机械设计64h-第一章机械设计基础知识1PPT格式课件下载.ppt

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机械零件不同于原理的构件，零件是制造基本单元。

构成机器的基本单元构成机器的基本单元零零件件构构件件部部件件独立制造或独立装配独立制造或独立装配-由一组协同工作零件组成由一组协同工作零件组成部件部件组成机器的基本组成机器的基本制造单元制造单元零件零件组成机器的基本组成机器的基本运动单元运动单元构件构件机器机器零件零件部件部件机器的组成机器的组成零件零件专用零件专用零件通用零件通用零件在各种机械中经常使用的。

如：

螺钉、螺母和齿轮等。

在特定类型的机械中应用的。

起重机吊钩、内燃机中的曲轴等。

（1）机械设计的基础知识

（2）联接零件设计：

螺纹联接，键联接、花键联接，销联接和过盈联接等。

（3）传动零件设计：

带传动、齿轮传动、蜗杆传动、螺旋传动和链传动等。

（4）轴系零件设计：

轴、滑动轴承、滚动轴承，联轴器，离合器。

（5）其他零件:

弹簧*（6）机械设计现代方法简介*针对特点如何学好本课：

（1）抓基本概念。

（2）抓共同规律。

（3）注重实践环节和基本技能。

本课程的性质：

机械类专业承上启下的技术基础课。

课程的特点：

广：

（1）综合运用的知识面广：

力、制图、机原、材料与工艺等。

（2）不但（基概、基理和计算），而且（结构、类型、特点、材选、定工艺）；

既要，又要；

既要，还要。

杂：

（1）各章节可自成一体。

（2）系数、表格和线图多。

实践性：

感性知识和实际生产经验=结构和工艺。

本课重点研究的内容是：

一般工作条件下工作，一般工作参数的通用机械零件的设计理论及设计方法。

（不包括某些特大和特小，环境温度过高或过低以及高速、高压或其他特殊条件下工作的通用零件）。

同时介绍这些零件的类型、特点、工作原理、失效形式和应用范围等方面的知识。

具体内容：

机械设计学习要求:

预、听、复、问、独本课程的主要任务：

1、培养学生树立正确的设计思想,了解国家当前的技术经济政策。

2、使学生掌握设计机械所必须的基本知识、基本理论和基本技能，具有设计机械传动装置和一般工作机的能力。

3、培养学生具有正确运用标准、规范、手册及其他有关技术资料的能力。

4、使学生掌握典型零件的实验方法、获得实验技能的基本训练。

5、使学生了解机械设计的新发展。

1.21.2机械设计的一般程序机械设计的一般程序1、制定设计工作计划2、方案设计3、技术设计4、施工设计5、试制、试验、鉴定6、定型产品设计这些要求将贯穿本课中所有零件的设计之中。

1.3机器应满足的基本要求1、具有预定功能的要求（最基本的）2、经济性要求（综合指标）3、安全性要求（人的、机器的）4、可靠性要求（重要的质量指标）5、操作使用方便于的要求（人机工程）编写设计计算说明书第二节机械零件设计的一般步骤类型选择（类型、特点和应用）受力分析（理论与实际之差别）选择材料（材料性能）确定计算准则（失效形式和设计准则）理论设计计算（原理和公式）结构设计（加工、装配、拆卸、维护）精确校核绘零件工作图第三节机械零件的主要失效形式机械零件的主要失效形式及计算准则及计算准则失效失效：

