机械设计总论课件.ppt

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1、第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.1 设计机器的一般程序1.2 对机器的主要要求1.3 机械零件的主要失效形式1.4 设计机械零件时应满足的基本要求1.5 机械零件的设计准则1.6 机械零件的设计方法1.7 机械零件设计的一般步骤1.8 机械零件材料的选用原则1.9 机械零件设计中的标准化第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.1 设计机器的一般程序设计机器的一般程序产品规划方案设计技术设计施工设计n机械产品的设计过程机械产品的设计过程n 需求分析、市场预测、可行性分析、确定总体参数、制定约束条件和设计要求。作为设计、评价和决策的纲领性文件

2、和依据；n市场/竞争对手调研报告n专利调查报告n可行性评估报告n产品规划书第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.1 设计机器的一般程序设计机器的一般程序产品规划方案设计技术设计施工设计n机械产品的设计过程n 又称为概念设计。对产品的功能原理进行设计。是整个产品设计的关键；n 需求分析、市场预测、可行性分析、确定总体参数、制定约束条件和设计要求。作为设计、评价和决策的纲领性文件和依据；n产品方案设计报告n产品设计草图第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.1 设计机器的一般程序设计机器的一般程序产品规划方案设计技术设计施工设计n机械产品的设计过程n功能原理设计n针对产品的主要功能提出一

3、些原理性的构思。n例如：设计一种点钞机例如：设计一种点钞机n构思将钞票逐张分离的工作原理推括摩擦离心力重力第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.1 设计机器的一般程序设计机器的一般程序产品规划方案设计技术设计施工设计n机械产品的设计过程n 又称为概念设计。对产品的功能原理进行设计。是整个产品设计的关键；n 需求分析、市场预测、可行性分析、确定总体参数、制定约束条件和设计要求。作为设计、评价和决策的纲领性文件和依据；n 将产品的功能原理具体化为机器产品及其零部件的具体结构，它又可进一步细分为总体设计、结构设计、商品化设计、模型试验等过程；n理论分析及设计计算资料n产品装配图第第1 1章章

4、机械设计总论机械设计总论1.1 设计机器的一般程序设计机器的一般程序产品规划方案设计技术设计施工设计n机械产品的设计过程n例题：硬币计数包卷机例题：硬币计数包卷机第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.1 设计机器的一般程序设计机器的一般程序产品规划方案设计技术设计施工设计n机械产品的设计过程n 又称为概念设计。对产品的功能原理进行设计。是整个产品设计的关键；n 需求分析、市场预测、可行性分析、确定总体参数、制定约束条件和设计要求。作为设计、评价和决策的纲领性文件和依据；n 将产品的功能原理具体化为机器产品及其零部件的具体结构，它又可进一步细分为总体设计、结构设计、商品化设计、模型试验等过

5、程；n 主要指零件、部件工程图绘制，工艺文件的编写，设计说明书和使用说明书的编写等工作；第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.2 对机器的主要要求对机器的主要要求使用功能要求经济性要求劳动保护和环境保护要求寿命与可靠性要求n对机器的主要要求其它专用要求第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.2 对机器的主要要求对机器的主要要求使用功能要求经济性要求劳动保护和环境保护要求寿命与可靠性要求n对机器的主要要求其它专用要求提高使用使用经济指标的主要途径：1)合理提高机械化、自动化水平，提高机器的生产效率。2)选用高效传动系统，减少中间环节，降低能源消耗。3)适当采用防护和润滑，延长机器的使用

6、寿命。4)采用可靠的密封，减少或消除渗漏现象。提高设计和制造设计和制造经济指标的主要途径：1)采用现代设计方法，优化设计，保证可靠性。2)提高“标准化、系列化、通用化”的程度。3)采用新技术、新工艺、新结构、新材料。4)合理组织设计和制造过程。5)改善零件结构工艺性，使其用料少、易加工、易装配。第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.2 对机器的主要要求对机器的主要要求使用功能要求经济性要求劳动保护和环境保护要求寿命与可靠性要求n对机器的主要要求其它专用要求劳动保护有两层含义：1)使机器的操作者方便和安全。2)改善操作者及机器的环境。第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.2 对机器的

