机械工程学基本知识
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《机械工程基本知识概述》一、机械工程的定义与范畴机械工程是一门以有关的自然科学和技术科学为理论基础,结合生产实践中的技术经验,研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。
机械工程的范畴极为广泛,涵盖了机械设计、机械制造、机械自动化、流体传动与控制、机械电子工程、工业设计等多个领域。
从日常生活中使用的小型家电到大型工业生产中的重型机械,从精密的医疗器械到高速运行的交通工具,机械工程的成果无处不在。
二、机械工程的历史发展机械工程的历史可以追溯到古代。
早在新石器时代,人类就开始使用简单的工具,如石斧、石刀等。
随着时间的推移,人类不断发明和改进各种机械装置。
古埃及的金字塔建造中就使用了大量的简单机械,如滑轮、杠杆等。
在古代中国,也有许多杰出的机械发明。
例如,张衡发明的地动仪,是世界上最早的地震仪之一;指南车则展示了古代中国在机械传动方面的高超技艺。
到了近代,随着工业革命的兴起,机械工程得到了飞速发展。
蒸汽机的发明和应用,标志着人类进入了蒸汽时代。
随后,内燃机、电动机等动力装置的出现,进一步推动了机械工程的发展。
各种机床、起重机、输送机等机械装备的不断涌现,使得工业生产的效率大大提高。
现代机械工程则更加注重自动化、智能化和绿色化。
计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)、机器人技术、智能制造等先进技术的应用,使得机械产品的设计和制造更加高效、精确。
同时,随着环保意识的不断增强,机械工程也在积极探索节能减排、可再生能源利用等绿色发展路径。
三、机械设计机械设计是机械工程的核心环节之一。
它是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设计图纸和技术文件的过程。
在机械设计过程中,需要考虑多方面的因素。
首先,要满足使用要求,确保机械能够在特定的工作环境下完成预定的任务。
其次,要考虑机械的可靠性和安全性,保证机械在使用过程中不会出现故障或事故。
机械工程的知识和技能
1. 机械设计:掌握机械设计的基础理论和实际应用技能,能够进行产品设计、构思、优化和创新。
熟悉CAD / CAM / CAE 等计算机辅助工具,能够进行三维建模、动态仿真和工程分析。
2. 制造工艺:掌握各种机械加工工艺和现代制造技术,了解材料成型、表面处理、装配工艺等各个环节的流程和控制方法。
能够根据产品要求进行工艺规划、方案设计和质量控制。
3. 自动控制:了解机械控制理论和电气控制技术,掌握机械自动化控制、运动控制、传感器与执行器的选型与应用等知识。
能够进行自动控制系统的设计、组态、调试和优化。
4. 热力学与流体力学:具备热力学和流体力学基础知识,能够分析和设计各种传热、传质、流体运动和流体力学系统。
理解各种热工流程的原理和特点,掌握热传导、对流、辐射和相变等基本特性,能够制定合理的热能利用方案并优化设计。
5. 机械制造工程技术:包括机械加工、焊接及机械制作和装配等基本技能,也包括传动、控制等复杂的机械零件制造与维修,了解与掌握数字化、柔性化生产要求以及机械零部件表面处理等技术要求,明确运用和实践现代机械制造工艺与
技术的基本流程与控制要点。
机械工程基础资料
机械工程基础包括以下内容:
1. 数学基础:包括微积分、矢量分析、线性代数等数学知识,用于解决工程问题的建模和计算。
2. 物理学基础:包括力学、热学、光学等物理学知识,用于理解机械系统的运动、能量传递和光学原理。
3. 材料科学基础:包括材料的机械性能、热处理、加工等知识,用于选择合适的材料并设计机械零件。
4. 图学基础:包括机械制图和工程图纸的基本规范和标准,用于传达设计意图和制造零件。
