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1、第一章第一章 概概 论论第一节第一节 绪绪 论论第二节第二节 机械零件材料学基础机械零件材料学基础第三节第三节 机械的组成机械的组成 第一节第一节 绪绪 论论一、一、课程的内容、性质和任务课程的内容、性质和任务二、二、机械设计的一般过程简介机械设计的一般过程简介三、机械零件的设计准则机械零件的设计准则一、课程的内容、性质和任务一、课程的内容、性质和任务1.1.课程内容课程内容2.2.课程性质课程性质 3.3.课程任务课程任务 具体内容具体内容 研究研究常用机构和通用机械零部件的工作原理、常用机构和通用机械零部件的工作原理、结构特点、基本设计理论和设计方法结构特点、基本设计理论和设计方法。机器机
2、器 由机构组成的具有确定运动的机械装置，能实现能量的转换或传递能量、物料或信息，实现预 期的工作。如内燃机内燃机、电动机、起重机、金属切削机床电动机、起重机、金属切削机床和计算机等。机构机构 是具有确定运动的构件系统，用来传递运动和力。构件构件 是机器运动的最小单元。零零件件 是机器加工制造的最小单元。机器的组成机器的组成 由原动机、工作机、传动系统等组成。原动机、工作机、传动系统等组成。1.1.课程内容课程内容 常用机构设计常用机构设计 连杆机构连杆机构、凸轮机构凸轮机构、间歇运动机构（棘轮机构棘轮机构、槽轮机槽轮机构构、不完全齿轮机构不完全齿轮机构）等。常用通用零部件设计常用通用零部件设计
3、 传动零件传动零件：齿轮传动、蜗杆传动、带传动、螺旋传动等。联接零件联接零件:螺纹联接、键联接、销联接等。轴系零件轴系零件：轴、轴承（滑动轴承、滚动轴承、联轴器等。具体内容具体内容 齿轮传动齿轮传动蜗杆传动蜗杆传动带传动带传动圆柱平摩擦轮传动圆柱平摩擦轮传动（a a）滑动螺旋）滑动螺旋;(;(b）滚动螺旋）滚动螺旋;（c）静压螺旋）静压螺旋 链传动链传动螺旋传动螺旋传动(a)(b)(c)螺纹联接螺纹联接键联接键联接销联接销联接轴轴滑动轴承滑动轴承滚动轴承滚动轴承联轴器联轴器数数控控立立式式升升降降台台铣铣床床电电机机起起重重机机连连杆杆曲曲柄柄1-气缸体；气缸体；2-2-活塞；活塞；3-3-连
4、杆；连杆；4-4-曲轴；曲轴；5 5、6-6-齿轮；齿轮；7-7-凸轮；凸轮；8-8-进气阀顶杆进气阀顶杆 12341234曲柄滑块机构曲柄滑块机构156 156 齿轮机构齿轮机构178 178 凸轮机构凸轮机构机器的组成机器的组成原动机原动机：驱动机器完成预定功能的动力源工作机：工作机：完成机器预定功能的组成部分传动系统：传动系统：传递运动和动力。有机械传动、电力传动和液力传动等。原动机原动机 传动系统传动系统工作机工作机 控制系统控制系统辅助系统（润滑、显示辅助系统（润滑、显示、照明等、照明等（实例实例）本课程只研究机械传动。本课程只研究机械传动。原原 动动 机机：汽油机和柴油机。传动系统
5、传动系统：离合器、变速箱、传动轴和差速器。工工 作作 机机：车轮、悬挂系统 和底盘。控制系统控制系统：方向盘和转向系统、排档杆、刹车及其踏板、油门。辅助系统辅助系统：油量表、速度表、里程表、润滑油温度表及蓄电平电流表、电 压表等为显示系统；后视镜、车门锁、刮油器等为其它辅助系 统；前后灯、仪表盘灯为照明系统；转向信号灯和车尾红灯为 信号系统。机器组成实例机器组成实例2.课程性质课程性质 专业技术基础课专业技术基础课先修课程先修课程 高等数学 金属工艺学 机械制图 工程力学 3.课程任务课程任务 （1 1）了解）了解机械设计基本知识。机械设计基本知识。（2 2）运用有关设计资料的能力。）运用有关
