1、机械设计基础机械设计基础 前言前言 本书为精品规划教材本书为精品规划教材.是根据高等院校人才培养目标、教育部是根据高等院校人才培养目标、教育部制定的机械设计基础课程教学基本要求制定的机械设计基础课程教学基本要求.结合编者多年的教学结合编者多年的教学经验和教改实践编写而成经验和教改实践编写而成.可供机械类、机电类、模具类、近可供机械类、机电类、模具类、近机械类各专业使用机械类各专业使用.参考学时为参考学时为60-80学时。学时。根据高等院校人才培养目标根据高等院校人才培养目标.本教材编写坚持本教材编写坚持“以应用为目以应用为目的的.以必需、够用为度以必需、够用为度”的编写原则的编写原则.结合本课
2、程的教学规律结合本课程的教学规律及提高教学效率及提高教学效率.对教学内容和体系进行了适当的综合对教学内容和体系进行了适当的综合.与传与传统教材内容相比统教材内容相比.本书的主要特点如下。本书的主要特点如下。返回下一页前言前言 1.本教材有机地融合了相关课程的内容本教材有机地融合了相关课程的内容.主要体现在以下几主要体现在以下几个方面。个方面。(1)弱化了机械原理与机械设计教材的界限。弱化了机械原理与机械设计教材的界限。(2)对教学内容和体系进行了适当的综合对教学内容和体系进行了适当的综合.如将螺纹连接、键如将螺纹连接、键连接、销连接等内容并作连接、销连接等内容并作“连接连接”一章。一章。(3)
3、将将“机械的润滑与密封机械的润滑与密封”等内容融合到相关章节等内容融合到相关章节.不单不单列成章。列成章。返回下一页上一页前言前言 2.突出突出“理论知识够用理论知识够用.注重能力培养注重能力培养”的特点的特点.精简理论推精简理论推导导.加强基础内容加强基础内容.注重设计公式的应用和结构设计方法注重设计公式的应用和结构设计方法.加强加强学生对图表、手册应用能力的培养。学生对图表、手册应用能力的培养。3.为了体现理论与实践的结合为了体现理论与实践的结合.在主要章节的最后在主要章节的最后.都安排了都安排了该章的实训项目。该章的实训项目。4.本书删减了目前其他教材中存在的过时的、已经被当今工本书删减
4、了目前其他教材中存在的过时的、已经被当今工程技术所摈弃的理论和方法。程技术所摈弃的理论和方法。5.采用了最新颁布的国家标准和规范。采用了最新颁布的国家标准和规范。返回上一页上一页前言前言 在编写过程中在编写过程中.我们参考了许多文献、资料我们参考了许多文献、资料.在此对这些文献、在此对这些文献、资料的编著者表不衷心的感谢资料的编著者表不衷心的感谢!由于我们水平有限由于我们水平有限.书中错误和不妥之处在所难免书中错误和不妥之处在所难免.敬请使用敬请使用本书的广大师生和读者批评指正。本书的广大师生和读者批评指正。返回上一页目录目录第一章第一章 机械设计基础概述机械设计基础概述第二章第二章 平面运动
5、的机构简及自由度图平面运动的机构简及自由度图第三章第三章 平面连杆机构平面连杆机构第四章第四章 凸轮机构凸轮机构第五章第五章 间歇运动机构间歇运动机构第六章第六章 连接连接第七章第七章 挠性件传动挠性件传动第八章第八章 直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动第九章第九章 斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动第十章第十章 直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动第十一章第十一章 蜗杆传动蜗杆传动第十二章第十二章 轮系轮系第十三章第十三章 轴承轴承第十四章第十四章 轴轴第十五章第十五章 其他常用零、部件其他常用零、部件第一章第一章 机械设计基础概述机械设计基础概述第一章第一章 机械设计基础概述机械设计基础概述 第一
6、节第一节 本课程研究的对象和内容本课程研究的对象和内容 第二节第二节 本课程的学习方法本课程的学习方法 第三节第三节 机械设计的基本要求和一般过程机械设计的基本要求和一般过程 第四节第四节 机械零件的失效形式和设计计算准则机械零件的失效形式和设计计算准则 第五节第五节 机械零件的工艺性和标准化、系列化和通用化机械零件的工艺性和标准化、系列化和通用化 下一页返回第二章第二章 平面运动的机构简及自由度平面运动的机构简及自由度图图第二章第二章 平面运动的机构简及自由度图平面运动的机构简及自由度图 第一节第一节 平面运动副及其分类平面运动副及其分类 第二节第二节 平面机构运动简图平面机构运动简图 第三
