第章机械设计 绪论

第一章概论第一节绪论第二节机械零件材料学基础第三节

机械设计中的摩擦学基础

第一节绪论一、课程的内容、性质和任务二、机械设计的一般过程简介三、机械零件的设计准则一、课程的内容、性质和任务1.课程内容2.课程性质3.课程任务

具体研究内容

研究机械中常用机构和通用机械零部件（各种机械中普遍使用的零部件）的工作原理、结构特点、基本设计理论和设计方法。机器

若干个机构组合而成的具有确定运动的运动装置，能实现能量的转化或传递能量、物料或信息，实现预期的工作。如内燃机、电动机、起重汽车、金属切削机床、电话机和计算机等。机构

是机器的组成部分，是由两个或两个以上的构件通过可动联接构成的运动确定的系统，用来传递运动和力。构件是由若干零件刚性联接而成，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。

1.课程内容

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

传动零件：齿轮传动、蜗杆传动、带传动、链传动、螺旋传动、摩

擦传动等。

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

。

机械系统的调速与回转件的平衡

机械系统设计（运动方案设计及结构设计）

现代设计法方法简介具体内容传动零件

齿轮传动蜗杆传动带传动传动零件圆柱平摩擦轮传动（a）滑动螺旋;(b）滚动螺旋;（c）静压螺旋

链传动螺旋传动(a)(b)(c)联接零件

螺纹联接键联接销联接轴滑动轴承滚动轴承联轴器轴系零件机器灶图数控立栗式升乒降台秧铣床电机起重母机连杆曲柄内燃鉴机实望物图1-气缸侨体；2-活塞或；3-连杆陈；4-曲轴拖；5、盛6-齿轮移；7-凸轮致；8-进气肆阀顶岩杆12检34曲柄昏滑块景机构15取6齿轮政机构17船8凸轮挪机构机器夕的组尤成原动黑机：弱驱交动机我器完剖成预京定功越能的饺动力饺源工作哲机：完成兆机器熄预定搅功能焰的组搂成部搞分传动盟系统搜：传递拣运动献和动韵力艳。有森机械慈传动档、电匪力传拨动和虾液力中传动低等。原动愧机传动放系统工作出机控制隙系统辅助链系统石（润好滑、嗽显示赠、张照明痰等（实例）本课丸程只叼研究熟机械目传动背。原潮动知机：个汽油歪机和歼柴油宋机。传动伏系统：离却合器阶、变鲜速箱豪、传动偏轴和伟差速座器。工书作网机：宏车轮富、悬拘挂系梳统和底咽盘。控制漆系统：方懂向盘街和转箩向系纷统、娃排档章杆、壁刹车通及其翻踏板浴、离颗合器层及其勉油门消。辅助肌系统：油丽量表执、速孕度表晓、里泰程表拥、润质滑油贪温度劲表及册蓄电仓平电帐流表歼、电压表蚊等为货显示对系统沉；后伤视镜所、车钱门锁扑、刮瞧油器赵等为设其它瓣辅助燥系统；职前后障灯、窗仪表贝盘灯摊为照巴明系贴统；克转向莫信号女灯和同车尾抚红灯美为信号钻系统衫。机器拥组成糊实例机器赞的组虫成数控该车床机器绑的组栗成数控愁加工朋中心清洗湖飞机饱的机输器人1、机窝器和耍机构机器——通常兄把能盖实现纤确定累的机怎械运侄动，挎又能漂做有寻用的肆机械朝功或量实现和能量访、物具料、温信息勤的传诉递与罗变换乎的装掩置称课为机虽器。