机械设计第1章 绪论Word文档格式.docx
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(2)C:
\work\wincode\data\104618001\专用零件.doc专用零件:
在特定类型的机器上用到的零件。
曲轴、叶片等。
5.部件:
一组协同工作、独立制造或装配的零件所组成的组合体。
减速器、联轴器等。
二.
从功能看
第3节课程内容
在简要介绍整部机器设计的基本知识基础上,重点讨论一般尺寸和参数的通用零件(巨型、微型、高温、高压、低温等工作条件下的零件除外)。
一.总论
机器及零件的设计基本准则、设计计算理论、选材、结构要求及摩擦、磨损及润滑。
二.联接
主要学习:
螺纹、键、花键、销联结等。
三.机械传动
带、链、齿轮、蜗杆传动、螺旋传动等。
四.轴系
轴、轴承、联轴器、离合器。
五.其它零、部件
弹簧、机座与机箱、减速器
第4节课程性质、任务及目的
一.性质
1.一门以通用零件的设计为核心的设计性课程。
2.培养具有一定机械设计能力的一门技术基础课。
二.本课程任务及目的
1.掌握通用零件的设计方法。
2.具有设计简单机械的能力(运用标准、规范、手册、图册、查资料)。
3.对机械的动手能力。
三.要求
1.先修课:
理论力学、材料力学、金属材料及热处理、机械制图、机制工艺、公差与配合、机械原理等。
2.课程特点:
3.作业、答疑、纪律
第二章机械设计概论
第1节对机器的主要要求
一.使用功能要求:
例:
对减速器的传动比、功率、转速等的要求;
对牛头刨床行程、速度变化系数等
二.经济性要求:
设计+制造+使用+维护保养
设计上:
a)采用先进的设计手段(例:
CAD)
b)采用三化零部件(系列化、通用化、标准化)
制造上:
a)采用新工艺、新结构、新材料、新技术
b)力求改善零件的结构工艺性------减少用料、易加工、
装配
使用保养:
a)合理提高自动化水平和生产率。
b)降低能耗
c)适当延长机器寿命(润滑系统、表面保护)
三.劳动保护要求
1.操作者方便与安全。
手柄:
数量+高低+转向+驱动力
链条传动防护罩。
2.环境保护。
噪声(70~80dB)、色彩协调、密封等。
四.其它方面
可靠性、重量(飞机)、精度(机床)、运输方便(大型机器),安装与拆卸(流动使用机器:
起重机)。
第2节机器设计程序C:
\work\wincode\data\104618001\机器设计程序.doc
一.计划阶段
提出任务---------分析对机器的要求(性能、成本、体积等)--------拟出开发计划任务书。
总体方案设计阶段任务拟订出运动简图:
设各部分方案数为N1、N2、N3、N4。
则设计机器的总方案数为
N=N1*N2*N3*N4
三.技术设计阶段
运动简图----装配图、部件图、零件图、设计说明书。
四.试制阶段
决定设计方案是否可行或最佳。
五.投产销售阶段
第3节机械零件的失效形式
失效:
丧失正常的工作能力失效≠破坏
一.整体断裂
零件在拉压弯扭作用下,应力超过强度极限而发生的断裂或疲劳断裂。
螺栓断裂.、轮轮齿根断裂
二.零件表面失效
腐蚀、磨损、疲劳点蚀等。
三.过大的残余变形
例:
机床主轴变形过大,机车精度降低。
四.破坏正常的工作条件引起的失效
滑动轴承、带传动等
第4节设计零件时应满足的要求
一.避免在预定寿命内失效
1.强度要求
(对于塑性材料的残余变形、静、疲劳断裂,脆性材料的断裂)不仅会出现在正常工作阶段,也可能出现在安装、运输阶段。
提高强度措施:
a.降低集中载荷、合理截面形状
b.减小应力集中。
d.适当热处理。
例如:
调质、高频淬火等。
2.刚度
提高刚度措施:
a:
