制作人机械设计课题组

1制作人：机械设计课题组绪论绪论课程介绍：1.课程性质、目的和任务2.内容教材：《机械设计》吴宗泽，机工出版社《互换性与技术测量》廖念钊，计量出版社考核方式：课程介绍1：性质1、课程的性质、目的和任务性质：机械设计是一门综合性应用技术学科，是高等工科院校机械类各专业必修的一门技术基础课。目的和任务：（1）培养学生掌握通用零件的强度、刚度、精度设计原理、方法和一般规律;（2）树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策;（3）具有使用标准、规范、手册、图册及查阅资料的能力;（4）掌握典型零件参数指标实验获得方法，得到实验技能的基本训练；(5)了解机械设计的新发展，培养创新能力。课程介绍2:内容2、内容第一个主题：机器—机械设计第二个主题：互换性原理与测量技术基础以几何参数（尺寸、形状、位置、表面粗糙度为线索，主要讲解“公差与配合”等国家标准，为满足零件具有互换性生产提供可能性；测量与检验，作为保证互换性生产的技术手段，在加工过程中起着重要作用。第三个主题：典型零部件设计主要是轴、齿轮、轴承、键、螺纹等零部件的强度设计、结构设计、精度设计。教材参考教材：《机械设计》濮良贵主编高教出版社《互换性与技术测量》廖念钊计量出版社手册：《机械设计课程设计手册》吴宗泽高教出版社参考书：《机械设计》许镇宇等主编高教出版社《机械设计》吴宗泽主编高教出版社《几何量公差与检测》阎荫棠机工出版社实验指导书:《机械设计实验指导书》自编《互换性与技术测量实验指导》自编考核内容：平时作业、实验、平时测验、期末考试第一个主题第一章机械设计基本知识第二章机械零件的疲劳强度第三章摩擦磨损和润滑第一个主题第一章机械设计基本知识机器：就是按一定运动规律完成运动和能量传递功能的装置；机器由设计、制造、装配三个环节完成；机器是由零部件构成的，零件是最小的制造和装配单元。把原动机的运动形式、运动和动力参数转换为执行部分所需的形式辅助系统，例如：润滑、显示、照明等传动部分控制系统执行部分原动部分动力源用来完成机器预定功能的组成部分第一章机械设计基本知识1.设计机器的一般过程：机械设计是决定着机械系统的使用性能和品质质量的第一步（有新设计25％、适应性设计55％和变型设计20％三种类型），而设计方法学为设计实践拟订了一个不依附于具体学科而普遍适用的方法学进程。机器设计过程可划分为以下四个主要阶段：设计计划阶段方案设计阶段技术设计阶段技术文件的编制工艺设计阶段（试制、试验、鉴定、生产）信息反馈及修改第一章机械设计基本知识2.对机器的使用要求：(1)使用功能要求；(2)经济性要求；a采用先进的现代化设计方法；b最大限度的采用“三化”（标准化、通用化、系列化）；c尽可能采用新技术、新材料、新结构和新工艺；d合理组织设计和制造过程；e力求改善零件的结构工艺性,使其用料少、易加工、易装配。f提高使用经济性指标:合理地提高机器的机械化和自动化水平,选用高效率的传动系统,适当地采用防护及润滑,采用可靠的密封，减少或消除渗漏现象.(3)劳动保护要求(4)可靠性要求(5)其它专业要求第一章机械设计基本知识机械设计1.其主要技术环节为技术设计阶段，含三个内容：(1)运动设计：根据机器或机构应实现的运动，由运动学原理，确定机器或机构合理的传动系统，选择合适的机构或元件，保证实现预定的运动规律，进行运动分析与计算。——（机械原理）课程(2)强度设计：根据强度、刚度等方面的要求，决定各个零件的合理的基本尺寸，进行合理的结构设计，使其在工作时能承受规定的负荷，进行强度分析和计算。——（机械设计）课程(3)精度设计：零件基本尺寸确定后，还需要进行几何精度分析和计算，以决定产品各个部件的装配精度以及零件的几何参数和公差，完成精度设计，保证产品质量，满足产品具有通用化、系列化和标准化的要求。绘制装配草图及零部件草图。——（互换性与技术测量）课程第一章机械设计基本知识2.