7、主要要求对机器的主要要求使用功能要求经济性要求劳动保护和环境保护要求寿命与可靠性要求n对机器的主要要求其它专用要求机器可靠度机器可靠度R：在规定的使用时间(寿命)内和预定的环境条件下，机器能够正常工作的概率。机器失效的概率F为：F=1-R机器出厂时已经存在的可靠性叫做机器的固有可靠性。考虑到用户的人为因素，已出厂的机器正确地完成预定功能的概率，叫做机器的使用可靠性。第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.3 机械零件的主要失效形式机械零件的主要失效形式n机械零件的主要失效形式整体断裂过大的残余变形零件的表面破坏破坏正常工作条件引起的失效齿轮轮齿断裂轴承内圈断裂(1)某一危险截面的应力超过零

8、件的强度极限(2)在变应力作用下，危险截面发生的疲劳断裂。第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.3 机械零件的主要失效形式机械零件的主要失效形式n机械零件的主要失效形式整体断裂过大的残余变形零件的表面破坏破坏正常工作条件引起的失效(1)某一危险截面的应力超过零件的强度极限(2)在变应力作用下，危险截面发生的疲劳断裂。第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.3 机械零件的主要失效形式机械零件的主要失效形式n机械零件的主要失效形式整体断裂过大的残余变形零件的表面破坏破坏正常工作条件引起的失效(1)某一危险截面的应力超过零件的强度极限(2)在变应力作用下，危险截面发生的疲劳断裂。第第1 1

9、章章 机械设计总论机械设计总论1.3 机械零件的主要失效形式机械零件的主要失效形式n机械零件的主要失效形式整体断裂过大的残余变形零件的表面破坏破坏正常工作条件引起的失效当作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件将产生残余变形。齿轮齿面塑形变形轴承外圈塑性变形第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.3 机械零件的主要失效形式机械零件的主要失效形式n机械零件的主要失效形式整体断裂过大的残余变形零件的表面破坏破坏正常工作条件引起的失效(1)腐蚀：金属表面的一种电化学或化学侵蚀现象。(2)磨损：两个接触表面在作相对运动的过程中表面物质丧失或转移的现象。(3)接触疲劳：受到接触变应力长期作用的表

10、面产生裂纹或微粒剥落的现象。轴瓦磨损齿面接触疲劳第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.3 机械零件的主要失效形式机械零件的主要失效形式n机械零件的主要失效形式整体断裂过大的残余变形零件的表面破坏破坏正常工作条件引起的失效破坏正常工作条件引起的失效：打滑、胶合、共振第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.3 机械零件的主要失效形式机械零件的主要失效形式n机械零件的主要失效形式整体断裂过大的残余变形零件的表面破坏破坏正常工作条件引起的失效机械零件的失效主要是由于疲劳、磨损、腐蚀等因素引起！第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.4 设计机械零件时应满足的基本要求设计机械零件时应满足的

11、基本要求n设计机械零件时应满足的基本要求避免在预定寿命期内失效的要求结构工艺性要求经济性要求质量小的要求可靠性要求应保证零件有足够的强度、刚度和寿命。提高零件强度的措施有：采用高强度的材料；使零件具有足够的截面尺寸；合理设计零件的截面形状；提高零件的制造精度，以减少工作时的动载荷；合理配置零件的相对位置，以降低零件的载荷。1.强度要求 第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.4 设计机械零件时应满足的基本要求设计机械零件时应满足的基本要求n设计机械零件时应满足的基本要求避免在预定寿命期内失效的要求结构工艺性要求经济性要求质量小的要求可靠性要求应保证零件有足够的强度、刚度和寿命。2.刚度要求

