机械设计基础-期末复习材料.docx

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1、第一讲：1.1本课程的研究对象、主要内容及任务课题：本课程的研究对象本课程研究的主要内容本课程的主要任务教学目标：1.使学生了解本课程研究的对象、内容以及其在培养高级机械人才全局中的地位、作用和任务，从而明确学习本课程的目的。2 .了解本学科的重要性在课程结构中的重要性。3 .掌握本课程研究对象、内容、增强感性认识。教学重点：机器与机构、构件与零件的区别教学方法：利用工程案例等多种教学软件，展示本门课研究的对象、内容。教学内容：本课程的研究对象1 .主要研究的对象；1机械：是机器和机构的统称。从研究机器工作原理、分析运动特点和设计机器的角度看，机器可视为假设干机构的组合体。图1-1的单缸内燃机

2、。图IT单缸内燃机2 .机器的主要特征是：(1)它们都是人为实体(构件)的组合；(2)各个运动实体(构件)之间具有确定的相对运动；(3)能够实现能量的转换，代替或减轻人类完成有用的机械功。3 .机构：是由构件组成的。4 .构件：是指机构的根本运动单元。它可以是单一的零件，也可以是几个零件联接而成的运动单元。5 .零件：是组成机器的最小制造单元。实例:图1-2齿轮机构图1-3凸轮机构图1-4连杆机构6 .机器：是由各种机构组成的，可以完成能量的转换或做有用功;而机构那么仅仅是起着运动的传递和运动形式的转换作用。机构的主要特征是：(1)它们都是人为实体(构件)的组合；(2)各个运动实体之间具有确定

3、的相对运动。本课程研究的主要内容(1)机构的运动简图和自由度计算(2)平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构等的组成原理、运动分析及设计(3)各种联接零件(如螺纹联接、键销联接等)的设计计算方法和标准选择(4)各种传动零件(如带传动、齿轮传动等)的设计计算和参数选择(5)轴系零件(如轴、轴承等)的设计计算及轴承参数类型选择。本课程的主要任务(1)培养学生运用根底理论解决简单机构和零件的设计问题，掌握通用机械零件的工作原理、特点、选用及计算方法，初步具有分析失效原因和提高改良措施的能力。(2)培养学生树立正确的设计思想，具有设计简单机械传动部件和简单机械的能力。(3)学会使用手册、标准、标准等设计

4、资料第二讲1.2机械零件的常用材料与结构工艺性课题：机械零件常用材料材料的选择原那么机械零件的结构工艺性教学目标：1.了解机械零件常用的材料及选择原那么2 .掌握机械零件的结构工艺性教学重点：机械零件常用的材料教学难点：机械零件的结构工艺性教学方法：课件教学内容：1.2机械零件的常用材料与结构工艺性机械零件常用材料机械零件常用材料有碳素结构钢、合金钢、铸铁、有色金属、非金属材料及各种复合材料。其中，碳素结构钢和铸铁应用最广。材料的选择原那么1 .满足使用性能要求(1)零件的受力状况。(2)零件的环境状况及特殊要求。2 .有良好的加工工艺性(1)热加工工艺性。(2)切削加工性能。3 .选择材料要

5、综合考虑经济性要求(1)材料价格(2)提高材料的利用率(3)零件的加工和维修费等要尽低。(4)采用组合结构(5)材料的合理代用。机械零件的结构工艺性1 ,铸造零件的结构工艺性(1)为了防止浇铸缺乏，对于不同铸造方法，铸件壁厚有一允许的最小值。(2)零件箱壁交叉局部要有过渡圆角，以防止尖角处产生裂纹，图1-5(a)但是圆角不可太大，以免交点处尺寸太大，金属积聚产生缩孔或缩松，图1-5(b)建议D片1.3d,图1-5(c)o(3)铸件应有明显的分型面图1-6)。图1-5铸件过渡圆角大小应适当图1-6铸件应有明显的分型面(4)铸件应有必耍的斜度以便于取出模型。(5)为防止采用活块，可将凸台加长，如图

