1、 目目 录录绪 论第1章 机械设计概论第2章 机械零件的强度第3章 摩擦、磨损及润滑第4章 带传动第5章 链传动第6章 齿轮传动第7章 蜗杆传动第8章 滚动轴承第9章 滑动轴承第10章 联轴器、离合器第11章 轴第12章 轴毂连接第13章 螺纹连接及螺旋传动第14章 铆接、焊接、粘接第15章 弹簧第16章 机架和滚动导轨 第一章 机械设计概论1-1 机器应满足的基本要求1-2 机器设计的一般程序及主要内容1-3 机械零件设计的基本要求及一般步骤1-4 机械零件的主要失效形式及计算准则1-5 机械零件的材料选择1-6 机械零件的结构工艺性及标准化1-7 机械设计方法及其新发展 1-1机器应满足的
2、基本要求机器的组成：机器类型繁多，功能各异，但总的来说，一台完整的机器组成可包括：原动机部分传动部分执行部分润滑、显示、照明等辅助系统控制系统传感器传感器传感器 人们对机器的要求往往是根据生产及生活的实际需要提出的。不管机器的类型如何，一般说来，都要有以下几点：l 预定功能要求l 经济性要求l 可靠性要求l 劳动保护和环境保护要求l 其它特殊要求 机器应具有预定的使用功能。这主要靠正确地选择机器的工作原理，正确地设计或选用能够全面实现功能要求的执行机构、传动机构和原动机，以及合理地配置必要的辅助系统来实现。预定功能要求:经济性要求:机器的经济性体现在设计、制造和使用的全过程中，设计机器时就要全
3、面综合地进行考虑。设计制造的经济性表现为机器的成本低，使用经济性表现为高生产率，高效率，低能耗，以及低的管理和维护费用等。可靠性要求:机器的可靠性是用可靠度来表示的。机器的可靠度是指机器在规定的工作期限内和规定的工作条件下，无故障地完成规定功能的概率（R）。反之，叫破坏概率（F）。R=1-F劳动保护和环境保护要求:l要注意操作者的操作安全，减轻操 作者的劳动强度。l要改善操作者及机器的环境。其它特殊要求:对不同的机器，还有一些为该机器所特有的要求。例如：对机床有长期保持精度的要求；对飞机有质量小，飞行阻力小而运载能力大的要求；对流动使用的机器有便于安装和拆卸的要求；对大型机器有便于运输的要求等
4、等。返回1-2 机器设计的一般程序及主要内容设计机器的一般程序 机器的设计过程是一个创造性的工作过程，设计质量决定机器的质量，现代机器设计应尽可能多地利用已有的成功经验。机器设计是一个复杂的过程。要提高设计质量，必须有一个科学的设计程序。设计机器的一般程序：l 产品规划阶段l 方案设计阶段l 技术设计阶段l技术文件编制阶段 规划阶段只是一个预备阶段。此时，对所要设计的机器仅有一个模糊的概念。在规划阶段中，应对所设计的机器的需求情况作充分的调查研究和分析。明确地写出设计任务的全面要求及细节，最后形成设计任务书。产品规划阶段 设计任务书大体上应包括：机器的功能、基本使用要求，经济性及制造要求方面的
5、大致估计以及完成设计任务的预计期限等。方案设计阶段 本阶段对设计的成败起关键的作用。按照设计任务书的要求，方案设计阶段主要有以下几部分：l拟定执行机构方案l拟定传动系统方案l传动系统运动尺寸设计l传动系统运动、动力学分析l总体考虑，并画出传动简图技术设计阶段 本阶段的主要目标是给出正式的机器总装配图、部件总装配图和零件工作图。l零部件工作能力和结构设计l部件装配和总装配草图设计l主要零件的强度校核l零件工作图设计l完成部件装配图和机器总装配图设计技术文件编制阶段 要编制的技术文件主要有：机器设计计算说明书、机器使用说明书、标准件明细表及易损件（或备用件）清单等。返回1-3 机械零件设计的基本要
6、求及一般步骤机械零件设计的基本要求 机器是由各种各样的零部件组成的，要使所设计的机器满足基本要求，就必须使组成机器的零件满足以下要求：q 强度、刚度及寿命要求应保证零件有足够的强度、刚度、寿命。q 结构工艺性要求设计的结构应便于加工和装配。q 可靠性要求应降低零件发生故障的可能性（概率）。q 经济性要求零件应有合理的生产加工和使用维护成本。q 质量小的要求 质量小则可节约材料，质量小则灵活、轻便。机械零件设计的一般步骤选择零件类型 受力分析选择材料确定计算准则理论设计计算结 构 设 计校 核 计 算画出零件工作图写出计算说明书返回1-4 机械零件的主要失效形式及计算准则机械零件常见的失效形式有
