《江蘇大學(xué)機(jī)械原理及設(shè)計(jì)第二章機(jī)械設(shè)計(jì)總論》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《江蘇大學(xué)機(jī)械原理及設(shè)計(jì)第二章機(jī)械設(shè)計(jì)總論（20頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、課 件 1 機(jī) 械 原 理 及 設(shè) 計(jì)（ ）2021年 5月 24日 課 件 2 課 件 3 一 、 機(jī) 器 的 組 成 （ 本 節(jié) 將 以 汽 車 為 例 講 述 機(jī) 器 的 組 成 ）1動(dòng) 力 部 分 ： 原 動(dòng) 機(jī) 提 供 動(dòng) 力 （ 蒸 汽 機(jī) 、 電 動(dòng) 機(jī) 、 內(nèi) 燃 機(jī) 等 ）2執(zhí) 行 部 分 ： 完 成 預(yù) 定 的 功 能 （ 車 輪 、 懸 掛 系 統(tǒng) 及 底 盤 、 車 身 ）3傳 動(dòng) 部 分 ： 轉(zhuǎn) 換 運(yùn) 動(dòng) 形 式 、 運(yùn) 動(dòng) 及 動(dòng) 力 參 數(shù) （ 離 合 器 、 變 速 箱 、 傳 動(dòng) 軸 、 差 速 器 等 ）4控 制 部 分 ： 控 制 運(yùn) 行 狀 態(tài) （ 方
2、 向 盤 及 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 、 排 擋 桿 及 其 它 各 種 操 作 手 柄 及 剎 車 、 油 門 、 離 合 器 踏 板 ） 5輔 助 系 統(tǒng) ： 反 饋 運(yùn) 行 狀 態(tài) 并 發(fā) 出 信 號(hào) （ 潤(rùn) 滑 、 照 明 、 顯 示 、 信 號(hào) 等 ） 課 件 4 原 動(dòng) 機(jī) 部 分 傳 動(dòng) 部 分 執(zhí) 行 部 分輔 助 系 統(tǒng)控 制 系 統(tǒng)框 圖 中 的 部 分 表 示 機(jī) 器 的 基 本 組 成 部 分 ， 簡(jiǎn) 單 的 機(jī) 器 就 只 由這 三 部 分 組 成 ， 隨 著 機(jī) 器 功 能 越 來(lái) 越 復(fù) 雜 ， 對(duì) 機(jī) 器 的 精 確 度 要 求 也 越來(lái) 越 高 ， 輔 助 系 統(tǒng) 、
3、 控 制 系 統(tǒng) 就 應(yīng) 運(yùn) 而 生 ， 在 這 些 組 成 部 分 中 ， 絕 大多 數(shù) 機(jī) 器 不 可 或 缺 的 組 成 部 分 -傳 動(dòng) 部 分 （ 尤 其 是 機(jī) 械 傳 動(dòng) ） ， 這將 是 我 們 講 課 的 重 點(diǎn) （ 課 程 設(shè) 計(jì) ： 減 速 器 的 設(shè) 計(jì) ） 課 件 5 1功 能 要 求 （ 或 使 用 要 求 ） ： 如 起 動(dòng) 、 轉(zhuǎn) 彎 半 徑 、 噸 位 速 度 、 制 動(dòng)2經(jīng) 濟(jì) 要 求 ： 如 設(shè) 計(jì) 、 制 造 、 使 用 成 本 ， 采 用 標(biāo) 準(zhǔn) 化 、 系 列 化 、 通 用 化 的 零 部 件 （ 底 盤 、 車 橋 等 ）3安 全 性 與 勞 動(dòng)
4、 保 護(hù) 要 求 ： 安 全 裝 置 （ 氣 囊 、 安 全 帶 ） 、 噪 聲4生 態(tài) 環(huán) 境 的 要 求 ： 環(huán) 境 保 護(hù) （ 尾 氣 、 噪 聲 ）5人 機(jī) 工 程 與 造 型 ： 操 作 習(xí) 慣 、 外 型 美 觀 ， 符 合 美 學(xué) 原 則二 、 對(duì) 機(jī) 器 的 主 要 要 求 : （ 以 汽 車 為 例 ）6可 靠 性 要 求 ： 在 規(guī) 定 的 使 用 條 件 及 使 用 期 限 內(nèi) 不 出 故 障7.其 它 專 用 要 求 ： 特 殊 要 求 （ 防 彈 、 越 野 等 ） 課 件 6 機(jī) 器 的 先 進(jìn) 性 取 決 于 設(shè) 計(jì) 者 的 設(shè) 計(jì) 的 先 進(jìn) 水 平 ，機(jī) 械
