机械设计精品课程-课件第2章
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机械设计ppt课件第2章机械设计总论
使用功能要求 经济性要求 劳动保护要求 可靠性要求 其它专用要求
详细说明
机械零件的主要失效形式
机械零件常见的失效形式有：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。
（一）整体断裂
整体断裂是指零件在载荷作用下，其危险截面的应力超过零件的强度极限而导致的断裂，或在变应力作用下，危险截面发生的疲劳断裂。
机械零件强度计算
3、许用应力和安全系数
由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。
详细介绍
有限寿命时零件的许用应力为：
无寿命时零件的许用应力为：
其中S为安全系数。S（1.3~1.7或1.7~2.5）
机器的组成
人们为了满足生产和生活的需要，设计和制造了类型繁多、功能各异的机器。
一台完整的机器的组成大致可包括：
原动机部分
传动部分
执行部分
润滑、显示、照明等辅助系统
控 制 系 统
传感器
传感器
传感器
设计机器的一般程序
计划阶段
方案设计阶段
技术设计阶段
技术文件编制阶段
零件在工作时会发生那一种失效，这与零件的工作环境、载荷性质等很多因素有关。
有统计结果表明，一般机械零件的失效主要是由于疲劳、磨损、腐蚀等因素引起。
设计机械零件时应满足的主要要求
避免在预定寿命期内失效的要求
结构工艺性要求
经济性要求
质量小的要求
可靠性要求
机器是由各种各样的零部件组成的，要使所设计的机器满足基本要求，就必须使组成机器的零件满足以下要求：
强制性国家标准：代号为GB ××××(为标准序号) －××××(为批准年代) 强制性国标必须严格遵照执行，否则就是违法。
详细说明
机械零件的主要失效形式
机械零件常见的失效形式有：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。
（一）整体断裂
整体断裂是指零件在载荷作用下，其危险截面的应力超过零件的强度极限而导致的断裂，或在变应力作用下，危险截面发生的疲劳断裂。
机械零件强度计算
3、许用应力和安全系数
由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。
详细介绍
有限寿命时零件的许用应力为：
无寿命时零件的许用应力为：
其中S为安全系数。S（1.3~1.7或1.7~2.5）
机器的组成
人们为了满足生产和生活的需要，设计和制造了类型繁多、功能各异的机器。
一台完整的机器的组成大致可包括：
原动机部分
传动部分
执行部分
润滑、显示、照明等辅助系统
控 制 系 统
传感器
传感器
传感器
设计机器的一般程序
计划阶段
方案设计阶段
技术设计阶段
技术文件编制阶段
零件在工作时会发生那一种失效，这与零件的工作环境、载荷性质等很多因素有关。
有统计结果表明，一般机械零件的失效主要是由于疲劳、磨损、腐蚀等因素引起。
设计机械零件时应满足的主要要求
避免在预定寿命期内失效的要求
结构工艺性要求
经济性要求
质量小的要求
可靠性要求
机器是由各种各样的零部件组成的，要使所设计的机器满足基本要求，就必须使组成机器的零件满足以下要求：
强制性国家标准：代号为GB ××××(为标准序号) －××××(为批准年代) 强制性国标必须严格遵照执行，否则就是违法。
机械制造装备设计大连理工大学机械工程学院
若将动力源与执行件、各执行件之间的运动及传动关系同时表示 出来，就是传动原理图
传动原理图的主要符号： 定比传动 变速传动 合成机构
合成机构将形成母线的工件旋转 运动与附加的工件旋转运动合成 为一个运动
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机械制造装备设计
运动功能分配设计
运动功能分配解决的是哪些运动由刀具一侧完成，哪些运动由工 件一侧完成
W /X f Y f Z f C p /T
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机械制造装备设计
运动功能描述部分总结
学习内容总结：