机构——只能喇实现考运动蓝和力帅的传换递与适变换跳的装良置称本为机槐构。机器槽和机鸟构最湿明显钻的区按别是：机器钟能作血有用罪功，央而机夫构不轻能，瞎机构疯仅能躬实现欣预期队的机联械运悔动。杀两者丝式之间款也有恒联系倚，机贷器是骗由几爱个机尤构组券成的堪系统剩，最因简单葬的机趋器只备有一析个机勉构。机械——机器包和机税构的趣统称薪。机构浇：机构——只能拍实现报运动不和力轿的传滑递与竖变换联的装恶置称永为机趟构。一部舒机器铺可能拘包含荡多种免类型志的机史构，令也可趁能只杯包含良一种壤机构排。凸轮尖机构齿轮洗机构连杆忘机构构件晶是从制研究姐机械滤运动伐观点悄来看可，零敬件是柔从机颤械制栏造方取面来妄看。通用梅零件坚：螺歪钉、赖齿轮稀、轴找、轴绒承、射弹簧锦等专用渐零件出：内霞燃机数曲轴煤、活右塞等扑。2、构舱件和歼零件构件——组成伍机器洗的各欲个相哥对运凝动的奖单元户称为构件铺，构春件是沟运动迹的单别元体绪。零件——机械耕中不璃可拆诉的制酸造单先元体菊。构件轧可以陶是单敬一零抖件，承也可帖以是演多个蚕零件荣的组途合体晋。构件胶与零嫁件的尝关系连杆辅的分魔解典型辣机器组的分深析：内燃漏机65438712910组成1、汽董缸体2、活兼塞3、进耀气阀4、排嫂气阀5、连跌杆6、曲洋轴7、凸带轮8、顶此杆9、10齿轮工作暗原理决：1.活塞武下行苏，进丈气阀罗开启愉，混每合气杨体网进入壶汽缸阅；2.活塞宇上行羡，气耀阀关饺闭，事混合哑气体舟被压四缩，续在顶歇部点辛火燃炊烧；3.高压旗燃烧眯气体闸推动狸活塞雅下行划，两识气阀昆关闭语；4.活塞铺上行高，排曾气阀视开启拣，废吗气体潜被排且出汽而缸。内燃块机的朴工作戏过程配气帮机构悦的工醒作原咳理潘存屿云教紧授研淘制设计扣：潘镇存云进气压缩爆炸排气内燃旦机的烦工作期过程首：活塞外的往金复运播动通私过连酱杆转码变为阶曲轴抗的连准续转遍动，亿该组峰合体愈称为井：内燃荐机各灯部分忍的作恭用：曲柄卷滑块吨机构凸轮佩和顶期杆用类来启解闭进锣气阀罗和排个气阀过；称周为：凸轮庄机构两个沸齿轮竹用来密保证烟进、门排气替阀与狗活塞递之间断形成倚协调墙动作岩，称内为：齿轮充机构各部怀分协泪调动弓作的修结果希：化学能机械能2.课程泽性质综合惊性、给应用牺性很害强的忌培养罩学生池设计休能力舌的专垄业技光术基炮础课班。课前叔应具挽有必傍要的猎基础紧理论花和金爷属加口工工妇艺知漠识。必要僚的先修糠课程有高等京数学找几何艺精度免规范宅学机械遣制图胶金属萌材料爱学工程杯力学妹金工帮实习3.课程装任务（1庆）获得框认识热、使贼用和惊维护颜机械缘瑞设备牵的一绿些基赠本知仗识。（2掉）运梦用有弊关设男计手紫册、塞图册灰、标辛准、业规范招等有良关设烟计资料集的能灾力。（3）掌握升常用絮机构拆和通挂用零而、部艰件的滴设计缠理论走和方端法。（4抹）通熄过课拣程设涛计的盯训练赶，了遭解机泉器设杂计原君则和尾主要把内容,用所弦学的耗有关挽知识来设计沟机械昨传动妹装置没和简对单机吵械的俯能力贝。（5）掌握涛典型往零件瓣的实秘验方增法和鬼培养模实验刘技能。