机械设计绪论课件
顾名思义，本课程研究对象为：机械,机械,机器,斜面,任何机械都经历了：简单复杂的发展过程。,机械人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的组合体。,机构,（包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、卷扬机、叉车、电梯电脑控制）。 一般而言， 机械是机器和机构的总称,杠杆,起重轱辘,滑轮组,手动(电动)葫芦,现代起重机,起重机的发展历程：,§11 本课程研究的对象和内容,中南大学专用 作者： 潘存云教授,机器根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组合 体。,机构能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件 实物的组合体。如：连杆机构、凸轮机构、 齿轮机构等。种类有限,如: 缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用机器、起重机等。,机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但具有相同的基本特征。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,典型机器的分析：,1.内燃机,内燃机,组成：,汽缸体1、,活塞2、,进气阀3、,排气阀4、,连杆5、,曲轴6、,凸轮7、,顶杆8、,齿轮9、10,工作原理：,1.活塞下行，进气阀开启，混合气体 进入汽缸；,2.活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩， 在顶部点 火燃烧；,3.高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭；,4.活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。,循环运动的结果，使曲轴输出连续的旋转运动,中南大学专用 作者： 潘存云教授,设计：潘存云,进气,压缩,爆炸,排气,内燃机的工作过程：,活塞的往复运动通过连杆转变为曲轴的连续转动，该组合体称为：,内燃机各部分的作用：,曲柄滑块机构,凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为：,凸轮机构,两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动作，称为：,齿轮机构,各部分协调动作的结果：,中南大学专用 作者： 潘存云教授,机器的共有特征：,人造的实物组合体；,各部分有确定的相对运动；,代替或减轻人类劳动完成有用功或实现能量 的转换 机器的作用,机器的分类：,原动机实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机）种类有限,工作机完成有用功（如机床等） 种类繁多,中南大学专用 作者： 潘存云教授,工作机的组成：,原动部分是工作机动力的来源，最常见的是电动机 和内燃机。,工作部分完成预定的动作，位于传动路线的终点。,传动部分联接原动机和工作部分的中间部分。,控制部分保证机器的启动、停止和正常协调动作。 其关系如下,原动机,传动,工作,控制,中南大学专用 作者： 潘存云教授,控制器(控制),电动机(原动),带(传动),减速器(传动),波轮(工作),分析自动洗衣机的组成：,中南大学专用 作者： 潘存云教授,同理，通过对典型机构进行分析可知：,机构的共有特征：,人造的实物组合体；,各部分有确定的相对运动；,用来传递力或实现运动的转换。,机构的分类：通用机构和专用机构。,通用机构-用途广泛，如齿轮机构、连杆机构等。,专用机构-只能用于特定场合，如钟表的擒纵机构。,机器与机构的关系：由两个实例推广到一般,任意复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组合而成的。实际机器的种类有成千上万种，但机构的种类确有限。类似关系：化合物与化学元素,由机器与机构的共有特征可知： 机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不同） ，故统称为机械。人造的组合体、有确定的相对运动,中南大学专用 作者： 潘存云教授,课程性质： 技术基础课,作用： 承前启后,本课程的特点：是工程制图、工程材料及机械制造基础、理论力学，材料力学、金工实习等理论知识和实践技能的综合运用。,同时，通过本课程的学习，可为今后学习诸如自动武器原理、机床夹具设计、机床、机械制造工艺学等专业课程打下基础，,作为一名工程技术人员，同学们在今后的工作岗位上将会接触各种各样的通用或专用机械，因此必须掌握机械方面的基础知识。,通过本课程的学习和课程设计实践，可以培养同学们初步具备运用手册设计简单机械装备的能力，为今后操作、维护、管理、革新武器装备创造条件。,§12 本课程在教学中的地位,中南大学专用 作者： 潘存云教授,机械设计-规划和设计实现预期功能的新机械或改 进原有机械的性能。,基本要求：在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低、安全可靠、操作方便、维修简单和造型美观。,机械设计的内容：,1.确定机械的工作原理，选择合宜的机构；,2. 拟定设计方案；,3. 进行运动分析和动力分析，计算各构件上的载荷；,4. 进行零部件工作能力计算、总体设计和结构设计。,§13 机械设计的基本要求和一般过程,中南大学专用 作者： 潘存云教授,为了实现我国的国防现代化，必然要有大量的机械化、自动化的武器装备于部队，这些武器从何来？恐怕大多数只能靠我国自力更生解决，这是一项十分艰巨的任务，设计、制造、使用、维护现代化的武器装备，需要大批的机械方面专业人才。在座的各位都是未来的工程师和部队的主要技术骨干，掌握好本课程的有关知识，将为你们未来的工作打下一个良好的基础。最后希望我们共同努力，把这门课程教好学好。,3）仔细观察实物和模型，欢迎到实验室参观，并动手 组装各种机构。,课程安排：共64学时，其中讲授56学时，实验8学时。,要求： 1）作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整，作业 量未达到规定者不能参加考试。,2）上课认真听讲，及时消化，不主张占用较多的课 外时间。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,机械零件的失效： 机械零件曲于某种原因不能正常工作时，称为失效。,工作能力-在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度。通常此限度是对载荷而言，所以习惯上又称为：,承载能力。,例如：发生强烈的振动；联接的松弛; 摩擦传动的打滑等。,§1-4 机械零件的工作能力和计算准则,整体断裂;,过大的残余变形;,工作表面的过度磨损或损伤;,破坏正常的工作条件;,零件的失效形式,如轴、齿轮、轴瓦、轴颈、螺栓、带传动等。机械零件虽然有多种可能的失效形式，归纳起来最主要的为,中南大学专用 作者： 潘存云教授,机械零件失效的实例：,中南大学专用 作者： 潘存云教授,失效原因: 强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、温度等 原因。,统计结果显示： 断裂仅占4.79%; 腐蚀、磨损、疲劳破坏占73.88%。,-主要失效原因。,中南大学专用 作者： 潘存云教授, 强度准则, 刚度准则,设计零件时，首先应根据零件的失效形式确定其设计准则以及相应的设计计算方法。一般来讲，有以下几种准则：, 寿命准则, 振动稳定性准则, 耐磨性准则,-确保零件不发生断裂破坏或过大的 塑性变形，是最基本的设计准则。,-确保零件不发生过大的弹性变形。,-通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。,-高速运转机械的设计应注重 此项准则。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,强度准则是指零件中的应力不得超过许用值。,一、强度准则,即： lim,lim -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 ,S为大于1的数，S过大，虽安全但浪费材料；S过小，虽节省材料，但趋于危险。,-许用应力,二、刚度准则,-是指零件在力作用下的弹性变形量不得超过许用值。即：,y y,中南大学专用 作者： 潘存云教授,三、寿命准则,影响零件使用寿命的因素主要是腐蚀、磨损和疲劳，前两者还没有成熟的计算方法，工程中通常是求出使用寿命时的疲劳极限作为计算的依据。,四、振动稳定性准则,保证机器中受激振零件的固有频率与激
