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1、第一章 機械設(shè)計概述1.1 機械設(shè)計的基本要求1.2 機械設(shè)計的內(nèi)容與步驟 1.3 機械零件的失效形式及設(shè)計1.4 機械 零件設(shè)計的標準化、系 列化、通用化計算準則 1、了解機械零件設(shè)計和機械設(shè)計的基本要求和一般過程 2、熟悉機械零件的失效形式及設(shè)計準則（一）教學要求（二）教學的重點與難點 機械設(shè)計的步驟、機械零件的失效形式及設(shè)計準則。1.1 機械設(shè)計的基本要求一、設(shè)計機械零件的基本要求 2、成本低廉（1）合理選擇材料,降低材料費用；（2）保證良好的工藝性,減少制造費用；（3）盡量采用標準化、通用化設(shè)計、簡化設(shè)計過程從而降低成本。1、工作可靠 零件在一定的工作條件下抵抗可能出現(xiàn)的失效的能力，對
2、載荷而言稱為承載能力。二、機械設(shè)計的基本要求 1.實現(xiàn)預定功能2.滿足可靠性要求 設(shè)計的機器應(yīng)能實現(xiàn)預定功能，并在規(guī)定的工作條件下、規(guī)定的工作期限內(nèi)能正常運轉(zhuǎn)。機械產(chǎn)品的可靠性是由組成機械的零、部件的可靠性保證的。只有零、部件的可靠性高，才能使系統(tǒng)的可靠性高。機械系統(tǒng)的零、部件越多，其可靠度越低。因此，在設(shè)計機器時應(yīng)盡量減少零件數(shù)目。3.滿足經(jīng)濟性要求 設(shè)計的機械產(chǎn)品應(yīng)先進、功能強、生產(chǎn)效率高、成本低、使用維護方便、在產(chǎn)品壽命周期內(nèi)用最低的成本實現(xiàn)產(chǎn)品的預定功能。4.操作方便、工作可靠 操作系統(tǒng)要簡便可靠，有利于減輕操作人員的勞動強度。要有各種保險裝置以消除由于誤操作而引起的危險，避免人身及設(shè)
3、備事故的發(fā)生。5.造型美觀、減少污染 重視產(chǎn)品的工藝造型設(shè)計，不僅要功能強、價格低，而且外型美觀、實用，使產(chǎn)品在市場上富有競爭力。盡可能地降低噪聲，減輕對環(huán)境的污染。6.推行標準化要求 設(shè)計的機械產(chǎn)品規(guī)格、參數(shù)符合國家標準，零部件應(yīng)最大限度的與同類產(chǎn)品互換通用，產(chǎn)品應(yīng)成系列發(fā)展，推行標準化、系列化、通用化，提高標準化程度和水平。1.2 1.2 機械設(shè)計的內(nèi)容與步驟 機械設(shè)計的內(nèi)容與步驟：機械設(shè)計的方法：理論設(shè)計、經(jīng)驗設(shè)計和模型設(shè)計1.產(chǎn)品規(guī)劃 機械設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)生產(chǎn)和市場需求提出的。此時，對所要設(shè)計的機械只是個模糊的概念。2.方案設(shè)計 方案設(shè)計包括機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計、傳動系統(tǒng)方案設(shè)計、控制
4、系統(tǒng)方案設(shè)計和其他輔助系統(tǒng)設(shè)計。3.技術(shù)設(shè)計階段 4.制造及試驗 機械的結(jié)構(gòu)和技術(shù)設(shè)計是根據(jù)機構(gòu)運動簡圖提出合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，進行產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，部件和零件設(shè)計及繪制全部生產(chǎn)圖紙，編制設(shè)計計算說明書、機械使用說明書、標準件明細表等技術(shù)文件。經(jīng)過加工、安裝和調(diào)試制造出樣機，對樣機進行試運行或生產(chǎn)現(xiàn)場試用，將試驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題反饋給設(shè)計人員，經(jīng)過修改完善，最后通過鑒定。機械零件設(shè)計的一般步驟：n1、根據(jù)機器的具體運轉(zhuǎn)情況和簡化的計算方案確定零件的載荷n2、根據(jù)零件工作情況的分析，確定零件的失效形式，從而確定其計算準則n3、進行主要參數(shù)選擇，選擇材料，根據(jù)計算準則定出零件的主要尺寸，考慮熱處
