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1、第第1 1章章机械设计概要机械设计概要机械设计机械设计21.1 设计机器的基本要求设计机器的基本要求目的：替代人完成不能或不便的任务。目的：替代人完成不能或不便的任务。*功功 能能*经经 济济 性性 用途、能力、性能。用途、能力、性能。涉及机器全周期：设计、制造、使用、涉及机器全周期：设计、制造、使用、维护和回收等。维护和回收等。*可可 靠靠 性性 使用周期内不失效的可能性使用周期内不失效的可能性。*环境保护环境保护 噪声、废液、废气和重金属等。噪声、废液、废气和重金属等。*劳动保护劳动保护 人人-机、安全防护和报警。机、安全防护和报警。*其其 它它 特殊环境、特殊条件。特殊环境、特殊条件。概
2、概 要要31.2 1.2 设计零件的基本要求设计零件的基本要求机械由零件组成，是机械满足要求的基础机械由零件组成，是机械满足要求的基础设计依据设计依据 强度、刚度和耐磨性。强度、刚度和耐磨性。*结构工艺结构工艺 方便地、经济地制造和装配。方便地、经济地制造和装配。问：受弯梁的强度，圆截面和矩形哪个更好问：受弯梁的强度，圆截面和矩形哪个更好？*质质 量量 小小 节约材料、优化动态性能。节约材料、优化动态性能。*避免失效避免失效体现经济性体现经济性概概 要要4 42.2.机械设计的一般程序机械设计的一般程序确定确定需求需求调调研研试验试验修改修改总体总体设计设计定义定义问题问题任务任务说明说明分析
3、分析选择选择详细详细设计设计试试制制投投产产无无问问题题有问题有问题评价评价技术技术设计设计=运动学设计运动学设计 +动力学设计动力学设计+零件设计零件设计+总装草图设计总装草图设计+总装图总装图+零件工作图零件工作图标准标准规范规范经济性经济性可靠性可靠性环保环保设计系数或设计系数或安全系数安全系数不确定不确定因素因素概概 要要5设计过程矛盾设计过程矛盾2.2.机械设计的一般程序机械设计的一般程序概概 论论6概概 要要3.3.零件的失效及设计准则零件的失效及设计准则1.断裂断裂2.过大的变形过大的变形1.1.强度准则强度准则2.2.刚度准则刚度准则零件不能完成预定的功能，是设计的依据。零件不
4、能完成预定的功能，是设计的依据。安全系数7概概 要要3.3.零件的失效及设计准则零件的失效及设计准则3.3.零件的表面失效零件的表面失效4.4.破坏正常工作条破坏正常工作条件引起的失效件引起的失效3.3.耐磨性准则耐磨性准则4.4.振动准则振动准则84.4.设计方法设计方法设计式设计式验算式验算式许用应力法许用应力法安全系数法安全系数法（1 1）理论设计）理论设计概概 要要计算载荷计算载荷Fca考虑实际工况引起机器动力参数的变化的载荷考虑实际工况引起机器动力参数的变化的载荷caca9（2 2）经验设计）经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4.4.设计
5、方法设计方法概概 要要10（3 3）模型实验设计）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。（4 4）现代设计方法）现代设计方法(1)(1)优化设计优化设计(2)(2)可靠性设计可靠性设计尺寸巨大、结构复杂且理论分析困难尺寸巨大、结构复杂且理论分析困难计算机和数值计算发展计算机和数值计算发展4.4.设计方法设计方法概概 要要11材料选择材料选择多达多达1616万种万种功功 能能材料材料制造制造形状形状机器中的零件机器中的零件质量、形状、尺寸；质量、形状、尺寸；运动、承载、磨损；运动、承载、磨损；传热、导电；传热、导电；制造加工；制造加工；5.5.机械零件设计的基本
6、原则机械零件设计的基本原则概概 要要12常用工程材料常用工程材料特点特点长处长处弱点弱点1.金金 属属铸铁、钢铝、铜、锌2.高分子高分子橡胶、塑料、纤维、涂料3.玻璃玻璃钠硅玻璃、玻璃陶瓷4.陶瓷陶瓷明矾、SiC氧化锆5.复合材料复合材料玻璃钢、碳纤维增强概概 论论材料选择材料选择5.5.机械零件设计的基本原则机械零件设计的基本原则13概概 要要“三化原则三化原则”标准化、系列化、通用化标准化、系列化、通用化好处：好处：（1 1）利于提高设计质量并缩短生产周期利于提高设计质量并缩短生产周期;（2 2）减少了刀具和量具的规格）减少了刀具和量具的规格,便于设计与制造便于设计与制造,从而降低其成本从而降低其成本;（3 3）便于组织标准件的规模化）便于组织标准件的规模化,专门化专门化,易于保证产品质量易于保证产品质量,节约材料节约材料,降低成本降低成本;（4 4）提高互换性）提高互换性,便于维修便于维修;（5 5）便于产品质量评价）便于产品质量评价.标准化标准化是指将零部件的质量,规格,性能,结构等方面的技术指标加以统一规定并作为标准来执行.GB,JB,ISO。系列化系列化是指对同一产品,在同一基本结构或基本条件下规定出若干不同的尺寸系列.通用化通用化是指在不同种类的产品或不同规格的同类产品中尽量采用同一结构和尺寸的零部件.5.5.机械零件设计的基本原则机械零件设计的基本原则