第2章 机械零件设计概要

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1、佳木斯大学专用 2-1 机器的组成2-2 设计机器的一般程序2-3 对机器的主要要求2-4 机械零件的主要失效形式2-5 设计机械零件时应满足的基本要求2-6 机械零件的计算准则2-7 机械零件的设计方法2-8 机械零件设计的一般步骤2-9 机械零件材料的选用原则2-10 机械零件设计中的标准化2-11 机械现代设计方法简介第第2章章 机械零件设计概论机械零件设计概论佳木斯大学专用 人们为了满足生产和生活的需要，研制了类型繁多、人们为了满足生产和生活的需要，研制了类型繁多、功能各异的机器。尤其是蒸汽机出现之后，使机器具有功能各异的机器。尤其是蒸汽机出现之后，使机器具有了完整的形态。了完整的形态

2、。 一台完整的机器的组成如下：一台完整的机器的组成如下：原动机部分原动机部分传动部分传动部分执行部分执行部分润滑、显示、照明等润滑、显示、照明等辅助部分辅助部分控制系统控制系统传感器传感器传感器传感器传感器传感器2-1 机器的组成 佳木斯大学专用 原动部分原动部分机器完成预定功能的动力源，机器完成预定功能的动力源，最常见的是最常见的是 内燃机、电动机。内燃机、电动机。 执行部分执行部分完成预定的动作，位于传动路线的终点。完成预定的动作，位于传动路线的终点。 传动部分传动部分联接原动机和执行部分的中间部分。联接原动机和执行部分的中间部分。 控制部分控制部分保证机器的启动、停止和正常协调动作。保证

3、机器的启动、停止和正常协调动作。传感部分传感部分将机器的工作参数，如位移、速度、加速将机器的工作参数，如位移、速度、加速 度、温度、压力等反馈给控制部分。度、温度、压力等反馈给控制部分。辅助部分辅助部分包括机器的润滑、显示、照明等包括机器的润滑、显示、照明等。也是保。也是保 证机器正常工作不可缺少的部分证机器正常工作不可缺少的部分佳木斯大学专用 2-2 设计机器的一般程序 一般而言，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键一一般而言，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键一环。机械设计是一个创造性的工作过程，实践经验是保环。机械设计是一个创造性的工作过程，实践经验是保证设计质量的重要因素。因此，要求设计

4、者特别注意经证设计质量的重要因素。因此，要求设计者特别注意经验的积累。验的积累。一部完整的机器是一个复杂的系统。要提高设计质量，必须有一个科学的设计程序机械设计的一般过程：机械设计的一般过程： 计划阶段计划阶段 方案设计阶段方案设计阶段 技术设计阶段技术设计阶段 技术文件编制阶段技术文件编制阶段一、计划阶段一、计划阶段包括：需求分析、明确功能、制定设计任务书。包括：需求分析、明确功能、制定设计任务书。佳木斯大学专用 设计任务书设计任务书机器的功能机器的功能 经济性估计经济性估计 制造要求的大致估计制造要求的大致估计 基本使用要求基本使用要求 预计的设计周期预计的设计周期 二、二、方案设计阶段方

5、案设计阶段 对机器的功能进行综合分析、确定功能参数、提出对机器的功能进行综合分析、确定功能参数、提出实现方案。实现方案。 在制定功能参数时一定要注意恰当处理在制定功能参数时一定要注意恰当处理需要与可能需要与可能、理想与现实、长远目标与当前目标理想与现实、长远目标与当前目标等之间的关系。等之间的关系。一般而言，实现同一个功能，有多种可能的方案。一般而言，实现同一个功能，有多种可能的方案。以螺纹制造为例：有车削、滚压、板牙加工等方法。以螺纹制造为例：有车削、滚压、板牙加工等方法。方法不同，其执行部分的工作原理也不同。方法不同，其执行部分的工作原理也不同。因此，存在一个方案的比较和取舍问题。佳木斯大

6、学专用 方案评价原则：经济性、技术上可行。方案评价原则：经济性、技术上可行。 总费用总费用设计制设计制造费用造费用使用费用使用费用费用费用复杂程度复杂程度经济性经济性-总费用最低总费用最低。 方案设计阶段要正确处理好方案设计阶段要正确处理好借鉴借鉴与与创新创新的关系。的关系。 同类机器的成功的先例应同类机器的成功的先例应当借鉴，但其中的薄弱环节和当借鉴，但其中的薄弱环节和不符合现有任务要求的部分应不符合现有任务要求的部分应当加以改进或替换。当加以改进或替换。一味求新而把合理的原有经验弃置不用一味求新而把合理的原有经验弃置不用保守和照搬原有设计保守和照搬原有设计坚决反对坚决反对三、三、技术设计阶

