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機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 版權(quán)信息
- ISBN：9787030607751
- 條形碼：9787030607751 ; 978-7-03-060775-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
- 重量：暫無(wú)
- 所屬分類：>
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 本書特色
***教學(xué)名師主編，體現(xiàn)***教學(xué)成果獎(jiǎng)的優(yōu)秀教學(xué)理念 ***精品資源共享課、國(guó)家精品在線開放課程配套教材
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 內(nèi)容簡(jiǎn)介
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》由首屆教學(xué)名師牽頭主編，以教學(xué)成果獎(jiǎng)、國(guó)家精品課程、國(guó)家精品資源共享課和國(guó)家精品在線開放課程的相關(guān)內(nèi)容和資源作為支撐，并力求反映當(dāng)今新專業(yè)技術(shù)成果。 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》采用新頒布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和資料，重點(diǎn)突出，語(yǔ)言精練，部分難點(diǎn)內(nèi)容配有動(dòng)畫或視頻。《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》共16章，內(nèi)容包括緒論、平面機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、輪系、帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)、螺紋連接與螺旋傳動(dòng)、軸與軸轂連接、滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器和離合器、彈簧、機(jī)械的調(diào)速與平衡。
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 目錄
目錄
第1章 緒論 1
1.1 機(jī)器的組成 1
1.2 機(jī)械應(yīng)滿足的基本要求及機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序 2
1.2.1 機(jī)械應(yīng)滿足的基本要求 2
1.2.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序 2
1.3 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述 3
1.3.1 機(jī)械零件的失效與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 3
1.3.2 機(jī)械零件的設(shè)計(jì)方法 5
1.3.3 機(jī)械零件的常用材料和選擇原則 9
1.4 本課程的性質(zhì)、研究?jī)?nèi)容和任務(wù) 11
習(xí)題 11
第2章 平面機(jī)構(gòu)基礎(chǔ) 12
2.1 機(jī)構(gòu)的組成 12
2.1.1 構(gòu)件 12
2.1.2 運(yùn)動(dòng)副 13
2.2 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 14
2.3 平面機(jī)構(gòu)的自由度 17
2.3.1 平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式 17
2.3.2 計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng) 18
習(xí)題 21
第3章 連桿機(jī)構(gòu) 23
3.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式和特性 23
3.1.1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 23
3.1.2 雙曲柄機(jī)構(gòu) 26
3.1.3 雙搖桿機(jī)構(gòu) 27
3.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件 28
3.3 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化 29
3.3.1 回轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副 29
3.3.2 取不同構(gòu)件為機(jī)架 29
3.3.3 雙移動(dòng)副四桿機(jī)構(gòu) 30
3.3.4 擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副 31
3.3.5 四桿機(jī)構(gòu)的組合 32
3.4 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 32
3.4.1 按照給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 32
3.4.2 按照給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 33
3.4.3 按照給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 34
3.4.4 按照給定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) 34
習(xí)題 36
第4章 凸輪機(jī)構(gòu) 38
4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類 38
4.1.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 38
4.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)的分類 38
4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 40
