第1章 机械设计概要 §1-1 机械设计的基本要求 §1-2 机械设计的一般程序 §1-3 零件的主要失效形式 与设计准则 §1-4 机械零件的设计方法与步骤 §1-2 机械设计的一般程序
第1章 机械设计概要 §1-1 机械设计的基本要求 一、设计机器的基本要求： 1.功能要求 宝马、大众：发动机；比亚迪、奇瑞：外形
2.经济性要求 雪佛兰景程，变速齿轮箱，30#换20#低碳钢
3.劳动保护要求 动车追尾，信号错误引起的悲剧
4.环境保护要求 瑞士的经济发展与环境保护
5.可靠性要求 航母舰队的系统可靠性；奥迪A8L百公里加速4.3秒；86年美国挑战号航天飞机密封圈失效
零件应满足要求？ 1、强度 2、刚度 3、耐磨性 4、结构工艺性 5、减小质量 6、零件的寿命要求 防止断裂、塑性变形、点蚀； 最基本的要求；提高强度措施 1、强度 2、刚度 防止弹性变形超过允许极限； 措施：截面面积、支承跨度、结构 材料腐蚀和零件表面磨损是主要影响因素； 措施：结构、材料、制造、润滑和维护 3、耐磨性 零件便于制造，体现经济性要求； 综合考虑生产技术水平与条件。 4、结构工艺性 节省材料、减小零件惯性载荷、改善机器动态性能；措施：采用冲压件、焊接件代替铸、锻件 5、减小质量 6、零件的寿命要求
机械零件的强度、刚度和耐磨性是从设计上保证其可靠工作的基础。 零件可靠地工作是保证机器正常工作的基础。 零件具有良好的结构工艺性和较小的质量是良好经济性的基础。 鱼和熊掌不能兼得！ 设计时根据具体情况，合理选择，保证主要功能要求得以满足。
§1-2 机械设计的一般程序 机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。它是一个创造性的工作过程，同时也是一个尽可能多地利用已有的成功经验的工作。 机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。它是一个创造性的工作过程，同时也是一个尽可能多地利用已有的成功经验的工作。 作为一部完整的机器，它是一个复杂的系统。要提高设计质量，必须有一个科学的设计程序。 设计机器的一般程序： 计划阶段——确定机器功能，明确解决问题 方案设计阶段——机械原理解决方案设计 技术设计阶段——运动学、动力学、零件设计、装配草图设计、总装配图与零件工作图设计 技术文件编制阶段
§1-3 零件的主要失效形式与设计准则* 失效：零件由于某种原因丧失工作能力 一、主要失效形式： 1.整体断裂 冲击载荷、循环变应力，如：绳子拉断
2.过大的变形 弹簧秤、变形的自行车脚蹬子
3.零件的表面失效 黄河水电站叶轮叶片；沿海城市链轮锈蚀
液体摩擦的滑动轴承，只有在存在完整的润滑油膜时才能正常地工作；带传动，只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时才能正常地工作；高速转动的零件，只有在转速与转动件系统的固有频率避开一个适当的间隔才能正常工作。 4.破坏正常工作 条件引起的失效
二、零件设计准则： 1.强度准则 2.刚度准则 3.耐磨性准则 4.振动准则 腐蚀和磨损是两个主要因素； 条件性设计、经验性设计； 通过实验绘制特性曲线。 4.振动准则 高速运转机械的设计应注重此项准则。 举例：超临界汽轮发电机组。
超临界机组的关键大型部件，如汽轮机转子、叶片、锅炉管等，是制约现代重大装备制造业发展的瓶颈，
｛ §1-4 机械零件的设计方法与步骤 一、设计方法 1.理论设计 许用应力法 验算式 安全系数法 设计式 2.经验设计 优化设计； 蜗杆 3.模型实验设计 可靠性设计； 4.现代设计方法： 有限元法； 齿轮
二、机械零件设计的步骤 1.按机器原理方案选择零件类型; 2.根据机器的工作要求， 计算零件上的载荷; 3.选择零件的材料; ※ 2.根据机器的工作要求， 计算零件上的载荷; ※ 3.选择零件的材料; 4.分析零件的主要失效形式，选定设计准则，设计主要尺寸; ※ 5.结构设计; 6.必要的验算; 7.绘制零件工作图，写设计说明书。
§1-5 机械零件设计的基本原则 一、选择材料的基本原则 1. 常用材料 2. 机械零件材料的选用原则 金属材料 非金属材料 铁 钢 ：灰铸铁、球墨铸铁… (如：TH300 QT500-5) 黑色金属 有色金属 ：低碳钢、中碳钢、高碳钢、合金钢… (如：20 45 60 20CrMnTi ） 金属材料 非金属材料 ：铝(Al)、铜(ZCuSn10P1)…... 高分子材料 复合材料 陶瓷 ：塑料、橡胶、合成纤维 ：强如钢、轻如铝、硬如金刚石 ：强度高、弹性模量大、质量轻 2. 机械零件材料的选用原则 载荷及应力的大小和性质 零件的尺寸及重量 材料的经济性 零件的工作情况 零件的结构及加工性
二、标准化的原则 实施标准化是国家的一项重要技术法规。标准化的水平，是衡量设计现代化程度的一个重要标志。在设计中贯彻标准化，提高标准化程度和水平，将直接提高产品的质量和经济性。 标准化通常包括产品标准化、系列化和通用化。 我国标准分国家标准(GB) 、行业标准(JB、HB)和企业标准(QB)三级。 国际标准是指国际标准化组织ISO(International Standard Organized)和国际电工委员会IEC两个国际性的标准化机构公布的标准。我国是ISO和IEC的成员国。