机械设计 第九版 机械设计总论.ppt

第二章 机械设计总论,§2-1 机器的组成,一. 按功能分：,动力部分(人力、畜力、风力、水力、电机、内燃机等) 功能：提供动力、实施能量转换,,传动部分（机械传动、电力传动、流体传动等） 功能：减速、变速、传递动力、改变运动规律、多驱动,工作部分(具体实施做功的部分) 功能：直接完成预定任务的装置,控制部分（启动、停止、保护等） 功能：使各部分协调动作,,,,,包装机总体,原动机,传动部分,执行部分,二. 按构成分析：,零件,机器,机构,构件,三. 按媒体分析：,机械式: 自行车、水排风箱、天车、车床 液力式: 液压挖掘机、前装机、液压起重机 气动式: 气动凿岩机、喷砂机、气动隔振平台 电磁式: 电动机、磁悬浮列车、电磁制动器 光学式: 显微镜、望远镜、激光发生器 混合式: 汽车、飞机、列车、轮船、宇宙飞船,§2-2 设计机器的一般程序,,§2-3 对机器的主要要求,使用功能的要求经济性要求 “三化”--标准化、系列化、通用化劳动保护和环境保护要求寿命与可靠性要求其他专用要求,,§2-4、5、6、7、8 机械零件设计概要,机械零部件的工作能力设计,工作能力,,失效形式,,设计准则,,强度等的计算,,失效：,零部件不能满足工作要求。

机械零件的主要失效形式,,破坏正常工作条件引起的失效：打滑，共振，胶合等,整体断裂：拉、压、弯、剪、扭，疲劳断裂,过大的残余变形：应力超过屈服极限,零件的表面破坏：磨损，腐蚀，接触疲劳,一.零部件的的主要失效形式：,零件不失效的限度,1.强度计算,,强度问题——承载能力计算,疲劳问题——寿命计算,,工作应力,许用应力,极限应力,安全系数,,,2.疲劳强度和疲劳寿命：,疲劳破坏：零件在交变应力循环下的破坏形式,3.载荷：,名义载荷：P 计算载荷：Pca=KP,二. 机械零件的工作能力：,,（一）避免在预定寿命期限内失效的要求：,四.机械零件设计的要求：,强度（不足）：体积强度：塑性变形、脆断、疲劳断裂 表面强度：面 接 触 压溃、磨损 点、线接触 疲劳点蚀 、磨损,刚度不足：弹性变形过大失去稳定性：静态稳定 → 压杆；动态稳定 → 转轴 其他问题：局部胶合；摩擦传动打滑；连接松动等,（二）结构工艺性的要求,良好的工艺性 在既定的使用要求、生产条件、生产规模下，能用尽可能低的成本制造出来1.机加工零件的工艺性,1）要能加工加工不出来一切免谈。

2）便于加工减小辅助时间 （减少装夹和换刀），减少机动时间3）保证精度越程槽，减少变形(车工怕长杠、刨工怕大板)，减少装夹4）提高刀具寿命退刀槽，避免钻斜孔、深孔和盲孔1）能装能卸轴承定位台阶、 螺栓、定位销等2）提高效率避免过定位和辅助加工3）保证装配质量合理的定位结构，要能调整间隙尽可能使受热变型一致：要求避免尖角，壁厚均匀、形状对称，少用细长杆、大薄板热处理件的工艺性,2.装配零件的工艺性,（四）质量小的要求,（五）可靠性要求,（三）经济性要求,五.机械零件的设计方法,1.理论设计,2.经验设计,设计计算 校核计算,3.模型设计,六.机械零件的设计步骤,1.根据零件的使用要求，选择零件的类型和结构； 2.计算其作用载荷； 3.根据零件类型、结构和所受载荷，分析失效形式，确定设计准则； 4.选材； 5.根据设计准则，确定出零件的基本尺寸； 6.根据工艺性及标准化等原则，进行结构设计； 7.必要的校核计算； 8.画零件图，写说明书§2-9 机械零件的材料及其选用,一、常用材料：,1. 铸铁 性脆、不能碾压或锻造；易熔、液态流动性好；减震性、耐磨性好；有的易切削，有的强度高，广泛用作机架等复杂零件。

分为灰铁、球铁、蠕铁、可锻铸铁、合金铸铁等2. 钢 有较好的机械、热处理和切削性能；分为碳钢和合金钢，含碳量有高、中、低之分；一般含碳量↑，强度、硬度↑，塑性、韧性↓，可通过热处理改善性能；常用中碳钢、 中碳合金钢3. 铸钢 强度、切削性优于铸铁，易熔性、流动性较铸铁差，适合作大尺寸零件4. 有色金属 铝合金强密比高，宜作高速、轻质零件，多用铸铝；铜合金导热、导电性好，减摩、耐磨、抗胶合性能好，宜作电器接插件、轴瓦、蜗轮等；轴承合金专门用来做轴承5. 其他 高分子材料（橡胶、塑料、合成纤维）、陶瓷材料、复合材料,,二、常用热处理方法：,1.淬火 加热至临界温度，保温，急冷提高硬度、耐磨性以表面淬火常用2.渗碳淬火 渗碳后淬火使零件外硬内韧，耐磨、耐冲击3.碳氮共渗 亦称氰化，目的同上现在应用不多4.渗氮 热处理温度低（-196℃），表面硬度大于渗碳淬火，适于硬化后不磨削的零件，不耐冲击5.调质 淬火后高温回火；综合机械性能较好，也便于切削最常用的热处理方法之一6.正火（常化）加热并保温后，空冷调整硬度、细化晶粒、便于切削不重要的零件可作为最终热处理7.退火 加热并保温后，随炉缓慢冷却。

降低硬度、均匀组织、消除内应力对铸、锻、焊零件是常用的消除内应力的方法三、材料选用原则：,1.载荷、应力的大小和性质,2.零件的工作情况,3.零件的尺寸及质量,4.零件结构复杂程度及材料加工可能性,5.材料的经济性,6.材料供应状况,END,。