4.2.1 凸輪機(jī)構(gòu)的基本概念 40
4.2.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 41
4.3 凸輪輪廓設(shè)計(jì) 44
4.3.1 反轉(zhuǎn)法原理 44
4.3.2 圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓 44
4.4 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 47
4.4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 47
4.4.2 基圓半徑 48
4.4.3 滾子半徑 48
習(xí)題 49
第5章 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 50
5.1 棘輪機(jī)構(gòu) 50
5.1.1 棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理 50
5.1.2 棘輪機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用 50
5.1.3 棘輪機(jī)構(gòu)主要參數(shù)和工作條件 52
5.2 槽輪機(jī)構(gòu) 53
5.2.1 槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理 53
5.2.2 槽輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù) 54
5.3 其他間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 54
5.3.1 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 54
5.3.2 凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 55
習(xí)題 56
第6章 齒輪傳動(dòng) 57
6.1 齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和分類 57
6.2 齒廓嚙合的基本定律 58
6.3 漸開線齒廓 59
6.3.1 漸開線及其性質(zhì) 59
6.3.2 漸開線齒廓符合齒廓嚙合基本定律 59
6.4 漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪 61
6.4.1 直齒圓柱齒輪各部分的名稱及基本參數(shù) 61
6.4.2 標(biāo)準(zhǔn)齒輪 62
6.5 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合 63
6.5.1 正確嚙合條件 63
6.5.2 標(biāo)準(zhǔn)安裝 63
6.5.3 連續(xù)傳動(dòng)條件 64
6.6 漸開線直齒圓柱齒輪的加工 64
6.6.1 齒輪加工的基本原理 64
6.6.2 根切和*少齒數(shù) 66
6.6.3 變位齒輪 68
6.6.4 齒輪加工精度 69
6.7 齒輪的失效和齒輪材料 70
6.7.1 齒輪的失效 70
6.7.2 齒輪的材料 71
6.8 直齒圓柱齒輪的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算 72
6.8.1 受力分析和計(jì)算載荷 72
6.8.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 73
6.8.3 齒根的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 75
6.8.4 齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)選擇 77
6.9 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 79
6.9.1 斜齒圓柱齒輪齒廓曲面的形成及嚙合特點(diǎn) 79
6.9.2 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算 80
6.9.3 斜齒圓柱齒輪的重合度 81
6.9.4 斜齒圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪 82
6.9.5 斜齒圓柱齒輪的受力分析 82
6.9.6 斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 83
6.10 錐齒輪傳動(dòng) 85
6.10.1 錐齒輪概述 85
6.10.2 直齒錐齒輪齒廓特點(diǎn) 86
6.10.3 標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)的幾何計(jì)算 86
6.10.4 直齒錐齒輪傳動(dòng)的受力分析 87
6.11 齒輪結(jié)構(gòu) 88
6.12 齒輪傳動(dòng)的效率和潤(rùn)滑 90
6.12.1 齒輪傳動(dòng)的效率 90
6.12.2 齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑 91
習(xí)題 91
第7章 蝸桿傳動(dòng) 93
7.1 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型 93
7.2 圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸 94
7.2.1 圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù) 94
7.2.2 圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何計(jì)算 96
7.3 蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和結(jié)構(gòu) 97
7.3.1 失效形式 97
7.3.2 蝸桿傳動(dòng)的材料選擇 97
7.3.3 蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu) 97
7.4 蝸桿傳動(dòng)的受力分析和強(qiáng)度計(jì)算 98
7.4.1 蝸桿傳動(dòng)的受力分析 98
7.4.2 蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 99