（6）了兄解常以用的娇现代上设计苍方法昆及机离械发棕展动狱向。二、让机械黄设计比的一场般过统程简哀介1.产品救规划根据辜社会旱的需恭要和凳市场张的需坐求，亿确定唤所设姥计机悄械（届机器址）的减功能糠范围止和性堡能指里标，果拟订茶设计戴任务钓书。2.方案蒸设计按设嘱计任软务书狱的要液求，财尽量宣构思脏出多染种可淘行的君设计利方案缩慧，通燃过对访比、忍筛选域，优浮选出利一种成功能参满足歪要求逢、工呢作原兔理可横靠、探结构裤设计毒合理录、制泡造成抗本低禽廉的贝最优保方案护。3.技术蜡和施柜工图抱设计对已饰选定碑的设追计方第案进化行分幼析计滤算，晒确定赠机构犬和零污件的拥工作寒参数绵以及赞机械学（机添器）议的主军要结劫构尺帅寸，缝完成岛每一写个零瓶件的哗结构任设计抬，按份照国剪家标杆准，充绘制灶出整慌台机仁器的龟设计居总图倚和全闷部零啊、部咐件的诉施工猜图，母编写菜有关妈技术迈文件饭。4.试制石、调应试、细鉴定进行间样机弄试制板，对颜样机隙进行策试验室、测沟定，继从技着术上钉、经坚济上仍作出歌评定逃，提逝出改胜进意姐见。1、机械捆零件修的主约要失遍效形汉式2、机械皆零件胜的设余计准伐则三、机械刚零件师的设仗计准汇则失效：在规歌定的去工作迈条件站下机械叹零件拜失去场了正新常工藏作能枝力。断裂痒：零件铸在拉余、弯款、扭轮载荷单作用粪下描，当领或时，虎就可飞能发肾生断翁裂，脑属强冷度不冰合格座。疲劳江断裂梨过载烛断裂变形孕过大生：时发降生,属刚候度不容合格恶。振动烛过大输甚至摸共振堵：振幅挤超过页了许徐用值牙。零件萝表面需失效替：过大令接触泼应力翼作用福造成剪。胶合怠失效乘（黏验着磨忘损）园、点赴蚀（唤疲劳研磨损鼻）、磨损毒失效尽（磨到粒磨音损）皇、塑谅性变昌型。在化浊学腐纹蚀介举质的怪接触语和作少用下晨产生夺腐蚀横失效绪。1、机恭械零闯件的煌主要迎失效糠形式保证榆机械协零件屯在要稳求的贱寿命挎内不与出现斯各种找失效罗。强度刻准则，刚度蝇准则挠度偏转册角扭转裹角振动虎稳定早性准吴则使受块激振寇作用泳的各础个零某件的圆固有妙频率f与激辈振源饭的频率fp错开颤。通绕常应践保证fp0.哲85f或fp1.会15f磨擦奋学准碑则验算稻压强p≤糟[p]验算pvpv≤轧[pv]验算铜速度v≤自[v]2、机向械零尝件的嫁设计泼准则第二寸节机械影零件描材料榜学基舅础一、金属援材料二、非金平属材们料三、复合女材料四、钢的并热处满理简膀介机械突零件论通常越都是施由金难属材托料制赞成的还，有欣时也嫌用非斗金属革材料辞和复化合材搁料制饮造。一、躺金属汁材料1．钢2．铸铁3.有色浇金属（含碳守量小亿于2%疯,大于0.积7%的铁锈、碳胀合金）1.钢碳素挖钢碳素灭结构济钢碳素旷工具浮钢：T7拨、T等8普通晒碳素候结构节钢如Q2遗35杂、Q内27币5等优质阴碳素乌结构租钢低碳金钢C＜宁0.静25们%如2姓0合金逮钢合金辣结构撒钢合金印工具舅钢横、轧高速网工具转钢、尽硬质步合金茂工具拌钢特类弱钢不锈泻钢，谷如2Cr舌13穿、滚动驳轴承否钢，我如GG渣r9愉Si闸Mn位、耐热龟钢，踏如3Gr狸18徒Ni绍25分Si踏2等。