5、設(shè) 計(jì) 經(jīng) 過(guò) 上 百 年 的 發(fā) 展 形 成 了 自 己 較 為 固 定 的程 序 ， 本 節(jié) 以 農(nóng) 用 車 為 例 結(jié) 合 框 圖 來(lái) 闡 述 設(shè) 計(jì) 機(jī) 器的 一 般 程 序 。設(shè) 計(jì) 的 各 個(gè) 階 段 是 相 互 聯(lián) 系 、 相 互 影 響 、 相 互 制 約 的 ， 在 設(shè) 計(jì) 中 不可 避 免 的 會(huì) 出 現(xiàn) 反 反 復(fù) 復(fù) ， 在 設(shè) 計(jì) 中 要 注 意 運(yùn) 用 先 進(jìn) 的 設(shè) 計(jì) 方 法 、設(shè) 計(jì) 手 段 來(lái) 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) ， 如 采 用 優(yōu) 化 設(shè) 計(jì) 、 可 靠 性 設(shè) 計(jì) 、 計(jì) 算 機(jī) 輔 助設(shè) 計(jì) 等 來(lái) 提 高 設(shè) 計(jì) 質(zhì) 量 ， 加 快 設(shè) 計(jì) 速 度 ，
6、縮 短 開(kāi) 發(fā) 周 期 ， 使 產(chǎn) 品 盡快 地 進(jìn) 入 市 場(chǎng) 、 占 領(lǐng) 市 場(chǎng) ， 獲 得 最 大 的 經(jīng) 濟(jì) 效 益 和 社 會(huì) 效 益 。 課 件 7試 制 、 檢 測(cè) 、 驗(yàn) 收 、 改 進(jìn) 原 型 的 設(shè) 計(jì)從 小 批 到 中 批 再 到 大 批 ， 注 重 ， 不斷 反 饋 信 息 ， 不 斷 改 進(jìn) 、 不 斷 提 高 市 場(chǎng) 調(diào) 研 、 比 較 分 析 并 擬 定 如 :開(kāi) 發(fā) 的 噸 位 、 市 場(chǎng) 的 占 有 率 、 社 會(huì) 效 益 、 經(jīng) 濟(jì) 效益 、 性 能 的 先 進(jìn) 性 等 計(jì) 劃 階 段(提 出 問(wèn) 題 )技 術(shù) 設(shè) 計(jì) 階 段 (解 決 問(wèn) 題 )試 制 鑒
7、 定 階 段 (驗(yàn) 證 問(wèn) 題 )方 案 設(shè) 計(jì) 階 段 (分 析 問(wèn) 題 ) 產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì) 定 型批 量 生 產(chǎn) 階 段 對(duì) 機(jī) 器 進(jìn) 行 功 能 分 析 ， 組 合 出 設(shè) 計(jì) 方 案 以 供 選 擇 ，評(píng) 價(jià) 決 策 、 選 擇 。 如 ： 四 輪 、 三 輪 ；柴 油 機(jī) 、 汽 油 機(jī) ； 有 無(wú) 駕 駛 室 ； 傳 動(dòng) 方 案 （ 皮 帶 、鏈 、 傳 動(dòng) 軸 ） 等運(yùn) 動(dòng) 分 析 ： 原 動(dòng) 機(jī) 參 數(shù) -各 運(yùn) 動(dòng) 構(gòu) 件 的 運(yùn) 動(dòng) 參 數(shù)動(dòng) 力 分 析 ： 由 運(yùn) 動(dòng) 參 數(shù) 計(jì) 算 零 件 所 受 載 荷 的 大 小零 件 工 作 能 力 分 析 ： 由 載 荷 進(jìn)
8、行 零 件 的 初 步 設(shè) 計(jì)圖 紙 設(shè) 計(jì) 及 技 術(shù) 文 件 編 制 ： 繪 圖 （ 總 裝 圖 、 部 件圖 、 零 件 圖 ） 、 編 制 技 術(shù) 文 件 （ 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 、 工藝 文 件 、 標(biāo) 準(zhǔn) 件 、 自 制 件 、 外 協(xié) 件 明 細(xì) 表 、 使 用說(shuō) 明 書 ） 等 課 件 8 一 、 設(shè) 計(jì) 零 件 應(yīng) 滿 足 的 基 本 要 求1在 預(yù) 定 的 壽 命 期 內(nèi) 安 全 可 靠 、 避 免 失 效 的 要 求 ， 具 體 表 現(xiàn) 為 ： 強(qiáng) 度 不 足 會(huì) 引 起 斷 裂 、 較 大 的 殘 余 變 形 （ 塑 性 變 形 ）： 剛 度 不 足 會(huì) 造 成 彈 性