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机械制造装备设计
作业（P129 14）： 分析图2-4所示各种机床的运动 原理图，说明各个运动所属类型、作用及工件表面 的形成方法。
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按运动的功能分： ◆成形运动 非成形运动
按运动之间的关系分： 独立运动 复合运动
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机械制造装备设计
2.2.5 机床运动功能描述方法
机床 运动ห้องสมุดไป่ตู้描述
1.坐标系 2.机床运动功能式 3.机床运动功能图
4.运动功能分配设计
5.机床传动原理图 准确把握不同描述方式的联系与区别
整体掌握机床运动功能描述方法
规定：
运动 对象
W —— 工件 T —— 刀具
运动 X,Y,Z —— 直线运动
形式 A,B,C —— 回转运动
运动 功能
p f a
—— 主运动 —— 进给运动 —— 非成形运动
主运动是区别不同类型机床
W / CpZ f X f / T
的关键
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机械制造装备设计
朱明-机械制图-2章.点、直线、平面、基本立体的投影
zhubob@
a″ ″ b″ ″
c′(d′) ′ ′
●
d″ ″
e″(f″) ″ ″
●
d a(b) c e f
投影特性: 投影特性:
投影有积聚性。 投影有积聚性 在其垂直的投影面上， ① 在其垂直的投影面上， ② 另外两个投影，反映线段实长，且垂直 另外两个投影 反映线段实长， 于相应的投影轴。 于相应的投影轴。
⒈ 直线对一个投影面的投影特性
A● M● B● A●
●
a′● ′
●
●
a″ ″ 朱明工作室
●
b′ ′
zhubob@
b″ ″
● ●
b
B ●
A●
●
B
α
●
a≡b≡m 直线垂直于投影面 投影重合为一点 积 聚 性
●
a● 直线平行于投影面 投影反映线段实长 ab=AB AB
授人以鱼不如授人以渔
b
实长
α b″ ″
直线与投影面夹角的表示法： 直线与投影面夹角的表示法： 面的夹角: 面的角: 与H面的夹角 α 与V面的角 β 面的夹角 面的角 与W面的夹角 γ 面的夹角: 面的夹角
授人以鱼不如授人以渔
⑵ 投影面垂直线 铅垂线 正垂线
a′ ′ b′ ′
●
侧垂线
c″ ″ e′ ′ f′ ′
朱明工作室
d c k b
若空间两直线相交， 若空间两直线相交，则其同名投影必 相交， 相交，且交点的投影必符合空间一点的投 影特性。 影特性。
授人以鱼不如授人以渔
例1：过C点作水平线CD与AB相交。 作水平线CD与AB相交。 CD 相交
b′ ′ c′● ′ a′ ′ k′ ′ d′ ′
国家精品课程课件 机械设计基础 完整版(641页)
机构
机械
原动机
机器 工作机
工作机的组成：
原动部分——是工作机动力的来源，最常见的是电动 机和内燃机。
工作部分——完成预定的动作，位于传动路线的终点。
传动部分——联接原动机和工作部分的中间部分。 控制部分——保证机器的启动、停止和正常协调动作。
原动机
传动
工作
控制
分析自动洗衣机的组成：
控制器(控制)
参数 。
定义：保证机构具有确定运动时所必须给定的 独立运动参数称为机构的自由度。
原动件——能独立运动的构件。 ∵一个原动件只能提供一个独立参数
∴机构具有确定运动的条件为：
自由度＝原动件数
一、 平面机构自由度的计算公式
作平面运动的刚体在空间的位 置需要三个独立的参数（x，y, y θ）才能唯一确定。
单个自由构件的自由度为 3
F=3
θ (x , y)
x
经运动副相联后，构件自由度会有变化：
y
y
y
2
x
θ1 x
12
x
1
2
S
R=2, F=1
R=2, F=1
R=1, F=2
运动副 自由度数
约束数
回转副
移x） + 2（x,θ） +
2（x，y） = 3 自由构 2（y，θ）= 3 件的自 1（y） = 3 由度数
课程安排：共48学时，其中讲授42学时，实验6学时。
