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1、开课单位：机械基础中心开课单位：机械基础中心主讲教师主讲教师 冯海全冯海全1524719298415247192984第一页，编辑于星期六：十七点 分。参考书目参考书目1.1.机械设计机械设计 濮良贵、纪名刚主编濮良贵、纪名刚主编.高等教育出版社高等教育出版社.第八版第八版2.2.机械设计课程设计指导书机械设计课程设计指导书 龚桂义主编龚桂义主编.高等教育出版社高等教育出版社3.3.机械设计课程设计图册机械设计课程设计图册 龚桂义主编龚桂义主编.高等教育出版社高等教育出版社第二页，编辑于星期六：十七点 分。1 1、学期成绩评定：、学期成绩评定：A：期末考试成绩（期末考试成绩（70）B：课后作业
2、（课后作业（20）C：实验成绩（：实验成绩（10）2 2、课程要求：、课程要求：A：独立完成作业独立完成作业B：按时交作业，迟交无成绩按时交作业，迟交无成绩C：作业总量不足：作业总量不足2/3，取消考试资格，取消考试资格D：点名点名3次不到者取消考试资格次不到者取消考试资格第三页，编辑于星期六：十七点 分。机械设计实例机械设计实例第四页，编辑于星期六：十七点 分。第一篇第一篇 总总 论论第一章第一章 绪绪 论论1-1 机械工业在现代化建设中的作用机械工业在现代化建设中的作用使用机械的原因使用机械的原因 机器既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改机器既能承担人力所不能或不便进行的工
3、作，又能较人工生产改进产品质量，特别是能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。进产品质量，特别是能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。例如：大型水利发电站的水下维修装置，可以代替人力的水例如：大型水利发电站的水下维修装置，可以代替人力的水下作业；在有污染的工作室中采用机器人装置代替人力劳动，可下作业；在有污染的工作室中采用机器人装置代替人力劳动，可以避免工作人员在污染环境中工作，改善工人的劳动环境。以避免工作人员在污染环境中工作，改善工人的劳动环境。第五页，编辑于星期六：十七点 分。1-2 机器的组成要素机器的组成要素一、基本概念一、基本概念1 1、机械机械：机器与机构的总称：机器与机构的总称2
4、 2、机器的三个特征机器的三个特征：1 1）机器是人为的实体组合；）机器是人为的实体组合；2 2）组成机器的各部分之间具有确定的相对运动；）组成机器的各部分之间具有确定的相对运动；3 3）可以完成有用的机械功或转换机械能。）可以完成有用的机械功或转换机械能。机构只具有机器的前两个特征。机构只具有机器的前两个特征。第六页，编辑于星期六：十七点 分。3 3、构件构件：固定在一起运动的单元体：固定在一起运动的单元体,可以是一个零件或可以是一个零件或多个零件组成。多个零件组成。4 4、零件零件：能够独立制造的单元体。：能够独立制造的单元体。通用零件通用零件：在各种机械中经常都能用到的零件，如：在各种机
5、械中经常都能用到的零件，如轴承、螺栓齿轮等。轴承、螺栓齿轮等。专用零件专用零件：在特定类型的机器中才能用到的零件，如飞：在特定类型的机器中才能用到的零件，如飞机的螺旋桨等。机的螺旋桨等。5 5、部件部件：把一组协同工作的零件所组成的独立制造或独：把一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体称为部件，如轴承、减速器等。立装配的组合体称为部件，如轴承、减速器等。二、二、机器的基本组成要素机器的基本组成要素：机械零件：机械零件第七页，编辑于星期六：十七点 分。第八页，编辑于星期六：十七点 分。1-3 本课程的内容、性质和任务本课程的内容、性质和任务 本课程的研究对象：一般尺寸和参数的通用零
6、件的设本课程的研究对象：一般尺寸和参数的通用零件的设计理论与方法，以及有关技术资料的应用。计理论与方法，以及有关技术资料的应用。联接零件：螺钉、键、花键、过盈联接零件：螺钉、键、花键、过盈 机械传动件：带、链、齿轮、蜗轮机械传动件：带、链、齿轮、蜗轮 轴系零部件：轴、轴承、联轴器轴系零部件：轴、轴承、联轴器 其它零部件：弹簧、机座、减速箱其它零部件：弹簧、机座、减速箱一、本课程的研究内容一、本课程的研究内容 第九页，编辑于星期六：十七点 分。以一般通用零件的设计为核心的设计性课程，以一般通用零件的设计为核心的设计性课程，并且论述它们的基本设计理论与方法的并且论述它们的基本设计理论与方法的技术基