7、节第三节 平面机构的自由度及其具有确定运动的条件平面机构的自由度及其具有确定运动的条件 上一页返回下一页第三章第三章 平面连杆机构平面连杆机构第三章第三章 平面连杆机构平面连杆机构 第一节第一节 平面四杆机构的基本类型平面四杆机构的基本类型 第二节第二节 铰链四杆机构的演化铰链四杆机构的演化 第三节第三节 平面连杆机构的基本特性平面连杆机构的基本特性 第四节第四节 平面四杆机构设计平面四杆机构设计 下一页返回上一页第四章第四章 凸轮机构凸轮机构第四章第四章 凸轮机构凸轮机构 第一节第一节 凸轮机构的组成和分类凸轮机构的组成和分类 第二节第二节 凸轮机构中从动件常用的运动规律凸轮机构中从动件常用
8、的运动规律 第三节第三节 图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓 第四节第四节 凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定 上一页返回下一页第五章第五章 间歇运动机构间歇运动机构第五章第五章 间歇运动机构间歇运动机构 第一节第一节 棘轮机构棘轮机构 第二节第二节 槽轮机构槽轮机构 第三节第三节 不完全齿轮机构不完全齿轮机构下一页返回上一页第六章第六章 连接连接第六章第六章 连接连接 第一节第一节 螺纹连接的基本类型及标准连接件螺纹连接的基本类型及标准连接件 第二节第二节 螺纹连接的拧紧与防松螺纹连接的拧紧与防松 第三节第三节 螺栓强度的计算螺栓强度的计算 第四节第四节 螺栓组的连接设计和受力分
9、析螺栓组的连接设计和受力分析 第五节第五节 键连接键连接上一页 下一页返回第七章第七章 挠性件传动挠性件传动第七章第七章 挠性件传动挠性件传动 第一节第一节 带传动的工作原理和类型、特点和应用带传动的工作原理和类型、特点和应用 第二节第二节 V带和带轮的结构带和带轮的结构 第三节第三节 带传动的工作情况分析带传动的工作情况分析 第四节第四节 普通普通V带传动的计算带传动的计算 第五节第五节 带传动的张紧装置、安装及维护带传动的张紧装置、安装及维护 第六节第六节 链传动的特点和类型链传动的特点和类型 第七节第七节 滚子链和链轮的结构滚子链和链轮的结构 第八节第八节 链传动的设计简介链传动的设计简
10、介 第九节第九节 链传动的布置、张紧和润滑链传动的布置、张紧和润滑上一页返回下一页第八章第八章 直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动第八章第八章 直齿圆柱齿轮传动直齿圆柱齿轮传动 第一节第一节 齿轮传动概述齿轮传动概述 第二节第二节 齿廓啮合的基本定律齿廓啮合的基本定律 第三节第三节 渐开线齿廓及特性渐开线齿廓及特性 第四节第四节 渐开线标准直齿圆柱的主要参数与几何尺寸渐开线标准直齿圆柱的主要参数与几何尺寸 第五节第五节 渐开线标准齿轮的啮合渐开线标准齿轮的啮合 第六节第六节 渐开线齿廓的加工方法与根切现象渐开线齿廓的加工方法与根切现象 第七节第七节 齿轮传动的失效形式及设计准则齿轮传动的失效形式
11、及设计准则 第八节第八节 齿轮常用材料和齿轮传动精度齿轮常用材料和齿轮传动精度 第九节第九节 渐开线标准直齿圆柱齿轮的受力分析及其计算载荷渐开线标准直齿圆柱齿轮的受力分析及其计算载荷 第十节第十节 渐开线标准直齿圆柱齿轮的强度计算渐开线标准直齿圆柱齿轮的强度计算 第十一节第十一节 齿轮转动的润滑齿轮转动的润滑上一页返回下一页第九章第九章 斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动第九章第九章 斜齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动 第一节第一节 斜齿圆柱齿轮概念述斜齿圆柱齿轮概念述 第二节第二节 斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算和正确啮合条件斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算和正确啮合条件 第三节第三节 斜齿轮的当量齿数及
12、斜齿轮传动的特点斜齿轮的当量齿数及斜齿轮传动的特点 第四节第四节 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算斜齿圆柱齿轮传动的强度计算上一页返回下一页第十章第十章 直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动第十章第十章 直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动 第一节第一节 锥齿轮概述锥齿轮概述 第二节第二节 直齿锥齿轮的齿廓曲面、背锥和当量齿数直齿锥齿轮的齿廓曲面、背锥和当量齿数 第三节第三节 直齿锥齿轮的几何尺寸计算和正确啮合条件直齿锥齿轮的几何尺寸计算和正确啮合条件 第四节第四节 直齿圆锥齿轮强度计算直齿圆锥齿轮强度计算上一页返回下一页第十一章第十一章 蜗杆传动蜗杆传动第十一章第十一章 蜗杆传动蜗杆传动 第一节第一节 蜗