9、 變 形 超 過(guò) 允 許 的 限 度： 影 響 壽 命 的 主 要 因 素 有 材 料 的 疲 勞 、 材 料 的 腐 蝕 、 磨 損2結(jié) 構(gòu) 工 藝 性 的 要 求 ： 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 便 于 制 造 加 工 與 裝 拆 、 降 低 成 本3經(jīng) 濟(jì) 性 、 質(zhì) 量 小 的 要 求 ： 價(jià) 廉 物 美 、 輕 巧 耐 用 （ 遵 循 三 化 原 則 ）4可 靠 性 要 求 ： 零 件 的 可 靠 性 決 定 了 機(jī) 器 的 可 靠 性 課 件 9 二 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 中 的 “ 三 化 ”： 對(duì) 零 件 的 尺 寸 、 結(jié) 構(gòu) 要 素 、 材 料 特 性 、 檢 驗(yàn)方 法 、 設(shè) 計(jì) 方 法
10、、 制 圖 要 求 等 制 定 出 統(tǒng) 一 的 共 同 遵 守 的 標(biāo)準(zhǔn) （ 如 ： 螺 紋 聯(lián) 接 件 ， 滾 動(dòng) 軸 承 等 用 途 最 廣 的 零 件 進(jìn) 行 大量 的 、 集 中 制 造 ， 用 戶 根 據(jù) 要 求 選 用 ）： 對(duì) 同 一 產(chǎn) 品 ， 為 了 適 應(yīng) 不 同 的 使 用 條 件 ， 在同 一 基 本 結(jié) 構(gòu) 或 基 本 尺 寸 的 條 件 下 ， 規(guī) 定 出 若 干 個(gè) 輔 助 尺 寸不 同 的 產(chǎn) 品 ， 稱 為 不 同 的 系 列 （ 如 ： 滾 動(dòng) 軸 承 的 直 徑 系 列 、寬 度 系 列 ， 工 程 機(jī) 械 的 系 列 化 ）： 不 同 的 產(chǎn) 品 間 ，
11、 零 部 件 要 能 相 互 通 用 （ 如 ：汽 車 與 農(nóng) 用 車 之 間 零 部 件 的 通 用 ） 課 件 10 : 國(guó) 標(biāo) (G B)、 行 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) (如 JB)、 企 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn): ISO 標(biāo) 準(zhǔn)三 機(jī) 械 零 件 設(shè) 計(jì) 步 驟1 類 型 選 擇 （ 選 型 ） ： 選 擇 符 合 要 求 的 零 件 類 型 與 結(jié) 構(gòu)2 受 力 分 析 ： 計(jì) 算 載 荷 、 求 作 用 力3 材 料 選 擇 ： 選 擇 合 適 的 材 料5 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ： 根 據(jù) 工 藝 及 標(biāo) 準(zhǔn) 化 進(jìn) 行 零 件 的4 承 載 能 力 計(jì) 算 ： 分 析 零 件 的 失 效 形 式 ， 確 定
12、 計(jì) 算 準(zhǔn) 則 ，確 定 零 件 的 基 本 尺 寸 設(shè) 計(jì) 是 一 個(gè) 邊 計(jì) 算 、 邊 畫 圖 、 邊 修 改 的 反 復(fù) 過(guò) 程 ， 上 述 步 驟 要 反 復(fù)地 進(jìn) 行 才 能 設(shè) 計(jì) 出 優(yōu) 秀 的 產(chǎn) 品 來(lái) ， 是 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 的 重要 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 之 一 標(biāo) 準(zhǔn)分 類 6 校 核 計(jì) 算 、 畫 零 件 工 作 圖 、 編 寫 技 術(shù) 資 料 課 件 11 四 機(jī) 械 零 件 的 常 規(guī) 設(shè) 計(jì) 方 法 ：1經(jīng) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) ： 根 據(jù) 對(duì) 某 類 零 件 已 有 的 設(shè) 計(jì) 與 使 用 實(shí) 踐 而 歸 納 出 的 經(jīng)驗(yàn) 關(guān) 系 式 ， 或 根 據(jù) 設(shè) 計(jì) 者 本 人
