机械设计 机械设计总论.docx

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第二章机械设计总论
§2–1机器的组成
机器的组成如下：

执行机构
辅助系统
控制系统
传动装置
原动件

§2–2设计机器的一般程序

一部机器的质量基本上决定于设计质量，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。它是一个创造性的工作过程，同时也是一个尽可能多地利用已有的成功经验的工作。

作为一部完整的机器，它是一个复杂的系统。要提高设计质量，必须有一个科学的设计程序。

设计机器的一般程序：
计划阶段
方案设计阶段
技术设计阶段
技术文件编制阶段
§2–3对机器的主要要求
设计机器的任务是在当前技术发展所能达到的条件下，根据生产及生活的需要提出的。不管机器的类型如何，一般来说，对机器都要提出以下的基本要求：

使用功能要求
经济性要求
劳动保护要求
可靠性要求
其它专用要求

§2–4机械零件的主要失效形式
失效：――机械零件由于某种原因不能正常工作时
失效并不单纯指破坏。破坏只是失效的形式之一。
同一种机械零件的可能失效形式往往有数种

机械零件常见的失效形式有：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等
（一）整体断裂
整体断裂是指零件在载荷作用下，其危险截面的应力超过零件的强度极限而导致的断裂，或在变应力作用下，危险截面发生的疲劳断裂。

（二）过大的残余变形
当作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件将产生残余变形。

（三）零件的表面破坏
零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳（点蚀）。

（四）破坏正常工作条件引起的失效
有些零件只有在一定的工作条件下才能正常的工作，如：
液体摩擦的滑动轴承，只有在存在完整的润滑油膜时才能正常工作。
带传动只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时才能正常工作。
高速转动的零件，只有在转速与转动件系统的固有频率避开一个适当的间隔才能正常工作。

零件在工作时会发生那一种失效，这与零件的工作环境、载荷性质等很多因素有关。
有统计结果表明，一般机械零件的失效主要是由于疲劳、磨损、腐蚀等因素引起。

§2–5设计机械零件时应满足的基本要求
机器是由各种各样的零部件组成的，要使所设计的机器满足基本要求，就必须使组成机器的零件满足以下要求
避免在预定寿命期内失效的要求
应保证零件有足够的强度、刚度、寿命。
结构工艺性要求
设计的结构应便于加工和装配
经济性要求
零件应有合理的生产加工和使用维护的成本。
质量小的要求
质量小则可节约材料，质量小则灵活、轻便。
可靠性要求
应降低零件发生故障的可能性（概率）。
§2–6机械零件的设计准则
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：
强度准则
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。
刚度准则
确保零件不发生过大的弹性变形。
寿命准则
通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。
振动稳定性准则
高速运转机械的设计应注重此项准则。
可靠性准则
当计及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。

§2–7机械零件的设计方法
机械零件的设计方法通常分为常规设计方法和现代设计方法两大类。
常规设计方法是指采用一定的理论分析和计算，结合人们在长期的设计和生产实践中总结出的方法、公式、图表等进行设计的方法。它又可分为：
理论设计
经验设计
模型实验设计
现代设计方法是指在近二、三十年发展起来的更为完善、科学、计算精度高、设计与计算速度更快的机械设计方法。如机械优化设计、机械可靠性设计、计算机辅助设计等等。
§2–8机械零件设计的一般步骤
机械零件的设计一般要经过以下几个步骤：
1.选择零件类型、结构
2.计算零件上的载荷
3.确定计算准则
4选择零件的材料
5.确定零件的基本尺寸
6.结构设计
7.校核计算
8.画出零件工作图
9.写出计算说明书
§2–8机械零件材料的选用原则
一、常用材料
金属材料黑色金属：灰铸铁、球墨铸铁…
(如：HT300QT500-5)
低碳钢、中碳钢、高碳钢、合金钢…
(如：08F45601Cr18）

有色金属，铝(LY12)、铜(ZCuSn10P1)…...

非金属材料
高分子材料：塑料、橡胶、合成纤维
陶瓷：强如钢、轻如铝、硬如金刚石
复合材料：强度高、弹性模量大、质量轻
二、机械零件材料的选用原则
载荷及应力的大小和性质
零件的尺寸及重量
材料的经济性
零件的工作情况
零件的结构及加工性
§2–9机械零件设计中的标准化
标准化就是要通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、设计方法、制