机械设计基础 课件 项目1 总论

项目1总论机械设计基础目录CONTENTS机器设计概述2机械零件工作能力和计算准则3机械设计常用材料4课程内容、性质和任务11课程内容、性质和任务Part尝试列出已学课程中，曾经涉猎到的部分国际标准、国家标准或行业标准。任务引入学习目标：1．了解本课程的内容和性质；2.了解本课程的任务。本课程内容、性质本课程是一门重要的专业基础课，综合应用各先修课程的基础理论和生产知识，解决常用机构及通用部件的分析和设计问题。本课程的任务（一）树立正确的设计思想，培养严谨求实的工作作风，为后续课程学习及生产实践打下基础。（二）熟悉常用机构及零件的工作原理、特性和应用，初步掌握分析和设计常用机构的基本方法。（三）掌握通用机械零部件的设计原理、方法和一般规律，掌握通用零件选用和设计的基本方法。（四）掌握一定的设计技能（查阅资料，运用标准、规范，简单的设计计算等）。（五）掌握典型机械零件的实验方法，获得基本的实验操作技能。（六）了解机械设计的最新动态。2机械设计概述Part什么是机械？什么是机械设计？如何进行机械设计？任务引入任务目标：1.了解机械设计类型；2.理解机器和机构的区别；3.理解机械设计的程序；4.掌握零件与构件的区别。一、研究对象——机械1.机器的组成及特征1.汽缸体(机架)，2.曲轴，3.连杆，4.活塞，5.进气阀，6.排气阀，7.推杆，8.凸轮，9.齿轮，10.齿轮一、研究对象——机械动力部分传动部分执行部分控制部分机器一般由4部分组成：一、研究对象——机械机器具有的共同特征：（1）它们都是人为的实物组合体；（2）各实体之间具有确定的相对运动；（3）能够用来变换或传递能量、物料与信息。机器定义：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息。一、研究对象——机械机构具有的特征：（1）它们都是人为的实物组合体；（2）各实体之间具有确定的相对运动；（3）能够用来变换或传递能量、物料与信息。机构是机器的运动部分，仅起运动传递和运动形式转换的作用。一、研究对象——机械从结构和运动观点来看，机器与机构之间并无区别。因此习惯上把机器和机构统称为机械。一、研究对象——机械2.零件与构件组成机械的相对运动单元称为构件，机械中不可拆卸的制造单元称为零件。两者区别：构件是机器的运动单元，而零件则是机器的制造单元。一、研究对象——机械3.对机械的基本要求使用功能经济性要求劳动保护环境保护二、研究过程——机械设计1.机械设计的概念机械设计：根据对机械产品提出的任务，结合生产的具体情况，应用当代各种先进的技术成果，求得一个技术完善，经济性好，操作安全，减少污染，造型美观，并能集中反映先进生产力的研制机械产品的方案和手段。作用：机械设计是机械产品生产的第一道工序，将对机械的工作原理、结构组成、运动形态、受力状况、能量传递、装配关系、润滑密封以及各个零件的材料、形状和尺寸等进行构思、分析和计算，并将结果转化为工程图样和技术文件，作为机械制造和机械使用的依据。可行性研究方案设计技术设计改进设计2.机械设计的程序二、研究过程——机械设计继续设计新型设计变型设计3.机械设计的类型二、研究过程——机械设计3机械零件的工作能力和计算准则Part右图为文件层板柜。按照机械零件的四大准则，分析在设计内部层板时，应主要考虑使用哪些准则。任务引入任务目标：1.理解机械零件计算的四大准则；2.理解极限应力和安全系数含义。一、机械零件的工作能力零件在一定的运动、载荷和环境情况下，在预定的使用期限内，不发生失效的安全工作限度。衡量零件工作能力的指标称为零件的工作能力准则。主要准则有：强度、刚度、耐磨性、振动稳定性和耐热性。二、机械零件的计算准则（一）强度准则强度是保证机械零件工作能力的最基本要求。若零件的强度不够，不仅因为零件的失效使机械不能正常工作，而且还可能导致安全事故。强度计算准则为：σ≤[σ]，

τ≤[τ]

二、机械零件的计算准则1.极限应力极限应力的确定与应力的种类相关。极限应力静应力塑性材料：屈服强度脆性材料：抗拉强度变应力：相应的疲劳极限断裂或塑性变形疲劳断裂二、机械零件的计算准则1.极限应力极限应力的确定与应力的种类相关。二、机械零件的计算准则2.安全系数可采用查表法或部分系数法确定。下为部分系数法：S1——载荷及应力相关，一般为1~1.5S2——材料均匀性相关，锻钢或轧钢一般为1.2~1.5；铸铁一般为1.5~2.5S3——零件重要性相关，一般为1~1.5

二、机械零件的计算准则（二）

刚度准则刚度是指零件在载荷作用下，抵抗弹性变形的能力。刚度设计准则为：

增大刚度措施：1.适当增大或改变截面尺寸以增大惯性矩；2.减小支撑跨距；3.合理增添加强筋等。二、机械零件的计算准则（三）

耐磨性准则耐磨性是指相对运动的零件工作表面抵抗磨损的能力。目前尚无可靠、定量的计算方法，常采用条件性计算：

二、机械零件的计算准则（四）

振动和噪声准则当机械或零件的固有振动频率等于或接近受激振源作用引起的强迫振动频率时，将产生共振。而振动又是产生噪声的主要原因。根据实际需求出发，应进行振动分析和计算。4机械设计常用材料Part老师带学生参观时，发现操作工正在把一批热轧钢筋进行冷拉处理。试说明其原因。任务引入任务目标：1.了解材料选用原则；2.了解硬度表达方法；3.掌握低碳钢力学性能曲线。一、材料选用原则1、满足使用要求是选用材料的最基本原则和出发点。2、符合工艺要求是选用材料的冷、热加工性能好，热处理工艺性好。3、综合经济效益好是一切产品追求的最终目标。不能只考虑材料价格，还应考虑加工成本及维修维护费用。二、机械常用材料材料分类部分常用牌号部分用途黑色金属一般用钢碳素结构钢Q195,Q235,Q275等铁丝、螺栓、轴等优质碳素结构钢20,45,40Mn齿轮、曲轴等低合金结构钢Q295,Q345等油罐、建筑结构等合金结构钢45MnB,20Cr,42CrMo等花键、齿轮等弹簧钢65，65Mn，30W4Cr2VA等弹簧轴承钢GCr15等滚动轴承不锈钢、耐热钢、工具钢、耐候钢特定用途铸铁灰铸铁HT200,HT350等床身、带轮、等球墨铸铁QT400,QT900等箱体、齿轮等其它铸铁

铸钢联轴器等有色金属铜、铝、锌、铅、钛等合金、滑动轴承等非金属橡胶密封圈等工程塑料管、滑动轴承等陶瓷、石墨等轴承等二、机械常用材料低碳钢力学拉伸性能实验GB/T228.11）

弹性形变阶段；2）屈服阶段；3）强化阶段；