13、 的 經(jīng) 驗(yàn) 用 類 比 的 辦 法 所 進(jìn) 行 的 設(shè) 計(jì) 。 如 ：箱 體 、 機(jī) 架 、 傳 動(dòng) 零 件 的 各 結(jié) 構(gòu) 要 素 等 ， 一 般 用 在 不 重 要 的 場(chǎng) 合 。2模 型 實(shí) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) ： 對(duì) 一 些 尺 寸 巨 大 而 結(jié) 構(gòu) 又 很 復(fù) 雜 的 重 要 零 件 尤 其是 一 些 重 型 整 體 機(jī) 械 零 件 ， 為 提 高 設(shè) 計(jì) 質(zhì) 量 ， 可 采 用 此 方 法 。 即 根 據(jù)相 似 理 論 的 方 法 做 模 型 ， 從 對(duì) 模 型 的 模 擬 工 作 狀 態(tài) 中 取 得 數(shù) 據(jù) 后 再 作為 設(shè) 計(jì) 的 依 據(jù) ， 對(duì) 設(shè) 計(jì) 進(jìn) 行 逐 步 的 修 改
14、 ， 直 至 完 善 。 如 ： 飛 機(jī) 的 風(fēng) 洞試 驗(yàn) 、 橋 梁 、 水 壩 、 大 型 的 發(fā) 電 機(jī) 組 （ 從 小 到 大 逐 步 開(kāi) 發(fā) ） 。3理 論 設(shè) 計(jì) ： 根 據(jù) 在 模 型 實(shí) 驗(yàn) 與 科 學(xué) 理 論 基 礎(chǔ) 上 發(fā) 展 起 來(lái) 的 設(shè) 計(jì) 理 論 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 的 方 法 ， 應(yīng) 用 形 式 有 ： （ 由 已 知 載 荷 與 材 料 性能 求 零 件 的 尺 寸 ） ； （ 已 知 零 件 尺 寸 ， 校 核 其 是 否 滿 足 使用 的 要 求 ） 。 課 件 12 是 指 零 件 失 去 了 正 常 的 工 作 能 力 ， 零件 的 失 效 將 不 可 避
15、免 的 導(dǎo) 致 機(jī) 器 的 失 效 ， 零 件 的 性 能 與 質(zhì) 量直 接 影 響 機(jī) 器 的 性 能 與 質(zhì) 量 。下 面 將 把 失 效 形 式 和 與 其 對(duì) 應(yīng) 的 設(shè) 計(jì) 準(zhǔn) 則 結(jié) 合 起 來(lái) 進(jìn) 行 講 解 課 件 13 設(shè) 計(jì) 準(zhǔn) 則 ：強(qiáng) 度 條 件 ： 有 二 種 表 達(dá) 形 式失 效 形 式 ：一 1 應(yīng) 力 表 示 法 ：正 應(yīng) 力剪 應(yīng) 力 slim, slim, 2 安 全 系 數(shù) 表 示 法 ：正 應(yīng) 力剪 應(yīng) 力 ss ca lim ss ca lim 課 件 14討 論 ： 越 小 ， 或 Sca越 大 ， 則 強(qiáng) 度 越 好 ? 說(shuō) 明 ： 1lim為 極
16、 限 應(yīng) 力 ， 即 ： B 強(qiáng) 度 極 限 -靜 強(qiáng) 度 斷 裂 ； s 屈 服 極 限 -塑 性 變 形 ； r -疲 勞 斷 裂 （ 在 第 三 章 講 述 ） Hlim -疲 勞 點(diǎn) 蝕 （ 在 第 三 章 講 述 ） 2Sca為 計(jì) 算 的 安 全 系 數(shù) 3也 與 之 相 同 課 件 15 設(shè) 計(jì) 準(zhǔn) 則 ：失 效 形 式 ：?jiǎn)?： 合 金 鋼 代 替 碳 鋼 能 否 提 高 零 件 的 剛 度 ？二 剛 度 條 件 ：彎 曲 剛 度 ： 撓 度 y y 扭 轉(zhuǎn) 剛 度 ： 扭 轉(zhuǎn) 角 T T偏 轉(zhuǎn) 角 y 課 件 16 設(shè) 計(jì) 準(zhǔn) 則 ： 。 影 響 壽 命 的 主 要 因 素