一、机械零件的主要失效形式机械零件的主要失效形式机械零件在机械零件在规定的条件下规定的条件下，在，在规定的使用期规定的使用期间间内，不能完成规定的功能称为失效。

内，不能完成规定的功能称为失效。

机械零件的常见失效形式：

1.1.整体断裂：

整体断裂：

零件在载荷作用下，其危险剖面零件在载荷作用下，其危险剖面上应力大于材料的极限应力而引上应力大于材料的极限应力而引起的断裂，称为整体断裂。

起的断裂，称为整体断裂。

轮齿断裂，螺栓折断，轴断裂等如：

轮齿断裂，螺栓折断，轴断裂等。

静强度断裂静强度断裂：

静应力过大引起。

：

疲劳强度断裂疲劳强度断裂：

变应力的作用引起。

机械零件整体断裂，80%属于疲劳断裂。

BBBB2.表面破坏：

表面破坏：

（1）磨料磨损磨料磨损：

危害：

破坏零件表面精度，改变表面尺寸和形貌，使运动性能降低。

（2）胶合胶合：

（3）点蚀点蚀：

（4）腐蚀磨损腐蚀磨损：

定义：

发生在机械零件表面上的破坏叫表面破坏。

常见的形式有：

压溃，磨损，表面疲劳，胶合，腐蚀等。

接触应力（接触应力（HH）循环作用循环作用裂纹、微粒脱落裂纹、微粒脱落接触表面的油膜完全破坏，接触表面的油膜完全破坏，产生局部高温使金产生局部高温使金属属熔焊并转移熔焊并转移的现象的现象金属表面的锈蚀金属表面的锈蚀两表面在摩擦过程中，两表面在摩擦过程中，硬质颗粒硬质颗粒使表面材料使表面材料产生产生微粒脱落、转移微粒脱落、转移的现象。

的现象。

3.过大的弹性变形过大的弹性变形机械零件受载时要产生弹性变形。

过大的弹性机械零件受载时要产生弹性变形。

过大的弹性变形使零件或机器不能正常工作，如机床主轴的变形使零件或机器不能正常工作，如机床主轴的弹性变形过大会降低被加工零件的精度。

弹性变形过大会降低被加工零件的精度。

4.功能失效功能失效：

机械零件不能完成规定功能的失效称为功能失效。

例如：

带传动带传动中带的中带的打滑打滑现象。

现象。

塑性变形：

塑性材料制作零件在过大载荷作用下可塑性材料制作零件在过大载荷作用下可能产生永久变形即能产生永久变形即塑性变形塑性变形，使零件失效。

，使零件失效。

塑性变形造成尺寸和形状的改变，而且使塑性变形造成尺寸和形状的改变，而且使零件丧失工作能力。

零件丧失工作能力。

ss（在一定条件下）（在一定条件下）二、机械零件的计算准则二、机械零件的计算准则1.强度准则：

强度准则：

（最基本最基本的计算准则的计算准则）强度：

强度：

是零件是零件抵抗抵抗整体断裂、表面接触疲劳、塑性变整体断裂、表面接触疲劳、塑性变形形的能力。

的能力。

一般表达式：

机机械械零零件件的的工工作作能能力力：

机机械械零零件件在在预预定定的的使使用用期期间间内内不不发发生生失失效效的安全工作限度称为工作能力（或承载能力）。

的安全工作限度称为工作能力（或承载能力）。

（限制应力应力的计算准则的计算准则）机械零件的工作能力准则：

衡量机械零件工作能力的指标。

它是机械零件的工作能力准则：

它是抵抗零件失效，确定零件基本尺寸的依据，故也称为计算准则。

抵抗零件失效，确定零件基本尺寸的依据，故也称为计算准则。

2.2.刚度准则：

刚度准则：

刚度刚度：

零件抵抗：

零件抵抗弹性变形弹性变形的能力。

刚度准则刚度准则：

零件在载荷作用下产生：

零件在载荷作用下产生弹性变形量弹性变形量不得超过不得超过允许限度允许限度。

（限制变形变形的计算准则的计算准则）计算式：

计算式：

式中：

挠度，偏转角，扭转角。

-许用挠度，许用偏转角，许用扭转角。

3.3.寿命准则：

寿命准则：

使零件在正常的使用条件下，能达到规定的使用寿命。

影响零件寿命的主要失效形式有腐蚀，磨损和疲劳。

4.4.耐磨性准则：

耐磨性准则：

关于磨损通常采用条件性计算：

（11）验算）验算压强压强，不超过许用，不超过许用（22）验算）验算压强与滑动速度的乘积压强与滑动速度的乘积不超过许用值：

不超过许用值：

耐磨性：

是零件抵抗磨损失效的能力。

对于滑动速度较大的摩擦表面要限制单位接触面上的摩对于滑动速度较大的摩擦表面要限制单位接触面上的摩擦功不要过大，防止摩擦表面温升过高使油膜破坏，磨擦功不要过大，防止摩擦表面温升过高使油膜破坏，磨损加剧，甚至出现胶合。

