機械設(shè)計基礎(chǔ).緒論

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1、緒論0.1機械的組成0.2本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)0.3機械設(shè)計的基本要求及程序0.4機械零件的失效形式及設(shè)計準則0.5機械零件常用材料及其選用原則0.6許用應(yīng)力和安全系數(shù)0.1機械的組成原動部分：其功能是將其他形式的能量變換為機械能(如內(nèi)燃機和電動機分別將熱能和電能變換為機械能）。人類為了滿足生產(chǎn)和生活的需要，設(shè)計和制造了類型繁多、功能各異的機器。機器是執(zhí)行機械運動的裝置，用來變換或傳遞能量、物料，如內(nèi)燃機、電動機、洗衣機、機床、汽車、起重機，各種食品機械。機械的種類很多，它們的用途、性能、構(gòu)造、工作原理各不相同，通常一臺完整的機器包括三個基本部分：工作部分（或執(zhí)行部分）：其功能是利用機械

2、能去變換或傳遞能量、物料、信號，如發(fā)電機把機械能變換成為電能，軋鋼機變換物料的外形，等等。傳動部分：其功能是把原動機的運動形式、運動和動力參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鞑糠炙璧倪\動形式、運動和動力參數(shù)。以上三部分都必須安裝在支承部件上。為了使三個基本部分協(xié)調(diào)工作，并準確、可靠地完成整體功能，必須增加控制部分和輔助部分。所有的機器都是由許多機械零件組合而成。機械零件可分為兩大類：一類是在各種機器中經(jīng)常都能用到的零件，稱為通用零件，如齒輪、鏈輪、蝸輪、螺栓、螺母等，另一類則是在特定類型的機器中才能用到的零件，稱為專用零件，如內(nèi)燃機的曲軸、汽輪機葉片等。根據(jù)機器功能、結(jié)構(gòu)要求，某些零件需固聯(lián)成沒有相對運動的剛性

3、組合，成為機器中獨立運動的單元，通常稱為構(gòu)件。構(gòu)件與零件的區(qū)別在于：構(gòu)件是運動的基本單元，而零件是加工單元。如圖內(nèi)燃機的連桿由連桿體1、連桿蓋4、螺栓2以及螺母3等4個零件組成，形成一個運動整體。圖0.1內(nèi)燃機的連桿1243若從運動的觀點來研究機器，機器由機構(gòu)組成，機構(gòu)由若干構(gòu)件組成，各構(gòu)件之間具有確定的相對運動；機構(gòu)通常指傳遞運動的機械。一部機器可以包含一個機構(gòu)（如電動機），也可以包含幾個機構(gòu)。共同的特性：人為的實物組合體各部分之間具有確定的相對運動完成有效的機械功及能量轉(zhuǎn)換機械：同時具有這三個特性的裝置；機構(gòu)：只具有前兩個特性的裝置；機械：機器和機構(gòu)的總稱。如圖所示的單缸四沖程內(nèi)燃機包含

4、由齒輪1、齒輪18組成的齒輪機構(gòu)；由曲軸4、連桿3、活塞10組成的曲柄滑塊機構(gòu)；由凸輪7、從動桿8組成的凸輪機構(gòu)等。圖0.2內(nèi)燃機圖0.3內(nèi)燃機機械設(shè)計基礎(chǔ)是工科院校中的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。課程主要介紹機械中的常用機構(gòu)和通用零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、基本的設(shè)計理論和計算方法。介紹機械中的常用機構(gòu)（連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等）的工作原理；介紹常用傳動件（齒輪傳動、蝸桿傳動、撓性傳動）的設(shè)計；聯(lián)接件（如螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接及其他類型聯(lián)接）和彈簧的設(shè)計及選用；軸系零部件（軸、軸承、聯(lián)軸器、離合器）的設(shè)計及選用；此外，還扼要介紹國家標準和有關(guān)規(guī)范。這些常用機構(gòu)和通用零件的工作原理、設(shè)計理論和計算方法

5、，對于專用機械和專用零件的設(shè)計也具有一定的指導意義。本課程的內(nèi)容可為學生學習專業(yè)機械設(shè)備課程提供必要的理論基礎(chǔ)。0.2本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)⑶了解典型機械的實驗方法，受到實驗技術(shù)的基本訓練。本課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學生使他們具備以下能力：⑴掌握常用機構(gòu)和通用零件的工作原理和結(jié)構(gòu)特點，使學生具有設(shè)計機械傳動裝置和簡單機械的能力。⑵初步具有運用標準、手冊、規(guī)范、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力。0．3機械設(shè)計的基本要求及程序0.3.1機械設(shè)計的基本要求雖然不同的機械其功能和外形都不相同，但它們設(shè)計的基本要求大體是相同的，機械應(yīng)滿足的基本要求可以歸納為兩方面：0.3.1.1功能要求滿足機器預(yù)定的工作要

6、求，如機器工作部分的運動形式、速度、運動精度和平穩(wěn)性、需要傳遞的功率，以及某些使用上的特殊要求（如高溫、防潮等）。0.3.1.2安全可靠性要求（1）使整個技術(shù)系統(tǒng)和零件在規(guī)定的外載荷和規(guī)定的工作時間內(nèi)，能正常工作而不發(fā)生斷裂、過度變形、過度磨損、不喪失穩(wěn)定性。（2）能實現(xiàn)對操作人員的防護，保證人身安全和身體健康。（3）對于技術(shù)系統(tǒng)的周圍環(huán)境和人不致造成危害和污染，同時要保證機器對環(huán)境的適應(yīng)性。0.3.1.3經(jīng)濟性在產(chǎn)品整個設(shè)計周期中，必須把產(chǎn)品設(shè)計、銷售及制造三方面作為一個系統(tǒng)工程來考慮，用價值工程理論指導產(chǎn)品設(shè)計，正確使用材料，采用合理的結(jié)構(gòu)尺寸和工藝，以降低產(chǎn)品的成本。設(shè)計機械系統(tǒng)和零部

7、件時，應(yīng)盡可能標準化、通用化、系列化，以提高設(shè)計質(zhì)量、降低制造成本。0.3.1.4其他要求機械系統(tǒng)應(yīng)外形美觀，便于操作和維修。此外還必須考慮有些機械由于工作環(huán)境和要求不同，而對設(shè)計提出某些特殊要求，如食品衛(wèi)生條件、耐腐蝕、高精度要求等。0.3.2機械設(shè)計的一般程序機械設(shè)計就是建立滿足功能要求的技術(shù)系統(tǒng)的創(chuàng)造過程。機械設(shè)計一般過程如下圖所示。明確任務(wù)調(diào)查研究可行性論證總體設(shè)計技術(shù)設(shè)計樣機試制修改圖紙及工藝批量正