12、 提高零件刚度的措施有：增大零件的截面尺寸或增大惯性矩；缩短支承的跨距或采用多点支承。第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.4 设计机械零件时应满足的基本要求设计机械零件时应满足的基本要求n设计机械零件时应满足的基本要求避免在预定寿命期内失效的要求结构工艺性要求经济性要求质量小的要求可靠性要求应保证零件有足够的强度、刚度和寿命。3.寿命要求 影响零件寿命的主要因素有：影响疲劳强度的因素有：疲劳破坏腐蚀磨损应力集中；零件的尺寸大小；零件表面质量及环境状况。第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.4 设计机械零件时应满足的基本要求设计机械零件时应满足的基本要求n设计机械零件时应满足的基本

13、要求避免在预定寿命期内失效的要求结构工艺性要求经济性要求质量小的要求可靠性要求应保证零件有足够的强度、刚度和寿命。3.寿命要求 影响零件寿命的主要因素有：疲劳破坏腐蚀磨损抗腐蚀的措施有：表面发兰（发黑）；表面镀层；表面涂漆；表面阳极化。第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.4 设计机械零件时应满足的基本要求设计机械零件时应满足的基本要求n设计机械零件时应满足的基本要求避免在预定寿命期内失效的要求结构工艺性要求经济性要求质量小的要求可靠性要求设计的结构应便于加工和装配。热套金属环，要留有槽第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.4 设计机械零件时应满足的基本要求设计机械零件时应满足的基

14、本要求n设计机械零件时应满足的基本要求避免在预定寿命期内失效的要求结构工艺性要求经济性要求质量小的要求可靠性要求零件应有合理的生产加工和使用维护的成本。采用组合部件第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.4 设计机械零件时应满足的基本要求设计机械零件时应满足的基本要求n设计机械零件时应满足的基本要求避免在预定寿命期内失效的要求结构工艺性要求经济性要求质量小的要求可靠性要求质量小则可节约材料；质量小则灵活、轻便。铸造薄板冲压第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.4 设计机械零件时应满足的基本要求设计机械零件时应满足的基本要求n设计机械零件时应满足的基本要求避免在预定寿命期内失效的要求结

15、构工艺性要求经济性要求质量小的要求可靠性要求应降低零件发生故障的可能性（概率）。锅炉爆炸第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.5 机械零件的设计准则机械零件的设计准则n机械零件的设计准则强度准则刚度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。零件中的应力不得超过许用值。即：limlim-材料的极限应力脆性材料：lim=B(强度极限)塑性材料：lim=S(屈服极限)为了安全起见，引入安全系数S，得：lim/S或 -许用应力第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.5 机械零件的设计准则机械零件的设计准则n机械零件的设计准则强度准则刚度准则寿命准则振动稳定性

16、准则可靠性准则确保零件不发生过大的弹性变形。零件在力作用下的弹性变形量不得超过许用值。即：y y 第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.5 机械零件的设计准则机械零件的设计准则n机械零件的设计准则强度准则刚度准则寿命准则振动稳定性准则可靠性准则通常与零件的疲劳*、磨损、腐蚀相关。第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.5 机械零件的设计准则机械零件的设计准则n机械零件的设计准则强度准则刚度准则寿命准则振动稳定性准则可靠性准则高速运转机械的设计应注重此项准则。保证机器中受激振零件的固有频率与激振源的频率错开。即：0.85 f fp 或 1.15 f fp第第1 1章章 机械设计总论机械

17、设计总论1.5 机械零件的设计准则机械零件的设计准则n机械零件的设计准则强度准则刚度准则寿命准则振动稳定性准则可靠性准则可靠度的定义：对件数为 N0 的一批零件进行试验，经过时间 t 之后有 N 件仍能正常工作，则该零件在该试验环境条件下工作时间t的可靠度定义为：R=N/N0可靠度R是时间的函数。t N R 根据许用可靠度R，计算预期寿命。第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.6 机械零件的设计方法机械零件的设计方法n机械零件的设计方法理论设计经验设计模型实验设计根据零件工作能力准则，确定零件的主要尺寸。a）设计计算：直接求出危险截面尺寸A。b）校核计算：其他方法初步设计 验算。第第1