5. 流体力学基础:包括流体的运动原理、流体静力学和流体动力学等知识,用于设计和分析液压系统、气动系统等。
6. 热力学基础:包括热力学定律、热平衡和热传导等知识,用于理解机械系统的热传递和能量转化。
7. 运动学和动力学基础:包括物体的运动规律和力的作用原理,用于分析和设计机械系统的运动和力学性能。
8. 控制理论基础:包括控制系统的基本原理和方法,用于设计和优化机械系统的控制系统。
9. 设计方法学基础:包括机械设计的基本原则和方法,用于设计可靠、高效的机械系统。
以上是机械工程基础知识的一些主要内容,掌握这些基础知识可以帮助工程师理解和解决各种机械工程问题。
机械工程师基础知识点1.机械工程基础知识2.机械设计机械工程师需要掌握机械设计的基本原理和方法。
他们需要了解材料的性质和工艺,以及如何根据产品的使用需求设计合适的部件。
机械工程师还需要了解各种机械元件的结构和工作原理,包括齿轮、轴承、传动装置和液压装置等。
在设计过程中,机械工程师需要应用CAD和CAM等计算机辅助设计和制造软件。
3.流体力学机械工程师需要了解流体力学的基本原理和应用。
他们需要掌握液体和气体的流动特性,包括流速、压力、粘度和阻力等。
机械工程师还需要了解各种流体力学装置的原理和设计方法,以便设计和制造能够满足流体传输需求的设备和系统。
4.热力学和热传导机械工程师需要了解热力学和热传导的基本原理和应用。
热力学是研究热能转换和热平衡的学科,而热传导是研究热量在物体中传递的学科。
机械工程师需要了解如何计算和预测热力系统的性能,并设计和选择合适的散热设备和材料。
5.自动控制和机器人技术机械工程师需要了解自动控制和机器人技术的基本原理和应用。
自动控制是研究如何实现系统自动化和控制的学科,而机器人技术是研究如何设计和制造能够代替人类执行工作的机器人的学科。
机械工程师需要了解这些技术的基本原理,并能够应用于机械设备和流程的自动化控制和优化。
6.制造工艺和工程经济学机械工程师需要了解制造工艺和工程经济学的基本原理和应用。
制造工艺是研究如何通过加工和成型将原材料转化为最终产品的学科,而工程经济学是研究如何在设计和制造过程中进行成本分析和效益评估的学科。
机械工程师需要了解不同的制造工艺和材料选择,以及如何进行成本和效益的分析和评估。
以上是机械工程师基础知识点的简要介绍。
机械工程师需要掌握这些基础知识,以便在工作中能够独立进行设计、制造、安装和维护等工作。
此外,机械工程师还需要具备一定的沟通和团队合作能力,以便与其他工程师和技术人员进行交流和协作。
机械工程的知识点总结机械工程是工程学中的一个重要领域,涉及物体的运动、能量转换和系统设计等方面。
它的知识点也非常广泛,包括力学、热学、材料科学和控制工程等。
本文将对机械工程的一些重要知识点进行总结和介绍。
一、力学力学是机械工程的基础,主要研究物体的运动和受力情况。
它包括静力学和动力学两个部分。
静力学研究力的平衡条件和物体的静力学性质,如力的合成分解、力矩和平衡条件等。
而动力学则研究物体的运动和受力情况,包括质点运动、刚体运动和力的影响等。
二、热学热学是机械工程中非常重要的一个方面,研究物体的热力学性质和能量转换。
它包括热力学基本定律、热平衡和热传导等内容。
热力学基本定律包括热力学第一定律和第二定律,用于描述热能的转化和守恒。
热平衡研究物体的温度传导和热平衡状态。
热传导则研究物体内部的热能传递和热传导方程。
三、材料科学材料科学是机械工程中一个关键的部分,涉及材料的性质、结构和应用等方面。
它包括材料的力学性能、热学性能和耐久性能等内容。
力学性能包括材料的弹性、塑性和断裂等特性。
热学性能则研究材料的导热性、膨胀性和热稳定性等特性。
耐久性能研究材料的疲劳寿命和腐蚀性能等。
四、控制工程控制工程在机械工程中具有重要地位,研究系统的控制和稳定性问题。
它包括系统动力学、反馈控制和模型预测控制等。
系统动力学研究系统的行为和响应特性,如频率响应和阻尼比等。