7.5 蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑和熱平衡計(jì)算 100
7.5.1 蝸桿傳動(dòng)的效率 100
7.5.2 蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑 101
7.5.3 蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算 101
習(xí)題 103
第8章 輪系 104
8.1 輪系概述 104
8.1.1 輪系的分類 104
8.1.2 輪系的傳動(dòng)比 104
8.1.3 從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向 105
8.2 輪系的傳動(dòng)比計(jì)算 106
8.2.1 定軸輪系的傳動(dòng)比 106
8.2.2 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比 106
8.2.3 混合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算 108
8.3 輪系的功用 108
8.3.1 實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比 108
8.3.2 實(shí)現(xiàn)變速、換向傳動(dòng) 109
8.3.3 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成和分解 109
8.3.4 其他功用 110
習(xí)題 110
第9章 帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng) 112
9.1 帶傳動(dòng)類型、特點(diǎn)和應(yīng)用 112
9.1.1 帶傳動(dòng)的類型與主要特點(diǎn) 112
9.1.2 V帶標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu) 113
9.1.3 帶傳動(dòng)的幾何參數(shù) 114
9.2 帶傳動(dòng)工作情況分析 115
9.2.1 帶傳動(dòng)受力分析 115
9.2.2 帶的應(yīng)力分析 116
9.2.3 帶傳動(dòng)彈性滑動(dòng)和打滑 117
9.3 普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 118
9.3.1 帶傳動(dòng)的主要失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 118
9.3.2 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算和參數(shù)選擇 118
9.4 同步帶傳動(dòng)簡(jiǎn)介 122
9.5 帶輪設(shè)計(jì) 123
9.6 帶傳動(dòng)的張緊裝置 124
9.7 鏈傳動(dòng)類型和應(yīng)用 127
9.7.1 鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用 127
9.7.2 鏈傳動(dòng)的類型 127
9.8 滾子鏈傳動(dòng) 129
9.8.1 滾子鏈傳動(dòng)的結(jié)構(gòu) 129
9.8.2 滾子鏈標(biāo)準(zhǔn) 129
9.8.3 鏈輪 130
9.9 鏈傳動(dòng)工作情況分析 132
9.9.1 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性 132
9.9.2 鏈傳動(dòng)的受力分析 133
9.10 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 133
9.10.1 滾子鏈傳動(dòng)的失效形式 133
9.10.2 滾子鏈的功率曲線 134
9.10.3 滾子鏈傳動(dòng)參數(shù)的選擇 135
9.10.4 低速鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 136
9.11 鏈傳動(dòng)的布置和潤(rùn)滑 136
9.11.1 鏈傳動(dòng)的布置與張緊 136
9.11.2 鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑 137
習(xí)題 139
第10章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng) 140
10.1 螺紋 140
10.1.1 螺紋的形成及主要參數(shù) 140
10.1.2 螺紋副的受力分析、效率和自鎖 141
10.1.3 螺紋的類型 143
10.2 螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件 144
10.2.1 螺紋連接的主要類型 144
10.2.2 標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接件 146
10.2.3 螺紋連接件的材料及許用應(yīng)力 148
10.3 螺紋連接的預(yù)緊和防松 149
10.3.1 螺紋連接的預(yù)緊 149
10.3.2 螺紋連接的防松 150
10.4 螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算 151
10.4.1 普通螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算 151
10.4.2 加強(qiáng)桿螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算 155
10.5 提高螺紋連接強(qiáng)度的措施 156
10.5.1 改善螺紋牙間載荷分布不均的現(xiàn)象 156
10.5.2 減小影響螺栓疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力幅 157
10.5.3 避免附加應(yīng)力 157
10.5.4 減小應(yīng)力集中 158
10.5.5 采用合理的制造工藝 158
10.6 螺旋傳動(dòng) 158
10.6.1 螺旋傳動(dòng)類型與特點(diǎn) 158
10.6.2 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì) 160
10.6.3 其他螺旋傳動(dòng)簡(jiǎn)介 164
習(xí)題 165
第11章 軸與軸轂連接 167
11.1 軸的概述 167
11.1.1 軸的功用與分類 167