要求： 1）作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整，作业 量未达到规定者不能参加考试。 2）上课认真听讲，及时消化，不主张占用较多的课 外时间。
3）仔细观察实物和模型，欢迎到实验室参观，并动手 组装各种机构。
第2章 平面机构的运动简图及自由度计算
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西北工业大学【国家精品教程】机械原理（课件完整版）目录• 第一章 绪论 • 第二章 机构的结构分析 • 第三章 平面机构的运动分析 • 第四章 平面机构的力分析 • 第五章 机械的效率及自锁 • 第六章 机械的平衡目录• 第七章 机械的运转及其速度 波动的调节• 第八章 平面连杆机构及其设计 • 第九章 凸轮机构及其设计 • 第十章 齿轮机构及其设计目录• 第十一章 齿轮系及其设计 • 第十二章 其他常用机构 • 第十三章 工业机器人机构及其设计第一章 绪 论§1-1 本课程研究的对象及内容 §1-2 学习本课程的目的 §1-3 如何进行本课程的学习返回§1-1 本课程研究的对象及内容1．研究对象机械 是机构和机器的总称。
机构是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置。
机器是指一种执行机械运动装置，操 作 机可用来变换和传递能量、物料和信息。
实例：示 教内燃机板工件自动装卸装置六自由度工业机器人2．研究内容 有关机械的基本理论控制系统§1-2 学习本课程的目的课程性质、任务及作用 机械未来发展§1-3 如何进行本课程的学习掌握本课程的特点 注重理论联系实际 逐步建立工程观点 认真对待每个教学环节机器和机构的概念（1）机构机构 是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置。
如常 见的机构有带传动机构、链传动机构、齿轮机构、凸轮机构、螺 旋机构等等。
这些机构一般被认为是由刚性件组成的。
而现代机构中除了 刚性件以外，还可能有弹性件和电、磁、液、气、声、光…等元 件。
故这类机构称为广义机构；而由刚性件组成的机构就称为狭 义机构。
（2）机器机器 是指一种执行机械运动装置，可用来变换和传递能量、 物料和信息。
例如： 电动机、内燃机用来变换能量；机器和机构的概念(2/3)机床用来变换物料的状态； 汽车、起重机用来传递物料； 计算机用来变换信息。
由于各种机器的主要组成部分都是各种机构。
机械设计第二章优秀课件
在作用于刚体的任一力系上，加上或者 减去任意一个平衡力系，不改变原力系 对刚体的作用效果。
该公理对变形体只是必要条件，而 非充分条件。
（力系的等效代换条件）
静力学基本概念与受力图
基本公理与定理
*只适用于刚体，
由此可得如下推论：（力的可传性）
作用于刚体的力可沿其作用线移至刚体的任一点， 而不改变此力对刚体的效应。
机械设计第二章课件
静力学基本概念与受力图
力的概念
力是物体间相互的机械作用，其结果是使 物体的运动状态发生改变（外效应）或使 物体产生变形（内效应）。
力对物体的作用效果与力的大小、方 向、作用点相关，其称为力的三要素 。因此，力是矢量。
静力学基本概念与受力图 集中力
力的概念
用黑体大写字母表示是矢量，如F，Q，W
1）力在坐标轴上的投影
y
X F cos Y F sin
b1 Fy Y
a1 A
B
F
Fx
a
O
X
bx
1、平面汇交力系合成的解析法 2）合力投影定理
合力在任意轴上的投影，等于各分力在同一轴上投 影的代数和。
Rx X Ry Y
RR R 2 2( X)2( Y)2 xy
tg Ry Y Rx X
3）平面汇交力系平衡方程及其应用
为研究平衡规律
进行力系简化
力系简化：
用一个简单且与之等效的力系代替一 个复杂力系
等效力系： 两力系对同一物体作用效果相同，则此二 力系等效
合力： 若一个力与一个力系等效，则该力称 为力系的合力
分力： 力系中各个力称为分力
静力学基本概念与受力图
基本公理与定理
公理一、力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个 合力，合力的作用点也在该点，其大小和方向 由以这两个力为边的平行四边形的对角线所确 定。