17、是 腐 蝕 、 過(guò) 度 磨損 、 疲 勞 （ 表 面 接 觸 疲 勞 、 整 體 疲 勞 簡(jiǎn) 稱 疲 勞 ） 。1. 對(duì) 于 腐 蝕 、 磨 損 由 于 因 素 很 復(fù) 雜 ， 無(wú) 有 效 的 定 量 的 計(jì) 算 方 法 ， 一般 只 作 條 件 性 計(jì) 算 。 如 （ “ ）2. 對(duì) 于 疲 勞 是 求 出 使 用 壽 命 時(shí) 的 疲 勞 極 限 來(lái) 作 為 計(jì) 算 的 依 據(jù) （見(jiàn) 前 面 的 部 分 ） ， 在 軸 承 的 壽 命 計(jì) 算 中 我 們 將 具 體 的應(yīng) 用 到 和 后 面 將 要 將 要 講 的失 效 形 式 ： （ 表 現(xiàn) 為 ： 腐 蝕 、 磨 損 、 接 觸 疲 勞
18、 ）pp 防 止 壓 力 過(guò) 大 而 產(chǎn) 生 過(guò) 度 磨 損vv 防 止 速 度 過(guò) 高 而 產(chǎn) 生 過(guò) 度 磨 損pvpv 防 止 溫 度 過(guò) 高 而 發(fā) 生 膠 合三 耐 磨 性 準(zhǔn) 則 （ 條 件 性 計(jì) 算 ： 如 在 不 完 全 液 體 潤(rùn) 滑 滑 動(dòng) 軸 承 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 中 ） 課 件 17振 動(dòng) 穩(wěn) 定 性 準(zhǔn) 則 ： 固 有 頻 率 f與 激 振 頻 率 fp 之 間 滿足 085f fp或 115f fp的 關(guān) 系 。 四 失 效 形 式 ： 。 有 些 零 件 只有 在 一 定 的 工 作 條 件 下 才 能 正 常 工 作 ， 當(dāng) 條 件 被 破 壞是 就 不 能
19、 正 常 工 作 ， 從 而 導(dǎo) 致 失 效 。 如 表 現(xiàn) 為 ：1. 帶 傳 動(dòng) 及 摩 擦 輪 傳 動(dòng) 中 ， 傳 遞 的 有 效 圓 周 力 大 于 臨 界摩 擦 力 ， 將 發(fā) 生 打 滑 的 失 效 。2. 完 全 液 體 潤(rùn) 滑 滑 動(dòng) 軸 承 中 的 完 整 潤(rùn) 滑 油 膜 被 破 壞 ， 將發(fā) 生 過(guò) 熱 、 膠 合 、 磨 損 等 失 效 。3. 高 速 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 零 件 （ 轉(zhuǎn) 子 ） 的 固 有 頻 率 接 近 激 振 頻 率 時(shí)將 發(fā) 生 共 振 引 起 振 幅 過(guò) 大 ， 引 起 斷 裂 的 失 效 。設(shè) 計(jì) 準(zhǔn) 則 ：。 如 采 用 限 制 工 作 載 荷 、
20、供 油 充 分 、 避 開(kāi) 激 振 頻 率 （） 等 來(lái) 確 保 零 件 的 正 常 工 作 條 件 課 件 18 一 耐 熱 性 準(zhǔn) 則 ： 一 些 特 殊 的 零 件 特 殊 要 求二 可 靠 性 準(zhǔn) 則： 指 產(chǎn) 品 在 規(guī) 定 條 件 下 和 規(guī) 定 時(shí) 間 內(nèi) ， 完 成 規(guī)定 功 能 的 概 率 。 一 批 零 件 ， 設(shè) 個(gè) 同 樣 零 件 ， 在 規(guī) 定 時(shí) 間 內(nèi) 有 N f 個(gè) 失 效 ， Nt 個(gè) 仍 能 正 常 工 作 ， 則 可 靠 度 為 ：1 1 tt ftt FR NNNNR 應(yīng) 力 /強(qiáng) 度應(yīng)力強(qiáng)度 分布密度 應(yīng) 力 強(qiáng) 度lim 五 課 件 19本 章 結(jié) 束 課 件 20謝 謝 大 家 ！ 謝 謝 大 家 ！
江蘇大學(xué)機(jī)械原理及設(shè)計(jì)第二章機(jī)械設(shè)計(jì)總論