反馈控制则研究如何通过反馈来调整系统的输出和稳定性。
模型预测控制研究如何建立系统的数学模型,并根据模型进行控制。
总结起来,机械工程的知识点涵盖了力学、热学、材料科学和控制工程等多个方面。
了解这些知识点对于理解和应用机械工程的原理和技术具有重要意义。
希望本文的总结能够帮助读者更好地理解机械工程的知识点,并在实际应用中发挥作用。
机械工程专业基础知识一、介绍机械工程是一门应用科学,研究如何设计、制造和运用各种机械设备的工程学科。
本文将介绍机械工程专业的基础知识,包括力学、热学、材料学和流体力学等方面的内容。
二、力学1. 静力学静力学是研究物体处于平衡状态的力学学科。
它涉及到力的平衡、杠杆原理、力的分解和合成等内容。
2. 动力学动力学是研究物体在施加力的情况下的运动状态的力学学科。
它包括牛顿运动定律、加速度和力的关系等内容。
三、热学1. 热力学热力学是研究能量转换和能量传递的物理学分支。
它涉及热力学定律、热功和热量的关系等。
2. 热传导热传导是指热量在物质内部的传递过程。
它与材料的导热性能有关,涉及到导热方程和热传导系数等。
四、材料学1. 材料结构材料结构包括晶体结构和非晶体结构。
晶体结构涉及晶格参数、晶系和晶格缺陷等内容。
非晶体结构包括胶体和非晶态材料。
2. 材料力学性能材料力学性能是指材料在外力作用下的变形和破坏行为。
它包括弹性模量、屈服强度和断裂韧性等。
五、流体力学1. 流体静力学流体静力学是研究静止流体的力学学科。
它涉及压力、密度和浮力等内容。
流体静力学常用于设计和分析水压系统。
2. 流体动力学流体动力学是研究流体在运动状态下的力学学科。
它涉及速度、流量和雷诺数等内容。
流体动力学常用于设计和分析管道系统和空气动力学问题。
六、结论以上是机械工程专业的基础知识的简要介绍。
力学、热学、材料学和流体力学是机械工程师必须熟悉的基础学科。
掌握这些知识能够帮助机械工程师更好地进行设计、制造和运用机械设备。
在实践中,机械工程师还需要结合具体的工程问题应用这些基础知识。
机械培训资料一、机械概论机械工程是一门涉及设计、制造、维护和使用机械的工程学科。
机械工程师从事着各种各样的工作,如设计和制造机械零件、设备和系统,以及解决机械故障和维护机械设备等。
本文将为您介绍机械培训的一些基本资料,帮助您理解机械工程的基本知识。
二、机械培训课程1. 机械工程基础知识这门课程将介绍机械工程的基本原理和概念。
学员将学习机械力学、热力学、流体力学和材料力学等知识,以便更好地理解机械系统的运行原理和设计过程。
2. 机械制图机械制图是机械工程师必备的一项技能。
在这门课程中,学员将学习如何使用计算机辅助设计软件(CAD)来创建机械图纸,包括平面图、剖视图和装配图等。
3. 机械设计原理这门课程将介绍机械设计的基本原理和方法。
学员将学习如何根据需求设计机械零件和系统,并了解各种机械设计软件和工具的使用。
4. 机械制造工艺该课程将介绍机械制造的工艺流程和技术。
学员将学习如何选择合适的机械加工方法和材料,以及如何进行机械加工和装配等。
5. 机械维修与保养维修和保养是机械工程师的重要职责之一。
这门课程将介绍机械设备故障排除和维护的基本原则和方法,帮助学员提升维修技能。
三、机械培训工具和设备1. 机械实验室机械实验室是机械培训不可或缺的一部分。
学员可以在实验室中进行各种机械实验,如力学实验、流体实验和热力学实验等,以加深对机械原理的理解。
2. 计算机辅助设计软件CAD软件是机械工程师设计和制图的主要工具。
学员需要掌握CAD软件的基本操作和功能,以便在实际工作中进行机械设计和制图。
3. 机械加工设备机械培训中常用的机械加工设备包括车床、铣床、钻床和磨床等。
学员需要学习如何正确使用这些设备进行机械加工和制造。
四、机械培训的职业发展1. 就业方向机械工程师可以在各种各样的行业中就业,包括制造业、航空航天、汽车工业和能源行业等。
他们可以担任设计工程师、项目经理和维修工程师等职位。