6、1-7(b)所示引至分型面。图1-7防止采用活块(6)铸铁抗拉强度差而抗压强度高，在设计零件形状时应尽可能把拉应力1或弯曲应力)化作压应力(图l-8)o图1-8防止铸铁受拉力2 .热处理零件的结构工艺性(1)防止锐边尖角，应将其倒钝或改成圆角，圆角半径要大些。(2)零件形状要求简单、对称。(3)轴类零件的长度与直径之比不可太大。(4)提高零件的结构刚性，必要时增加加强肋。(5)形状复杂或者不同部位有不同性能要求时，可用组合结构(如机床铸铁床身上镶装钢导轨)。3 .切削加工零件的结构工艺性(1)加工外表的几何形状应尽量简单，尽可能布局在同一平面上或同一轴线上，尽可能统一尺寸，以便于加工。图1-9

7、图1-9减速箱侧面加工(2)有相互位置精度要求的各外表最好能在一次安装中加工。图1-10(a)的零件须从两端加工。图I-IO两孔在一次安装中加工(3)加工时应能准确定位、可靠夹紧，并便于加工、易于测量。(4)应尽量减少加工面的数目，图1-11(5)形状应便于刀具进刀、退刀，如螺纹应该有退刀槽。(6)被加工外表形状应有助于提高刀具的刚性和延长刀具寿命。如1-12图1-11减少不必要的配合面D1图1-12防止在斜面上钻孔4 .零件装配的结构工艺性(1)零件应该有正确的装配基面，图1-13(a)汽缸盖用螺纹联接，由于螺纹间有间隙，对中不好，活塞杆易产生偏移。图113(b)将螺纹联接改为配合，使工作情

8、况有了改良。图1-13不应以螺纹面对中图1-14应使拆卸方便(2)应使装配方便，如图1-11所示，D、Dl处均有配合，装配困难。(3)应使拆卸方便，如图1-14所示，第三讲1.3机械零件设计的根本准那么及设计步骤课题：机械零件的主要失效形式机械零件的设计准那么机械零件设计的一般步骤1.4当前机械设计制造技术的新开展教学目标：1.熟悉机械零件的主要失效形式2 .掌握机械零件的设计准那么及一般步骤3 .了解当前机械设计制造技术的新开展教学重点：机械零件的主要失效形式教学难点：机械零件的设计准那么及一般步骤教学方法：例举实例教学内容：1.3机械零件设计的根本准那么及设计步骤机械零件的主要失效形式失效

9、：机械零件由于某种原因丧失正常工作能力称为失效，零件的主要失效形式图l-15o图1-15零件的主要失效形式机械零件的设计准那么(1)强度设计准那么：要求零件在工作时不产生强度失效，强度准那么应取在零件中的危险截面处，应力不超过许用应力。用公式表示为=limS(1-1)=Iim/St(1-2)2刚度准那么：刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。刚度计算准那么耍求零件的弹性变形小于或等于允许值。3耐磨性准那么：耐磨性是指零件抵抗磨损的能力。4振动稳定性准那么：如果某一个零件的固有频率f与激振源的频率fp相同或为其整数倍关系时，那么这些零件就会产生共振，以致使零件破坏或机器工作情况失常等。5可

10、靠性准那么：可靠性表示系统、机器或零件等在规定时间内稳定工作的程度或性质。可靠性常用可靠度R来表示。机械零件设计的一般步骤(1)根据零件的使用要求(功率、转速等)，选择零件的类型及结构形式。(2)根据机器的工作条件，分析零件的工作情况，确定作用在零件上的载荷。(3)根据零件的工作条件(包括对零件的特殊要求，如耐高温、耐腐蚀等)，综合考虑材料的性能、供给情况和经济性等因素，合理选择零件的材料。(4)分析零件的主要失效形式，按照相应的设计准那么，确定零件的根本尺寸。(5)根据工艺性及标准化的要求，设计零件的结构及其尺寸。(6)绘制零件工作图，拟定技术要求。1.4当前机械设计制造技术的新开展略第2章

