运动简图6二、方案设计阶段7三、技术设计阶段8机械零件设计的一般程序根据总体设计的要求，选择零件的类型根据机器的工作情况，确定作用在零件上的载荷，进行受力分析根据零件的工作条件及受力情况，选择材料及热处理方式，并确定其许用应力9根据失效分析,确定零件的设计计算准则，并进行理论设计计算根据计算结果，同时考虑零件的加工和装配工艺等要求，对零件进行结构设计绘制装配图及零件工作图。10三、技术设计阶段阶段目标总装配草图部件装配草图零件图部件装配图总装图各零、部件的外形及基本尺寸11四、技术文件编写阶段设计计算说明书使用说明书标准件明细表等12§2-3对机器的主要要求一、使用功能的要求二、经济性要求三、劳动保护和环境保护要求四、可靠性要求五、其他专用要求13一、使用功能的要求

为了使所设计的机器具有预定的使用功能关键在于工作原理的选择。工作原理不同，设计的机器就不同。如齿轮加工仿形法范成法14二、经济性要求：机械的经济性是一个综合性指标1、设计制造经济性：成本低。主要途经有1）采用先进的设计方法；2）尽量采用标准化、系列化、通用化的零部件；3）尽可能的采用新工艺、新技术、新结构、新材料；4）合理的组织设计和制造过程；5）采用合理的结构工艺，使其用料少，易加工、易装配。2、使用的经济性：高生产率、高效率（以减少传动件的功率损耗）、消耗少、管理和维护费用低。15三、劳动保护要求和环境保护要求人：操作习惯、简单、安全防护机器：使用安全环境：降低运转噪声，防止有毒、有害介质的渗漏等

16四、可靠性要求

17五、其他专用要求

如对机床要求长期保持精度的要求；对飞机有质量小，飞行阻力小而载能力大的要求；对流动使用的机械要求便于拆装等。

设计机器时，在满足前面共同的基本要求的前提下，应着重满足这些特殊要求，以提高机器的使用性能。

18§2-4机械零件的主要失效形式一、整体断裂

如螺栓的断裂、齿轮齿根部的断裂等。

二、过大的残余变形

如机床上的夹持定位的零件的过大残余变形将降低零件的加工精度；汽缸盖螺栓组联接其拉应力超过屈服极限，螺栓的变形量过大将降低联接的密封性。三、零件的表面破坏

腐蚀是发生在金属表面的一种电化学或化学腐蚀的现象，其结果使零件表面生锈，从而使零件表面发生破坏。磨损是两个接触表面在相对运动过程中，发生物质丧失或转移的现象。接触疲劳是零件表面长期受到接触应力，表面产生裂纹和微粒剥落的现象。四、破坏正常工作条件引起的失效如液体摩擦滑动轴承，只有在存在完整的润滑油膜时才能正常的工作，否则将使轴承发热，引起严重磨损、胶合等失效形式。再如皮带传动，只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时才能正常工作，否则将发生打滑失效。19引起零件失效的主要原因是：腐蚀、磨损和疲劳20§2-5设计机械零件时应满足的基本要求一、避免在预定寿命期内失效的要求二、结构工艺性要求三、经济性要求四、质量小的要求五、可靠性要求21一、避免在预定寿命期内失效的要求

22二、结构工艺性要求零件具有良好的结构工艺性是指在既定的生产条件下能够方便而经济的生产出来，并便于装配成机器。工艺性好的零件就意味着加工、装配费用低，所以工艺性对经济性有着直接的影响。从毛坯制造——机械加工——装配231.机加工零件的工艺性1）要能加工

加工不出来一切免谈。2）便于加工

减小辅助时间（减少装夹和换刀），减少机动时间。3）保证精度

241）能装能卸

轴承定位台阶、螺栓、定位销例。2）提高效率

避免过定位和辅助加工。3）保证装配质量

合理的定位结构，要能调整间隙。尽可能使受热变型一致：要求避免尖角、壁厚均匀、形状对称，少用细长杆、大薄板。3.热处理件的工艺性2.装配零件的工艺性25三、经济性要求生产成本低、使用消耗小、维护费用低措施减少材料消耗及采用低价材料；采用少余量或无余量的毛坯，减少加工工时；采用工艺性好的结构；采用标准化、系列化的零件。26四、质量小的要求优点：节省材料；可减少惯性及惯性载荷；对于运输机械来说，减少自重可提高运载量，从而提高经济效益。措施：采用缓冲装置来降低零件所受的冲击载荷；采用安全装置来限制零件上的最大载荷；以轻型薄壁的冲压件或焊接件代替铸、锻零件