7、础课技术基础课。二、本课程的性质二、本课程的性质 三、本课程的任务三、本课程的任务1）树立正确的设计思想）树立正确的设计思想2）掌握通用机械零部件的设计原理、方法和一般规律。）掌握通用机械零部件的设计原理、方法和一般规律。3）掌握一定的设计技能（查阅资料，运用标准、规范）掌握一定的设计技能（查阅资料，运用标准、规范）。4）掌握典型机械零件的实验方法，获得基本的实验技能。）掌握典型机械零件的实验方法，获得基本的实验技能。5）了解机械设计的最新动态。）了解机械设计的最新动态。第十页，编辑于星期六：十七点 分。第二章第二章 机械设计总论机械设计总论2-1 机器的组成机器的组成原动机部分原动机部分传动
8、部分传动部分辅助系统，例如：润滑、显示、照明等辅助系统，例如：润滑、显示、照明等控制系统控制系统执行部分执行部分机器的基本组成部分：原动机部分、传动部分、执行部分机器的基本组成部分：原动机部分、传动部分、执行部分附加组成部分：辅助系统、控制系统附加组成部分：辅助系统、控制系统一、机器的组成一、机器的组成第十一页，编辑于星期六：十七点 分。第十二页，编辑于星期六：十七点 分。二、基本组成部分二、基本组成部分1 1、原动机部分原动机部分 驱动整部机器以完成预定功能的动力源。驱动整部机器以完成预定功能的动力源。原动机的输出形式：原动机的输出形式：旋转运动：运动旋转运动：运动参数参数 n(rpm，r/
9、min)，动力参数动力参数 T(Nm，Nmm)直线运动：运动参数直线运动：运动参数 v(m/s，mm/s)，动力参数动力参数 F(N)2 2、执行部分执行部分 用来完成机器预定功能的组成部分用来完成机器预定功能的组成部分3 3、传动部分传动部分 解决从原动机到工作机（执行部分）运动形式、运动参数及动解决从原动机到工作机（执行部分）运动形式、运动参数及动力参数的转变部分。力参数的转变部分。第十三页，编辑于星期六：十七点 分。2-2 设计机器的一般程序设计机器的一般程序计划阶段计划阶段方案设计方案设计技术设计技术设计技术文件的编制技术文件的编制试制、试验、鉴定、生产试制、试验、鉴定、生产信信息息反
10、反馈馈、修修改改第十四页，编辑于星期六：十七点 分。第十五页，编辑于星期六：十七点 分。2-3 对机器的主要要求对机器的主要要求一、使用功能的要求一、使用功能的要求 机器应具有预定的使用功能。机器应具有预定的使用功能。二、经济性要求二、经济性要求 设计制造经济性：成本低。设计制造经济性：成本低。使用经济性：高生产率、高效率、较少的消耗能源、原材使用经济性：高生产率、高效率、较少的消耗能源、原材料和辅助材料以及低的管理和维护费用。料和辅助材料以及低的管理和维护费用。三、劳动保护和环境保护要求三、劳动保护和环境保护要求四、寿命与可靠性的要求四、寿命与可靠性的要求 可靠度可靠度R R：在规定的使用时
11、间（寿命）内和预定的环境下机器能：在规定的使用时间（寿命）内和预定的环境下机器能够正常工作的概率。够正常工作的概率。失效失效：机器由于某种原因（故障）而不能完成其预定的功能。：机器由于某种原因（故障）而不能完成其预定的功能。五、其它专用要求五、其它专用要求第十六页，编辑于星期六：十七点 分。失效失效零部件不能满足工作要求称为失效。零部件不能满足工作要求称为失效。机机械械零零件件的的主主要要失失效效形形式式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、共振、胶合打滑、共振、胶合整体断裂：拉、压、弯、剪、扭整体断裂：拉、压、弯、剪、扭零件表面的破坏：腐蚀、磨损，接触疲零件表面的破坏
12、：腐蚀、磨损，接触疲劳劳过大的残余变形过大的残余变形2-4 机械零件的主要失效形式机械零件的主要失效形式第十七页，编辑于星期六：十七点 分。2-5 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一、避免在预期寿命期内一、避免在预期寿命期内失效失效的要求的要求 强度、刚度、寿命强度、刚度、寿命二、结构工艺性的要求二、结构工艺性的要求 零件具有良好的结构工艺性零件具有良好的结构工艺性三、经济性要求三、经济性要求 零件本身的生产成本要低零件本身的生产成本要低四、质量小的要求四、质量小的要求 减小质量的优点：节约材料、减小惯性减小质量的优点：节约材料、减小惯性五、可靠性要求五、可靠性要求
