机械设计总论精编

机械设计总论(doc 15页)第二章机械设计总论§2 – 1 机器的组成机器的组成如下：控制系统原动件传动装置执行机构辅助系统§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♦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。

机械设计（machine design），根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。

机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。

机械设计的努力目标是：在各种限定的条件（如材料、加工能力、理论知识和计算手段等）下设计出最好的机械，即做出优化设计。

优化设计需要综合地考虑许多要求，一般有：最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少环境污染。

这些要求常是互相矛盾的，而且它们之间的相对重要性因机械种类和用途的不同而异。

设计者的任务是按具体情况权衡轻重，统筹兼顾，使设计的机械有最优的综合技术经济效果。

过去，设计的优化主要依靠设计者的知识、经验和远见。

随着机械工程基础理论和价值工程、系统分析等新学科的发展，制造和使用的技术经济数据资料的积累,以及计算机的推广应用,优化逐渐舍弃主观判断而依靠科学计算。

各产业机械的设计，特别是整体和整系统的机械设计，须依附于各有关的产业技术而难于形成独立的学科。

因此出现了农业机械设计、矿山机械设计、泵设计、压缩机设计、汽轮机设计、内燃机设计、机床设计等专业性的机械设计分支学科。

1设计分类机械设计可分为新型设计、继承设计和变型设计3类。

1、新型设计应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术，设计过去没有过的新型机械。

2、继承设计根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新，以提高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用。

3、变型设计为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出不同于标准型的变型产品。

2主要流程1、根据客户需求、市场需要和新科研成果制定设计任务。

2、初步设计。

包括确定机械的工作原理和基本结构形式，进行运动设计、结构设计并绘制初步总图以及初步审查。

3、技术设计。

一台完整的机器的组成如下：原动机部分传动部分执行部分润滑、显示、照明等辅助部分控制系统传感器传感器传感器对机器的主要要求：使用功能经济性界面友好可靠性其它专用要求§2.2 设计机器的一般程序机器设计的一般过程：计划阶段需求分析、明确功能、制定设计任务书。

方案设计阶段对机器的功能进行综合分析、确定功能参数、提出可行的方案。

技术设计阶段绘制总装配草图、部件装配草图，由草图确定零部件的外形、基本尺寸和零件工作图。

技术文件编制阶段设计说明书、使用说明书、零件明细表、产品验收条件等。

机械零件丧失工作能力或达不到设计要求性能时，称为失效。

常见的失效的形式有：因强度不足而引起的断裂；过大的塑性（残余）变形；因刚度不足而引起的过大弹性变形；零件的表面破坏，如磨损、腐蚀和接触疲劳等；破坏正常工作条件引起的失效，如打滑、过热、联接松动、泄漏、运动精度达不到要求等。

机械零件的失效实例齿轮轮齿折断轴承内圈破裂机械零件的失效实例轮齿塑性变形轴承外圈塑性变形机械零件的失效实例齿面接触疲劳轴瓦磨损§2.4 设计机械零件的基本要求一、避免在预定寿命期内失效的要求零件有足够的强度、刚度、寿命。

二、结构工艺性要求在具体的生产条件下，零件要便于加工而加工费用又很低。

三、经济性要求四、动力性能要求五、可靠性要求为了提高零件的可靠性，应当在工作条件和零件性能两个方面使其随机变化尽可能小。

§2.5 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，仍应采用的准则。

强度准则一般，强度准则是指零件中的应力不得超过许用值，可以是静应力强度、动应力强度、冲击强度或接触强度，其代表性表达式为：刚度准则是指零件在力作用下的弹性变形量不得超过许用值。