13、杆传动的组成、特点和类型蜗杆传动的组成、特点和类型 第二节第二节 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算 第三节第三节 蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构 第四节第四节 蜗杆传动的强度计算蜗杆传动的强度计算 第五节第五节 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算上一页返回下一页第十二章第十二章 轮系轮系第十二章第十二章 轮系轮系 第一节第一节 轮系的分类轮系的分类 第二节第二节 定轴轮系及其传动化定轴轮系及其传动化 第三节第三节 行星轮系及其传动化行星轮系及其传动化 第四节第四节 混合轮系及其传动化
14、混合轮系及其传动化 第五节第五节 轮系的应用轮系的应用上一页返回下一页第十三章第十三章 轴承轴承第十三章第十三章 轴承轴承 第一节第一节 摩擦状态及滑动轴承的类型和特点摩擦状态及滑动轴承的类型和特点 第二节第二节 滑动轴承的结构及材料滑动轴承的结构及材料 第三节第三节 滑动轴承的润滑滑动轴承的润滑 第四节第四节 滚动轴承的构造及基本类型滚动轴承的构造及基本类型 第五节第五节 滚动轴承的代号滚动轴承的代号 第六节第六节 滚动轴承的选择计算滚动轴承的选择计算 第七节第七节 滚动轴承的静强度计算滚动轴承的静强度计算 第八节第八节 滚动轴承的润滑与密封滚动轴承的润滑与密封 第九节第九节 滚动轴承的组合
15、设计滚动轴承的组合设计上一页返回下一页第十四章第十四章 轴轴第十四章第十四章 轴轴 第一节第一节 轴的分类轴的分类 第二节第二节 轴的材料及选用轴的材料及选用 第三节第三节 轴的结构设计轴的结构设计 第四节第四节 轴的强度计算轴的强度计算 第五节第五节 轴的刚度计算轴的刚度计算上一页返回下一页第十五章第十五章 其他常用零、部件其他常用零、部件第十五章第十五章 其他常用零、部件其他常用零、部件 第一节第一节 联轴器联轴器 第二节第二节 离合器离合器 第三节第三节 弹簧弹簧返回上一页第一章第一章 机械设计基础概述机械设计基础概述第一节第一节 本课程研究的对象和内容本课程研究的对象和内容第二节第二节
16、 本课程的学习方法本课程的学习方法第三节第三节 机械设计的基本要求和一般过程机械设计的基本要求和一般过程第四节第四节 机械零件的失效形式和设计计算准则机械零件的失效形式和设计计算准则第五节第五节 机械零件的工艺性和标准化、系列化机械零件的工艺性和标准化、系列化 和通用化和通用化第一节第一节 本课程研究的对象和内容本课程研究的对象和内容一、机器及其组成一、机器及其组成 机器具备机器具备3个特征个特征:(1)它们都是人为的各种实物它们都是人为的各种实物(构件构件)的组合体。的组合体。(2)组成机器的各实物组成机器的各实物(构件构件)间具有确定的相对运动。间具有确定的相对运动。(3)能够代替或减轻人
17、的劳动能够代替或减轻人的劳动.完成有用的机械功或者实现能完成有用的机械功或者实现能量转换。量转换。下一页返回第一节第一节 本课程研究的对象和内容本课程研究的对象和内容 一部完整的机器主要由以下几部分组成。一部完整的机器主要由以下几部分组成。(1)原动部分原动部分:是机器的动力来源是机器的动力来源.常用的原动机有电动机、内常用的原动机有电动机、内燃机等。燃机等。(2)执行部分执行部分:处于整个机器传动路线的终端处于整个机器传动路线的终端.是直接完成工作是直接完成工作任务的部分。任务的部分。(3)传动部分传动部分:把原动机的运动和动力传递给执行部分。把原动机的运动和动力传递给执行部分。(4)控制部
18、分控制部分:使操作者能随时实现或终止机器各种预定功使操作者能随时实现或终止机器各种预定功能的部分。能的部分。下一页返回上一页第一节第一节 本课程研究的对象和内容本课程研究的对象和内容二、机构二、机构 机构与机器的区别在于机构主要用来传递或变换运动机构与机器的区别在于机构主要用来传递或变换运动.而机器而机器却能完成有用的机械功或转换机械能。我们把机构和机器统却能完成有用的机械功或转换机械能。我们把机构和机器统称为机械。称为机械。机器中广泛应用的机构称为常用机构机器中广泛应用的机构称为常用机构.如连杆机构、齿轮机构、如连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、带传动机构和间歇运动机构等。凸轮机构、带传动机构和