7、：整体断裂、过大的弹性或塑性变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等q 整体断裂整体断裂是指零件在载荷作用下，其危险截面的应力超过零件的强度极限而导致的断裂。齿轮轮齿断裂轴承内圈断裂q 过大的弹性或塑性变形 齿轮齿面塑形变形轴承外圈塑性变形q 零件的表面破坏齿面接触疲劳 零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳（点蚀）。q 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的工作，如：l 带传动只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时才能正常工作。l 高速转动的零件，只有在转速与转动件系统的固有频率避开一个适当的间隔才能正常工作。机械零件的计算准则 强度准则 刚度准则
8、 设计零件时，首先应根据零件的失效形式确定其设计准则以及相应的设计计算方法。一般来讲，有以下几种准则：寿命准则 振动稳定性准则 可靠性准则：不发生断裂破坏或过大的塑性变形：不发生过大的弹性变形：与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关：对于高速机械尤其重要：当计及随机因素影响时，仍应确保 上述各项准则返回1-5 机械零件的材料选择黑色金属有色金属铁钢高分子材料复合材料陶瓷金属材料非金属材料一、常用材料：塑料、橡胶、合成纤维：低碳钢、中碳钢、高碳钢、合金钢：灰铸铁、球墨铸铁：强如钢、轻如铝、硬如金刚石：强度高、弹性模量大、质量轻：铝、铜.二、机械零件材料的选用原则l载荷及应力的大小和性质 这方面主要是从强度
9、观点来考虑的，脆性材料原则上只适用于制造在静载荷下工作的零件。在多少有些冲击的情况下，应以塑性材料作为主要使用的材料。金属材料的性能一般可以通过热处理加以提高和改善。l零件的工作情况 主要是指零件所处的环境特点、工作温度、摩擦磨损的程度等情况。l零件的尺寸及重量 零件的尺寸及质量的大小与材料的品种及毛坯制取方法有关。l零件的重要程度及其它特殊使用要求l零件的结构及工艺性 对于结构复杂的零件。宜选用铸造毛坯，而对于结构简单的零件，可选用锻造毛坯。工艺性包括：热处理工艺、冷加工工艺材料本身的工艺性等。l经济性要求材料的经济性要求主要表现在以下几方面：材料本身的相对价格。材料的加工费用。材料的利用率
10、。采用组合结构。节约稀有材料l材料的供应情况 应考虑到当时当地材料的供应状况。为了简化供应和贮存的材料品种，对于小批量制造的零件，应尽可能地减少同一部机器上使用的材料品种和规格。返回1-6 机械零件的结构工艺性及标准化1.机械零件的结构工艺性 零件的结构形状要与生产规模、生产条件、材料、毛坯制作及工艺水平等适应。一般要从以下几方面考虑：合理选用毛坯类型 零件形状要简单合理 铸件的结构工艺性 切削加工工艺性 零部件的装配工艺性 零部件的维修工艺性2.机械零件设计中的标准化 标准化就是要通过对零件的尺寸、结构要素、材 料性能、设计方法、制图要求等，制定出大家共 同遵守的标准。标准化包括的内容有：标
11、准化、系列化、通用化国际标准国家标准行业标准企业标准等如：ISO GB JB、HBQB 国家标准分为：强制标准和推荐标准 强制标准：代号为GB(为标准序号)(为批准年代)推荐标准：代号为GB/T(为标准序号)(为批准年代)标准化的意义：标准化有利于保证产品质量；减轻设计工作量；便于零部件的互换和组织专业化生产以降低生产成本等。返回1-7 机械设计方法及其新发展机械设计方法分为两类：传统设计方法和现代设计方法传统设计方法又分为：理论设计、经验设计及模型实验设计现代设计方法分为：机械优化设计、机械可靠性设计、机械系统设计、有限元法、机械动态设计、模块化设计、人机学设计及计算机辅助设计。q以科学设计取代经验设计。q以动态的取代静态的。q以定量的取代定性的。q以变量取代确定量如可靠性设计。q注重“人-机-环境”的大系统设计准则。q以优化设计取代可行性设计。q自动化设计取代人工设计。现代设计方法的特点：返回