合金葬结构采钢如35Cr剩Mn孤2，亮40景Cr米Ni氏Mo愉A(优质柴）低金套结构暂钢如12Mn弹簧踢钢如60Si雕2M育nA中碳牙钢0.兽6%副＜C＜榆0.通25判%如4冒5高碳钓钢0.赚6%叶＜C如6辩0钢2.铸铁（含碳春量大骂于2%的铁初、碳五合金）（1）灰薄铸铁如HT辟10哲0、均HT隆30纸0,良好东的铸哥造性龄、切昨削加这工性血、耐磨掀性，播消振窝性，嫂但抗蔽拉强渡度低差。（2）球激墨铸狐铁如QT柱40刻0-抗18套、Q辣T5宫00射-7擦,强度欢和塑误性比盟灰铸趁铁有很大枯的提鸟高，油具有资良好读的耐馒磨性疯，但密铸造趴性较淡差。（3）可秘锻铸明铁如KT罗H3冶00子-0糟6,强度稍、塑翼性、蛾韧性渣、耐镜磨性嘉均较高快，能嘉承受僚冲击轮振动,但生汉产周绍期长清，成世本较壤高。铸造钟大尺眠寸零专件较搜困难已。3.有色磁金属（1）铜拳合金黄铜辣铜与改锌的血合金责，含隶少量定锰、央铝等缘瑞元素举，如ZC夸uZ订n3辈8等。青铜青铜傲以主挑加元腹素的亿不同珍又可解分为俩锡青盖铜和介铝青撤铜等晶，如Cu臭Al置10男Fe风3、门Z政Cu秒Sn波5P闲bZ依n5资。青铜宴比黄柿铜有汪更高降的强痒度、贱硬度助、耐磨鹿性和株耐腐胸蚀性煮。（2）铝及谨铝合剂金铝合腰金具兔有良恒好的在导热跑、导眉电性溪能，沾其导泪电性柄能振大约磁为铜扛的60窄%，但由拼于重拴量轻逆，在惜远距佣离输快送戴的电效缆中昏常代瞎替铜患线。二、序非金资属材催料1．工性程塑修料（1洽）创尼龙寄品躲种、魔数量稠及应秩用上稻居工基程塑防料之微首，疫它强蓝度高射，耐旷磨应性好牲，耐擦化学腾腐蚀料。但箭易吸靠收水胀分而洁影响附尺寸梦的稳筋定性疗。（2悲）聚沸碳酸畜脂胞在愤工程赚塑料饼中韧梳性最狐好，希透光嚷率达辰90失%，丘连续挂使用斥温霸度达悔13仇5℃～14屿5℃批，它本正取难代玻缘瑞璃和工有机所玻璃执，作车为飞矮机上毅的挡赤风晴夹层扩和天崇窗。（3就）聚册甲苯炸在工始程塑东料中雨弹性蚕模量驱最高返，并闻有高申硬度吴，低洞摩擦鲜系数叹和较副好的兆耐疲申劳性爬能，景适用截于制顺造小伞齿轮钢及轴民套等桂。（4况）聚胜苯醚肢在工桂程塑钩料中狐硬度蛮最高旺，热盐膨胀雁系数透最小无，最匹耐热钥。（5让）AB歪S具有司良好稠的综球合性兄能。就广泛丈应用恶在管板材、罩家用司电器驶和纺礼织机懒械颗中。径用AB些S制成江的泡交沫夹狱层板稀，可没作小桃轿车田的车攻身。2．橡胶常用弯来制造造轮且胎、充垫板勇、隔加热板贝、传夕动带震和减希振零茧件等3．夹缝布胶辞木常用脂来制驼造板践材、哀电工孔元件积，轻恳载无愿噪声腿齿轮挡和耐预腐蚀揭元件浆等。4．其趁他工业仪上，赶经常骨使用撇的非宏金属膜材料羽还有蛋陶瓷乞、皮箭革、狡木材石、纸斗板等究。三、开复合个材料通常盼由两盏种材刚料结漏合而总成，处可发智挥材喷料各叫自的腥长处翻，克占服各卸自固歼有的疯缺点泽。常闸见的颤复合案材料割有：（1）玻甩璃钢玻璃交和塑竭料结艺合而之成。玻璃亩具有悬较高给的弹绍性模桌量和絮强度团，但朱太专脆，鹅而塑绣料具芽有良弃好的底塑性窗、易去于加贩工，辆但弹陕性模昏量和垮强捧度较非低每，把屈两者育结合洞起来想，就涨产生隐了诱玻璃袋钢。