机械设计第九版第二章汇编

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1、第二章第二章 机械设计总论机械设计总论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机器的组成1 一台完整的机器的组成大致可包括：原动机部分传动部分执行部分润滑、显示、照明等辅助系统控制系统传感器传感器传感器2-1机器的组成机器的组成 先设计执行部分，再选择原动机，再设计传动部分，再设计控制系统，最后设计辅助系统。执行部分：主轴、工作台原动机：伺服电机、步进电机传

2、动部分：滚珠丝杆、齿轮控制系统：数控系统、驱动器辅助系统：润滑、冷却以数控铣床为例说明各个部分执行部分：主轴、工作台原动机：伺服电机、步进电机传动部分：滚珠丝杠控制系统：数控系统、驱动器设计机器的一般程序 计划阶段 方案设计阶段 技术设计阶段 技术文件编制阶段设计机器的一般程序：2-2设计机器的一般程序设计机器的一般程序(1)计划阶段 需求分析 对所设计的机器的需求情况作充分的调查研究和分析。 明确功能 明确机器所应具有的功能，为以后的决策提出由环境、经济、加工以及时限等各方面所确定的约束条件。设计任务书 包括机器的功能，经济性的估计，制造要求方面的大致估计，基本使用要求，以及完成设计任务的预

3、计期限等。(2)方案设计阶段 本阶段对设计的成败起关键的作用。在这一阶段中充分地表现出设计工作有多个解（方案）的特点。 复杂程度使用费用设计制造费用总费用费用(3)技术设计阶段 运动学设计：确定原动机参数及各运动构件运动参数 动力学计算：计算各主要零件上所受的名义载荷 工作能力设计：作零、部件的初步设计，确定零、部件的基本尺寸 部件装配草图及总装配草图设计：根据的主要零、部件的基本尺寸，设计出部件装配草图及总装配草图。这时需要很好地协调各零件结构尺寸，全面考虑其结构工艺性，使全部零件有最合理的构形 主要零件校核：在绘出部件装配草图及总装草图以后，所有零件的结构及尺寸均为已知。此时可以对各个零件

4、进行精确校核(4)技术文件编制阶段 技术文件的种类较多，常用的有机器的设计计算说明书、使用说明书、标准件明细表等。 设计计算说明书=方案选择+技术设计 使用说明书=性能参数范围+使用操作方法+日常保养及简单的维修方法+备用件的目录 其它技术文件，如检验合格单、外购件明细表、验收条件等，视需要与否另行编制。对机器的主要要求 (1)使用功能要求 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、传动机构和原动机 合理地配置必要的辅助系统 (2)经济性要求 设计制造的经济性表现为机器的成本低 使用经济性表现为高生产率，高效率，低能耗、低的管理和维护费用等。2-3对机器的主要要

5、求对机器的主要要求提高设计和制造经济性指标的主要途径有(针对生产方) 1)采用先进的现代设计方法，使设计参数最优化，达到尽可能精确的计算结果，保证机器足够的可靠性 2)最大限度地采用标准化、系列化及通用化的零、部件。 3)尽可能采用新技术、新工艺、新结构和新材料 4)合理地组织设计和制造过程 5)力求改善零件的结构工艺性，使其用料少、易加工、易装配提高使用经济性指标的主要途径有(针对使用方) 1)合理地提高机器的机械化和自动化水平，以期提高机器的生产率 2)选用高效率的传动系统，尽可能减少传动的中间环节，以期降低能源消耗 3)适当地采用防护及润滑，以延长机器的使用寿命 4)采用可靠的密封，减少

6、或消除渗漏现象(3)劳动保护要求 减少手柄数目 手柄位置便于操作 符合心理和习惯 美化外形和色彩 降噪声、防毒(4)可靠性要求 可靠度：规定时间内给定环境下正常工作的概率 采用备用系统和加强检测可提高可靠性(5)其它专用要求 对不同的机器，还有一些为该机器所特有的要求。 例如： 机床长期保持精度 飞机质量小、阻力小、运载能力大 流动使用的机器便于安装和拆卸 大型机器便于运输机械零件的主要失效形式1(1)整体断裂 指零件在载荷作用下，其危险截面的应力超过零件的强度极限而导致的断裂，或在变应力作用下，危险截面发生的疲劳断裂。 2-4机械零件的主要失效形式机械零件的主要失效形式机械零件的主要失效形式

7、2(2)过大的残余变形 当作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件将产生残余变形。齿轮齿面塑形变形轴承外圈塑性变形 机械零件的主要失效形式3(3)零件的表面破坏 零件表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳（点蚀）。齿面接触疲劳轴瓦磨损 机械零件的主要失效形式4(4)破坏正常工作条件引起的失效 液体摩擦的滑动轴承存在完整的润滑油膜 带传动传递的有效圆周力小于临界摩擦力设计机械零件时应满足的基本要求(一)避免在预定寿命期内失效的要求 (1)强度 除用于安全装置中预定适时破坏的零件外，对任何零件都是应当避免强度失效。 2-5设计机械零件时应满足的基本要求设计机械零件时应满足的基本要求 提高机械零件的

8、强度措施： 1、采用强度高的材料 2、使零件具有足够的截面尺寸 3、合理地设计零件的截面形状，增大截面的惯性矩 4、 热处理和化学热处理，提高材料的机械强度 5、提高制造精度，降低工作时的动载荷 6、配置各零件的相互位置，降低零件上的载荷 (2)刚度 刚度定义：零件在工作时产生弹性变形的允许限度 适用零件：弹性变形过大会影响机器工作性能的零件 提高零件的整体刚度措施： 1)增大零件截面尺寸或增大截面的惯性矩 2)缩短支承跨距或采用多支点承，减小挠曲变形提高零件的接触刚度措施： 1)增大贴合面积 2)降低表面粗糙度 (3)寿命 影响零件寿命的主要原因：疲劳、腐蚀、磨损 影响疲劳强度的主要因素：

9、应力集中、零件表面品质、环境状况 防腐蚀措施： 选用耐腐蚀材料、表面保护(发黑、表面镀层、喷涂漆膜及表面阳极化处理)不锈钢发黑(发蓝)镀层涂漆电镀车(二)结构工艺性要求 定义：在既定的生产条件下，能够方便而经济地生产出来，并便于装配。 若整体结构，齿间轴向距离较小，小齿轮不能滚齿，只能插齿，但插斜齿需要专门的螺旋导轨。 若焊接式，分别滚齿即可，但有装配误差。滚齿 插齿插斜齿加工铸造毛坯壁厚要均匀铸造细长零件截面要对称，以防弯曲1和2用冲压件代替，可节省工时和材料底座有凸台，接触面积减少，加工量少，接触精度高减少螺纹孔深度减少配合面长度加工尺寸尽量一致车槽加工钻孔(三)经济性要求 采用少余量或无