19、间歇运动机构等。下一页返回上一页第一节第一节 本课程研究的对象和内容本课程研究的对象和内容三、构件、零件三、构件、零件 组成机构的构件可以是一个零件组成机构的构件可以是一个零件(如齿轮机构中的一个齿轮如齿轮机构中的一个齿轮).也可以是由几个零件构成的刚性组合体。也可以是由几个零件构成的刚性组合体。显然显然.构件是独立运动的单兀体构件是独立运动的单兀体;零件是加工制造的单兀体零件是加工制造的单兀体.是是机器的最基本组成要索。各类机器中经常用到的零件称为通机器的最基本组成要索。各类机器中经常用到的零件称为通用零件用零件.在专用机器中才能用到的零件称为专用零件。在专用机器中才能用到的零件称为专用零件
20、。下一页返回上一页第一节第一节 本课程研究的对象和内容本课程研究的对象和内容四、本课程研究的对象和内容四、本课程研究的对象和内容 1.课程的地位和作用课程的地位和作用 机械设计基础课程是机械类、机电类及近机械类专业一门必机械设计基础课程是机械类、机电类及近机械类专业一门必修的技术基础课修的技术基础课.在教学计划中起着承前启后的桥梁作用在教学计划中起着承前启后的桥梁作用.是是学习专业课程和从事机械产品设计的必备基础。本课程的作学习专业课程和从事机械产品设计的必备基础。本课程的作用在于培养学生掌握机械设计的基本知识、基本理论和基本用在于培养学生掌握机械设计的基本知识、基本理论和基本方法方法.使学生
21、具备一般机械设备的维护、改进和设计能力。使学生具备一般机械设备的维护、改进和设计能力。下一页返回上一页第一节第一节 本课程研究的对象和内容本课程研究的对象和内容 2.课程研究的对象课程研究的对象 机械设计研究的对象就是机器和机构。本课程一方面涉及许机械设计研究的对象就是机器和机构。本课程一方面涉及许多生产实际知识多生产实际知识;另一方面又综合运用了许多先修课程所提供另一方面又综合运用了许多先修课程所提供的基础理论。因此的基础理论。因此.本课程主要介绍机械设计中的基本共性问本课程主要介绍机械设计中的基本共性问题题.并重点研究常用机构和一般参数的通用零件的工作原理、并重点研究常用机构和一般参数的通
22、用零件的工作原理、结构特点结构特点.以及基本的受力分析、计算方法和设计理论以及基本的受力分析、计算方法和设计理论.下一页返回上一页第一节第一节 本课程研究的对象和内容本课程研究的对象和内容 3.课程研究的内容课程研究的内容 本课程的主要内容可分为两大部分。本课程的主要内容可分为两大部分。一部分是介绍各种常用机构的工作原理、基本类型、性能特一部分是介绍各种常用机构的工作原理、基本类型、性能特点、几何参数和设计方法。常用机构包括平面连杆机构、凸点、几何参数和设计方法。常用机构包括平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系、带传动和间歇机构等。轮机构、齿轮机构、轮系、带传动和间歇机构等。另一部分是介绍通
23、用零、部件的工作原理、结构特点、材料、另一部分是介绍通用零、部件的工作原理、结构特点、材料、失效分析及对策、选用及设计方法等。通用零、部件包括齿失效分析及对策、选用及设计方法等。通用零、部件包括齿轮、带及带轮、连接零件及轴系零件等。轮、带及带轮、连接零件及轴系零件等。下一页返回上一页第一节第一节 本课程研究的对象和内容本课程研究的对象和内容 4.课程的学习任务课程的学习任务 本课程的主要任务是通过课堂学习、习题、课程设计和课程本课程的主要任务是通过课堂学习、习题、课程设计和课程实验、实训等教学环节实验、实训等教学环节.使学生掌握如下的学习目标使学生掌握如下的学习目标:(1)掌握物体机械运动的一
24、般规律及常用机构的工作原理、掌握物体机械运动的一般规律及常用机构的工作原理、运动特性和运动设计的方法运动特性和运动设计的方法;(2)掌握构件承载能力的计算方法及通用零、部件的原理分掌握构件承载能力的计算方法及通用零、部件的原理分析、设计计算方法和选用的基本知识析、设计计算方法和选用的基本知识;(3)树立正确的设计思想树立正确的设计思想.了解机械设计的一般规律了解机械设计的一般规律;(4)初步具备一般简单机械的维护、改进和设计能力初步具备一般简单机械的维护、改进和设计能力;(5)具有运用标准、规范、手册及查阅有关技术资料的能力具有运用标准、规范、手册及查阅有关技术资料的能力.返回上一页第二节第二