2. 薪资水平机械工程师的薪资水平通常较高。
机械工程的知识和技能机械工程是工程领域中最古老、最具基础性和最广泛应用的分支之一。
它是利用机械原理、力学、材料科学、电子技术等学科知识,设计、制造、安装、使用和维护各种机械设备和系统的学科。
机械工程的知识和技能包括以下方面:1. 机械原理机械原理是机械工程的基础。
它是研究物体在受力作用下的运动和变形规律的学科。
机械原理包括静力学、动力学、力学振动、弹性力学等方面的知识。
掌握机械原理,可以理解和解决各种机械问题。
2. 材料科学材料科学是研究材料的结构、性能和制备技术的学科。
机械工程中使用的材料种类繁多,包括金属、塑料、橡胶、复合材料等。
材料的选择和使用对机械设备的性能、寿命和安全性有着重要影响。
因此,机械工程师需要掌握材料科学的知识,以便正确地选择和使用材料。
3. 制造技术制造技术是机械工程的重要组成部分。
它包括各种加工、成型、焊接、涂装等制造工艺和技术。
机械工程师需要熟悉各种制造技术,以便设计和制造出高质量的机械设备。
4. 机械设计机械设计是机械工程师必须具备的核心能力。
它是根据机械原理和材料科学的知识,设计和计算各种机械部件和系统的过程。
机械设计需要考虑机械设备的功能、性能、寿命和安全性等方面,同时还要考虑成本和制造工艺等因素。
5. 控制技术随着科技的不断发展,机械系统的控制技术也得到了广泛应用。
控制技术是研究如何对机械系统进行控制和自动化的学科。
机械工程师需要掌握各种控制技术,以便设计和制造出高效、智能的机械设备。
6. 维护和修理机械设备在使用过程中会出现各种故障和问题。
机械工程师需要具备维护和修理机械设备的能力。
这需要掌握机械设备的结构和原理,了解各种故障的原因和解决方法,并能够正确使用各种工具和仪器进行维护和修理。
机械工程的知识和技能是一门综合性很强的学科,需要掌握多方面的知识和技能。
机械工程师需要不断学习和掌握新的技术和知识,以便设计和制造出更加先进、高效、安全的机械设备。
机械工程的基本内容包括机械工程的基本内容可以分为多个方面,包括机械设计、力学、材料科学和制造工艺等。
本文将从简介到深入探讨这些方面的内容,以便读者能够全面、深刻地了解机械工程的基础知识。
一、机械设计机械设计是机械工程中不可或缺的一部分。
它涉及到设计各种机械系统、设备或者产品,以满足特定的功能和性能要求。
在机械设计中,需要考虑包括工作原理、结构设计、材料选用、传动机构和控制系统等各个方面。
机械设计工程师需要有良好的创造力和解决问题的能力,以确保设计出安全、可靠和高效的机械系统。
二、力学力学是机械工程的基础学科之一,主要研究物体受到力的作用下的运动和变形规律。
力学分为静力学和动力学两个方面。
静力学研究物体处于平衡状态下的力学性质,包括受力分析、力的平衡和力矩等内容。
动力学则研究物体在运动中的力学性质,包括速度、加速度和力的作用等。
三、材料科学材料科学在机械工程中起着至关重要的作用。
机械工程师需要掌握不同材料的性能和特点,以便在设计和制造过程中进行合理的材料选择。
材料科学包括材料的组成、结构、性能以及其在不同条件下的行为和响应等。
常见的机械工程材料包括金属、塑料、复合材料等。
四、制造工艺制造工艺是机械工程中非常重要的环节,它涉及到将设计好的机械系统或产品转化为实际可用的物品。
制造工艺包括加工、焊接、锻造、铸造等各种工艺方法。
机械工程师需要了解各种制造工艺的原理和适用范围,以便在设计和制造过程中做出正确的决策。
总结与回顾:机械工程的基本内容涉及机械设计、力学、材料科学和制造工艺等多个方面。
机械设计是机械工程中的核心环节,需要考虑各个方面的要素来设计出满足要求的机械系统。
力学研究物体的运动和变形规律,为机械设计提供了基础理论。
材料科学则对机械工程师的材料选择提供了指导,并研究材料的性能和行为。
制造工艺将设计转化为实际的产品,机械工程师需要了解不同的制造工艺方法。