机械零件的主要失效形式整体断裂：拉，压，弯，扭零件表面的破坏：磨损，热处理（电化学或化学侵蚀）过大的残余应力破坏正常工作条件引起的失效：打滑，共振，胶合过大的残余变形：加工（夹持）第一章机械设计基本知识3.机械零件的计算准则slim设计准则计算公式失效形式典型零部件强度准则断裂、疲劳破坏、残余变形轴、齿轮、带轮等刚度准则y[y]弹性变形轴、蜗杆等寿命准则满足额定寿命腐蚀、磨损、疲劳滚动轴承等振动稳定性0.85ffp或1.15ffp共振产生的工作失常滚动轴承、齿轮、滑动轴承可靠性准则R=N/N0第一章机械设计基本知识4.机械零件的设计方法理论设计设计计算校核计算经验设计模型实验设计对于一些尺寸巨大而结构又很复杂的重要零件，尤其是一些重型整体机械零件，为提高设计质量而采用。据某类零件已有的设计和使用实践而归纳出的经验关系式或设计者本人的工作经验用类比的方法进行设计sAFslimlimSAFAFlim第一章机械设计基本知识5.机械设计内容机械设计的内容分析工作原理类型选择受力分析改进与发展结果分析与设计简化模型失效分析建立计算准则第一章机械设计基本知识6.机械设计现代化方法（1）以动态的取代静态的：如以动力学计算取代静力（2）以定量的取代定性的（3）以优化设计取代可行性设计（5）以变量取代常量（4）以并行设计取代串行设计。（6）以微观的取代宏观的（7）以系统工程取代分步处理法（8）以自动化设计取代人工设计16第二章机械零件的疲劳强度§2-1材料的疲劳特性§2-2机械零件的疲劳强度计算§2-3机械零件的抗断裂强度§2-4机械零件的接触强度第二章机械零件的疲劳强度一、基础知识二、б-N疲劳曲线三、等寿命疲劳曲线（极限应力线图）§2-1材料的疲劳特性第二章机械零件的疲劳强度一、基础知识1、最大应力σmax：2、最小应力σmin：3、平均应力σm：4、应力幅σa：5、应力比r；6、应力循环次数N：7、σ-N曲线8、等寿命疲劳曲线（极限应力图）σ-N曲线第二章机械零件的疲劳强度二、б-N疲劳曲线1、有限寿命疲劳极限：σrNσ-N曲线)NN(NCσDCmrN2、无限寿命疲劳极限：σr（持久疲劳极限）(NND)1)循环基数N02）寿命系数KNNrmrrNmrmKNNCNNrN00第二章机械零件的疲劳强度1、对称循环变应力σ-12、脉动循环变应力σ03、简化的极限应力图4、折算系数ψσσσ0/2σ-1σσ0/2（σ0/2，σ0/2）0，σ-1）0011max2''''masmaCG’段上AG’段上三、等寿命疲劳曲线（极限应力线图）第二章机械零件的疲劳强度§2-2机械零件的疲劳强度计算由于零件尺寸及几何形状变化、加工质量及强化因素等的影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。1、综合影响系数：Kσ：材料对称循环弯曲疲劳极限σ-1与零件对称循环弯曲疲劳极限σ-1e的比值。eK11qkK1)11(kσ—零件的有效应力集中系数εσ—零件的尺寸系数βσ—零件的表面质量系数βq—零件的强化系数第二章机械零件的疲劳强度§2-2机械零件的疲劳强度计算一、单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算1、r=c的情况2、бm=C的情况3、бmin=C的情况二、单向不稳定变应力时的疲劳强度计算三、双向稳定变应力时的疲劳强度计算四、提高机械零件疲劳强度的措施P32第二章机械零件的疲劳强度§3-3机械零件的抗断裂强度分析P32-34第二章机械零件的疲劳强度载荷曲率半径2221212111)11(EEBFH材料§2-4机械零件的接触强度例题例题：铆钉联接，两块钢板材料均为Q215，F=500000N，MPapMPaMPa400180200求：各部分尺寸。