25、节 本课程的学习方法本课程的学习方法 本课程是从理论性、系统性很强的基础课和专业基础课向实本课程是从理论性、系统性很强的基础课和专业基础课向实践性较强的专业课过渡的一个重要的转折点。因此践性较强的专业课过渡的一个重要的转折点。因此.学生学习学生学习本课程时必须在学习方法上有所转变本课程时必须在学习方法上有所转变.应注意以下几个特点。应注意以下几个特点。(1)本课程将多门先修课程的基本理论应用到实际中去本课程将多门先修课程的基本理论应用到实际中去.解决解决有关实际的问题。本课程要综合运用高等数学、工程力学、有关实际的问题。本课程要综合运用高等数学、工程力学、金工实习、制图、互换性与技术测量等课程
26、的基本知识去解金工实习、制图、互换性与技术测量等课程的基本知识去解决常用机构、通用零件的设计等问题因此先修课程的掌握程决常用机构、通用零件的设计等问题因此先修课程的掌握程度直接影响到本课程的学习。度直接影响到本课程的学习。下一页返回第二节第二节 本课程的学习方法本课程的学习方法 (2)学生一接触本课程就会产生学生一接触本课程就会产生“没有系统性没有系统性”、“逻逻辑性差辑性差”等错觉等错觉.这是由于学生习惯了基础课的系统性所造成这是由于学生习惯了基础课的系统性所造成的。本课程中的。本课程中.虽然不同研究对象所涉及的理论基础不同虽然不同研究对象所涉及的理论基础不同.且且相互之间无多大关系相互之间
27、无多大关系.但最终的研究目的却只有一个但最终的研究目的却只有一个.即设计即设计出能应用的机构、零件等。本课程的各部分内容都是按照工出能应用的机构、零件等。本课程的各部分内容都是按照工作原理、结构、强度计算和使用维护的顺序介绍的作原理、结构、强度计算和使用维护的顺序介绍的.有其自身有其自身的系统性的系统性.学习时应注意这一特点。学习时应注意这一特点。(3)由于实践中的问题很复杂由于实践中的问题很复杂.很难用纯理论的方法来解决。很难用纯理论的方法来解决。因此因此.常常常采用很多经验公式、参数及简化计算等常采用很多经验公式、参数及简化计算等.这往往这往往会给学生造成会给学生造成“不讲道理不讲道理”、
28、“没有理论没有理论”等错觉等错觉.这一点这一点必须在学习过程中逐步适应。必须在学习过程中逐步适应。下一页返回上一页第二节第二节 本课程的学习方法本课程的学习方法 (4)计算步骤和计算结果常计算步骤和计算结果常常不像基础课具有唯一性。常不像基础课具有唯一性。(5)计算对解决设计问题虽然很重要计算对解决设计问题虽然很重要.但并不是唯一所要求的但并不是唯一所要求的能力。学生必须逐步培养把理论计算与结构设计、工艺等结能力。学生必须逐步培养把理论计算与结构设计、工艺等结合起来解决设计问题的能力。合起来解决设计问题的能力。返回上一页第三节第三节 机械设计的基本要求和一般机械设计的基本要求和一般过程过程一、
29、机械设计的基本要求一、机械设计的基本要求 机械的类型很多机械的类型很多.但其设计的基本要求大致相同。主要有以下但其设计的基本要求大致相同。主要有以下几点。几点。1.满足预定功能的要求满足预定功能的要求 这是指能够按照预期的技术要求顺利地执行机械的全部职能这是指能够按照预期的技术要求顺利地执行机械的全部职能.如机器工作部分的运动形式、速度、运动精度和平稳性、需如机器工作部分的运动形式、速度、运动精度和平稳性、需要传递的功率要传递的功率.以及某些使用上的特殊要求以及某些使用上的特殊要求(如耐高温、防潮如耐高温、防潮等等)。2.满足经济性要求满足经济性要求 机械的经济性是指在设计、制造上成本低机械的
30、经济性是指在设计、制造上成本低.使用上效率高使用上效率高.能能源和辅助材料消耗少源和辅助材料消耗少.维护及管理费用低等。维护及管理费用低等。下一页返回第三节第三节 机械设计的基本要求和一般机械设计的基本要求和一般过程过程 3.满足工艺要求满足工艺要求 设计机器时应尽量减少零件的数量设计机器时应尽量减少零件的数量.尽可能地采用标准件尽可能地采用标准件.使使装配及维修简单等。装配及维修简单等。4.满足劳动保护要求满足劳动保护要求 操作方便有利于减轻操作人员的劳动强度操作方便有利于减轻操作人员的劳动强度.能实现对操作人员能实现对操作人员的防护的防护.保证人身安全和身体健康。对于技术系统的周围环境保证
31、人身安全和身体健康。对于技术系统的周围环境和人为导致造成污染和危害，同时要保证机器对环境的适应和人为导致造成污染和危害，同时要保证机器对环境的适应性。性。5.满足其他特殊要求满足其他特殊要求 必须考虑有些机械由于工作环境和要求不同必须考虑有些机械由于工作环境和要求不同.而对设计提出某而对设计提出某些特殊要求。例如些特殊要求。例如.药品、食品和纺织机械要求防止产品污染药品、食品和纺织机械要求防止产品污染.航空航天机械要求减轻质量等。航空航天机械要求减轻质量等。下一页返回上一页第三节第三节 机械设计的基本要求和一般机械设计的基本要求和一般过程过程二、机械设计的一般过程二、机械设计的一般过程 机械设