对于我个人来说,机械工程是一门集创造力和解决问题能力于一身的学科。
机械基础必考知识点机械基础是机械工程专业的一门基础课程,它是学习和掌握机械工程专业知识的基础。
下面将介绍机械基础必考的知识点。
1. 力学力学是机械基础的核心内容之一。
它研究物体的运动和受力情况。
在力学中,常用的概念有质点、力、力的合成与分解、力的作用点、力的大小和方向等。
此外,还有牛顿三定律、动量守恒定律、功和能量等重要概念和定律。
2. 静力学静力学是研究物体在静止状态下受力平衡的学科。
在静力学中,需要掌握力的平衡条件、力矩的概念和计算方法、杠杆的平衡条件等。
静力学的应用非常广泛,例如在设计机械结构时,需要考虑各部件的受力平衡。
3. 动力学动力学是研究物体在运动状态下的受力和运动规律的学科。
在动力学中,需要掌握速度、加速度、位移、力与加速度的关系等概念和计算方法。
此外,还需要了解牛顿运动定律、匀速直线运动、曲线运动等内容。
4. 静电学静电学是研究静电荷和静电场的学科。
在静电学中,需要了解电荷的基本性质、库仑定律、电场的概念和计算方法等。
静电学在机械工程中的应用较少,但在电气工程中有重要的应用。
5. 热学热学是研究物体的热力学性质和热传导规律的学科。
在热学中,需要了解温度、热量、热容、热传导等概念和计算方法。
热学在机械工程中的应用非常广泛,例如在机械设计中需要考虑材料的热膨胀、传热问题等。
6. 动力学动力学是研究物体的运动规律和受力情况的学科。
在动力学中,需要了解速度、加速度、位移、力与加速度的关系等概念和计算方法。
动力学在机械工程中的应用非常广泛,例如在机械设计中需要考虑机械的运动性能、机构的运动规律等。
7. 机械设计机械设计是机械工程中的核心内容之一。
在机械设计中,需要了解机械元件的设计原理和方法,例如轴、轴承、齿轮、联轴器等的设计。
此外,还需要了解机械零件的材料选择、装配和调试等知识。
8. 材料力学材料力学是研究材料的力学性能和材料行为的学科。
在材料力学中,需要了解材料的力学性质、应力与应变的关系、材料的强度和刚度等知识。
机械工程学基本知识 1 / 7 机械工程学基本知识
一、机器的基本组成 1、机器的基本组成要素 在一台现代化的机器中,常会包含着机械、电气、液压、气动、润滑、冷却、信号、控制、监测等系统的部分或全部,但是机器的主体仍为机械系统。无论分解哪一台机器,它的机械系统总是由一些机构组成;每个机构又是由许多零件组成。所以,机器的基本组成要素就是机械零件(也就是制造装配的单元)。 通用零件—在各种机器中经常都能用到的零件,如螺钉、螺母、齿轮、链轮等等 机械零件 专用零件—在特定类型的机器中才能用到的零件,如涡轮机的叶片、飞机的螺旋桨、往复式活塞内燃机的曲轴等等
任何机器的性能,都是建立在它的主要零件的性能或某些关键零件的综合 性能的基本之上的。比如我们公司的成型机,其主要性能在于转轮、压棒、压轮以及模具等等之间的配合,只有这些零件的性能得到保证,我们才能保证整机的综合性能,才能确保机台的精密度(暂不考虑人的因素)。 2、机器的基本组成部分 一部完整的机器的组成如下图所示:
原动机部分:驱动整部机器以完成预定功能的动力源(简单的一个原动机,复杂的有好几个,现代使用的为电动机或热力机,如我们的成型机,切割机都用电动机) 执行部分:完成机器预定功能的组成部分。(如成型机的模具压制成型功能,切割机的砂轮的切割功能等等) 传动部分:完成把原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。例如把旋转运动变为直线运动,高转速变为低转速,小转矩变为大转矩,
原动机部分 传动部分 执行部分 辅助系统,例如润滑、显示、照明等 控制系统 机械工程学基本知识
2 / 7 把转轮的轴线转过90度(应用涡轮涡杆)。
