第二章 机械设计总论 §2-1 机器的组成 原动机部分 传动部分 执行部分 一. 按功能分： 工作部分(具体实施做功的部分)

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1 第二章 机械设计总论 §2-1 机器的组成 原动机部分 传动部分 执行部分 一. 按功能分： 工作部分(具体实施做功的部分)
第二章 机械设计总论 §2-1 机器的组成 一. 按功能分： 工作部分(具体实施做功的部分) 功能：直接完成预定任务的装置 辅助系统，例如：润滑、显示、照明等 原动机部分 传动部分 控制系统 执行部分 动力部分(人力、畜力、风力、水力、电机、内燃机等) 功能：提供动力、实施能量转换 传动部分（机械传动、电力传动、流体传动等） 功能：减速、变速、传递动力、改变运动规律、多驱动 控制部分（启动、停止、保护等）。 功能：使各部分协调动作

2 传动系统 以汽车为例 － 机械系统的组成 动力系统 执行系统 操纵及控制系统 辅助装置 冷却、润滑、记数、照明 MAZDA 新车型设计

3 包装机总体 原动机

4 传动部分 执行部分

5 气动式: 气动凿岩机、喷砂机、气动隔振平台 电磁式: 电动机、磁悬浮列车、电磁制动器 光学式: 显微镜、望远镜、激光发生器
二. 按构成分析： 静联接 动联接 与动力源组合 零件 构件 机构 机器 三. 按媒体分析： 机械式: 自行车、水排风箱、天车、车床 液力式: 液压挖掘机、前装机、液压起重机 气动式: 气动凿岩机、喷砂机、气动隔振平台 电磁式: 电动机、磁悬浮列车、电磁制动器 光学式: 显微镜、望远镜、激光发生器 混合式: 汽车、飞机、列车、轮船、宇宙飞船

6 §2-2 设计机器的一般程序 产品规划 可行性报告设计任务书 原理方案设计 原理方案图 结构方案设计 结构设计草图 总体设计 总装配图
§2-2 设计机器的一般程序 产品规划 结构方案设计 原理方案设计 总体设计 施工设计 试制、批量生产、销售 可行性报告设计任务书 原理方案图 结构设计草图 总装配图 部装图、零件图技术文档

7 §2-3 对机器的主要要求 使用功能的要求 经济性要求 “三化”--标准化、系列化、通用化 劳动保护和环境保护要求 寿命与可靠性要求
§2-3 对机器的主要要求 使用功能的要求 经济性要求 “三化”--标准化、系列化、通用化 劳动保护和环境保护要求 寿命与可靠性要求 其他专用要求

8 §2-4、5、6、7、 机械零件设计概要 机械零部件的工作能力设计 工作能力 失效形式 设计准则 强度等的计算

9 一.零部件的的主要失效形式： 失效： 零部件不能满足工作要求称为失效。 机械零件的主要失效形式 整体断裂：拉、压、弯、剪、扭，疲劳断裂 过大的残余变形：应力超过屈服极限 零件的表面破坏：磨损，腐蚀、接触疲劳 破坏正常工作条件引起的失效： 打滑，共振，胶合等

10 二. 机械零件的工作能力： 强度问题——承载能力计算 零件不失效的限度 疲劳问题——寿命计算 1.强度计算 极限应力 工作应力 安全系数 许用应力 2.疲劳强度和疲劳寿命： 疲劳破坏：零件在交变应力循环下的破坏形式 3.载荷： 名义载荷：P 计算载荷：Pca=KP

11 三.机械零件的计算准则

12 四.机械零件设计的要求： （一）避免在预定寿命期限内失效的要求： 强度（不足）：
体积强度：塑性变形、脆断、疲劳断裂 表面强度：面 接 触 压溃、磨损 点、线接触 疲劳点蚀 、磨损 刚度不足：弹性变形过大 失去稳定性：静态稳定 → 压杆；动态稳定 → 转轴 其他问题：局部胶合；摩擦传动打滑；连接松动等 （二）结构工艺性的要求 良好的工艺性 在既定的使用要求、生产条件、生产规模 下，能用尽可能低的成本制造出来。

13 1.机加工零件的工艺性 1）要能加工 加工不出来一切免谈。 2）便于加工 减小辅助时间 （减少装夹和换刀）， 减少机动时间。 3）保证精度 越程槽，减少变 形(车工怕长杠、刨工 怕大板)，减少装夹。 4）提高刀具寿命 退刀槽，避免钻斜 孔、深孔和盲孔。

14 2.装配零件的工艺性 1）能装能卸 轴承定位台阶、 螺栓、定位销等。 2）提高效率 避免过定位和 辅助加工。 3）保证装配质量 合理的定位结构， 要能调整间隙。 热处理件的工艺性 尽可能使受热变型 一致：要求避免尖角， 壁厚均匀、形状对称， 少用细长杆、大薄板。

15 （三）经济性要求 （四）质量小的要求 （五）可靠性要求 五.机械零件的设计方法 1.理论设计 设计计算 校核计算 2.经验设计 3.模型设计 六.机械零件的设计步骤 1.根据零件的使用要求，选择零件的类型和结构； 2.计算其作用载荷； 3.根据零件类型、结构和所受载荷，分析失效形式，确定 设计准则； 4.选材； 5.根据设计准则，确定出零件的基本尺寸； 6.根据工艺性及标准化等原则，进行结构设计； 7.必要的校核计算； 8.画零件图，写说明书。

16 §2-9 机械零件的材料及其选用 一、常用材料：
1. 铸铁 性脆、不能碾压或锻造；易熔、液态流动性好；减震性、耐磨性好；有的易切削，有的强度高，广泛用作机架等复杂零件。分为灰铁、球铁、蠕铁、可锻铸铁、合金铸铁等。 2. 钢 有较好的机械、热处理和切削性能；分为碳钢和合金钢，含碳量有高、中、低之分；一般含碳量↑，强度、硬度↑，塑性、韧性↓，可通过热处理改善性能；常用中碳钢、 中碳合金钢。 3. 铸钢 强度、切削性优于铸铁，易熔性、流动性较铸铁差， 　适合作大尺寸零件。 4. 有色金属 铝合金强密比高，宜作高速、轻质零件，多用铸铝；铜合金导热、导电性好，减摩、耐磨、抗胶合性能好，宜作电器接插件、轴瓦、蜗轮等；轴承合金专门用来做轴承。 5. 其他　 高分子材料（橡胶、塑料、合成纤维）、 陶瓷材料、复合材料

17 二、常用热处理方法： 1.淬火 加热至临界温度，保温，急冷。提高硬度、耐磨性。 以表面淬火常用。 2.渗碳淬火 渗碳后淬火。使零件外硬内韧，耐磨、耐冲击。 4.渗氮 热处理温度低（-196℃），表面硬度大于渗碳淬火， 适于硬化后不磨削的零件，不耐冲击。 3.碳氮共渗 亦称氰化，目的同上。现在应用不多。 5.调质 淬火后高温回火；综合机械性能较好，也便于切削。 最常用的热处理方法之一。 6.正火（常化）加热并保温后，空冷。调整硬度、细化晶粒、便于切削。不重要的零件可作为最终热处理。 7.退火 加热并保温后，随炉缓慢冷却。降低硬度、均匀组织、消除内应力。对铸、锻、焊零件是常用的消除内应力的方法。

18 END 三、材料选用原则： 1.载荷、应力的大小和性质 2.零件的工作情况 3.零件的尺寸及质量 4.零件结构复杂程度及材料加工可能性
5.材料的经济性 6.材料供应状况 END