5、理及結(jié)構(gòu)工藝性要求等n4、進行結(jié)構(gòu)設(shè)計n5、繪制零件工作圖，制定技術(shù)要求，編寫計算說明書及有關(guān)技術(shù)文件。帶式輸送機帶式輸送機1.3 1.3 機械零件的失效形式及設(shè)計計算準則 失效：機械零件喪失預訂功能或預訂功能指標降低到許用值以下的現(xiàn)象。1.3.1 失效形式 機械零件的斷裂通常有以下兩種情況：（1）零件在外載荷作用下，某一危險截面上的應(yīng)力超過零件的強度極限時所發(fā)生的過載斷裂。（2）零件在循環(huán)變應(yīng)力作用下，危險截面上的應(yīng)力超過零件的疲勞強度時會產(chǎn)生疲勞斷裂。1.斷裂2.過量變形 零件上的應(yīng)力超過了材料的屈服極限時，零件會發(fā)生塑性變形；零件在載荷作用下產(chǎn)生的彈性變形超過了機器工作性能允許的極限值時
6、，會使機器的工作精度降低以至不能正常工作。3.表面失效 表面失效主要有疲勞點蝕、磨損、壓饋和腐蝕等形式。表面失效后會加劇零件的磨損，使零件尺寸發(fā)生變化，最終造成零件的報廢。4.破壞正常工作條件引起的失效 如靠表面摩擦力保持工作能力的帶傳動，當傳遞的有效圓周力超過臨界摩擦力時，就將發(fā)生打滑失效。1.3.2 設(shè)計計算準則 在實際工作中，同一種零件可能有幾種不同的失效形式，對應(yīng)于各種失效形式，就會有不同的工作能力。根據(jù)不同失效原因建立起來的工作能力判定條件，稱為零件的設(shè)計計算準則。1.強度準則強度是衡量機械零件工作能力最基本的計算準則，是指零件受載后抵抗斷裂、塑性變形及表面失效的應(yīng)力。強度可分為整體
7、強度和表面強度（接觸與擠壓強度）。2.剛度計算準則 剛度是指零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。其剛度條件為：零件在載荷作用下產(chǎn)生的彈性變形量應(yīng)小于或等于機器工作性能允許的極限值。3.耐磨性準則 設(shè)計時應(yīng)使零件在預定使用期內(nèi)的磨損量不超過允許值。4.散熱性準則：根據(jù)熱平衡條件，工作溫度t不應(yīng)超過許用工作溫度。5.可靠性準則：零件的可靠度用零件在規(guī)定的使用條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)能正常工作的概率來表示，即用在規(guī)定的壽命時間內(nèi)連續(xù)工作的件數(shù)占總件數(shù)的百分比表示。6.振動穩(wěn)定性準則：為避免共振，在設(shè)計高速機械中，應(yīng)進行振動分析和計算，使零件和系統(tǒng)的自振頻率與周期性載荷的作用頻率錯開一定的范圍，以確保零
8、件及機械系統(tǒng)的振動穩(wěn)定性。1.4 機械零件設(shè)計的標準化、系列化、通用化標準化的好處：（1）由專門化工廠大量生產(chǎn)標準件，能保證質(zhì)量、節(jié)約材料、降低成本；（2）選用標準件可以簡化設(shè)計工作，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期；（3）選用參數(shù)標準化的零件，在機械制造過程中可以減少刀具和量具的規(guī)格；（4）具有互換性，從而簡化機器的安裝和維修。通用化：指在不同規(guī)格的同類產(chǎn)品或不同類產(chǎn)品中采用同一結(jié)構(gòu)和尺寸的零部件，以減少零部件的種類，簡化生產(chǎn)管理過程，降低成本和縮短生產(chǎn)周期。二、機械設(shè)計的基本要求：1、保證產(chǎn)品的功能；2、保證產(chǎn)品的工藝性；3、保證產(chǎn)品具有使用和維護要求；4、保證產(chǎn)品的社會效益和經(jīng)濟效益；5、保證產(chǎn)品具有
9、創(chuàng)新性?？?結(jié)一、機械零件設(shè)計的基本要求：1、工作可靠 2、成本低廉三、機械設(shè)計的過程：1.產(chǎn)品規(guī)劃 2.方案設(shè)計 3.技術(shù)設(shè)計 4.制造及試驗 四、機械零件設(shè)計的一般步驟：1.確定零件的載荷 2.確定零件的失效形式，從而確定其計算準則 3.進行主要參數(shù)選擇 4.進行結(jié)構(gòu)設(shè)計 5.繪制零件工作圖五、失效形式 1.斷裂（過載斷裂、疲勞斷裂）2.過量變形 3.表面失效 4.破壞正常工作條件引起的失效 六、設(shè)計計算準則 1.強度準則（整體強度、表面強度）2.剛度準則 3.耐磨性準則 4.散熱性準則 5.可靠性準則七、三化：標準化、系列化、通用化 1、機械零件設(shè)計及機械設(shè)計的基本要求包括哪些方面？2、機械設(shè)計的一般程序如何？3、機械零件設(shè)計有哪些一般步驟？4、機械零件最常見的失效形式有哪幾種？5、機械零件設(shè)計有哪些常用計算準則？復習思考題復習思考題
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