机械设计基础（第2版）高教社第1章 机械设计概述

§1.1 课程的内容、性质和任务 §1.2 机械设计的基本要求 §1.3 机械设计的内容与步骤 §1.4 机械零件的失效形式及设计计算准则 §1.5 机械零件设计的标准化、系列化及通用化 §1.6 机械零件的材料选择 §1.7 机械设计方法及其新发展 第1章 机械设计概述 1.1 课程的内容、性质和任务 一、内容 阐述常用机构的工作原理、运动特性及设计方法。 阐述常用零部件的工作原理、结构特点及设计方法。 介绍机械系统的设计思路和设计方法。 二、性质 本课程是一门技术基础课。旨在培养工程技术人员从事机械 设计所需的基本知识、理论和技能，使之具备分析、设计、 运行和维护机械设备和机械零件的能力，为今后解决生产实 际问题及学习有关新的科学技术打下基础 本课程综合运用数学、力学、制图、金属材料及热处理、互 换性与技术测量、算法语言等课程的知识，去解决常用机构和 通用零部件的设计问题。涉及的知识面广，实践性强，侧重于 工程实际。 三、任务 使学生了解常用机构及通用零、部件的工作原理、类型、特点及应用等基本知识。 使学生掌握常用机构的基本理论及设计方法，掌握通用零、部件的失效形式、设计准则与设计方法。 使学生具备机械设计实验技能和设计简单机械及传动装置的基本技能。 1.1 课程的内容、性质和任务 学习方法 本课程是从理论性、系统性很强的基础课和专业基础课向实践性较强的专业课过渡的一个重要转折点，应注意几个特点： 1.本课程将多门先修课程的基本理论应用到实际中去。 2.本课程的各部分内都是按照工作原理、结构、强度计算、使用维护的顺序介绍的。 3.常采用很多经验公式、参数以及简化计算（条件性计算）。 4.计算步骤和计算结果不像基础课那样具有唯一性。 5.逐步培养把理论计算与结构设计、工艺等结合起来解决设计问题的能力。 1.2 机械设计的基本要求 机械设计包括以下两种设计: 应用新技术、新方法开发创造新机械； 在原有机械的基础上重新设计或进行局部改造。 1.1.1 设计机械零件的基本要求 工作可靠并且成本低廉; 零件的工作能力是指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力，对载荷而言称为承载能力。 失效:指零件由于某些原因不能正常工作。 设计机械零件要注意以下几点： （1）合理选择材料，降低材料费用； （2）保证良好的工艺性，减少制造费用； （3）尽量采用标准化、通用化设计，简化设计过程从而降低成本。 1.2 机械设计的基本要求 1.3 机械设计的内容与步骤 现代设计方法： 常规设计方法： 优化设计、可靠性设计、有限元设计、模块设计、计算机辅助设计 理论设计、经验设计和模型实验设计等。 机械设计的过程通常可分为以下几个阶段： （1）产品规划 （2）方案设计 （3）技术设计 （4）制造及试验 产品规划的主要工作是提出设计任务和明确设计要求。 由设计人员构思出多种可行方案进行分析比较，从中优选出一种方案。 设计结果以工程图及计算书的形式表达出来。 经过加工、安装及调试制造出样机，对样机进行试运行或在生产现场试用。 1.3 机械设计的内容与步骤 1.3 机械设计的内容与步骤 设计机械零件的一般步骤如下： （1）根据机器的具体运转情况和简化的计算方案确定零件的载荷。 （2）根据零件工作情况的分析，判定零件的失效形式，从而确定其计算准则。 （3）进行主要参数选择，选定材料，根据计算准则求出零件的主要尺寸，考虑热处理及结构工艺性要求等。 （4）进行结构设计。 （5）绘制零件工作图，制订技术要求，编写计算说明书及有关技术文件。 在设计过程中，这些步骤又是相互交错、反复进行的。 1.3 机械设计的内容与步骤 在设计机械零件时往往是将较复杂的实际工作情况进行一定的简化，这些计算或多或少带有一定的条件性或假定性。 条件性计算： 1.4 机械零件的失效形式及设计计算准则 机械零件丧失预定功能或预定功能指标降低到许用值以下的现象 机械零件的失效： 进行机械零件设计时必须根据零件的失效形式分析失效的原因，提出防止或减轻失效的措施，根据不同的失效形式提出不同的设计计算准则。 1.4.1 失效形式 机械零件常见的失效形式有如下几种： 1.断裂 2.过量变形 3.表面失效 4.破坏正常工作条件引起的失效 1.4 机械零件的失效形式及设计计算准则 1.4.2 失效形式 同一零件对于不同失效形式的承载能力也各不相同。根据不同的失效原因建立起来的工作能力判