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文檔簡介
1、2.機械設(shè)計基本準則及一般步驟,§2-1 機器的組成,§2-2 設(shè)計機器的一般程序,§2-3 對機器的主要要求,§2-4 機械零件的主要失效形式,§2-5 設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求,§2-6 機械零件的計算準則,§2-7 機械零件的設(shè)計方法,§2-8 機械零件設(shè)計的一般步驟,§2-9 機械零件材料的選用原則,§2-
2、10 機械零件設(shè)計中的標準化,§2-11 機械常用材料及選用原則,機器的組成,原動機部分,設(shè)計機器的一般程序,提出任務(wù),計劃階段,方案設(shè)計,技術(shù)設(shè)計,文件編制,對機器的主要要求,使用功能要求,經(jīng)濟性要求,勞動保護要求,可靠性要求,其它專用要求,提高設(shè)計和制造經(jīng)濟指標的主要途徑:1)采用現(xiàn)代設(shè)計方法,優(yōu)化設(shè)計,保證可靠性。2)提高“標準化、系列化、通用化”的程度。3)采用新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)、新材料。4)合理組織設(shè)計和
3、制造過程。5)改善零件結(jié)構(gòu)工藝性,使其用料少、易加工、易裝配。,提高使用經(jīng)濟指標的主要途徑:1)合理提高機械化、自動化水平,提高機器的生產(chǎn)效率。2)選用高效傳動系統(tǒng),減少中間環(huán)節(jié),降低能源消耗。3)適當采用防護和潤滑,延長機器的使用壽命。4)采用可靠的密封,減少或消除滲漏現(xiàn)象。,勞動保護有兩層含義:1)使機器的操作者方便和安全。2)改善操作者及機器的環(huán)境。,機器的可靠度R,指在規(guī)定的使用時間(壽命)內(nèi)和預(yù)定的環(huán)境條件下,機
4、器能夠正常工作的概率。機器失效的概率F為:F=1-R機器出廠時已經(jīng)存在的可靠性叫做機器的固有可靠性。考慮到用戶的人為因素,已出廠的機器正確地完成預(yù)定功能的概率,叫做機器的使用可靠性。,機械零件的主要失效形式,(一)整體斷裂,整體斷裂是指零件在載荷作用下,其危險截面的應(yīng)力超過零件的強度極限而導(dǎo)致的斷裂,或在變應(yīng)力作用下,危險截面發(fā)生的疲勞斷裂。,齒輪輪齒斷裂,軸承內(nèi)圈斷裂,機械零件的主要失效形式,(二)過大的殘余變形,當作用于零件
5、上的應(yīng)力超過了材料的屈服極限,零件將產(chǎn)生殘余變形。,齒輪齒面塑形變形,軸承外圈塑性變形,機械零件的主要失效形式,(三)零件的表面破壞,零件的表面破壞主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞(點蝕)。,齒面接觸疲勞,軸瓦磨損,機械零件的主要失效形式,(四)破壞正常工作條件引起的失效,有些零件只有在一定的工作條件下才能正常的工作,如:,液體摩擦的滑動軸承,只有在存在完整的潤滑油膜時才能正常工作。 帶傳動只有在傳遞的有效圓周力小于臨界摩擦力時才能正常工作
6、。 高速轉(zhuǎn)動的零件,只有在轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)動件系統(tǒng)的固有頻率避開一個適當?shù)拈g隔才能正常工作。,零件在工作時會發(fā)生哪一種失效,這與零件的工作環(huán)境、載荷性質(zhì)等很多因素有關(guān)。,有統(tǒng)計結(jié)果表明,一般機械零件的失效主要是由于疲勞、磨損、腐蝕等因素引起。,設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求,避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求,結(jié)構(gòu)工藝性要求,經(jīng)濟性要求,質(zhì)量小的要求,可靠性要求,機器是由各種各樣的零部件組成的,要使所設(shè)計的機器滿足基本要求,就必須使組成機器的零件滿
7、足以下要求:,應(yīng)保證零件有足夠的強度、剛度、壽命。,設(shè)計的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和裝配。,零件應(yīng)有合理的生產(chǎn)加工和使用維護的成本。,質(zhì)量小則可節(jié)約材料,質(zhì)量小則靈活、輕便。,應(yīng)降低零件發(fā)生故障的可能性(概率)。,機械零件的設(shè)計準則,設(shè)計零件時,首先應(yīng)根據(jù)零件的失效形式確定其設(shè)計準則以及相應(yīng)的設(shè)計計算方法。,機械零件設(shè)計的一般步驟,選擇零件類型、結(jié)構(gòu),機械零件設(shè)計中的標準化,標準化的益處:,與設(shè)計有關(guān)的標準:,國際標準 國家標準 行業(yè)標準 企業(yè)標
8、準等如: ISO GB JB、HB QB,國標分為:強制標準和推薦標準,標準化有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量,減輕設(shè)計工作量,便于零部件的互換和組織專業(yè)化的大生產(chǎn),以降低生產(chǎn)成本。,強制性國家標準:代號為GB ××××(為標準序號) -××××(為批準年代)強制性國標必須嚴格遵照執(zhí)行,否則就是違法。,推薦性國家標準:代號為GB/T ×
9、215;××-××××,這類標準占整個國標中的絕大多數(shù)。如無特殊理由和特殊需要,必須遵守這些國標,以期取得事半功倍的效果。,標準化就是要通過對零件的尺寸、結(jié)構(gòu)要素、材料性能、設(shè)計方法、制圖要求等,制定出大家共同遵守的標準。,機械零件常用材料及其選用,一、常用材料,性能:強度很高、塑性較好、可承受很大載荷,且可進行熱處理以提高和改善其機械性能 ; 品種:碳鋼、合金鋼、鑄鋼、鍛
10、鋼等,性能:良好的鑄造、切削加工、抗末、抗壓和件鎮(zhèn)性能,且價格低廉; 品種:灰鑄鐵、球墨鑄鐵及特殊性能鑄鐵等,性能:具有某些特殊性能,如良好的減摩性、耐腐蝕性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性等; 品種:銅合金、鋁合金等,性能:根據(jù)材料品種的不同,具有一些特殊的性能,如耐腐蝕、絕緣、耐磨等; 品種:工程塑料、橡膠、石墨、木材、陶瓷、復(fù)合材料等;,3.有色金屬合金,4.非金屬材料,1.鋼,2.鑄鐵,,機械零件材料的選擇原則,,2.制造工藝要求,3.
11、經(jīng)濟性要求,1.使用要求,主要包括機械性能、物理性能、化學性能和吸振性能等;選擇時應(yīng)根據(jù)使用的要求,滿足主要、兼顧一般,應(yīng)使零件的制造加工方法簡便、易于實現(xiàn),如鑄造件應(yīng)選擇熱熔狀態(tài)時易于流動等性能,在滿足使用要求的前提下,盡量選用價格低廉的材料,同時還應(yīng)考慮到使用和維護簡便、費用低等問題,,由于設(shè)計方法學(Design methodology)和創(chuàng)造方法學(Creation methodology)的迅速發(fā)展,機械產(chǎn)品的設(shè)計工作發(fā)生了質(zhì)
12、的變化,出現(xiàn)了一系列新興學科分支,主要有:設(shè)計方法學優(yōu)化設(shè)計(Optimal design)價值工程(Value engineering) 計算機輔助設(shè)計(CAD)、,現(xiàn)代機械設(shè)計方法,可靠性設(shè)計(Reliability design)工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計(Visual design)模塊化設(shè)計(Modular design)反求工程(Inverse engineering)有限元法(Finite element metho
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