6、设计资料的能力。（3 3）掌握常用机构和通用零、部件的设计理论和方法。掌握常用机构和通用零、部件的设计理论和方法。二、机械设计的一般过程二、机械设计的一般过程1.1.产品规划产品规划 根据社会的需要和市场的需求，确定所设计机械（机器）的功能范围和性能指标，拟订设计任务书。2.2.方案设计方案设计 按设计任务书的要求，尽量构思出多种可行的设计方案，通过对比、筛选，优选出一种功能满足要求、工作原理可靠、结构设计合理、制造成本低廉的最优方案。3.3.技术设计技术设计 对已选定的设计方案进行分析计算，确定机构和零件的工作参数以及机械（机器）的主要结构尺寸，完成每一个零件的结构设计，按照国家标准，绘制出
7、整台机器的设计总图和全部零、部件的施工图，编写有关技术文件。4.试制、调试、鉴定试制、调试、鉴定 进行样机试制，对样机进行试验、测定，从技术上、经济上作出评定，提出改进意见。1 1、机械零件的主要失效形式机械零件的主要失效形式 2 2、机械零件的设计准则机械零件的设计准则三、机械零件的设计准则机械零件的设计准则失效失效：在规定的工作条件下在规定的工作条件下机械零件失去了正常工作能力。机械零件失去了正常工作能力。断裂：断裂：零件在拉、弯、扭载荷作用下，当 或 时，就可能发生断裂，属强度不合格。疲劳断裂 过载断裂变形过大：变形过大：时发生,属刚度不合格。振动过大甚至共振振动过大甚至共振 ：振幅超过
8、了许用值。零件表面失效：零件表面失效：过大接触应力作用造成。胶合失效（黏着磨损）、点蚀（疲劳磨损）、磨损失效（磨粒磨损）、塑性变型。在化学腐蚀介质的接触和作用下产生腐蚀失效。1 1、机械零件的主要失效形式、机械零件的主要失效形式 保证机械零件在要求的寿命内不出现各种失效。强度准则强度准则 ，刚度准则刚度准则 挠度 偏转角 扭转角 振动稳定性准则振动稳定性准则 使受激振作用的各个零件的固有频率f 与激振源的频 率 f p 错开。通常应保证 f p f 或 f p f 磨擦学准则磨擦学准则 验算压强 p p 验算pv pv pv 验算速度 v v2 2、机械零件的设计准则、机械零件的设计准则第二节
9、第二节 机械零件材料学基础机械零件材料学基础 一、一、金属材料金属材料二、二、非金属材料非金属材料三、三、复合材料复合材料 四、钢的热处理简介钢的热处理简介 机械零件通常都是由金属材料制成的，有机械零件通常都是由金属材料制成的，有时也用非金属材料和复合材料制造。时也用非金属材料和复合材料制造。一、一、金属材料金属材料 1钢钢 2铸铁铸铁 3.有色金属有色金属（含碳量小于2%,大于0.7%的铁、碳合金）1.1.钢钢碳素钢碳素结构钢碳素结构钢碳素工具钢碳素工具钢：T7、T8普通碳素结构钢普通碳素结构钢 如Q235、Q275等优质碳素结构钢优质碳素结构钢低碳钢C0.25%如20 合金钢合金结构钢合金
10、结构钢合金工具钢合金工具钢 、高速工具钢、硬质合金工具钢、高速工具钢、硬质合金工具钢特类钢特类钢 不锈钢，如2Cr13、滚动轴承钢，如GGr9SiMn、耐热钢，如3Gr18Ni25Si2等。合金结构钢合金结构钢 如35CrMn2，40CrNiMoA(优质）低金结构钢低金结构钢 如12Mn弹簧钢弹簧钢 如60Si2MnA中碳钢0.6%C0.25%如45 高碳钢0.6%C 如60 钢钢2.2.铸铁铸铁（含碳量大于含碳量大于2%2%的铁、碳合金的铁、碳合金）（1 1）灰铸铁）灰铸铁 如HT100、HT300,良好的铸造性、切削加工性、耐磨性、减振性，但抗拉强度低。（2 2）球墨铸铁）球墨铸铁 如QT