以上三部分只是机器的三个基本部分,随着机器功能越来越复杂,对机器的精确度要求也就越来越高,如只有以上三个部分,使用起来就会遇到很大的困难,所以,我们还会在机器上不同程度地增加其它部分,如控制系统和辅助系统。例如新成型机的报数系统。 以新成型机为例,电动机是成型机的原动机;涡杆涡轮组成传动部分;模具及上下滚轮组成执行部分;控制面板上的启动、停止、调速器等等组成控制系统;速度表、电表、产品记数器等组成显示系统;照明灯及仪表盘灯组成照明系统;报数警报器及安全感应器组成信号系统等。
二、机械零件设计的一般步骤 (一)根据机器的总体设计方案,针对零件的工作情况进行载荷分析、建立力学模型、考虑影响载荷的各项因素,确定零件的计算载荷。 (二)分析零件在工作时可能出现的失效形式,确定零件工作能力的计算准则。 (三)根据零件的工作条件和对零件的特殊要求选择合适的材料,并确定必要的热处理或其它处理。 (四)分析零件的应力或变形,根据工作能力计算准则建立或选定相应的计算式,计算出零件的主要尺寸,并加以标准化或圆整。 (五)根据计算得出的主要尺寸并结合结构上和工艺上的要求,绘制零件工作图。并写出零件的计算说明书。
三、机械零件的主要失效形式 1、 整体断裂:零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时,由于某一危险截面上的应力超过零件的强度极限而发生的断裂,或者零件在受变应力作用时,危险截面上发生的疲劳断裂均属此类。如螺栓的断裂、齿轮齿根部的折断等。 2、 过大的残余变形:如果作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限,则零件将产生残余变形。机床上夹持定位零件的过大的残余变形,要降低加工精度;高速转子轴的残余挠曲变形,将增大不平衡度,并进一步地引起零件的变形。 3、 零件的表面破坏:主要是腐蚀、磨损和接触疲劳。 腐蚀:发生在金属表面的一种电化学或化学侵蚀现象,其结果是使金属表面产生锈蚀,从而使零件表面遭到破坏,与些同时,对于承受变应力的零件,还要引起腐蚀疲劳的现象。 磨损:两个接触表面在作相对运动的过程中表面物质丧失或转移的现象。(我厂此失效最多) 疲劳:受到接触应力长期作用的表面产生裂纹或微粒剥落的现象。
四、设计机械零件时应满足的基本要求 1、避免在预定的寿命期内失效 机械工程学基本知识 3 / 7 1)强度(断裂、不允许的残余变形属于强度的问题;再者要考虑到在运输中的
强度 问题) 措施:a 材料 截面尺寸;c 热处理;d 制造精度(降低工作中的动载荷)等等 2)刚度(弹性变形不超过允许的限度,就满足要求) 整体刚度(整体伸长、缩短、挠曲、扭转): 可增大截面尺寸或截面的惯性距等; 表面接触刚度:增大贴合面而降低压力;精加工; 3)寿命:正常工作延缓的时间。影响因素:a 材料的疲劳;b 材料的腐蚀;c 相对运动零件接触表面的磨损; 2、结构工艺性要求,即在既定的生产条件下,能够方便而经济地生产出来,并便于装配成机器。 3、经济性要求,零件的设计、生产成本等(受工艺性影响) 4、质量小的要求(好处:节省材料; 对运动零件来说,可减小惯性;) 可采用措施:a 缓冲装置,降低冲击载荷;b 采用安全装置来限制作用在主要零件上的最大载荷;c 从零件上应力较小处削减部分材料,以改善零件受力的均匀性,从而提高材料的利用率;d 采用与工作载荷相反方向的预载荷,以降低零件上的工作载荷;e 采用轻型薄壁的冲压件或焊接件来代替铸、锻零件,以及采用强重比(即强度与单位体积材料所受的重力之比)高的材料等。 5、可靠性要求:即在规定的使用时间(寿命)内和预定的环境条件下,零件能够正常地完成其功能的概率。(提高措施:使工作条件和零件性能两个方面的随机变化尽可能小) 五、机械零件的设计准则 1、强度准则:指零件中应力不得超过允许的限度。其代表性的表达式为 δ≤δ 考虑到各种偶然性或精确分析的影响,上式右边要除以设计安全系数S,即 δ≤δ 2、刚度准则:即零件在载荷作用上产生的弹性变形量y(y由理论或实验方法确定)小于或等于机器工作性能所允许的极限值[y]., y≤[y] 3、寿命准则:由于影响寿命的主要因素腐蚀、磨损和疲劳是三个不同的范畴的问题,所以它们各自发展过程的规律也就不同。