18、1章章 机械设计总论机械设计总论1.6 机械零件的设计方法机械零件的设计方法n机械零件的设计方法理论设计经验设计模型实验设计根据经验关系式，用类比的方法所进行的设计。如：箱体、传动件各个结构要素等。第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.6 机械零件的设计方法机械零件的设计方法n机械零件的设计方法理论设计经验设计模型实验设计把初步设计的零、部件或机器作成小模型或小尺寸样机进行实验。如：飞机、桥梁的风洞实验。第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.7 机械零件设计的一般步骤机械零件设计的一般步骤n机械零件设计的一般步骤选择零件类型、结构 计算零件上的载荷失效形式-计算准则选择零件的材料确

19、定零件的基本尺寸结 构 设 计校 核 计 算画出零件工作图写出计算说明书第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.8 机械零件材料的选用原则机械零件材料的选用原则pn一、常用材料：铝(LY12)、铜(ZCuSn10P1).黑色金属有色金属铁钢高分子材料复合材料陶瓷材料金属材料非金属材料：塑料、橡胶、合成纤维：低碳钢、中碳钢、高碳钢、合金钢(如：08F 45 60 1Cr18）：灰铸铁、球墨铸铁(如：TH300 QT500-5)：强如钢、轻如铝、硬如金刚石：强度高、弹性模量大、质量轻第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论常用钢铁材料的牌号及力学性能材 料 力 学 性 能 试件尺寸类 别 牌

20、号 强度极限B 屈服极限S 延伸率%mmQ215 335-410 215 31 碳素结构钢Q235 375-460 235 26 d 16 Q275 490-610 275 20 20 410 245 25 优质碳素 结构钢 35 530 315 20 d 25 45 600 355 16 35 SiMn 883 735 15 d 25 合金结构钢 40Cr 981 785 9 d 25 20CrMnTi 1079 834 10 d 15 60Mn 981 785 8 d 80 ZG270-500 500 270 18 铸 钢ZG310-570 570 310 15 d100 ZG42SiMn

21、 600 380 12 HT150 145 -灰铸铁HT200 195 -HT250 240 -壁厚壁厚1020QT400-15 400 250 15 球墨铸铁QT500-7 500 320 7 QT600-3 600 370 3 壁厚30200第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.8 机械零件材料的选用原则机械零件材料的选用原则n二、选用原则l载荷及应力的大小和性质l零件的工作情况l零件的结构及材料加工性l材料的经济性及供应状况l零件的尺寸及重量脆性材料-制造承受静载荷的零件；塑性材料-制造承受冲击载荷的零件。可以通过热处理提高和改善金属材料的性能。零件的工作情况是指零件所处的环境特点

22、、工作温度、摩擦磨损的程度等。选择适于进行表面处理的淬火钢、渗碳钢、氮化钢等品种。与材料的品种及毛坯制取方法有关。结构复杂的零件宜选用铸造毛坯，或用板材冲压出元件后再经焊接而成。结构简单的零件可用锻造法制取毛坯。了解铸造材料、锻造材料、焊接材料、材料的热处理、冷加工等的工艺性。材料本身的相对价格、加工费用、利用率。采用组合结构，节约稀有材料。（减少材料品种和规格)第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.9 机械零件设计中的标准化机械零件设计中的标准化n机械零件设计中的标准化零件标准化的含义 零件标准化的益处与设计有关的标准对零件的尺寸、结构要素、材料性能、设计方法、制图要求等，制定出大家共

23、同遵守的标准。第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.9 机械零件设计中的标准化机械零件设计中的标准化n机械零件设计中的标准化零件标准化的含义 零件标准化的益处与设计有关的标准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，降低生产成本。第第1 1章章 机械设计总论机械设计总论1.9 机械零件设计中的标准化机械零件设计中的标准化n机械零件设计中的标准化零件标准化的含义 零件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

24、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。如无特殊理由和特殊需要，必须遵守。11、人生的某些障碍，你是逃不掉的。与其费尽周折绕过去，不如勇敢地攀登，或许这会铸就你人生的高点。12、有些压力总是得自己扛过去，说出来就成了充满负能量的抱怨。寻求安慰也无济于事，还徒增了别人的烦恼。13、认识到我们的所见所闻都是假象，认识到此生都是虚幻，我们才能真正认识到佛法的真相。钱多了会压死你，你承受得了吗?带，带不走，放，放不下。时时刻刻发悲心，饶益众生为他人。14、梦想总是跑在我的前面。努力追寻它们，为了那一瞬间的同步，这就是动人的生命奇迹。15、懒惰不会让你一下子跌倒，