11.1.2 軸的材料 168
11.1.3 軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 169
11.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 170
11.2.1 軸上零件的裝配方案 170
11.2.2 軸上零件的定位 170
11.2.3 各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定 172
11.2.4 軸的結(jié)構(gòu)工藝性 172
11.2.5 提高軸的承載能力的常用措施 173
11.3 軸的工作能力計(jì)算 174
11.3.1 軸的強(qiáng)度計(jì)算 174
11.3.2 軸的剛度計(jì)算 178
11.3.3 軸的臨界轉(zhuǎn)速 179
11.4 軸轂連接 180
11.4.1 鍵連接 180
11.4.2 花鍵連接 183
11.4.3 銷連接 183
11.4.4 成形連接 184
11.4.5 過(guò)盈連接 184
11.4.6 脹套連接 184
習(xí)題 185
第12章 滑動(dòng)軸承 187
12.1 滑動(dòng)軸承概述 187
12.1.1 摩擦狀態(tài) 187
12.1.2 滑動(dòng)軸承特點(diǎn) 187
12.1.3 滑動(dòng)軸承的分類 188
12.2 滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu) 189
12.2.1 徑向滑動(dòng)軸承 189
12.2.2 止推滑動(dòng)軸承 190
12.3 軸瓦結(jié)構(gòu)與材料 190
12.3.1 軸瓦結(jié)構(gòu) 190
12.3.2 軸瓦材料 191
12.4 滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 192
12.4.1 潤(rùn)滑劑 193
12.4.2 潤(rùn)滑方法和潤(rùn)滑裝置 194
12.5 非液體摩擦滑動(dòng)軸承的計(jì)算 195
12.5.1 向心軸承 195
12.5
展開全部
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 節(jié)選
第1章 緒論 1.1 機(jī)器的組成 人類在長(zhǎng)期的生活和生產(chǎn)實(shí)踐中，為了代替或減輕勞動(dòng)、改善勞動(dòng)條件、提高生產(chǎn)效率，設(shè)計(jì)和制造出了各種各樣的機(jī)器。在工業(yè)生產(chǎn)和人們的衣、食、住、行等日常生活中，都離不開各種類型的機(jī)器。國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門使用機(jī)器的程度是衡量一個(gè)國(guó)家社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 機(jī)器是執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，用來(lái)變換或傳遞能量、物料或信息。比如電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，起重機(jī)用于起吊搬運(yùn)物料，照相機(jī)用于變換和傳遞信息。 任何一臺(tái)機(jī)器都是由許多機(jī)械零件組合而成的，即零件是組成機(jī)器的不可拆的基本單元。為實(shí)現(xiàn)某種功能而組合在一起進(jìn)行協(xié)同工作的零件組合，稱作部件，比如滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、減速器等。根據(jù)使用情況，機(jī)械零部件可分為兩大類：一是在各種機(jī)器中普遍使用的零部件，稱為通用零部件，如齒輪、鍵、帶、螺栓、螺母等；二是只在一定類型機(jī)器中使用的零部件，稱為專用零部件，如內(nèi)燃機(jī)的曲軸、汽輪機(jī)的葉片等。某些零件固連在一起構(gòu)成沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的剛性組合，成為機(jī)器中獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元，稱作構(gòu)件。零件與構(gòu)件的區(qū)別為：零件是制造的基本單元，構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)的基本單元。 從運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)分析，可以認(rèn)為機(jī)器是由若干機(jī)構(gòu)組成的。每個(gè)機(jī)構(gòu)包含若干構(gòu)件，各構(gòu)件之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。比如圖 1-1所示的單缸內(nèi)燃機(jī)，包括曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(曲軸 1、連桿 2、活塞 3)、齒輪機(jī)構(gòu)(齒輪 5和齒輪 6)和凸輪機(jī)構(gòu)(凸輪 7、挺桿 8)等機(jī)構(gòu)。 按功能劃分，一臺(tái)完整的機(jī)器通常包括四個(gè)基本組成部分：動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分和控制部分。動(dòng)力部分又稱作原動(dòng)機(jī)，是機(jī)器工作的動(dòng)力來(lái)源，應(yīng)用*廣的為電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)。執(zhí)行部分是機(jī)器直接從事工作的部分。通常，很少有機(jī)器將原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行部分直接相連，而需要通過(guò)傳動(dòng)部分(又稱傳動(dòng)裝置)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換。傳動(dòng)裝置的作用包括：①改變轉(zhuǎn)速(如減速、增速、變速等)；②改變運(yùn)動(dòng)形式，原動(dòng)機(jī)一般做等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而執(zhí)行部分可能做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)、間歇運(yùn)動(dòng)等；③實(shí)現(xiàn)動(dòng)力分配，有的機(jī)器中可能包含多個(gè)執(zhí)行部分，需要由傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)各執(zhí)行部分間的動(dòng)力分配。