32、计的过程通常可分为以下几个阶段。机械设计的过程通常可分为以下几个阶段。(1)提出和制定产品设计任务书。提出和制定产品设计任务书。(2)总体方案设计。总体方案设计。(3)技术设计。技术设计。(4)样机的试制和鉴定。样机的试制和鉴定。(5)产品的正式投产。产品的正式投产。下一页返回上一页第三节第三节 机械设计的基本要求和一般机械设计的基本要求和一般过程过程 2.机构零件设计的一般步骤机构零件设计的一般步骤 当机械的总体方案已经确定当机械的总体方案已经确定.运动学和动力学计算完成后运动学和动力学计算完成后.就就要进行主要零、部件的设计。机械零件设计的一般步骤如下。要进行主要零、部件的设计。机械零件设
33、计的一般步骤如下。(1)根据机器的具体运转情况和简化的计算方案确定零件的根据机器的具体运转情况和简化的计算方案确定零件的载荷。载荷。(2)根据零件工作情况的分析根据零件工作情况的分析.判定零件的失效形式判定零件的失效形式.从而确定从而确定其计算准则其计算准则 (3)进行主要参数的选择进行主要参数的选择.选定材料结构工艺性等。选定材料结构工艺性等。(4)进行结构设计。进行结构设计。(5)绘制零件工作图绘制零件工作图.制定技术要求制定技术要求.根据计算准则求出零件的根据计算准则求出零件的主要尺寸主要尺寸.考虑热处理及考虑热处理及.编写计算说明书及有关技术文件。编写计算说明书及有关技术文件。下一页返
34、回上一页第三节第三节 机械设计的基本要求和一般机械设计的基本要求和一般过程过程 3.设计过程中的注意事项设计过程中的注意事项 产品设计过程是智力活动过程产品设计过程是智力活动过程.它体现了设计人员的创新思维它体现了设计人员的创新思维活动活动.设计过程是逐步逼近解决方案并逐步完善的过程。设计设计过程是逐步逼近解决方案并逐步完善的过程。设计过程中还应注意以下几点。过程中还应注意以下几点。(1)设计过程要有全局观点设计过程要有全局观点.不能只考虑设计对象本身的问题不能只考虑设计对象本身的问题.而要把设计对象看作一个系统而要把设计对象看作一个系统.处理处理“人一机一环境人一机一环境”之间的之间的关系。
35、关系。(2)善于运用创造性思维和方法善于运用创造性思维和方法.注意考虑多种方案的解注意考虑多种方案的解.避免避免解决问题的局限性。解决问题的局限性。(3)设计的各阶段应有明确的目标设计的各阶段应有明确的目标.注意各阶段的评价和优选注意各阶段的评价和优选.以求出既满足功能要求又有最大实现可能的方案。以求出既满足功能要求又有最大实现可能的方案。(4)要注意反馈及必要的工作循环。解决问题要由抽象到具要注意反馈及必要的工作循环。解决问题要由抽象到具体体.由局部到全面由局部到全面.由不确定到确定由不确定到确定.返回上一页第四节第四节 机械零件的失效形式和设计机械零件的失效形式和设计计算准则计算准则一、失
36、效形式一、失效形式 机械零件最常见的失效形式大致有以下几种。机械零件最常见的失效形式大致有以下几种。1.断裂断裂 机械零件的断裂通常有以下两种情况。机械零件的断裂通常有以下两种情况。(1)零件在外载荷的作用下零件在外载荷的作用下.某一危险截面上的应力超过零件某一危险截面上的应力超过零件的强度极限时将发生断裂的强度极限时将发生断裂(如螺栓的折断如螺栓的折断)。(2)零件在循环变应力的作用下零件在循环变应力的作用下.危险截面上的应力超过零件危险截面上的应力超过零件的疲劳强度而发生疲劳断裂。的疲劳强度而发生疲劳断裂。2.过量变形过量变形 当零件上的应力超过材料的屈服极限时当零件上的应力超过材料的屈服
37、极限时.零件将发生塑性变形。零件将发生塑性变形。当零件的弹性变形量过大时当零件的弹性变形量过大时.也会使机器无法正常工作也会使机器无法正常工作.如机如机床主轴的过量弹性变形会降低机床的加工精度。床主轴的过量弹性变形会降低机床的加工精度。下一页返回第四节第四节 机械零件的失效形式和设计机械零件的失效形式和设计计算准则计算准则 3.表面失效表面失效 表面失效主要有疲劳点蚀、磨损、压溃和腐蚀等形式。表面表面失效主要有疲劳点蚀、磨损、压溃和腐蚀等形式。表面失效后通常会增加零件的摩擦失效后通常会增加零件的摩擦.使零件尺寸发生变化使零件尺寸发生变化.最终造最终造成零件的报废。成零件的报废。4.破坏正常工作