损加剧，甚至出现胶合。

5.5.振动稳定性准则：

振动稳定性准则：

计算式为：

fpfp1.18ff共共振振：

当当零零件件的的自自振振频频率率ff与与激激振振源源频频率率fpfp接近或相同时就会发生共振。

接近或相同时就会发生共振。

振振动动稳稳定定性性准准则则：

设设计计时时使使零零件件的的自自振振频频率率与与激振源频率错开激振源频率错开。

其中：

fpfp激激振源频率，振源频率，ff零件固有频率零件固有频率第四节第四节静应力下机械零件的强度计算静应力下机械零件的强度计算一、载荷及应力的分类：

一、载荷及应力的分类：

（1）静载荷）静载荷与与变载荷变载荷：

（随时间变化划分）：

（随时间变化划分）静载荷静载荷：

其大小和方向其大小和方向不随时间变化不随时间变化或或变化很缓慢变化很缓慢的载荷。

的载荷。

变载荷变载荷：

随时间变化随时间变化的载荷的载荷。

根根据据零零件件工工作作时时所所受受的的载载荷荷及及应应力力的的性性质质，零零件件的的强强度度计计算分为两种：

静强度计算、疲劳强度计算。

算分为两种：

11、载荷的分类：

、载荷的分类：

NNFFFFNN（22）名义载荷名义载荷与与计算载荷计算载荷:

（设计需要来划分设计需要来划分）名义载荷：

名义载荷：

根据原动机额定功率或机器在根据原动机额定功率或机器在稳定和稳定和理想工作条件下理想工作条件下的工作阻力的工作阻力,用力学公式计算出作用用力学公式计算出作用在零件上的载荷。

在零件上的载荷。

计算载荷：

名义载荷与一个大于名义载荷与一个大于11的的载荷系数载荷系数K的乘的乘积。

积。

Fca=K*F22、应力的分类：

（应力与载荷的关系）、应力的分类：

（应力与载荷的关系）静应力静应力：

只能在静载荷下产生只能在静载荷下产生。

变应力变应力：

可：

可由静载荷由静载荷,也可由变载荷产生也可由变载荷产生。

稳定变应力稳定变应力：

非稳定变应力非稳定变应力：

稳定变应力的几种典型形式稳定变应力的几种典型形式：

（1）

（1）对称循环变应力：

对称循环变应力：

r=-1，max=a=-min；

m=0

（2）

（2）脉动循环变应力：

脉动循环变应力：

r=0,m=a=max/2,min=0（3）（3）非对称循环变应力：

非对称循环变应力：

-1r1；

max=m+a,min=m-a（4）（4）静应力静应力：

r=1,例题：

二、静应力下机械零件的强度判据二、静应力下机械零件的强度判据强度条件式：

强度条件式：

lim,lim-分别为材料的极限正应力和极分别为材料的极限正应力和极限剪应力。

限剪应力。

S-安全系数。

安全系数。

三、极限应力三、极限应力limlim,limlim塑性材料塑性材料:

失效形式是塑性变形。

脆性材料脆性材料:

失效形式是脆性断裂。

lim=s,lim=slim=B,lim=B。

四、计算应力四、计算应力caca,caca计算应力的确定与零件工作时的应力状态有关，单向应力状态下其零件危险剖面上最大工作应力为计算应力，也就是：

ca=max,ca=max。

而复杂应力状态下工作的零件，则根据零件的材料，按强度理论来求计算应力。

通用零件的设计中，常用第一、三、四强度理论。

同学们可以