近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)的飛速發(fā)展，控制部分在機(jī)器工作中起著越來(lái)越重要的作用。此外，為了使機(jī)器更好地工作，通常還需要增加潤(rùn)滑、照明、顯示等輔助部分。 機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程主要研究機(jī)械中的常用機(jī)構(gòu)和通用零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法。 圖 1-1 單缸內(nèi)燃機(jī) 1-曲軸；2-連桿；3-活塞；4-氣缸體； 5-小齒輪； 6-大齒輪；7-凸輪； 8-挺桿 1.2 機(jī)械應(yīng)滿足的基本要求及機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序 1.2.1 機(jī)械應(yīng)滿足的基本要求 除一些特殊機(jī)械外，大多數(shù)機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求。 1．使用功能要求 機(jī)器首先應(yīng)滿足其預(yù)期的使用功能要求，如其工作部分的運(yùn)動(dòng)形式、速度、運(yùn)動(dòng)精度和平穩(wěn)性、需要傳遞的功率以及使用上的某些特定要求等。 2．安全可靠性要求 機(jī)器在其設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)應(yīng)可靠地工作，不發(fā)生各種損壞和失效(定期維護(hù)和更換易損件除外)。隨著技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器的功能越來(lái)越先進(jìn)，結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，可能發(fā)生故障的環(huán)節(jié)越來(lái)越多。對(duì)于重要的機(jī)器，需要通過(guò)可靠性設(shè)計(jì)來(lái)確定其工作的可靠度。機(jī)器工作中應(yīng)該有對(duì)操作人員的防護(hù)措施，以保證人身安全和身體健康。 3．經(jīng)濟(jì)性要求 機(jī)器的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在三個(gè)方面：設(shè)計(jì)制造成本低、使用消耗小、維護(hù)費(fèi)用低。提高經(jīng)濟(jì)性的具體措施主要如下。 (1)采用先進(jìn)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，盡可能應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)、 CAD技術(shù)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等設(shè)計(jì)方法和技術(shù)，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)、提高設(shè)計(jì)效率、降低設(shè)計(jì)成本。 (2)機(jī)器設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意“三化”，即零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化。“三化”可同時(shí)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)等方面的經(jīng)濟(jì)性。 (3)機(jī)器生產(chǎn)過(guò)程中盡可能采用自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，以及新工藝、新技術(shù)和新材料。 (4)運(yùn)用工業(yè)工程的相關(guān)理論和方法對(duì)機(jī)器的生產(chǎn)流程進(jìn)行合理的組織規(guī)劃。 (5)通過(guò)選用高效率的傳動(dòng)系統(tǒng)和摩擦學(xué)設(shè)計(jì)，降低機(jī)器的使用消耗。 4．環(huán)境保護(hù)要求 機(jī)器在生產(chǎn)和使用過(guò)程中要確保不致造成環(huán)境污染，應(yīng)當(dāng)盡可能降低噪聲水平和二氧化碳的排放，所產(chǎn)生的廢氣、廢液、有害物質(zhì)等必須進(jìn)行有效治理，以滿足環(huán)境保護(hù)法規(guī)的相關(guān)要求。 1.2.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序 機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)創(chuàng)造過(guò)程，需要將創(chuàng)新與借鑒相結(jié)合。一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要注意創(chuàng)新，否則，就難有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)借助前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，查閱相關(guān)設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，以提高設(shè)計(jì)效率。 機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序包括：調(diào)查計(jì)劃、研究設(shè)計(jì)、試制和批量投產(chǎn)等幾個(gè)階段。 1．調(diào)查計(jì)劃階段 機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)有預(yù)定目標(biāo)的活動(dòng)，其設(shè)計(jì)任務(wù)往往來(lái)自于市場(chǎng)需求。