38、条件引起的失效破坏正常工作条件引起的失效 有些零件只有在一定的工作条件下才能正常工作有些零件只有在一定的工作条件下才能正常工作.否则就会引否则就会引起失效起失效.如带传动因过载发生打滑如带传动因过载发生打滑.使传动不能正常地进行。使传动不能正常地进行。下一页返回上一页第四节第四节 机械零件的失效形式和设计机械零件的失效形式和设计计算准则计算准则二、机械零件的设计计算准则二、机械零件的设计计算准则 同一零件对不同失效形式的承载能力也各不相同。根据不同同一零件对不同失效形式的承载能力也各不相同。根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件的失效原因建立起来的工作能力判定条件.称为设计计算准则称为设
39、计计算准则.主要包括以下几种。主要包括以下几种。1.强度准则强度准则 强度是零件应满足的基本要求。强度是指零件在载荷作用下强度是零件应满足的基本要求。强度是指零件在载荷作用下抵抗断裂、塑性变形及表面失效抵抗断裂、塑性变形及表面失效(磨粒磨损、腐蚀除外磨粒磨损、腐蚀除外)的能的能力。强度可分为整体强度和表面强度力。强度可分为整体强度和表面强度(接触与挤压强度接触与挤压强度)两种。两种。整体强度的判定准则为整体强度的判定准则为:零件在危险截面处的最大应力不应超零件在危险截面处的最大应力不应超过允许的限度称为许用应力过允许的限度称为许用应力.下一页返回上一页第四节第四节 机械零件的失效形式和设计机械
40、零件的失效形式和设计计算准则计算准则 2.刚度准则刚度准则 刚度是指零件受载后抵抗弹性变形的能力刚度是指零件受载后抵抗弹性变形的能力.其设计计算准则为其设计计算准则为:零件在载荷作用下产生的弹性变形量应不大于机器工作性能零件在载荷作用下产生的弹性变形量应不大于机器工作性能允许的极限值。各种变形量计算公式可参考材料力学课程允许的极限值。各种变形量计算公式可参考材料力学课程.本本书不再赘述。书不再赘述。3.耐磨性准则耐磨性准则 设计时应使零件的磨损量在预定限度内不超过允许量。由于设计时应使零件的磨损量在预定限度内不超过允许量。由于磨损机理比较复杂磨损机理比较复杂.通常采用条件性的计算准则通常采用条
41、件性的计算准则.即零件的压即零件的压强不大于零件的许用压强。强不大于零件的许用压强。下一页返回上一页第四节第四节 机械零件的工艺性和标准化、机械零件的工艺性和标准化、系列化和通用化系列化和通用化 4.散热性准则散热性准则 零件工作时零件工作时.如果温度过高如果温度过高.将导致润滑剂失去作用将导致润滑剂失去作用.材料的强材料的强度极限下降度极限下降.引起热变形及附加热应力等引起热变形及附加热应力等.从而使零件不能正从而使零件不能正常工作。散热性准则为常工作。散热性准则为:根据热平衡条件根据热平衡条件.工作温度不应超过工作温度不应超过许用工作温度。许用工作温度。5.可靠性准则可靠性准则 可靠性用可
42、靠度表不可靠性用可靠度表不.对那些大量生产而又无法逐件试验或检对那些大量生产而又无法逐件试验或检测的产品测的产品.更应计算其可靠度。零件的可靠度用零件在规定的更应计算其可靠度。零件的可靠度用零件在规定的使用条件下、在规定的时间内能正常工作的概率来表不使用条件下、在规定的时间内能正常工作的概率来表不.即用即用在规定的寿命时间内能连续工作的件数占总件数的百分比表在规定的寿命时间内能连续工作的件数占总件数的百分比表示。示。返回上一页第五节第五节 机械零件的失效形式和设计机械零件的失效形式和设计计算准则计算准则一、工艺性一、工艺性 机械零件的结构机械零件的结构.主要由它在机械中的作用主要由它在机械中的
43、作用.它和其他相关零它和其他相关零件的关系及制造工艺所决定。如果零件的结构在具体生产条件的关系及制造工艺所决定。如果零件的结构在具体生产条件下件下.能用最少的工时和最低成本制造和装配出来能用最少的工时和最低成本制造和装配出来.则这样的则这样的零件结构具有良好的工艺性零件结构具有良好的工艺性.因此因此.对零件进行结构设计时对零件进行结构设计时.有有关工艺性的基本要求如下。关工艺性的基本要求如下。下一页返回第五节第五节 机械零件的失效形式和设计机械零件的失效形式和设计计算准则计算准则 (1)毛坯选择合理。机械制造中毛坯制备的方法有直接利用毛坯选择合理。机械制造中毛坯制备的方法有直接利用型材、铸造、