例题解：分析失效方式及计算公式1钉剪切2板挤压3板拉断4板边剪切sdeFdesFsdbFdbsFpdsFpsdFpdFdF)2(24)2(2)(3)(242142例题F1=F2=F3=F4=F5=F由1：d=18.8取d为18由2：S=6.6取S为7由3：b=54.7取b为55由4：e=29.3取e为30‘等强度原则’第三章摩擦、磨损和润滑一、摩擦的分类1、内摩擦和外摩擦2、静摩擦和动摩擦3、滑动摩擦与滚动摩擦4、根据摩擦面间存在的润滑剂的情况分为1）干摩擦2）边界摩擦3）流体摩擦4）混合摩擦分析P44-47§3-1摩擦第三章摩擦、磨损和润滑§3-2磨损一、磨损的三个阶段磨合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段P47-49第三章摩擦、磨损和润滑§4-3润滑剂、添加剂和润滑方法一、润滑剂二、填加剂1、填加剂的作用P53三、润滑方法P54-55第三章摩擦、磨损和润滑一、润滑剂1、润滑油2、润滑脂第三章摩擦、磨损和润滑1、润滑油润滑油的评定指标：（1）粘度1）动力粘度2）运动粘度3）条件粘度（2）润滑性（3）极压性（4）闪点（5）凝点（6）氧化稳定性第三章摩擦、磨损和润滑2、润滑脂（1）润滑脂的分类：1）钙基润滑脂2）钠基润滑脂3）锂基润滑脂4）铝基润滑脂（2）质量指标1）锥（针）入度（或稠度）2）滴点第三章摩擦、磨损和润滑二、填加剂1、填加剂的作用P53第三章摩擦、磨损和润滑三、润滑方法P54-55第三章摩擦、磨损和润滑§3-4流体润滑原理简介P55-57第二个主题第一章尺寸精度设计第二章测量技术基础第三章形位公差与检测第四章表面粗糙度第二个主题《互换性原理与测量技术基础》互换性与技术测量不仅将实现互换性生产的标准化领域或计量学领域的有关知识结合在一起，而且还与机械产品的设计、制造、质量监控、管理等方面密切相关，它不仅是随着机械工业的发展而发展的，而且与微型计算机、激光、新材料、遗传工程等带头学科的发展密切相关，这一点已被各国发达的科学生产技术所证实。比如说，机械工业产品过去是单一、大批量生产，现在正逐步向多品种小批量的综合生产系统的方向转变。综合生产系统（integratedmanufacturingsystem,I.M.S）也叫柔性系统（flexibleM.S较小系统），其主要特点是：可根据市场需求改变生产线上产品的型号和品种，实质上就是大量生产方式生产小批量或单件产品，这样极大地降低了生产成本。续另外，互换性的发展，不仅指大批量互换性到单件、小批量的互换性，甚至已超出了机械工业的领域，扩大到其它行业，典型的就是发展迅猛的微电子工业。例如，超大规模的集成电路，要求1mm2的表面上集成1000个晶体管，线条宽度只有1mm，形状、位置公差允许0.1um,在100mm2的基片上制造掩膜原版的图形发生器的定位精度要求达到0.1um,要制造这样的电路，必须有高精度的稳频激光测长系统和定位系统，由此看出，互换性与测量技术是和加工工艺密切联系的，当然更包括机械制造工艺。续一、课题内容及要求1.互换性原理：本部分内容从“精度”和“误差”两方面去分析研究机械零件及机构的几何参数，学完后应达到如下要求：重点掌握互换性和标准化的基本概念；了解所介绍的各个基础公差标准及基本内容，掌握其特点和应用原则；会公差标注。掌握一般几何参数测量的基础知识；掌握（难点）精度设计的原则和方法：按互换性原则、经济性原则、匹配性原则、最优化原则，采用实验法、经验法和计算法进行设计。2.几何量的检测完工后的零件是否满足公差要求，要通过检测加以判断。检测包含检验与测量。续检验，测量意义：除合理公差设计和加工工艺的保证外，更有赖于检测精度的提高，防废品产生。二、主要概念1.互换性：同一规格的一批零件或产品，任取其一，不经选择、修配和调整，装配后，即能满足预定的使用要求，零件的这种性能称为互换性。表现在装配前、转配中和装配后，此处不含机械物理性能等互换，仅指几何参数（尺寸、形状、位置、表面粗糙度等）的互换。（互换性类别举例）2.技术测量：通常指对机械