開展研究設(shè)計(jì)之前，首先需要進(jìn)行調(diào)查研究，收集市場(chǎng)上同類或近似機(jī)械產(chǎn)品的工作原理、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、用戶意見和要求、市場(chǎng)供銷與競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)等信息，明確所設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的用途、功能、主要技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)范圍、預(yù)期的成本范圍等。然后在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，擬定產(chǎn)品開發(fā)計(jì)劃書，內(nèi)容包括：調(diào)查結(jié)果分析、機(jī)器功能、新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性分析、計(jì)劃安排等。 2．研究設(shè)計(jì)階段 研究設(shè)計(jì)分為總體設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)兩步。 總體設(shè)計(jì)是根據(jù)開發(fā)計(jì)劃書中提出的機(jī)器功能進(jìn)行功能分析，確定出功能參數(shù)，然后提出解決方案，包括：執(zhí)行部分的運(yùn)動(dòng)和阻力；原動(dòng)機(jī)類型和功率；傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇，運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力計(jì)算，確定各級(jí)傳動(dòng)比和各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率等。上述各部分都會(huì)有多種選擇，可得到技術(shù)上可行的若干方案。要從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及環(huán)保等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，選出*佳方案。 技術(shù)設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)繪制零件工作圖、部件裝配圖和總裝圖，并編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書。設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)總體設(shè)計(jì)的要求，通過(guò)強(qiáng)度、剛度、可靠性等方面的計(jì)算，確定機(jī)械系統(tǒng)中各零部件的材料、形狀、參數(shù)尺寸、加工和裝配等具體參數(shù)和要求。在技術(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要注意現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和工具的運(yùn)用，比如優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，可大大提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。 3．試制階段 試制階段是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙加工制造出物理樣機(jī)，然后進(jìn)行樣機(jī)試驗(yàn)，測(cè)試各項(xiàng)性能指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，以及零部件強(qiáng)度、剛度、運(yùn)轉(zhuǎn)精度、振動(dòng)穩(wěn)定性、噪聲等方面的性能，對(duì)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和不妥之處進(jìn)行修改。需要指出的是，樣機(jī)試驗(yàn)和設(shè)計(jì)修改可能需要反復(fù)進(jìn)行。特別是一些隱性設(shè)計(jì)問(wèn)題，在短期試驗(yàn)中不會(huì)表現(xiàn)出來(lái)，比如某些汽車在銷售一兩年后，才暴露出安全隱患，而進(jìn)行“召回”。 4．批量投產(chǎn)階段 批量投產(chǎn)階段是在通過(guò)樣機(jī)試驗(yàn)和設(shè)計(jì)修改后進(jìn)行的正式生產(chǎn)，需要注意生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)效率等方面的問(wèn)題，以降低生產(chǎn)成本。在產(chǎn)品投放市場(chǎng)后，要做好售后服務(wù)，注意用戶反饋和市場(chǎng)變化，為產(chǎn)品的進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 上述機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序?yàn)閭鹘y(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)模式，其設(shè)計(jì)過(guò)程逐步推進(jìn)，是串行的。設(shè)計(jì)階段，由于得不到制造、試驗(yàn)及售后服務(wù)所反饋的信息，或設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)零部件時(shí)沒(méi)有充分考慮制造、裝配過(guò)程中所必須處理的約束和軟、硬件的資源限制，因此，常出現(xiàn)設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出來(lái)的零部件雖能滿足產(chǎn)品性能要求但卻不能制造，或制造成本很高，使得在后續(xù)過(guò)程中不得不反復(fù)修改設(shè)計(jì)，導(dǎo)致產(chǎn)品的開發(fā)周期長(zhǎng)、成本高、產(chǎn)品質(zhì)量難以保證等問(wèn)題。 基于上述原因， 20世紀(jì) 80年代，美國(guó)提出了并行工程的思想，即要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計(jì)階段就綜合考慮產(chǎn)品全生命周期(從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢)中制造、裝配、檢驗(yàn)、質(zhì)量、維護(hù)、可靠度、環(huán)境、回收等各環(huán)節(jié)的影響，通過(guò)各環(huán)節(jié)的并行集成，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。