（2）硬皆质合袜金陶瓷岸与金命属粉石末烧存结在享一起而成。陶瓷范材料捡硬度何好，盈但不柿易于弱加工腊成型笼，将煌它与暂金属妙粉末捞烧结智在一怒起，促就局形成望了硬壤度高政，耐著磨性县好且笋易于咏加工建成形故的硬早质忙合金超。（3）硼铝厘复合值材料硼与茶铝合耐金结凉合而宇成。秩它的息常温相和高议温强折度比茂高强榴度的券铝合企金大瞧得多荷。美把国现次在使循用的司航天炼飞机削的整崇个桁挥架支瞎柱，潜均用逃硼铝票复合申材料山的管横材制遵造，蝇比原挖先采兽用铝萍合金跪时，立减轻伴重量44穷%。四、准钢的边热处废理简征介热处右理将钢示在固赏体状峡态下束进行棉不同予温度锅的加交热、桐保温再和冷虏却的梦工艺停方法菜叫热冈处理域，目大的是峰提高献零件腐的力推学性屿能和菠改善静其工枕艺性贱能。1.惜退火2.莫正火3.矛淬火4.隙回火5.栏调质6.两时效7.鼓表面腾处理12凶3把钢浊加热咸到临车界温烟度（浊在钢塔的固佩态范脉围内吼，引漂起钢计内部谦组织庸结构掀发生断变化去的温月度）疏以上30℃～5盯0℃，冠经过逐适当教的保默温后妥，随盛炉温预一起恩缓慢战冷却孤下来清的热翅处理恭工艺递称为退退火雹。退齐火的冤目的咱是降较低材害料的湾硬度续，提血高塑抓性，占细化伪结晶无组织五结构恼，改稻善力狱学性司能和浑切削填加工野性能番，能通消除仪或减酿小铸团件、筛锻件喘及焊寄接件冲的内殊应力根。2.正火将零傍件加遇热到涛临界摩温度混以上样，保堵温一决段时墨间后铅，然价后再偿空冷今，风勉冷或缩慧喷雾钞冷却骂。它踩的冷偿却速冰度比冲退火宾快，喊作用哄与退火火相超似，葡但比阳退火龟经济行，成亚本低艇，可穴作为岛零件补的最淘终热快处理锤。3.淬火将零柔件加参热到困临界靠温度江以上私，保前温一洋段时仆间后抗，然躺后在梅水中浮或油从中迅返速冷冒却。独由于隙淬火姿温度蹦变化目过快故，材四料内脂部形法成较命大的筛淬火谊应力质，会唉导致森零件砖的变艳形或望开裂锣。淬折火不轧能作亡为零妙件的愧最终针热处晌理。1.退火4.回火将淬谱火后片的零从件重间新加奋热到水临界虹温度着以下老的某肾一温东度，军保温浴一段村时间沸后，弱然后麦在空摇气中垦冷却肃。根悉据对厚零件攻要求躺的不遣同，刘可采舅用不原同的畏回火竿温度谅。回推火温转度越锁高，练材料纳的硬旋度和万强度效下降御越多置，而泡塑性睡和韧遥性则歪显著茂提高泰。（1）鼓低温姨回火回火选温度肆在15奔0℃～25遭0℃，厅主要芹用来冤降低退材料犯的脆亏性和星淬火并应力跟，并稻能保诵持较贫高的吓硬度悲和耐悟磨性宣，常沫用于改刀具遍、模终具等污。（2）烧中温抗回火回火杀温度暑在35冈0℃～50只0℃，条其特贪点是更即能同保持笛材料项一定茄的韧兰性，蔬又能破保持罪一定凉的弹男性和另屈服销点，捷常用柏于弹震簧和露承受牢冲击吴的零状件。（3）侍高温陆回火回火记温度波在50字0℃～650℃，俘使零遗件获渐得强疑度、仰硬度猛、塑权性和哗韧性震都良屡好的梯综合量力学针性能个。4565.调质淬火邮加高贞温回历火称牧为调粱质。一些贺重要童的零汪件，满特别树是一绞些在慕变应迅力下妨工作傅的零黎件，户如连盗杆、答齿轮功和轴竿等常伞采用湾调质旗处理项。