机械设计总论.ppt

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1、机械设计总论现在学习的是第1页，共13页动力机动力机传动装置传动装置工作机工作机控制部分控制部分智能化单元智能化单元（传感器、信息处理单元、驱动器等）辅助系统辅助系统（润滑、显示、照明等）机器的驱动部机器的驱动部分，它将各种能量分，它将各种能量（电能、热能等）（电能、热能等）转化为机械能并供转化为机械能并供给机器。给机器。直接实现规定直接实现规定的功能、完成生产的功能、完成生产任务的部分，其结任务的部分，其结构形式完全取决于构形式完全取决于机械本身的用途。机械本身的用途。将动力机的动力和运动传递到工作机的将动力机的动力和运动传递到工作机的中间环节。主要用于传递能量、分配能量、中间环节。主要用于

2、传递能量、分配能量、改变能量和扭矩以及改变运动形式等。改变能量和扭矩以及改变运动形式等。现在学习的是第2页，共13页 计划阶段 方案设计阶段 技术设计阶段 技术文件编制阶段一部机器的质量基本上决定于设计质量，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键一部机器的质量基本上决定于设计质量，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。它是一个创造性的工作过程，同时也是一个尽可能多地利用已有的成功经验的工作。它是一个创造性的工作过程，同时也是一个尽可能多地利用已有的成功经验的工作。作为一部完整的机器，它是一个复杂的系统。要提高设计质量，必须有作为一部完整的机器，它是一个复杂的系统。要提高设计质量，必须有一个科学的设计

3、程序。一个科学的设计程序。设计机器的一般程序：设计机器的一般程序：现在学习的是第3页，共13页劳动保护和环劳动保护和环境保护要求境保护要求可靠性要可靠性要求求基本要求基本要求使用要使用要求求经济性经济性要求要求应当指出，以上各项要求往往是相互矛盾的，这应当指出，以上各项要求往往是相互矛盾的，这就要求设计者在设计时，找出该机械或零件的主要要就要求设计者在设计时，找出该机械或零件的主要要求，依照主要要求进行设计，并兼顾其它要求。求，依照主要要求进行设计，并兼顾其它要求。5 5其它专用要其它专用要求求现在学习的是第4页，共13页断裂断裂表面表面失效失效过量过量变形变形如如磨损、表面接触疲劳磨损、表面

4、接触疲劳（点蚀）、胶合、压溃（点蚀）、胶合、压溃、腐蚀、腐蚀等等 机械零件承受载荷时，总机械零件承受载荷时，总要产生弹性变形，当弹性变形量要产生弹性变形，当弹性变形量超过允许量时，零件或机器就不超过允许量时，零件或机器就不能正常工作；当严重过载时，还能正常工作；当严重过载时，还会产生会产生塑性变形塑性变形，不仅导致零件，不仅导致零件的形状和尺寸的改变，破坏零件的形状和尺寸的改变，破坏零件之间的配合关系，甚至导致零件之间的配合关系，甚至导致零件丧失工作能力丧失工作能力零件的零件的主要损主要损伤与失伤与失效形式效形式破坏正常工作条件引破坏正常工作条件引起的失效起的失效 零件承受过大载荷时，截面上的

5、应力超过零零件承受过大载荷时，截面上的应力超过零件材料的强度极限，从而导致零件断裂件材料的强度极限，从而导致零件断裂有些零件只有在一定的工作有些零件只有在一定的工作条件下才能正常的工作，条件下才能正常的工作，如：带传动只有在传递的有如：带传动只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时效圆周力小于临界摩擦力时才能正常工作。才能正常工作。高速转动的零件，只有在转高速转动的零件，只有在转速与转动件系统的固有频率速与转动件系统的固有频率避开一个适当的间隔才能正避开一个适当的间隔才能正常工作。常工作。现在学习的是第5页，共13页经济性要求经济性要求 质量小的质量小的要求要求基本要求基本要求避免在预定寿避免在

6、预定寿命期内失效的要求命期内失效的要求结构工艺性结构工艺性要求要求5 5可靠性要求可靠性要求现在学习的是第6页，共13页 强度准则 刚度准则 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：确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形，是最基本的设计准则。：确保零件不发生过大的弹性变形。：通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。：高速运转机械的设计应注重此项准则。：当计及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。现在学习的是第7页，共13页 理论设计 经验设计 模型实验设计 机械零件的设计方法通常分为常规设计方法和现代设

