精密机械设计82页PPT

▲增大零件的截面尺寸或增大惯性矩； ▲缩短支承的跨距或采用多点支承。
3. 寿命要求 影响零件寿命的主要因素有
疲劳破坏 腐蚀 磨损
大部分零件工作在变应力下，疲劳破坏是引起 零件破坏的主要原因。影响疲劳强度的因素有
▲应力集中 ▲零件的尺寸大小 ▲零件表面质量及环境状况 零件处在腐蚀性介质中工作时，可能使材料遭到腐蚀。
2、经过优化的举升液压缸布置方式
3 举升运输装备结构设计
四、技术文件编制
技术文件
设计说明书 使用说明书 零件明细表 标准件汇总表
试验大纲 ……
湘电风能： 大型叶片举升运输装备
叶片水平运输时，运输装备图。
湘电风能： 大型叶片举升运输装备
叶片举升一定角度运输图。
§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：
机械零件失效实例：
潘存云教授研制
齿轮轮齿折断
潘存云教授研制
轮齿塑性变形
潘存云教授研制
轴承内圈破裂
潘存云教授研制
轴承外圈塑性变形
潘存云教授研制
轴瓦磨损
潘存云教授研制
齿面接触疲劳
失效原因: 强度、刚度4.79%; 腐蚀、磨损、疲劳破坏占73.88%，是主要失效原
机器实例
机器实例
控制部分——保证机器的启动、停止和正常协调动 作。
传感部分——将机器的工作参数，如位移、速 度、加速度、温度、压力等反馈给控制部分。
辅助部分——包括机器的润滑、显示、照明等。 也是保证机器正常工作不可缺少的部分
§2-2 设计机器的一般程序
一般而言，机器的设计阶段是决定机器好坏的 关键一环。机械设计是一个创造性的工作过程，实 践经验是保证设计质量的重要因素。因此，要求设 计者特别注意经验的积累。

2cosn
fa tann
由式(10.4 )
Jbn
0.88(
fpt12
f
pt
2 2
)
2 0.34 l / b
2 F 2
fpt1=17μm, fpt2=18μm, Fβ=21 μm 和 L = 100 , b = 60 。
将上述数据代入上式(10.4)
Jbn 0.88(172 182) 2 0.34100 / 602 212 31μm
Φ58r6 E
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Φ45 Φ52 Φ55
Φ58 Φ65 Φ55
（3）Φ45（与IT9齿轮基准孔的配合）轴颈的 尺寸公差带
同理(同Φ58）可选Φ45轴颈与齿轮基准孔 的配合代号为 Φ45H8/n7
Φ45n7 E
30
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Φ45 Φ52 Φ55
Φ58 Φ65 Φ55
(4) Φ58r6 和Φ45n7轴上 的键槽宽度尺寸公差 带公差带
若都采用普通平键联结，根据表8.1得 Φ58r6 轴上的键槽公差带为16N9。 Φ45n7 轴上的键槽公差带为14N9。
14N9
16N9
Φ45n7 Φ52 Φ55
Φ58r6 Φ65 Φ55
31
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2. 确定几何公差 （1）与轴承内圈、齿轮内孔配合轴颈表面，故
采用包容要求 。 (2) 与轴承内圈配合表面要求圆柱度公差，按0级轴
（2）基准孔（表10.12）：
Ra的上限值为 1.25~2.5μm 取2 μm。
23
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(3) 基准端面和顶圆(表10.12）：
基准端面和顶圆Ra的上限值为2.5~5μm
取3.2 μm。

2015年1月28日
－N疲劳曲线
8.2 精密机械零件的强度
3. 动应力作用下零件的强度
－N疲劳曲线
应力越小，能经受的循环次数就越多 循环基数：N0
有限寿命区 无限寿命区
有限寿命区
mrN N=mrN0=C
有限寿命区间内循环次数N与 疲劳极限σrN的关系为：
rN
N N0
r
N
N0 m rN r 2015年1月28日 N
产品是否具有 创新性，很大 程度上取决于 原理方案设计
2015年1月28日
8.1 精密机械设计的要求、程序与方法
3 机械零件设计的一般步骤（设计过程） 根据工作原理及要求等拟订零件的设计简图 确定载荷的大小和位置 选择材料 根据失效形式选用判定条件，设计出零件的主要参数 绘制零件三维图和二维图 注意
8.2 精密机械零件的强度
4. 零件的接触疲劳强度
接触应力 当两零件以点、线相接触时， 其接触的局部会引起较大的应力。 这局部的应力称为接触应力。
失效形式： 疲劳点蚀
接触疲劳破坏后果 损坏零件的光环表明 减少了接触面积，降低承载能力 引起振动和噪声
2015年1月28日
8.2 精密机械零件的强度
2015年1月28日
8.3 常用材料及钢的热处理
1. 常用材料 钢：含碳量<2％的铁碳合金 低碳钢：≤0.25％ 塑性高，良好的焊接性能
碳素钢：
中碳钢：0.25％～0.6％ 综合力学性能较好
高碳钢：>0.6％ 高强度和弹性
普通碳素钢： Q235、Q275 按S，P量不同 优质碳素钢： 20、45
2015年1月28日
8.2 精密机械零件的强度
1. 载荷和应力

