机械设计总论课件讲解.ppt

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1、第一章机械设计总论§1-1概述§1-2机械设计的基本要求与计算准则§1-3机械零件的强度计算§1-4机械设计中的摩擦、磨损和润滑问题1基本概念2机械设计研究的对象3机械的组成4机械设计课程的研究内容5机械设计课程性质和任务§1-1概述机械（Machinery)——机器和机构统称。机构（Mechanics）——机构是用连接副连接起来的、有一个构件为机架的构件系统。只能传递运动和力。机器(Machine)——主要是指能代替人类劳动和进行能量转化的机械装置。如电动机、内燃机、机床、汽车、火车、飞机、轮船、起重运输机械、冶金矿山机械、轻纺食品机械等。机械设计(M

2、achineDesign)——为各种机械装置的进行设计，机械设计是为了满足机器的某些特定功能而进行的创造性过程，设计是创造性的劳动，设计的本质在于创新。本课程主要介绍机械设计中的一些基础知识。1基本概念内燃机2机械设计的研究对象——机械内燃机由气缸体、曲轴、连杆、活塞、进气阀、排气阀、推杆、凸轮及齿轮等组成。曲柄滑块机构（将活塞的往复直线运动转变为连续的转动）；机构凸轮机构（将凸轮的连续转动转变成推杆的往复直线运动）；齿轮机构（改变转速的大小和方向）。带式运输机专用零件通用零件专用零件是只能用于某类机械的零件．如曲轴，燃气轮机的叶轮3机械的组成典型机构机

3、械零部件控制操作系统通用零件各类机械都要使用的零件.如轴、齿轮、链传动等。带传动齿轮传动蜗杆传动螺纹联接轴键联接轴承联轴器——通用机械零部件的工作原理、特点、选用及设计计算4机械设计课程的研究内容链传动通用零部件传动零件轴类零件联接零件齿轮传动蜗杆传动带传动链传动螺纹联接轴轴承联轴器螺纹联接键联接花键联接部件：为满足某一功能要求由多个零件组成的组件。如变速器、减速器等。该内容由课程设计完成。汽车变速器减速器滚动轴承半联轴器键齿轮滚动轴承轴套筒轴系零部件设计轴滚动轴承轴系结构分析联轴器半联轴器螺栓联接柱销弹性套半联轴器链传动vv主动轮1传动带3从动轮2n2

4、n1α1α2带传动5机械设计课程性质和任务性质：技术基础课。其特点为针对性强、内容丰富、公式多、涉及前期课程内容多、实用性强。任务：树立正确的设计思想；掌握一般机械设计的基本理论和方法、培养设计机械的能力，为后续课程打基础；培养查阅、应用资料的能力5．其他要求：环保、噪音、外观等一．机械设计的基本要求（价廉物美、安全可靠）1．实现预定的功能，工作可靠；2．经济性好：设计和制造周期短、成本低，产品生产效率高、能耗低维护管理费用少；3．操作方便，运行安全；4．标准化、系列化程度高：以便简化设计工作，提高产品质量；§1-2机械设计的基本要求与计算准则二．机械零

5、件的工作能力1定义零件的工作能力是指在一定的运动、载荷和环境情况下，在预定的使用期限内，不发生失效的安全工作限度。2机械零件的主要失效形式过大弹性变形——零件的刚度不够引起塑性变形——工作应力超过材料的屈服极限σS引起2．变形疲劳断裂——工作应力超过零件的疲劳极限σr引起过载断裂——工作应力超过材料的强度极限σB引起1．断裂压溃、过度磨损——零件接触表面上的压应力p过大胶合——零件工作温升△t过高引起表面疲劳损坏——零件表面接触应力σH过大引起3．表面失效失效——机械零件由于某种原因不能正常工作（不等于破坏）计算准则——用于计算并确定零件基本尺寸的主要依

6、据。对于具体的零件，应根据它们的主要失效形式，采用相应的计算准则。三.机械零件的计算准则1．强度准则强度——指零件在载荷作用下抵抗断裂、塑性变形及表面疲劳失效的能力。强度是保证零件工作能力的最基本要求。强度的计算准则为：σ≤[σ]=MPa或τ≤[τ]=针对断裂或塑性变形σH≤[σH]针对表面疲劳损坏材料的极限正应力正应力的安全系数2．刚度准则—针对过大弹性变形刚度—指零件在一定载荷作用下抵抗过大弹性变形的能力。刚度的计算准则为:y≤[y]；θ≤[θ]；φ≤[φ]式中，y、θ和φ——分别为零件工作时的挠度、偏转角和扭转角；3．耐磨性准则—针对过度磨损、胶合

7、破坏耐磨性—指零件在载荷作用下相对运动的两零件接触表面抵抗磨损的能力。p≤[p]—防止过度磨损pv≤[pv]—防止胶合破坏一般来说，满足刚度要求的零件强度总是足够的。提高刚度的措施：增大或改变截面形状尺寸以增大截面惯性矩；减小支承间的跨距；合理增加加强筋。4．振动和噪声准则—针对高速机械的振动失稳（即共振）当零件的固有振动频率f等于或趋近于零件的强迫振动频率fp时，将产生共振。这不仅影响机械正常工作，甚至造成破坏性事故，而振动又是产生噪声的主要原因。防止共振的条件为：fp≤0．87f或fp≥1．18f式中，f—零件的固有振动频率，取决于零件的质量和刚度f

8、p—零件受激振源作用引起的强迫振动频率计算准则§1-3机械零件的强度计算1.载荷