7、计方法两大类。现代设计方法是指在近二、三十年发展起来的更为完善、科学、计算精度高、设计与计算速度更快的机械设计方法。如机械优化设计、机械可靠性设计、计算机辅助设计等等。常规设计方法是指采用一定的理论分析和计算，结合人们在长期的设计和生产实践中总结出的方法、公式、图表等进行设计的方法。它又可分为：现在学习的是第8页，共13页坚持调查研究、理论联系实际、贯彻执行各项技术经济政策；坚持调查研究、理论联系实际、贯彻执行各项技术经济政策；既要大胆创新，又要保持严谨的科学态度；既要大胆创新，又要保持严谨的科学态度；将吸收国外先进技术与符合我国的国情统一起来。将吸收国外先进技术与符合我国的国情统一起来。编制

8、设计编制设计任务书任务书应当注意，设计过程是一个不断修改、不断完善、逐步接近最优设计结果的过程。这个过程不是一个简单重复的过程，需要设计者反复分析、推敲、评价、决策的过程。而且上面所述的设计各个阶段应根据具体设计进行取舍或调整。初步设计初步设计(技术设计技术设计)选择选择材料材料绘图绘图拟定计拟定计算简图算简图工作能工作能力计算力计算结构结构设计设计结构结构设计设计产品定型产品定型设计设计样机试验样机试验与鉴定与鉴定审核与审核与评价评价现在学习的是第9页，共13页常用常用材料材料性能：强度很高、塑性性能：强度很高、塑性较好、可承受很大载荷，且较好、可承受很大载荷，且可进行热处理以提高和改善可进

9、行热处理以提高和改善其机械性能其机械性能 ；品种：碳钢、合金钢、品种：碳钢、合金钢、铸钢、锻钢等铸钢、锻钢等性能：良好的铸造、切削加性能：良好的铸造、切削加工、抗末、抗压和件镇性能，且工、抗末、抗压和件镇性能，且价格低廉；价格低廉；品种：灰铸铁、球墨铸铁及品种：灰铸铁、球墨铸铁及特殊性能铸铁等特殊性能铸铁等性能：具有某些特殊性能，如性能：具有某些特殊性能，如良好的减摩性、耐腐蚀性、导电导良好的减摩性、耐腐蚀性、导电导热性等；热性等；品种：铜合金、铝合金等品种：铜合金、铝合金等性能：根据材料品种的不同，性能：根据材料品种的不同，具有一些特殊的性能，如耐腐蚀具有一些特殊的性能，如耐腐蚀、绝缘、耐磨

10、等；、绝缘、耐磨等；品种：工程塑料、橡胶、石品种：工程塑料、橡胶、石墨、木材、陶瓷、复合材料等；墨、木材、陶瓷、复合材料等；有色金属合金有色金属合金非金属材料非金属材料钢钢铸铁铸铁现在学习的是第10页，共13页制造工艺要求制造工艺要求经济性要求经济性要求使用要求使用要求主要包括机械性能、主要包括机械性能、物理性能、化学性能和吸物理性能、化学性能和吸振性能等；选择时应根据振性能等；选择时应根据使用的要求，满足主要、使用的要求，满足主要、兼顾一般兼顾一般应使零件的制应使零件的制造加工方法简便、造加工方法简便、易于实现，如铸造易于实现，如铸造件应选择热熔状态件应选择热熔状态时易于流动等性能时易于流动

11、等性能在满足使用要求的在满足使用要求的前提下，尽量选用价格前提下，尽量选用价格低廉的材料，同时还应低廉的材料，同时还应考虑到使用和维护简便考虑到使用和维护简便、费用低等问题、费用低等问题现在学习的是第11页，共13页 标准化的益处：与设计有关的标准:国际标准国家标准行业标准企业标准等如：ISOGB JB、HBQB 国标分为：强制标准和推荐标准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的大生产，以降低生产成本。强制性国家标准：代号为GB(为标准序号)(为批准年代)强制性国标必须严格遵照执行，否则就是违法。推荐性国家标准：代号为GBT，这类标准占整个国标中的绝大多数。如

12、无特殊理由和特殊需要，必须遵守这些国标，以期取得事半功倍的效果。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。现在学习的是第12页，共13页 机械现代设计方法通常是相对传统的设计方法而言的。现代设计方法从总体上概括为力求运用现代应用数学、应用力学、微电子学及信息科学等方面的最新成果与手段实现下列转换：以动态的取代静态的如机器结构动力学计算。以定量的取代定性的如有限元计算。以随机量取代确定量如可靠性设计。以优化设计取代可行性设计如优化设计。并行设计取代串行设计如并行设计。微观的取代宏观的如微纳米摩擦学设计。系统工程法取代分部处理法如系统工程。自动化设计取代人工设计的转化如计算机辅助设计。现在学习的是第13页，共13页