11、平面机构的运动简图及自由度第一讲：2.1机构的组成课题：运动副构件教学目标：1.掌握运动副的概念及含义2.1. 握不同类型的构件教学重点：运动副的概念及含义教学难点：含有各种运动副的构件类型教学方法：利用各种不同类型构件模型讲解教学内容：运动副1 .运动副的概念：两构件之间直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副，两构件只能在同一平面内做相对运动的运动副称为平面运动副。图2-1平面低副2 .平面运动副的分类按两构件间接触性质不同，平面运动副通常可分为低副和高副。低副两构件形成面与面接触的运动副称为低副，图21,又可分为转动副和移动副。转动副：是两构件只能做相对转动的运动副。图2-1(a)较

12、链连接组成的转动副。移动副：是两构件只能沿某一轴线相对移动的运动副，图21(b)2高副两构件以点或线的形式相接触而组成的运动副称为高副。图2-2图2-2平面高副构件机构中的构件有三类，固定不动的构件称为机架(或固定构件)；按给定的运动规律独立运动的构件称为原动件;机构中其他活动构件称为从动件。1 .具有转动副元素的杆状构件图23中(a)(c)为含有两个转动副元素的杆状构件，(d)(f)为含有三个转动副元素的杆状构件。图2-3具有转动副元素的杆状构件设计时为了保证杆件受力时具有足够的强度和刚度，其截面形状可以设计成不同形式，图2-4图2-4杆状构件截面形状2 .具有移动副元素和转动副元素的构件图

13、2-5单缸内燃机第二讲：2.2平面机构的运动简图课题：机构运动简图的概念平面机构运动简图的绘制教学目标：1.弄清机构运动简图的概念2.掌握平面机构运动简图的绘制的方法教学重点：机构运动简图绘制的根本方法教学难点：能绘制常用平面机构的运动简图教学方法：多媒体课件.教学内容：机构运动简图的概念1 .机构运动简图：能说明机构的组成和各构件间运动关系的简单图形。2.机构示意图：不严格按比例绘制的机构运动简图称为。平面机构运动简图的绘制(1)分析机构的组成，确定机架、原动件和从动件。(2)由原动件开始，依次分析构件间的相对运动形式，确定运动副的类型和数目。(3)选择适当的视图平面和原动件位置，以便清楚地

14、表达各构件间的运动关系。通常选择与构件运动平面平行的平面作为投影面。(4)选择适当的比例尺Ul=构件实际长度/构件图样长度(单位:m.mm或mm.mm),按照各运动副间的距离和相对位置，以规定的线条和符号绘图。例2-1绘制如图2-6(a)所示的颗式破碎机主体机构的运动简图。图2-6颗式破碎机主体机构解(1)由图可知，偏心轴2为原动件、动颗3和肘板4为从动件，(2)偏心轴2与机架1、偏心轴2与动颗3、动颗3与肘板4、肘板4与机架1均构成转动副，其转动中心分别为A、B、C、D0选择构件的运动平面为视图平面，图示机构运动瞬时位置为原动件位置，图2-6(c)例2-2绘制如图2-5所示单缸内燃机的机构运

15、动简图。LAB=75mm,LBC=300mmo图2-7单缸内燃机机构运动简图解(1)在内燃机中，活塞为原动件，曲轴AB为工作构件。活塞的往复运动经连杆BC变换为曲轴AB的旋转运动。(2)活塞与缸体(机架)组成移动副，与连杆BC在C点组成转动副;曲轴与缸体在A点组成转动副，与连杆BC在B点组成转动副。(3)选长度比例尺Hl=O.01m.mm,按规定符号绘制机构运动简图，图27第三讲：2.3平面机构的自由度课题：自由度和约束的概念自由度的计算和机构具有确定运动的条件复合较链、局部自由度和虚约束教学目标：1.了解约束和自由度的概念2 .能计算平面机构的自由度3 .机构自由度计算中复合较链、局部自由度、虚约束的识别4 .能正确运用平面机构具有确定运动的条件教学重点：平面机构的自由度的计算。教学难点：机构自由度计算中