25、但会在不知不觉中减少你的收获;勤奋也不会让你一夜成功，但会在不知不觉中积累你的成果。人生需要挑战，更需要坚持和勤奋!16、人生在世：可以缺钱，但不能缺德;可以失言，但不能失信;可以倒下，但不能跪下;可以求名，但不能盗名;可以低落，但不能堕落;可以放松，但不能放纵;可以虚荣，但不能虚伪;可以平凡，但不能平庸;可以浪漫，但不能浪荡;可以生气，但不能生事。17、人生没有笔直路，当你感到迷茫、失落时，找几部这种充满正能量的电影，坐下来静静欣赏，去发现生命中真正重要的东西。18、在人生的舞台上，当有人愿意在台下陪你度过无数个没有未来的夜时，你就更想展现精彩绝伦的自己。但愿每个被努力支撑的灵魂能吸引更多的

26、人同行。19、积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会中看到了某种忧患。莫找借口失败，只找理由成功。20、每一个成就和长进，都蕴含着曾经受过的寂寞、洒过的汗水、流过的眼泪。许多时候不是看到希望才去坚持，而是坚持了才能看到希望。1、有时候，我们活得累，并非生活过于刻薄，而是我们太容易被外界的氛围所感染，被他人的情绪所左右。2、身材不好就去锻炼，没钱就努力去赚。别把窘境迁怒于别人，唯一可以抱怨的，只是不够努力的自己。3、大概是没有了当初那种毫无顾虑的勇气，才变成现在所谓成熟稳重的样子。4、世界上只有想不通的人，没有走不通的路。将帅的坚强意志，就像城市主要街道汇集点上的方尖碑一样

27、，在军事艺术中占有十分突出的地位。5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。9、别再去抱怨身边人善变，多懂一些道理，明白一些事理，毕竟每个人都是越活越现实。10、山有封顶，还有彼岸，慢慢长途，终有回转，余味苦涩，终有回甘。11、失败不可怕，可怕的是从来没有努力过，还怡然自得地安慰自己，连

28、一点点的懊悔都被麻木所掩盖下去。不能怕，没什么比自己背叛自己更可怕。12、跌倒了，一定要爬起来。不爬起来，别人会看不起你，你自己也会失去机会。在人前微笑，在人后落泪，可这是每个人都要学会的成长。13、要相信，这个世界上永远能够依靠的只有你自己。所以，管别人怎么看，坚持自己的坚持，直到坚持不下去为止。14、也许你想要的未来在别人眼里不值一提，也许你已经很努力了可还是有人不满意，也许你的理想离你的距离从来没有拉近过.但请你继续向前走，因为别人看不到你的努力，你却始终看得见自己。15、所有的辉煌和伟大，一定伴随着挫折和跌倒；所有的风光背后，一定都是一串串揉和着泪水和汗水的脚印。16、成功的反义词不是

29、失败，而是从未行动。有一天你总会明白，遗憾比失败更让你难以面对。17、没有一件事情可以一下子把你打垮，也不会有一件事情可以让你一步登天，慢慢走，慢慢看，生命是一个慢慢累积的过程。18、努力也许不等于成功，可是那段追逐梦想的努力，会让你找到一个更好的自己，一个沉默努力充实安静的自己。19、你相信梦想，梦想才会相信你。有一种落差是，你配不上自己的野心，也辜负了所受的苦难。20、生活不会按你想要的方式进行，它会给你一段时间，让你孤独、迷茫又沉默忧郁。但如果靠这段时间跟自己独处，多看一本书，去做可以做的事，放下过去的人，等你度过低潮，那些独处的时光必定能照亮你的路，也是这些不堪陪你成熟。所以，现在没那么糟，看似生活对你的亏欠，其实都是祝愿。