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1、第一章 机械械设计概概论（一）教教学要求求了解机械械设计一一般步骤骤和方法法，掌握握机械零零件常见见失效形形式和计计算准则则（二）教教学的重重点与难难点失效形式式和计算算准则（三）教教学内容容111 机机械设计计课程的的性质与与任务一、本课课程的研研究对象象 机械系系统-主主体 机架 零件电气系统统 各种种机构 部件件 通用用零件机器（机机械） 机械零零件 液压气动动系统 构件零零件 专用用零件控制监测测系统 标准零零件机械零件件 ，“三化”一系列列化、标标准化、通通用化三化程程度是衡衡量产品品优劣的的 非标准准件 重要指指标机械设计计：是为为了机器器的某些些特定功功能要求求而进行行的创造造性
2、工作作。本课程的的研究对对象：为为一般参参数的通通用零件件的设计计理论与与设计方方法本课程的的性质：是以一一般通用用零件的的设计计计算为核核心的设设计性课课程，是是一门设设计性、综综合性和和实践性性都很强强的技术术基础课课。 见教材材本课程的的任务：1）树树立正确确的设计计思想2）掌握握通用机机械零部部件的设设计原理理、方法法和一般般规律。3）掌握握一定的的设计技技能（查查阅资料料，运用用标准、规规范。）4）掌握握典型机机械零件件的实验验方法，获获得基本本的实验验技能。5）了解解机械设设计的最最新动态态。学习本课课程的注注意事项项：1）注注意理论论联系实实际，将将机械零零件的设设计放到到整个机
3、机械系统统中加以以考虑。2）注意意掌握零零部件的的共性3）掌握握机械零零部件设设计的一一般思路路122 机机械设计计的基本本要求及及设计程程序一、机械械设计的的基本要要求1、对机机械设计计的要求求a) 对对机器使使用功能能方面的的要求 要注意意协调、平平衡！b) 对对机器经经济性的的要求 设计计经济性性， 使用用经济性性 要有最最佳的性性能价格格比2、对机机械零件件设计的的基本要要求a) 在在预定工工作期限限内正常常、可靠靠地工作作，保证证机器的的各种功功能b) 要要尽量降降低零件件的生产产、制造造成本对机器的的设计要要求和对对机械零零件的要要求、两两者相互互联系、相相互影响响二、机械械设计的
4、的一般程程序1、机器器设计的的一般程程序，如如表1-1阶段 小批生产试销市场调研可行性研究投产试制、试验技术设计原理方案设计目标设计任务务书 定定出最佳佳方案 装配配图零件件图 样机机评价 考考核工艺艺性 产品品 及其它它技术文文件 改进进 收收集用户户意见 销售售对具体的的机器，其其设计程程序可能能各不相相同。2、机械械零件设设计的一一般步骤骤1）建立立零件的的受力模模型，确确定零件件的计算算载荷名义载载荷（公公称载荷荷、额定定载荷） K载荷荷系数2）选择择零件的的类型与与结构3）选择择零件的的材料4）按可可能的失失效形式式确定零零件的计计算准则则，并确确定零件件的基本本尺寸，并并加于标标准
5、化和和圆整5）零件件的结构构设计6）绘制制零件的的工作图图，并编编写计算算说明书书。 设计计计算机械零件件计算 交替进进行 校核计计算133 机机械零件件的主要要失效形形式和设设计计算算准则一、机械械零件的的失效形形式失效：（定定义）零零件丧失失正常工工作能力力或达不不到设计计要求的的性能时时，称为为失效失效形式式 强度度失效 整体强强度 刚刚度失效效 表面面强度 磨磨损失效效 振振动、噪噪声失效效 精精度失效效 可可靠性二、机械械零件的的计算准准则工作能力力：零件件不发生生失效时时的安全全工作限限度称为为计算准则则：以防防止产生生各种可可能失效效为目的的而拟定定的零件件工作能能力计算算依据的