44、锻造、冲压和焊接等。毛坯的选择与具体的生型材、铸造、锻造、冲压和焊接等。毛坯的选择与具体的生产条件有关一般取决于生产批量、材料性能和加工可能性等。产条件有关一般取决于生产批量、材料性能和加工可能性等。(2)结构简单合理和便于机械加工。设计零件的结构形状时结构简单合理和便于机械加工。设计零件的结构形状时.应尽量采用简单的表面应尽量采用简单的表面(如平面、圆柱面如平面、圆柱面)及其配合及其配合.并使加工并使加工表面数目最少和加工面积最小。表面数目最少和加工面积最小。(3)制造精度及表面粗糙度选择合适。制造精度和表面粗糙制造精度及表面粗糙度选择合适。制造精度和表面粗糙度选得越高度选得越高.加工费用就
45、越高加工费用就越高.因此因此.应在满足使用要求的原则应在满足使用要求的原则下下.恰当地选择制造精度和表面粗糙度。恰当地选择制造精度和表面粗糙度。下一页返回上一页第五节第五节 机械零件的失效形式和设计机械零件的失效形式和设计计算准则计算准则二、标准化、系列化及通用化二、标准化、系列化及通用化 机械零件的标准化是指在不同类型、不同规格的各种机器中机械零件的标准化是指在不同类型、不同规格的各种机器中.有相当多的零、部件是相同的有相当多的零、部件是相同的.如螺纹连接件、滚动轴承等如螺纹连接件、滚动轴承等.由于应用范围广泛、用量大由于应用范围广泛、用量大.已经高度标准化而成为标准件。已经高度标准化而成为
46、标准件。设计时只需根据设计手册或产品目录选定型号和尺寸设计时只需根据设计手册或产品目录选定型号和尺寸.向专业向专业商店或工厂订购。此外商店或工厂订购。此外.有很多零件虽然使用范围极为广泛有很多零件虽然使用范围极为广泛.但在具体设计时随着工作条件的不同但在具体设计时随着工作条件的不同.在材料、尺寸、结构等在材料、尺寸、结构等方面的选择也各不相同方面的选择也各不相同.这种情况则可对其某些基本参数规定这种情况则可对其某些基本参数规定标准的系列化数据标准的系列化数据.如齿轮的模数等。如齿轮的模数等。下一页返回上一页第五节第五节 机械零件的失效形式和设计机械零件的失效形式和设计计算准则计算准则 机械零件
47、的系列化是指按机械零件机械零件的系列化是指按机械零件(或标准件或标准件)的尺寸规格的的尺寸规格的不同加以系列化不同加以系列化.使设计者无需重复设计使设计者无需重复设计.可直接从有关手册可直接从有关手册的标准中选用。的标准中选用。设计中选用标准件时设计中选用标准件时.由于要受到标准的限制而使选用不够灵由于要受到标准的限制而使选用不够灵活活.若选用系列化产品若选用系列化产品.则从一定程度上解决了这一问题。例则从一定程度上解决了这一问题。例如如.对于同一类型、同一内径的滚动轴承对于同一类型、同一内径的滚动轴承.按照滚动体直径的按照滚动体直径的不同使其形成各种外径、宽度的滚动轴承系列不同使其形成各种外
48、径、宽度的滚动轴承系列.从而使轴承的从而使轴承的选用更为方便、灵活。选用更为方便、灵活。机械零件的通用化是指在不同规格的同类产品或不同类产品机械零件的通用化是指在不同规格的同类产品或不同类产品中采用同一结构和尺寸的零、部件中采用同一结构和尺寸的零、部件.以减少零、部件的种类以减少零、部件的种类.简化生产管理过程简化生产管理过程.降低成本和缩短生产周期。降低成本和缩短生产周期。下一页返回上一页第五节第五节 机械零件的失效形式和设计机械零件的失效形式和设计计算准则计算准则 标准化、系列化、通用化统称为标准化、系列化、通用化统称为“三化三化”。采用采用“三化三化”的重要意义如下。的重要意义如下。(1
49、)减轻设计工作量减轻设计工作量.以便把主要精力用在关键零、部件的设以便把主要精力用在关键零、部件的设计工作上。计工作上。(2)便于安排专门工厂采用先进技术大规模地集中生产标准便于安排专门工厂采用先进技术大规模地集中生产标准零、部件零、部件.有利于合理使用原材料有利于合理使用原材料.保证产品质量和降低制造保证产品质量和降低制造成本。成本。(3)选用参数标准化的零件选用参数标准化的零件.在机械制造过程中可以减少刀具在机械制造过程中可以减少刀具和量具的规格。和量具的规格。(4)具有互换性具有互换性.从而简化机器的安装和维修。从而简化机器的安装和维修。由于标准化、系列化、通用化具有明显的优越性由于标准
50、化、系列化、通用化具有明显的优越性.所以在机械所以在机械设计中应大力推广设计中应大力推广“三化三化”.贯彻采用各种标准贯彻采用各种标准“三化三化”程程度的高低也常是评定产品的指标之一。度的高低也常是评定产品的指标之一。返回上一页第二章第二章 平面运动的机构简及自由度平面运动的机构简及自由度图图第一节第一节 平面运动副及其分类平面运动副及其分类第二节第二节 平面机构运动简图平面机构运动简图第三节第三节 平面机构的自由度及其具有确平面机构的自由度及其具有确定运动的条件定运动的条件第一节第一节 平面运动副及其分类平面运动副及其分类一、低副一、低副 低副是指两构件之间以面接触的运动副低副是指两构件之间
