机械设计方法概论5

第一次作业[判断题]电动机、内燃机和风力机是加工机械。

参考答案：错误[判断题]汽车、飞机和轮船是运输机械。

参考答案：正确[判断题]打印机、复印机、传真机和绘图机是信息机械。

参考答案：正确[判断题]从18世纪起，机械设计计算从材料强度方面和机械结构的分析方面提高了精确度。

参考答案：错误[判断题]刚体的简单运动有平行移动和定轴转动。

参考答案：正确[判断题]运动学的基本定律是牛顿的三定律。

参考答案：错误[判断题]拉伸或压缩变形的变形特点是杆件的变形沿着轴线方向伸长或缩短，同时，伴随着横截面方向的相应减小和增大。

参考答案：正确[判断题]剪切变形的变形特点是构件沿两力作用线之间的某一截面产生相对错动或错动趋势。

参考答案：正确[判断题]扭转变形的变形特点是杆件各横截面绕杆的轴线发生相对转动。

参考答案：正确[判断题]弯曲变形的变形特点是杆件的轴线由原来的直线变为曲线。

参考答案：正确[判断题]按对流体力学研究方法的不同，流体力学又可分为理论流体力学和实验流体力学。

参考答案：错误[判断题]振动力学主要是研究系统、输入激励和输出响应之间的关系。

参考答案：正确[填空题]1、一部完整的机器基本由、和三部分组成，较复杂的机器还包括。

2、机械按用途可分为、、和。

3、动力机械的用途是。

4、加工机械的用途是。

5、运输机械的用途是。

6、信息机械的用途是。

7、力的三要素是力的、和。

8、强度是构件在载荷作用下的能力。

9、刚度是构件或零部件在确定的载荷作用下的能力。

10、稳定性是构件或零部件在确定的外载荷作用下，保持的能力。

11、杆件变形的基本形式有、、和。

12、构件在常温、静载作用下的失效，主要失效方式有：、、、、和。

13、机械设计的基本要求有、、、、、、。

14、机械设计的主要类型有、、、。

15、机械设计过程可分为四个阶段：、、、。

16、计算机辅助设计系统由和组成。

17、虚拟设计是以为基础，实现产品或工程设计与评价分析的技术。

18、流体力学是以为对象，研究其的科学。

机械零件的工作能力和计算准则
整体静强度计算准则：σ≤[σ] τ≤[τ] [σ]=σlim/S ，[τ]=τlim/Sτ
式中： σ、τ：零件的工作正应力、切应力； [σ]、[τ]： 零件的许用正应力、许用切应力； σlim、τlim： 零件材料的极限正应力、极限切应力； S、Sτ：正应力、切应力的安全系数。
机械设计的基本要求和一般程序
3. 劳动保护要求
劳动保护要求有两层含义： 1) 机器的操作应方便和安全
设计时要按照人体工程学观点布置各种按钮、手柄，使操 作方式符合人们的心理和习惯。同时，设置完善的安全装置、 报警装置、显示装置等。 2) 改善操作者及机器的环境 所设计的机器应符合劳动保护法规的要求。如降低机器运 转时的噪声水平，防止有毒、有害介质的渗漏，对废液、废气 和废物进行治理等。
0.1 机械的组成 0.2 本课程的内容、性质和任务 0.3 对机器的主要要求和设计机器的一般程序 0.4 机械零件的工作能力和计算准则
0.5 机械设计中常用材料的选用原则
0.6 许用应力和安全系数
思考题
机械的组成
一、 机器与机构 1. 机器 如：汽车、起重机、各种机床、内燃机、飞机、洗衣机、 船舶、自行车、工业机器人等。 使用机器可减轻人们的劳动强度、提高劳动生产率。
典型机器的分析→
各类机器构造不同、性能不同、用途不同，但都具有共 同特征： 1) 是由各种零件装配而成的组合体； 2) 各部分间具有确定的相对运动； 3) 用来变换或传递能量、物料和信息。
机械的组成
2. 机构 机构具有机器的前两个特征，用来变换或传递机械运动。
如内燃机：曲柄滑块机构、齿轮机构、凸轮机构。
min max
稳定交变应力：工作中平均应力、应力幅和循环周期不随 时间变化的交变应力。 注意：描述稳定交变应力有5个参数，但其中只有2个参数是 独立的。