6、的基本原原则，称称为1、强度度准则 极限限应力 计算算安全系系数 静强强度2、刚度度准则刚度：零零件在载载荷作用用下抵抗抗变形的的能力按强性力力学或材材料力学学方法计计算 变形量量 许用变变形量y可可以是挠挠度、偏偏转角或或扭转角角3、耐磨磨性准则则耐磨性是指指作相对对运动的的零件其其工作表表面抵抗抗磨损的的能力磨损的后后果：表表面形状状破坏，强强度削弱弱、精度度下降、振振动、噪噪音破坏 880%零零件失效效的基本本原因是是磨损。准则：4、振动动和噪声声准则（环环保）高速速机械或或对噪声声有特别别要求的的机械振振动是噪噪声产生生的原因因要求机械械振动频频率远离离机械的的固有频频率，特特别是一一
7、阶固有有频率ff，即如不满足足可采取取的措施施：1）改改变机械械及零件件的刚度度；2）采采取减振振措施5、热平平衡准则则温升过度度润滑失失效磨损、胶胶合失效准则：温升升不满足时时措施：1）改改进润滑滑；2）冷冷却6、可靠靠性准则则可靠性表表示系统统、机器器或零件件在规定定的条件件下和规规定的时时间内完完成规定定功能的的能力指标：可可靠度 表示零零件在规规定的条条件下和和规定的的时间内内完成规规定功能能的概率率N个相同同零件在在同样条条件下工工作（同同时），在在规定的的时间内内有个失失效，剩剩下个仍仍继续工工作，则则不可靠度度（失效效概率）：n个零件件组成的的串联系系统，单单个零件件的可靠靠度分
8、别别为R11、R2，Rn，则系系统的可可靠度为为Rf=R1、R2Rn并联系统统，如图图，其可可靠度R=1-(1-R1)(11-R22)（1-Rn）对可靠靠性要求求较高的的系统与与机械要要求进行行可靠性性设计，而而机械零零件可靠靠性水平平的高低低，直接接影响到到机械系系统的可可靠性，另另外高可可靠性的的系统一一般要有有一些备备用系统统，并经经常维护护，保养养。144 机机械零件件常用的的材料及及其选择择原则一、机械械零件的的常用材材料1、黑色色金属铸铁：灰灰良好的的切削加加工性和和减震性性，常用用作机座座和机架架 球球墨强度度高、耐耐磨性好好，减震震性，抗抗冲击曲轴、齿齿轮 可可锻铸铁铁马口口铁
9、，强强度和塑塑性较高高，当零零件尺寸寸小，形形状复杂杂，而不不能用铸铸钢或锻锻钢制造造时铸钢铸造性性比铸铁铁差，但但比锻钢钢和轧制制钢好，用用于重载载零件铸铸造。 强度度性比铸铸铁好，但但比锻钢钢和轧制制钢差（组组织没那那么致密密）铸钢：碳碳素铸钢钢；低合合金铸钢钢；中合合金铸钢钢；高合合金铸钢钢碳钢与合合金钢应用用最广泛泛碳钢：普普通；优质（化学学成份比比较稳定定）2、有色色金属有减减摩、抗抗腐蚀、耐耐热性、电电磁性等等较好a) 铝铝合金重量量轻、导导热导电电性较好好、塑性性好、抗抗氧化性性好高强度铝铝合金强强度可与与碳素钢钢相近，可可作承载载零件，在在飞机、汽汽车及其其他行走走机械上上有广
10、泛泛应用。b) 铜铜合金耐磨磨、耐腐腐蚀和自自润滑性性： 黄铜Cu与Zn合金 青青铜Cu与Sn的合金金 无无锡青铜铜Cu与铝、硅硅、锰、镍镍的合金金。其他合金金（镁合合金、钛钛合金、轴轴承合金金等）3、非金金属材料料 橡胶弹性、绝绝缘性好好，常用用作弹性性元件和和密封元元件、减减震元件件塑料轻、易易加工成成形、减减摩性好好，强度度低，可可作为普普通机械械零件、绝绝缘体陶瓷电热性性好，硬硬度高4、复合合材料二、机械械零件材材料选用用的原则则要考虑三三个方面面的要求求1、使用用要求（首首要考虑虑）：1）零件件的工况况；2）对对零件尺尺寸和质质量的限限制；33）零件件的重要要程度2、工艺艺要求：1）毛毛坯制造造；2）机机械加工工；3）热热处理3、经济济性要求求：1）材料料价格；2）加加工批量量和加工工费用；3）材材料的利利用率；4）局局部品质质原则5）替代代（尽量量用廉价价材料来来代替价价格相对对昂贵的的稀有材材料）。另外，还还要考虑虑当地材材料的供供应情况况155 机机械设计计的最新新进展1、设计计理论的的不断完完善与发发展2、设计计手段和和方法的的不断更更新3、机械械设计的的综合程程度越来来越高，与与其它学学科交叉叉越来越越广泛和和深入机电电一体化化4、机械械设计的的实验研研究技术术有了很很大的发发展和提提高，实实验与理理论相互互促进