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2023-3-3机械设计基础概论机械设计基础概论机械设计基础概论机械设计基础概论机械设计基础概论 气缸体气缸体连杆连杆曲轴曲轴齿轮齿轮活塞活塞齿轮齿轮构件：构件：机器的种类繁多、外形万变、用途各异。但从机器的结构组成、机械运动的特点进行分析，这些不同的机器都是由能产生相对运动的单元体组合而成，这些单元体称为构件。机构：机构：具有特定结构形状和运动特征的构件组合称为机构。 机器组成示例：机器组成示例：机械设计基础概论各机构的功能：各机构的功能： 曲柄滑块机构：曲柄滑块机构：将活塞的往复移动转化为曲轴的连续转动。 齿轮机构：齿轮机构：实现转动的传递。 凸轮机构：凸轮机构：将凸轮的转动变换为顶杆的往复移动。 综合：综合：通过上述三个机构的协调工作便能将燃气的热能转换为曲柄转动的机械能。 结论：结论：机器是由各种机构组成的。一部机器可能由多种机构组成，如上述的内燃机就是由曲柄滑块机构、齿轮机构和凸轮机构、带传动机构等组合而成；也可能仅由一个最简单的机构组成，如电动机就是只包含一个由定子和转子所组成的双杆回转机构。机械设计基础概论机械设计基础概论机械设计基础概论机械都是由机械零件组成的。机械零件是指机械中每一个单独加工的单元体，例如上图(a)所示的曲轴。构件可以是单一的机械零件，也可以是若干机械零件的刚性组合。例如图( b)所示，它是由连杆体、连杆盖、螺栓和螺母等零件组合而成的。这些零件之间没有相对运动，是一个运动整体，故属一个构件。因此，构件是运动的单元，零件是制造单元。 随着机械的功能和类型的日益增多，作为组成机械的最基本单元的零件更是多种多样。通常将机械零件分为通用机械零件和专用机械零件两大类。 机械设计基础概论原动机传动装置执行部件辅助系统控制系统机器组成机械设计基础概论以轿车的组成为例：机械设计基础概论基本要求1） 使用功能要求；2） 经济性要求；3） 劳动保护和环境保护要求；4） 可靠性要求；5）其它专用要求。1.2.1 对机器的主要要求机械设计基础概论基本要求工作能力要求：强度、刚度、寿命、稳定性、耐磨性；结构工艺性及经济性要求。质量小及可靠性要求l设计机械零件时应满足的基本要求机械设计基础概论1.2.2 机械设计的一般程序l设计机器的一般程序一般程序 计划阶段方案设计阶段技术设计阶段技术文件编制对所设计的机器需求情况进行充分调查分析，明确机器功能及约束条件，形成设计任务书。分析机器功能，确定功能参数，拟定多种方案并进行综合评价。确定原动机参数及各运动构件的运动参数，确定主要零件上的载荷大小、特性，依工作能力设计准则初步完成零件基本尺寸的确定，作出零部件装配草图及总装配图，完成主要零件的校核计算。编制设计计算说明书、使用说明书及其它技术文件。结 束机械设计基础概论l机械零件设计的一般步骤设计步骤1、根据机器具体工作情况确定作用在零件上的名义载荷及计算载荷。名义载荷：用力学公式计算出的载荷。计算载荷：考虑实际工作条件影响的载荷。2、选择零件材料。3、由失效形式确定计算准则并依此确定零件主要尺寸。4、根据工艺性进行零件结构设计。5、根据结构尺寸进行详细校核计算。6、绘制零件工作图，写出计算说明书。机械设计基础概论1.2.3 机械零件设计中的标准化 所谓零件的标准化，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、制图等要求，制定出共同遵守的标准。标准化的优越性表现为：1）标准零件集中加工，成本大大降低，质量得到保证；2）材料和零件的性能指标得到统一，提高了零件的可靠性；3）采用了标准结构及零、部件，使设计工作得到简化，同时缩短了设计周期，提高了设计质量。此外，由于具有较好的互换性，从而简化了机器的维修工作。 目前采用的标准有：国际标准ISO, 国家标准GB，行业标准和企业标准。机械设计基础概论1.3 机械零件的材料及其选用常用的材料1、金属材料力学性能较好，能满足机械零件的多种性能和用途要求，应用广泛。2、高分子材料原料丰富，耐腐蚀性较好，主要用于化工设备和冷冻设备中。3、陶瓷材料硬度高，耐磨，耐腐蚀，熔点高，主要用于切削刀具等结构中。4、复合材料具有较高的强度和弹性模量，主要用于航空、航天等领域。常用材料机械设计基础概论l 机械零件的材料选用原则材料的选择原则1、载荷、应力的大小和性质2、零件的工作情况包括环境、温度等3、零件的尺寸及质量4、零件结构的复杂程度及材料的加工可能性5、材料的经济性包括材料的相对价格、加工费用、材料的利用率等的考虑。机械设计基础概论整体断裂正常工作条件破坏过大的残余变形零件的表面破坏零件在外载荷作用下，由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限而发生的断裂。零件上的应力超过了材料的屈服极限产生的过大残余变形而导致的失效。零件表面在受到各种腐蚀、磨损和接触疲劳而产生的表面破坏失效。如：滑动轴承的润滑得不到保障将产生过热、胶合、磨损等形式的失效；带传动在外载荷超过极限摩擦力时将发生打滑失效等。机械设计基础概论设计准则强度准则、刚度准则 寿命准则振动稳定性准则可靠性准则机械设计基础概论2023-3-3机械设计基础概论