并行工程的實(shí)施需要組織管理技術(shù)、過(guò)程重構(gòu)技術(shù)、協(xié)調(diào)管理與協(xié)同工作環(huán)境、 DFX(Design For X)技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)、質(zhì)量功能配置技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的支撐。 1.3 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述 1.3.1 機(jī)械零件的失效與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 1．機(jī)械零件的失效 機(jī)械零件在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)喪失正常工作能力的現(xiàn)象，稱作失效。機(jī)械零件常見的失效形式有以下幾種。 1)斷裂 機(jī)械零件在受到外載荷作用時(shí)，如果危險(xiǎn)截面的應(yīng)力超過(guò)了強(qiáng)度極限就會(huì)發(fā)生過(guò)載斷裂。當(dāng)零件在交變應(yīng)力下長(zhǎng)期工作時(shí)，則可能發(fā)生疲勞斷裂，比如齒輪輪齒根部的折斷、滾動(dòng)軸承保持架的破裂等。 2)塑性變形 當(dāng)零件受到的應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限時(shí)，零件會(huì)產(chǎn)生塑性變形，從而失去原有的幾何尺寸和形狀，使機(jī)器不能正常工作，比如在低速重載下工作的軟齒面齒輪就可能發(fā)生齒面塑性變形失效。 3)零件表面破壞 零件的表面破壞有磨損、接觸疲勞和腐蝕等形式。磨損是指兩個(gè)接觸表面在相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中表層材料不斷喪失和轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。在接觸交變應(yīng)力作用下長(zhǎng)期工作的零件，其表面可能發(fā)生點(diǎn)狀剝落，即接觸疲勞破壞。在潮濕空氣或其他腐蝕介質(zhì)下工作的零件，其表面可能發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。 4)破壞正常工作條件引起的失效 某些零件必須在特定條件下才能正常工作，如果破壞了這些**條件，則將發(fā)生不同類型的失效。比如帶傳動(dòng)傳遞載荷過(guò)大導(dǎo)致了打滑、螺紋連接工作中發(fā)生了松動(dòng)、機(jī)床主軸彈性變形過(guò)大、高速回轉(zhuǎn)零件出現(xiàn)劇烈振動(dòng)等，這些情況下零件都沒(méi)有被破壞，但機(jī)器卻無(wú)法正常工作，故都屬于失效。因此，零件的失效并不一定發(fā)生破壞。 2．機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 機(jī)械零件在工作中必然會(huì)受到一定的載荷作用，這些載荷欲使零件發(fā)生失效，同時(shí)零件可通過(guò)自身的材料、結(jié)構(gòu)反抗失效。機(jī)械零件的設(shè)計(jì)需要按照一定的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則來(lái)進(jìn)行，以確保零件反抗失效的能力大于載荷欲使零件失效的趨勢(shì)。常用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有強(qiáng)度、剛度、可靠性、振動(dòng)穩(wěn)定性和耐熱性準(zhǔn)則。 1)強(qiáng)度準(zhǔn)則 強(qiáng)度是機(jī)械零件抵抗斷裂、塑性變形或表面疲勞破壞的能力。強(qiáng)度準(zhǔn)則是指零件中的*大工作應(yīng)力不超過(guò)許用應(yīng)力，它是零件設(shè)計(jì)計(jì)算*基本的準(zhǔn)則，其表達(dá)式為 (1-2) 式中，σ、τ分別為零件工作時(shí)的正應(yīng)力和切應(yīng)力；[σ]、[τ]分別為零件的許用正應(yīng)力和許用切應(yīng)力；σlim、τlim分別為材料的極限正應(yīng)力和極限切應(yīng)力，其值與材料性質(zhì)及受載情況有關(guān)（在靜應(yīng)力作用下工作的塑性材料零件，極限應(yīng)力取屈服極限 σs、τs；在靜應(yīng)力作用下工作的脆性材料零件，極限應(yīng)力取強(qiáng)度極限 σb、τb；在交變應(yīng)力作用下工作的零件，許用應(yīng)力取對(duì)應(yīng)循環(huán)特性下的疲勞極限）；sσ、sτ為保證零件工作時(shí)具有一定強(qiáng)度裕度而設(shè)定的安全系數(shù)，其取值可查相關(guān)手冊(cè)。運(yùn)用理論力學(xué)知識(shí)，在理想狀態(tài)下對(duì)零件進(jìn)行受力分析所得到的載荷，稱為零件所受的名義載荷。在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，必須考慮機(jī)器實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其他附加載荷的影響，使用計(jì)算載荷。計(jì)算載荷是名義載荷與載荷系數(shù)的乘積。 2)剛度準(zhǔn)則 剛度是指零件受載時(shí)抵抗彈性變形的能力。零件剛度不足，將改變零件的位置和形狀，從而影響機(jī)器的正常工作。剛度準(zhǔn)則要求零件工作時(shí)的彈性變形量不超過(guò)許用變形量，一般表達(dá)式為 (1-3) (1-4) 或 (1-5) 式中，y、θ和 φ分別為零件工作時(shí)的撓度、偏轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角； [y]、[θ]和[φ]分別為零件的許用撓度、許用偏轉(zhuǎn)角和許用扭轉(zhuǎn)角。 當(dāng)零件剛度不足時(shí)，可從材料、結(jié)構(gòu)及裝配等角度采取措施來(lái)提高其剛度，但同類材料的彈性模量相差不大，故用昂貴的合金鋼替代普通碳鋼并不能有效提高零件的剛度。 3)可靠性準(zhǔn)則 一批滿足強(qiáng)度和剛度要求的相同零件，即使在設(shè)計(jì)的工況條件下和設(shè)計(jì)壽命內(nèi)工作，并非所有
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