第二章機(jī)械設(shè)計(jì)總論1學(xué)習(xí)目標(biāo)從總體上把握機(jī)器設(shè)計(jì)的一般程

序

掌握機(jī)器設(shè)計(jì)的主要要求掌握

機(jī)械零件主要失效形式掌握機(jī)械零件設(shè)計(jì)的基本要求2重點(diǎn)1）機(jī)械零件的失效形式2）結(jié)構(gòu)工藝性要求3§2-2設(shè)計(jì)機(jī)器的一般程序試制、批量生產(chǎn)、銷售計(jì)劃階段方案設(shè)計(jì)階段技術(shù)設(shè)計(jì)階段技術(shù)文件編制階段可行性報(bào)告設(shè)計(jì)任務(wù)書原理方案圖總裝圖、部裝圖、零件圖技術(shù)說明書、使用說明書、標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表4一、計(jì)劃階段

根據(jù)生產(chǎn)和生活的需要提出所要設(shè)計(jì)的機(jī)器，并對(duì)其作全面的調(diào)查研究和分析。

階段目標(biāo)：形成設(shè)計(jì)任務(wù)書。機(jī)器的功能經(jīng)濟(jì)性的估價(jià)制造方面的大致估計(jì)基本的使用要求完成設(shè)計(jì)的期限5二、方案設(shè)計(jì)階段

本階段對(duì)設(shè)計(jì)的成敗起關(guān)鍵作用

階段目標(biāo)：提出原理性的設(shè)計(jì)方案——確定出原理圖或機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖6二、方案設(shè)計(jì)階段7三、技術(shù)設(shè)計(jì)階段8機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般程序根據(jù)總體設(shè)計(jì)的要求，選擇零件的類型根據(jù)機(jī)器的工作情況，確定作用在零件上的載荷，進(jìn)行受力分析根據(jù)零件的工作條件及受力情況，選擇材料及熱處理方式，并確定其許用應(yīng)力9根據(jù)失效分析,確定零件的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則，并進(jìn)行理論設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)計(jì)算結(jié)果，同時(shí)考慮零件的加工和裝配工藝等要求，對(duì)零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)繪制裝配圖及零件工作圖。10三、技術(shù)設(shè)計(jì)階段階段目標(biāo)總裝配草圖部件裝配草圖零件圖部件裝配圖總裝圖各零、部件的外形及基本尺寸11四、技術(shù)文件編寫階段設(shè)計(jì)計(jì)算說明書使用說明書標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表等12§2-3對(duì)機(jī)器的主要要求一、使用功能的要求二、經(jīng)濟(jì)性要求三、勞動(dòng)保護(hù)和環(huán)境保護(hù)要求四、可靠性要求五、其他專用要求13一、使用功能的要求

為了使所設(shè)計(jì)的機(jī)器具有預(yù)定的使用功能關(guān)鍵在于工作原理的選擇。工作原理不同，設(shè)計(jì)的機(jī)器就不同。如齒輪加工仿形法范成法14二、經(jīng)濟(jì)性要求：機(jī)械的經(jīng)濟(jì)性是一個(gè)綜合性指標(biāo)1、設(shè)計(jì)制造經(jīng)濟(jì)性：成本低。主要途經(jīng)有1）采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法；2）盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的零部件；3）盡可能的采用新工藝、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料；4）合理的組織設(shè)計(jì)和制造過程；5）采用合理的結(jié)構(gòu)工藝，使其用料少，易加工、易裝配。2、使用的經(jīng)濟(jì)性：高生產(chǎn)率、高效率（以減少傳動(dòng)件的功率損耗）、消耗少、管理和維護(hù)費(fèi)用低。15三、勞動(dòng)保護(hù)要求和環(huán)境保護(hù)要求人：操作習(xí)慣、簡(jiǎn)單、安全防護(hù)機(jī)器：使用安全環(huán)境：降低運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲，防止有毒、有害介質(zhì)的滲漏等

16四、可靠性要求

17五、其他專用要求

如對(duì)機(jī)床要求長期保持精度的要求；對(duì)飛機(jī)有質(zhì)量小，飛行阻力小而載能力大的要求；對(duì)流動(dòng)使用的機(jī)械要求便于拆裝等。

設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)，在滿足前面共同的基本要求的前提下，應(yīng)著重滿足這些特殊要求，以提高機(jī)器的使用性能。

18§2-4機(jī)械零件的主要失效形式一、整體斷裂

如螺栓的斷裂、齒輪齒根部的斷裂等。

二、過大的殘余變形

如機(jī)床上的夾持定位的零件的過大殘余變形將降低零件的加工精度；汽缸蓋螺栓組聯(lián)接其拉應(yīng)力超過屈服極限，螺栓的變形量過大將降低聯(lián)接的密封性。三、零件的表面破壞

腐蝕是發(fā)生在金屬表面的一種電化學(xué)或化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象，其結(jié)果使零件表面生銹，從而使零件表面發(fā)生破壞。磨損是兩個(gè)接觸表面在相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中，發(fā)生物質(zhì)喪失或轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。接觸疲勞是零件表面長期受到接觸應(yīng)力，表面產(chǎn)生裂紋和微粒剝落的現(xiàn)象。四、破壞正常工作條件引起的失效如液體摩擦滑動(dòng)軸承，只有在存在完整的潤滑油膜時(shí)才能正常的工作，否則將使軸承發(fā)熱，引起嚴(yán)重磨損、膠合等失效形式。再如皮帶傳動(dòng)，只有在傳遞的有效圓周力小于臨界摩擦力時(shí)才能正常工作，否則將發(fā)生打滑失效。19引起零件失效的主要原因是：腐蝕、磨損和疲勞20§2-5設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)應(yīng)滿足的基本要求一、避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求二、結(jié)構(gòu)工藝性要求三、經(jīng)濟(jì)性要求四、質(zhì)量小的要求五、可靠性要求21一、避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求

22二、結(jié)構(gòu)工藝性要求零件具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性是指在既定的生產(chǎn)條件下能夠方便而經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)出來，并便于裝配成機(jī)器。工藝性好的零件就意味著加工、裝配費(fèi)用低，所以工藝性對(duì)經(jīng)濟(jì)性有著直接的影響。從毛坯制造——機(jī)械加工——裝配231.機(jī)加工零件的工藝性1）要能加工

加工不出來一切免談。2）便于加工

減小輔助時(shí)間（減少裝夾和換刀），減少機(jī)動(dòng)時(shí)間。3）保證精度

241）能裝能卸

軸承定位臺(tái)階、螺栓、定位銷例。2）提高效率

避免過定位和輔助加工。3）保證裝配質(zhì)量

合理的定位結(jié)構(gòu)，要能調(diào)整間隙。盡可能使受熱變型一致：要求避免尖角、壁厚均勻、形狀對(duì)稱，少用細(xì)長桿、大薄板。3.熱處理件的工藝性2.裝配零件的工藝性25三、經(jīng)濟(jì)性要求生產(chǎn)成本低、使用消耗小、維護(hù)費(fèi)用低措施減少材料消耗及采用低價(jià)材料；采用少余量或無余量的毛坯，減少加工工時(shí)；采用工藝性好的結(jié)構(gòu)；采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的零件。26四、質(zhì)量小的要求優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省材料；可減少慣性及慣性載荷；對(duì)于運(yùn)輸機(jī)械來說，減少自重可提高運(yùn)載量，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。措施：采用緩沖裝置來降低零件所受的沖擊載荷；采用安全裝置來限制零件上的最大載荷；以輕型薄壁的沖壓件或焊接件代替鑄、鍛零件