合理截面形状
b:
合理支承
c:
加强筋
二.工艺性
在既定的生产条件下,能够方便而经济地加工出来,并便于装配。
这样的零件工艺性就好。
改善工艺性措施:
制造方法与生产条件、批量大小等适应。
齿轮直径d>
600mm时,由于锻压设备难于锻压,可用锻造
方法;
单件或小批量应用锻造不宜用铸造。
造型要简单
加工、安装方便
三.经济性
措施:
1)降低零件本身成本。
a.选材b.加工量和利用率。
2)采用标准零部件。
标准螺纹、标准齿轮模数、标准密封件等
3)采用局部品质。
蜗轮材料选择
四.质量要求
减轻质量措施:
1)加缓冲器。
汽车板簧、摩托缓冲器等
2)加安全装置。
安全销、安全离合器等
3)降低应力集中
4)采用强重比高的材料。
铝合金代替黑色金属
第5节机械零件的设计准则
一.强度准则
σ<
[σ],τ<
[τ]
二.刚度准则
刚度条件:
y≤[y]θ≤[θ]
三.命准则
Lh≥[Lh]
四.动稳定性准则
单质量-弹簧系统
振幅与频率关系
f=ω/2π
fp=(k/m)1/2/2π
稳定性条件
第6节
机械零件的设计方法
一.理论设计
以受拉杆为例:
强度准则:
σ≤σlim/[sσ]
1)设计计算:
已知F,设计截面积A.
因:
σ=F/A
故:
A≥[sσ]F/σlim
2)校核计算:
已知F,A,校核强度
a)按应力校核:
σ=F/A≥[σ]?
b)按安全系数校核:
sσ=σlim/σ≥[sσ]?
二.经验设计,例:
齿轮结构设计
三.模型设计
第7节机械零件的设计步骤(理论设计)
1)根据零件使用要求,选择零件类型。
选择直齿轮或斜齿轮,带传动或链传动
2)计算作用在零件上的载荷。
包括大小和方向
3)选择材料。
由工况确定
4)根据失效形式,确定设计准则,计算零件的主要尺寸。
5)结构设计。
确定非主要尺寸
6)校核计算。
如果不满足条件返回3)
7)画零件工作图并写说明书。
第8节机械零件材料的选用原则
一.选材原则
1.应力的大小、性质。
静应力可用塑性、或脆性材料
冲击应力选塑性好的材料
2.零件的工作环境。
从耐磨性考虑:
应选用硬度高的材料
或进行表面处理,合理选择配偶材料。
从耐腐性考虑:
选铜合金或不锈钢。
3.尺寸和质量。
要求尺寸小,选σlim高材料。
要求质量轻,选σlim/ρ高材料。
4.零件的复杂程度和材料的加工可能性
热处理性,焊接性。
5.经济性
1)材料价格低。
2)加工费用低。
3)利用率高。
4)采用局部品质。
….
7.供应状况.减少机器上使用的材料品种和规格
优点:
1.易购2.品种少,便于保管
二.常用材料
1.黑色金属:
碳钢及其合金。
灰铸铁、普通碳钢、优质碳钢、合金结构钢。
常用机械性能
1)σB,σs,σr
2)度:
HB、HRC、HV。
影响零件的磨损、疲劳点蚀。
2.有色金属:
(价高)
铜合金--耐腐、耐磨、导电热性能好(可做轴瓦,蜗轮)
铝合金--强重比高、导电热性能好
轴承合金(巴氏合金)--轴瓦内衬
3.非金属材料:
塑料、橡胶、尼龙做皮带、密封圈
第9节机械零件设计中的标准化
一.标准化的意义
1.提高质量、降低成本
2.缩短设计周期
3.便于维修
二.标准化分类:
1.国家标准(GB)
2.部标准(JB)
3.企业标准
小结:
第二章机械设计概述
机械设计概述要求:
功能、经济性、劳保
程序:
计划总体技术试制生产
失效形式:
断裂、表面失效、塑性变形、破坏正常工作条件
2.零件设计概述设计准则:
强度、刚度、稳定性、寿命
设计步骤:
选择结构算力选材计算尺寸结构设计校核计算工作图
3.标准化、系列化、通用化意义
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