可以相减小随或消确除零蝴件的耕内应型力，奥使零风件在院工作灯之前御得以译充分鸡的变营形，监零件季尺寸藏可以岗稳定灭下来夜。时稼效分欢低温译时效席和高句温时高效。6.时效（1）低便温时剖效将零庙件加屋热到10季0℃～150℃，保书温5～20小时巧后，阶再空应冷。（2）高步温时筐效将零章件加荡热到耻略低洋于高川温回卷火的家温度俘，保粪温后湾，缓带冷到30沃0℃以忍下，传出炉棵空冷禁。77.表面劫处理对于求一些刺要求倾表面构有较引高的看硬度窃以增姻加其摆耐磨律性，轿而心携部要虹求有该较高坝的韧宜性以塔提高愁其抗本冲击王能力波的零蒜件，鞭可以拾采用所表面渠处理位工艺见。表训面处千理包合括表贞面淬咸火和轮化学栗处理是。（1）恶表面研淬火采用散快速亿加热春的方宿法，逼只将抄零件护表面迅加热乏并淬购火。祸它只辽改变帜表层惧组织眼，心材部并遵不发厨生变炎化，歌心部袜保持肺了一泻定的借韧性倦和强叶度，舅而表炭层得星到强证化和绞硬化劳。表面旨淬火偏有高左频感肃应加为热表件面淬特火和幕火焰亦加热吓表面天淬火网。（2）化殊学处救理化学蝇处理烂是把惨零件含放入伴化学孙介质坛（碳俗或氮芦等）催中加乖热，厨保温嘉，使歼介质设元素浩渗入妹零件袄表层掏中，正使零荣件表四层的压化学表组成谎和组感织结齐构发铅生变炒化，羞来获寄得对腰其心穴部和扬表层墓不同线性能呀要求说的热弯处理围方法骑。常仓用的细方法桨有渗骂碳、帖渗氮域和碳咸氮共沸渗（俭氰化墓）等弦。第三扛节拒机迟械设炕计中导的摩遇擦学黑基础一、摩擦二、磨损三掌、润滑外力席作用势下，相互贯接触蚀的两瞧个物佛体作福相对侧运动尺或有然相对盾运动仓的趋尝势时形，其纸接触乐表面坏上就界会产餐生抵忽抗滑用动的笋阻力，这眯一现幸象叫芦做摩擦，所猛产生宝的阻兽力叫沿做摩擦摘力。1.干摩栋擦摩擦跌表面峡间无献任何澡润滑听剂或盐保护挺膜的缩慧纯金向属接自触时苗的摩花擦。封摩擦扬系数=氏0.赢3～1.款5。2.边界堂摩擦桃（边贴界润筹滑）两摩绳擦表宇面被忠吸附腐在表厕面的秆边界诉膜隔哑开，看其摩脑擦性桥质与伍流体帮的黏压度无军关，谣只与另边界今膜和寨表面揉的吸茫附性煮质有挡关。继边界饱膜极什薄，最不能贸避免渗金属纽奉间的荒直接挑接触所，这膨时仍演有摩郊擦力朴产生横，其榜摩擦挂系数=鞋0.涛1～0.恰5。3.流体唐摩擦变（流鼠体润范滑）摩擦量表面计间的夺润滑腐膜足茶以将孙两个折表面搁完全与隔开笨，即肚形成裳了完弄全的底流体旱摩擦夸。摩嚼擦系梢数极印小，罗大约=清0.胖00邮1～0.云00的8，无磨邪损产焦生，仇是理雪想的犹摩擦论状态笨。4输.混合简摩擦甘（混护合润扛滑）摩擦跌表面自间处叙于边廊界摩隐擦和古流体豪摩擦化的混暴合状里态时朵称为荣混合格摩擦捏。大疮约=冈0.助01～0.舞08。一、方摩擦二、楼磨损1．黏仇着磨征损由于援两摩绝擦表贷面间腿产生妇黏着辣现象北而使但材料辟由一赔个表妨面转爪移到督另一走个表随面而允造成单的磨狂损称猛为黏佳着磨普损。2．磨粒杏磨损两接绞触表僵面受保外界耻硬质潜颗粒锯的作尘用或植粗糙熟硬表疫面把茄软表循面擦召伤而上引起踢的表私面材见料脱绘落的