7、段技术设计阶段 绘制总装配草图、部件装配草图，由草图确定零部绘制总装配草图、部件装配草图，由草图确定零部件的外形、基本尺寸和零件工作图。件的外形、基本尺寸和零件工作图。 佳木斯大学专用 为了确定零件的基本尺寸，必须完成以下工作：为了确定零件的基本尺寸，必须完成以下工作： 1 1）机器的运动学设计机器的运动学设计 2 2）机器的动力学设计机器的动力学设计 3 3）零件的工作能力设计零件的工作能力设计 4 4）部件装配草图及总装配草图的设计部件装配草图及总装配草图的设计-结构设计结构设计 5 5）主要零件的校核计算主要零件的校核计算 确定确定原动机的参数原动机的参数（功率、转速、线速度等）。（功率

8、、转速、线速度等）。求解求解构件的运动参数构件的运动参数（转速、速度、加速度等）。（转速、速度、加速度等）。计算构件所受计算构件所受公称载荷（名义载荷）公称载荷（名义载荷）的大小和特性。的大小和特性。 由公称载荷大小和特性，根据工作能力准则作零由公称载荷大小和特性，根据工作能力准则作零部件的初步设计。通过计算或类比得出零件的基本部件的初步设计。通过计算或类比得出零件的基本尺寸。尺寸。 以结构设计尺寸为依据，对零件进行精确的受力分以结构设计尺寸为依据，对零件进行精确的受力分析和工作能力校核计算析和工作能力校核计算 佳木斯大学专用 四、四、技术文件编制技术文件编制 技术文件技术文件 设计说明书设计

9、说明书 使用说明书使用说明书 零件明细表零件明细表 标准件汇总表标准件汇总表产品验收条件产品验收条件. 技术文件技术文件-用来说明产品性能、设计、制造、操用来说明产品性能、设计、制造、操作使用、维护、或其它所有与产品相关的文档资料。作使用、维护、或其它所有与产品相关的文档资料。 佳木斯大学专用 技技术术设设计计方方案案设设计计计计划划提出任务提出任务分析对机器的要求分析对机器的要求确定任务要求确定任务要求机器功能分析机器功能分析提出可能的解决办法提出可能的解决办法组合几种可能的方案组合几种可能的方案决策决策-选定方案选定方案明确构形要求明确构形要求结构化结构化选择材料、确定尺寸选择材料、确定尺

10、寸零件设计零件设计编制技术文件编制技术文件评价评价决策决策确定结构形状与尺寸确定结构形状与尺寸评价评价部件设计部件设计总体设计总体设计机器设计的一般流程机器设计的一般流程佳木斯大学专用 设计机器的任务是在当前技术发展所能达到的条件下，根据生产及生活的需要提出的。不管机器的类型如何，一般来说，对机器都要提出以下的基本要求：使用功能要求使用功能要求2-3 对机器的主要要求对机器的主要要求使用功能要求使用功能要求-机器应具有预定的使用功能。这主要机器应具有预定的使用功能。这主要靠正确地选择机器的工作原理，正确地设计或选用能靠正确地选择机器的工作原理，正确地设计或选用能够全面实现功能要求的执行机构、传

11、动机构和原动机，够全面实现功能要求的执行机构、传动机构和原动机，以及合理地配置必要的辅助系统来实现。以及合理地配置必要的辅助系统来实现。-在满足预期功能的前提下，要求在满足预期功能的前提下，要求性能好、效率高、性能好、效率高、成本低成本低，造型美观，造型美观，在预定使用期限内要在预定使用期限内要安全可靠，安全可靠，操作方便、维修简单。操作方便、维修简单。具体要求如下：具体要求如下：经济性要求经济性要求劳动保护要求劳动保护要求可靠性要求可靠性要求其它专用要求其它专用要求佳木斯大学专用 经济性要求经济性要求-机器的经济性体现在设计、制造和使用机器的经济性体现在设计、制造和使用的全过程中，设计机器时