造性。 ● 从较单一的应用力学体系发展到多学科融合的系统工
程，更具多元性。 ● 从设计的指导思想、理论体系以及设计技法、设计的物
质手段都充分体现了最新的科学技术成就，更具完美 性。 ● 设计“绿色机器”成了现代机械设计追求的目标。
13
二、创造性设计与创造性思维 创造性思维的主要特点 ● 独特性； ● 多向发散性； ● 非逻辑性； ● 连动性； ● 综合性。
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方法名称
方法的主要特点
方法的主要目的
专利利用法 移植法 黑箱法
假拟设计 优化设计 反求设计
利用专利文献寻求改进、完善设 防止盲目，避免重复劳
想
动
把一个对象的原理、方法运用于 使已有技术在新领域中
另一个对象中
延续和拓展
根据输入、输出内容，探求黑箱 内部的原理和结构
用因果逻辑关系寻求输 入与输出的最佳联系方 式
组合法 功能分析法
综摄法 转向法 仿生法 函询集智法
按一定技术原理，将两个或多个 功能元素合并，形成新产品、新 产生新功能 工艺、新材料
紧紧围绕功能分析、求解、组合 满足产品的功能要求是
寻找方案
设计的核心
把初次接触的事物或发现，联系 到熟悉的事物中，用新眼光变熟 悉为陌生，以新观点、新方式思 考问题
第七章 机械系统运动方案设计
第一节 机械总体方案设计
重要性 直接决定产品的性能、质量及其在市场上的竞争力和企 业效益。 核心内容 机械运动方案设计，最具创造性和综合性。 一、机械产品的设计过程 五个阶段 产品规划(概念设计)、总体方案设计、结构技术设计、 生产施工设计(工艺设计)、改进设计。
1
机械产品设计一般进程
顺序的安排 各级传动比的分配

1.碳素钢
低碳钢 (≤0.25 %) σs、σB较低，塑性高， 良好的焊接性
中碳钢 (0.25%～0.60%) 综合力学性能较好
高碳钢 (＞0.60%)
高强度和弹性
普通碳素钢 优质碳素钢
Q235 、Q275
20 、 45
2.合金钢
合金钢
低合金钢 （合金含量＜5％） 中合金钢 （合金含量5％－10％） 高合金钢 （合金含量＞10％）
四. 机械零件传统设计方法
1. 理论设计
强度条件(或刚度) 设计计算 尺寸 校核计算 强度条件(或刚度)
2.类比设计 3.经验设计： 4.模型实验设计：
§8-2 机械零件的强度
强度——抵抗断裂和残余变形的能力
•计算准则 :
， lim
S
， lim
S
•载荷的类型：动静载载荷荷
120º金刚石锥体，载荷分别为150kgf,、100kgf 、60kgf
维氏硬度 （HV）
136 º金刚石四角锥体，载荷小，5-30kgf
硬度单位之比较： HRC(洛氏)×10 ≈ HBS
(四)、冲击韧性：金属材料抵抗冲击载荷的作用而不破坏的
能力
弹性能↑，材料的韧性越好。
金属材料在加工和使用过程中，其力学性能受多种 因素影响：
化学成份及热处理 铸钢：含Ｃ→（0.15～0.6）％→易成型 3 有色金属合金：有特殊性能，价昂→少用 铝合金、铜合金（黄铜、青铜）、轴承合金 4 非金属材料： 工程塑料、橡胶、烧结材料、复合材料…
(一)、 铸铁： 含碳量＞2％的铁碳合金，并含有较多
P、S、Mn等杂质。
(二)、 钢：含碳量＜2％的铁碳合金。
min
S
塑性材料σS 脆性材料σB

检验的结果只能确定被测几何量是否在规定的 极限范围内，不能获得被测几何量的具体数值 例：光滑极限量规 通端、止端 轴径、孔径
测量特点：
测量的结果能获得被测几何量的具体数值 例：卡尺、千分尺 测量轴径、孔径
检定特点：
评定计量器具的精度 （尺寸传递系统）
例：量块的检定
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机械精度设计
通端
止端
使用要求 用作相对运动副—转动或移动,准确、灵活—间隙配合
用作固定连接——形成一体，扭矩↑——过盈配合
用作定位可拆卸连接——同轴，扭矩?——过渡配合
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机械精度设计
GB/T1800.1-1997《极限与配合 基础 第1部分：词汇
》
GB/T1800.2-1998《极限与配合 基础 第2部分：公差
§1.2 二、优先数系及优先数
优先数系和优先数是为协调、简化、统一各种技术 参数的数值而制订的一种科学的数值标准（十进制几 何级数）
勘误：R10 ：q10=1.25（1.00；1.25；1.60；2.00；
2.50
优先数3.系15的；代4.号00：；5.00；6.30；8.00；10.00）
数系无限定范围：R5；R10；R20；R40 数系有限定范围： R10（1.25…） 下限1.25 R20（…45） 上限45 R40（75…300） 下限75…上限300 R80（…80…）含有项值80并向两端无限延伸
注：上述活动主要包括编制、发布和实施标准的 过程。
标准化是一个包括制订标准、贯彻标准、修订标准，循 环往复，不断提高的活动过程。
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机械精度设计
主要任务：制订、修订、贯彻标准 核心环节：贯彻执行标准 特点：活动过程 循环往复，不断提高 目的: 改进产品、生产过程和服务对于预定目标