文档介绍：第一章机械设计概论
第一节课程简介
一、课程的性质和内容
是研究机械装置和机械系统的设计问题,培养同学们具有机械设计能力的技术基础课,是机械类专业的一门非常重要的主干课。
首先介绍几个常用的概念:
机械――机器和机构的总称。
――是机器的制造单元。有些零件是在各种机器中常用的,称之为通用零件;有些零件只有在特定的机器中才用到,称之为专用零件。
――为完成同一使命在结构上组合在一起并协调工作的零件。如滚动轴承。
注意:“机械零件”常用来泛指零件和部件。
*机械工业的生产水平是一个的重要标志。
*机械工业肩负着为国民经济各个部门提供装备和促进技术改造的重任。
*大量地设计制造和广泛采用各种先进的机器,可大大加强促进国民经济发展的力度,加速我国的现代化建设。
设计是生产机械产品的第一道工序。要想生产出好的产品,首先要有好的设计,设计是保证具有良好性能的首要环节。如果设计水平不高,即使有再好的加工制造能力也不可能生产出好的机械产品,可见机械设计在机械工程中的地位是非常重要的。
任何机械设计都是由若干个零件组成,机器的性能好坏就取决于它的主要零件和关键零件的性能好坏。要想设计出好的机器,必须首先设计好它的零件。因此,机械零件的设计是机械设计的基础,是机械设计的重要组成部分。
本课程的基本教学内容主要是通用机械零件的设计和计算。如齿轮、轴承、轴、带传动、链传动等。
本课程是一门实用性、适用性强的设计课程。介绍的是机械零件的基本设计方法。而近些年发展起来的如CAD、优化设计、可靠性设计等现代设计方法大多是建立在这些基本设计方法之上的,是对这些基本设计方法的发展和提高。
本课程的最终目的在于是同学们掌握综合运用各种机械零件和各种机构以及其他先修课的知识,设计和简单机械的能力。
什么是机械传动装置呢?首先来分析机器的组成。
执行机构
辅助系统
控制系统
传动装置
原动件
机器的组成如下:
传动装置――在原动件与执行机构之间传递运动、转换运动方式的装置。机械传动装置是本课程研究的主要内容之一。
二、课程的特点
*涉及面广
关系多――因与诸多先修课关系密切。
要求多――强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、经济性。
门类多――各类零件,各有特点,设计方法各异。
公式多――计算多,有解析式、半解析式、经验的、半经验的及定义式。
图表多――结构图、分析图、原理图、示意图、曲线图、标准、经验数表。
*实践性强─不仅读懂书就行,要多联系实际,要注重实践性环节。
*无重点─又都是重点,设计工作必须详尽,细小的疏忽也会导致严重事故。
*设计问题无统一答案─更多地谈论谁设计得更好,要注意发展求异思维。
学习中要处理好以下几个关系:
1)零件的设计与选用──是零件设计的两个主要途径。
2)设计计算与结构设计──设计决非只是计算,同学更应重视结构设计的学习。
3)性能要求与经济性──永远是一对矛盾,应学会合理地解决这一对矛盾。
4)经验设计与现代设计──二者均重要,前者是后者的基础。
5)具体的设计方法与一般的设计能力──前者是学习的形式,后者是学习的目的。
第二节机械零件的计算准则
几个概念:
:――指机械零件丧失工作能力或达不到设计要求的性能。
注意:1)失效并不单纯指破坏。破坏只是失效的形式之一。实际中的机械零件可能的失效形式很多,归结起来主要有以下几个方面的失效:强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、联接的松动以及可靠性等。
2)同一种机械零件的可能失效形式往往有数种。
:――机械零件不发生失效的安全工作限度。
:――对载荷而言的工作能力。
在设计中,应保证所设计的机械零件在正常工作中不发生任何失效。为此对于每种失效形式都制定了防止这种失效应满足的条件,这样的条件就是所谓的工作能力计算准则。它是设计机械零件的理论依据。
在机械零件的设计中,最终是要确定零件的结构尺寸。通常情况下,都希望尺寸小、重量轻,同时又不能在工作中发生任何失效。设计时就需要进行必要的计算。常用的计算方法有两种:
:――先分析零件的可能失效形式,根据该失效形式的计算准则通过计算确定零件的机构尺寸。
:――先根据经验确定零件的结构尺寸,然后在验算零件是否满足计算准则。如不满足,则应修改零件的尺寸。
一、载荷和应力的分类
载荷分为静载荷和变载荷。
由于运动中产生的惯性力和冲击等引起的载荷称为动载荷。
名义载荷: 在理想平稳条件下用力学公式求出的载荷。
计算载荷:=载荷系数K×名义载荷。其中载荷系数K用于计入在实际工作中机械零件受到的各种动载荷的影响。
应力
静应力