13、第十八页，编辑于星期六：十七点 分。2-6 机械零件的计算准则机械零件的计算准则设计准则设计准则计算公式计算公式失效形式失效形式典型零部件典型零部件强度准则强度准则lim/S断裂、疲劳破断裂、疲劳破坏、残余变形坏、残余变形轴、齿轮、带轴、齿轮、带轮等轮等刚度准则刚度准则yy弹性变形弹性变形轴、蜗杆等轴、蜗杆等寿命准则寿命准则满足额定寿命满足额定寿命腐蚀、磨损、腐蚀、磨损、疲劳疲劳滚动轴承等滚动轴承等振动稳定性准振动稳定性准则则0.85f fp或或1.15ffp共振产生的工共振产生的工作失常作失常滚动轴承、齿滚动轴承、齿轮、滑动轴承轮、滑动轴承R=N/N0可靠性准则可靠性准则第十九页，编辑于星期
14、六：十七点 分。可靠性准则可靠性准则 如有一批某种零件，其件数为如有一批某种零件，其件数为 N0，在一定的工作条件下进行试，在一定的工作条件下进行试验。如果验。如果 t 时间后仍有时间后仍有N 件在正常地工作，则此零件在该工作环境件在正常地工作，则此零件在该工作环境条件下工作条件下工作 t 时间的可靠度时间的可靠度 R 为：为：如果在时间如果在时间 t 到到 t+dt 的间隔中，又有的间隔中，又有 dN 件零件发生破坏，件零件发生破坏，则在此则在此 dt 时间间隔内破坏的比率时间间隔内破坏的比率(t)定义为：定义为：第二十页，编辑于星期六：十七点 分。2-7 机械零件的设计方法机械零件的设计方
15、法一、设计方法分类一、设计方法分类1、常规（传统）设计方法：、常规（传统）设计方法：理论设计、经验设计、模型实验设计理论设计、经验设计、模型实验设计2、现代设计方法、现代设计方法二、常规设计方法二、常规设计方法理论设计：根据长期总结出来的设计理论和实验数据所进行理论设计：根据长期总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计。（以受拉杆为例）的设计。（以受拉杆为例）或或对公式的两种处理方法：对公式的两种处理方法：A A、设计计算：、设计计算：B B、校核计算：、校核计算：1)1)应力校核应力校核3)3)校核安全系数校核安全系数2)2)力校核力校核4)4)校核极限应力校核极限应力第二十一页，编辑于星期
16、六：十七点 分。2-8 机械零件设计的一般步骤机械零件设计的一般步骤机械设计机械设计的内容的内容分析工分析工作原理作原理类型类型选择选择受力受力分析分析改进与改进与发展发展结果分析结果分析与设计与设计简化简化模型模型失效失效分析分析建立计建立计算准则算准则第二十二页，编辑于星期六：十七点 分。2-9 机械零件的材料及其选择机械零件的材料及其选择l机械零件常用的材料机械零件常用的材料 1。金属材料。金属材料 2。高分子材料。高分子材料 3。陶瓷材料。陶瓷材料 4。复合材料。复合材料l机械零件材料的选择原则机械零件材料的选择原则 1。载荷，应力的大小和性质。载荷，应力的大小和性质 2。零件的工作情
17、况。零件的工作情况 3。零件的尺寸急质量。零件的尺寸急质量 4。零件结构的复杂程度及加工性。零件结构的复杂程度及加工性 5。材料的经济性。材料的经济性第二十三页，编辑于星期六：十七点 分。2-10 机械零件设计中的标准化机械零件设计中的标准化一、标准化一、标准化 就是通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验就是通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、设计方法、制图要求等，制定出各式各样的大家共方法、设计方法、制图要求等，制定出各式各样的大家共同遵守的标准。同遵守的标准。从运用范围讲，分为国家标准（从运用范围讲，分为国家标准（GB）、行业标准和企）、行业标准和企业标准三个等级。业标准三个等级。二、系列化二、系列化 对于同一产品，为了符合不同的使用条件，在同一基对于同一产品，为了符合不同的使用条件，在同一基本结构或基本尺寸条件下，规定出若干辅助尺寸不同的产本结构或基本尺寸条件下，规定出若干辅助尺寸不同的产品，称为不同的系列。品，称为不同的系列。第二十四页，编辑于星期六：十七点 分。2-11 机械现代设计方法简介机械现代设计方法简介l以动态的取代静态的l以定量的取代定性的l以变量取代常量l以优化设计方法取代可行性设计l以并行设计取代串行设计l以微观的取代宏观的l以系统工程法取代部分处理法l以自动化设计取代人工设计第二十五页，编辑于星期六：十七点 分。