2. 塑料 塑料的比重小，易于制成形状复杂的零件， 而且各种不同塑料具有不同的特点，如耐蚀性、绝热 性、绝缘性、减摩性、摩擦系数大等，所以近年来在 机械制造中其应用日益广泛。 3.其它非金属材料：皮革、木材、纸板、棉、丝等。
各种材料的化学成分和力学性能可在相关国标、行标 和机械设计手册中查得。
选用原则： 优选碳素钢，其次是硅、锰、硼、钒类合金钢。
将零件的型式、规格、实验方法 、质量鉴定及标号等标准化，在 机械制造中具有重大意义。设计人员在设计时如无特殊要求，就应 当采用国家标准。
（二）机械零件设计中的标准化
零件的标准化，就是通过对零件的尺寸、结构要素、材料性能、检 验方法、设计方法、制图要求等，制定出各种各样的大家共同遵守 的标准。 1、标准化的内容 标准化工作包括三方面的内容，即标准化、系列化和通用化，简称 为机械产品的“三化”。 1）、标准化 是指对机械零件种类、尺寸、结构要素、材料性质、检验方法、公 差配合和制图规范等制定出相应的标准，供设计、制造时共同遵照 使用。 2）、系列化 将同一类产品的主要参数、型式、尺寸、基本结构等依次分档，制 成系列化产品，以较少的规格品种满足用户的广泛要求。 3）、通用化 将用途、结构相近的零部件（如轴承、螺栓等），经过统一后实现 互换。
（三）、我国标准化的分类
标准层次：国际标准、国家标准、行业标准、企业标准
代号为 ISO
GB J号) －××××(为 批准年代) 强制性国标必须严格遵照执行，否则就是违法。
推荐性国家标准：代号为GB／T ××××－××××，这类标准 占整个国标中的绝大多数。如无特殊理由和特殊需要，必须遵守这 些国标，以期取得事半功倍的效果。
1.退火 退火是将钢加热到一定温度，保温一段时间，然后工件随 炉温缓慢冷却。退火可消除因锻造、焊接等产生的内应力，降低硬 度以改善切削加工性能。

机械零件的失效： 机械零件曲于某种原因不能正常工作时，称为失效。
工作能力----在不发生失效的条件下，零件所能安全工
作的限度。通常此限度是对载荷而言，所以习惯上又
称为： 承载能力。
如轴、齿轮、轴瓦、轴颈、螺栓、带
断裂或塑性变形;
传动等。机械零件虽然有多种可能的 失效形式，归纳起来最主要的为
过大的弹性变形;
2
变应力的循环特性:
σ
-1 = r min 0
+1 max
T
σ
σa
σa
σmax σmin σm o
----对称循环变应力 ----脉动循环变应力
----静应力
静应力是变应力的特例
σ
r =+1
σmax
σmin to
σa σa
σ=常数
o
t
σ
σmax
σa
σa
σm
t o σmin
t
循环变应力
对称循环变应力 r =-1
材料
种类规格
相对价格
碳素结构钢Q235 （φ 33~42）
1
优质碳素钢 （φ 29~50）
热轧圆滚合钢动金轴结承构钢钢（（φφ292~95~05）0）
合金工具钢（φ 29~50） 4Cr9Si2耐热钢（φ 29~50）
1.5~1.8 1.7~2.5
3 3~20
5
灰铸铁铸件 碳素铸钢件铸件
铜合金、铝合金铸件
磨损↑ →间隙↑、 精度↓、效率↓、振动↑、 冲击↑、噪音↑
据统计，约有80%的损坏零件是因磨损而报废的。
磨损的主要类型 ：硬质颗粒或摩擦表面上硬的凸蜂，在摩擦过程中引起的材料脱落现象称为磨 粒磨损 。硬质颗粒可能是零件本身磨损造成的金属微粒，也可能是外来的尘 土杂质等。摩擦面间的硬粒，能使表面材料脱落而留下沟纹。