迄今为止,还没提出实用有效的腐蚀寿命计算方法,因而也无法列出腐蚀的计算准则。关于磨损的计算方法,由于其类型众多,产生的机理还未完全搞清,影响因素也很复杂,所以尚无可供工程实际使用的能够进行定量计算的方法。关于疲劳寿命,通常是求出使用寿命时的疲劳极限或额定载荷来作为计算的依据。 4、振动稳定性准则:在设计时要使机器中受激振作用的各零件的固有频率与激振源的频率错开。f 代表零件的固有频率,代表激振源的频率,则通常应保证如下的条件: 0.85f > 或 1.15f < 5、可靠性准则:可靠度 / N0(总件数为N0 t 时间后仍有N件正常)如试验时间延长,机械工程学基本知识 4 / 7 则N减小,R也变化。则R是t 函数。设时间t 到t 的间隔中,又有件零件坏了,则在此时
间间隔内破坏的比率λ(t)定义为
λ(t)= - / ( *N) 失效率,负号表的增大将使N减小。分离变量并积分得
-∫t0λ(t) = ∫0 0 即∫t0λ(t) 零件的失效率λ(t)与时间t 的关系如下图所示
Ⅰ代表早期失效阶段(存在初始缺陷;需磨合) Ⅱ代表正常使用阶段(如失效则为偶然的原因引起,为随机性的,失效率表现为缓慢增长) Ⅲ代表损坏阶段(需良好的维护和及时更换马上要发生破坏的零件,可延缓机器进入此阶段的时间)
五、零件的设计方法 机械零件的设计方法可分为常规设计方法和现代设计方法。 一、常规设计方法 常规设计方法是目前广泛和长期所采用的设计方法。也是本课程中机械零件设计时所采用的设计方法。常规设计方法有以下三种:
(一)理论设计 理论设计是根据现有的设计理论和实验数据所进行的设计。按照设计顺序的不同,零件的理论设计计算可分为设计计算和校核计算。
1. 设计计算 该计算方法是根据零件的工作情况、要求,进行失效分析,确定的零件工作能力准则,并按其理论设计公式确定零件的形状和尺寸。 机械工程学基本知识 5 / 7 2. 校核计算 该计算方法是先参照已有实物、图纸和经验数据初步拟定出零件的结构和尺寸,然后根据工作能力准则所确定的理论校核公式进行校核计算。
(二)经验设计 经验设计是根据同类机器及零件已有的设计和长期使用累积的经验而归纳出的经验公式,或者是根据设计者的经验用类比法所进行的设计。经验设计简单方便,对于那些使用要求变动不大而结构形状已典型化的零件,是比较实用可行的设计方法。例如普通减速器箱体、齿轮、带轮等传动零件的结构设计。
(三)模型实验设计 对于尺寸特大、结构复杂、难以进行理论计算的重要零件可采用模型实验设计。即把初步设计的零、部件或机器做成小模型或小样机,通过模型或样机实验对其性能进行检验,根据实验结果修改初步设计,从而使设计结果满足工作要求。
二、现代设计方法简介 机械设计在近30年来发生相当大的变化,设计方法更趋于科学、完善,计算精度更高,计算速度更快。现代设计的主要方法有以下几种:
(一)计算机辅助设计 计算机辅助设计( ),简称。它是借助计算机进行设计信息处理,利用计算机具有运算快速准确、存贮量大、逻辑判断功能强等特点,通过人和计算机的交互作用完成设计工作。它相对于传统的设计方法具有以下优越性:
1. 显著提高设计效率,缩短设计周期。加快产品更新换代,增强市场竞争能力; 2. 可以贮存大量的设计信息和设计经验,使一些缺乏设计经验及新从事设计工作的人员也能顺利完成设计任务;
3. 能在较短时间内给出很多设计方案,并进行分析比较,以获得最佳设计方案; 4. 把设计人员从繁琐的重复性工作中解脱出来,将更多的时间和精力集中到创造性的工作上; 5. 可与计算机辅助制造()、计算机管理自动化结合起来形成计算机集成制造系统(),从企业总效益最高出发,综合进行市场预测、产品设计、生产计划、制造和销售等一系列工作,以实现人力、物力和时间等各种资源的有效利用。