11、400-18、QT500-7,强度和塑性比灰铸铁有 很大的提高，具有良好的耐磨性，但铸造性较差。（3 3）可锻铸铁）可锻铸铁 如KTH300-06,强度、塑性、韧性、耐磨性均 较高，能承受冲击振动,但生产周期长，成本较高。铸造大尺寸零件较困难。3.有色金属有色金属（1）铜合金）铜合金 黄铜 铜与锌的合金，含少量锰、铝等元素，如 ZCuZn38等。青铜 青铜以主加元素的不同又可分为锡青铜和铝青铜等，如 CuAl10Fe3、ZCuSn5PbZn5。青铜比黄铜有更高的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性。（2）铝及铝合金）铝及铝合金 铝合金具有良好的导热、导电性能，其导电性 能大约为铜的60%，但由于重量轻
12、，在远距离输送 的电缆中常代替铜线。二、二、非金属材料非金属材料 1工程塑料工程塑料 2橡胶橡胶 常用来制造轮胎、垫板、隔热板、传动带和减振零件等 3夹布胶木夹布胶木 常用来制造板材、电工元件，轻载无噪声齿轮和耐腐蚀元件等。4其他其他 陶瓷、皮革、木材、纸板等。三、三、复合材料复合材料 通常由两种材料结合而成，可发挥材料各自的长处，克服各自固有的缺点。常见的复合材料有：（1 1）玻璃钢）玻璃钢 玻璃和塑料结合而成。（2 2）硬质合金）硬质合金 陶瓷与金属粉末烧结在一起 而成。（3）硼铝复合材料硼铝复合材料 硼与铝合金结合而成。四、钢的热处理简介四、钢的热处理简介热处理热处理 将钢在固体状态下进
13、行不同温度的加热、保温和冷却的工艺方法叫热处理，目的是提高零件的力学性能和改善其工艺性能。1.退火退火2.正火正火3.淬火淬火4.回火回火5.调质调质6.时效时效7.表面处理表面处理第三节第三节 机械的组成机械的组成一、一、机器的组成机器的组成二、二、机器的基本组成要素机器的基本组成要素三三、基本术语基本术语 原动机原动机：驱动机器完成预定功能的动力源工作机：工作机：完成机器预定功能的组成部分传动系统：传动系统：传递运动和动力。有机械传动、电力传动和液力传动等。原动机原动机 传动系统传动系统工作机工作机 控制系统控制系统辅助系统（润滑、显示辅助系统（润滑、显示、照明等、照明等本课程只研究机械传
14、动。本课程只研究机械传动。一、机器的组成一、机器的组成1、机器的组成：2、机器的基本组成要素：零件零件机器机器机构机构构件构件静联接静联接动联接动联接与动力与动力源组合源组合3 3、基本术语、基本术语（1）机械零件及部件机械零件及部件（2）构件构件（3）标准件标准件（4）运动副运动副零件及部件零件及部件(elements&parts)#组成机器的基本制造单元称为组成机器的基本制造单元称为机械零件机械零件。#为完成同一职能在结构上组合在一起，为完成同一职能在结构上组合在一起，协同工作的总成称为协同工作的总成称为机械部件。机械部件。构件（构件（components）组成机械的各相对运动实体称为构件，组成机械的各相对运动实体称为构件，构件为机械中的运动单元。构件为机械中的运动单元。标准件（标准件（sdandard parts）经过优选、简化、统一、并给以标准经过优选、简化、统一、并给以标准代号的零件和部件称为标准零、部件。代号的零件和部件称为标准零、部件。运动副（运动副（kinematic pair）俩个构件之间直接接触，又有一定相对俩个构件之间直接接触，又有一定相对运动的活动联接称为运动副。运动的活动联接称为运动副。