该公理对变形体只是必要条件，而 非充分条件。
（力系的等效代换条件）
静力学基本概念与受力图
基本公理与定理
*只适用于刚体，
由此可得如下推论：（力的可传性）
作用于刚体的力可沿其作用线移至刚体的任一点， 而不改变此力对刚体的效应。
机械设计第二章课件
静力学基本概念与受力图
力的概念
力是物体间相互的机械作用，其结果是使 物体的运动状态发生改变（外效应）或使 物体产生变形（内效应）。
力对物体的作用效果与力的大小、方 向、作用点相关，其称为力的三要素 。因此，力是矢量。
静力学基本概念与受力图 集中力
力的概念
用黑体大写字母表示是矢量，如F，Q，W
1）力在坐标轴上的投影
y
X F cos Y F sin
b1 Fy Y
a1 A
B
F
Fx
a
O
X
bx
1、平面汇交力系合成的解析法 2）合力投影定理
合力在任意轴上的投影，等于各分力在同一轴上投 影的代数和。
Rx X Ry Y
RR R 2 2( X)2( Y)2 xy
tg Ry Y Rx X
3）平面汇交力系平衡方程及其应用
为研究平衡规律
进行力系简化
力系简化：
用一个简单且与之等效的力系代替一 个复杂力系
等效力系： 两力系对同一物体作用效果相同，则此二 力系等效
合力： 若一个力与一个力系等效，则该力称 为力系的合力
分力： 力系中各个力称为分力
静力学基本概念与受力图
基本公理与定理
公理一、力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个 合力，合力的作用点也在该点，其大小和方向 由以这两个力为边的平行四边形的对角线所确 定。
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a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动 三个条件，缺一不可
运动副元素——直接接触的部分（点、线、面） 例如：凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。
运动副的分类： 1)按相对运动范围分有：
平面运动副——平面运动 空间运动副——空间运动
例如：球铰链、拉杆天线、螺旋、生物关节。
平面机构——全部由平面运动副组成的机构。 空间机构——至少含有一个空间运动副的机构。
机构＝机架＋原动件＋从动件
1个
1个或几个
若干
§2－2 平面机构运动简图
机构运动简图——用以说明机构中各构件之间的相对 运动关系的简单图形。
作用： 1.表示机构的结构和运动情况。 2.作为运动分析和动力分析的依据。
机构示意图——不按比例绘制的简图 现摘录了部分GB4460－84机构示意图如下表。
常见运动副符号的表示: 国标GB4460－84
第1章 绪 论
§1－1 本课程研究的对象和内容 §1－2 本课程在教学中的地位 §1－3 机械设计的基本要求和一般过程
§1－1 本课程研究的对象和内容
顾名思义，本课程研究对象为：机械 机械——人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物
的组合体。 任何机械都经历了：简单复杂的发展过程。 起重机的发展历程：
2)按运动副元素分有： ①高副——点、线接触，应力高。
例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。
②低副——面接触，应力低 例如：转动副（回转副）、移动副 。
3. 运动链
运动链——两个以上的构件通过运动副的联接而 构成的系统。闭式链、开式链
4. 机构
定义：具有确定运动的运动链称为机构 。
机架——作为参考系的构件，如机床床身、车 辆底盘、飞机机身。 原（主）动件——按给定运动规律运动的构件。 从动件——其余可动构件。 机构的组成：
运动副元素——直接接触的部分（点、线、面） 例如：凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。
运动副的分类： 1)按相对运动范围分有：
平面运动副——平面运动 空间运动副——空间运动
例如：球铰链、拉杆天线、螺旋、生物关节。
平面机构——全部由平面运动副组成的机构。 空间机构——至少含有一个空间运动副的机构。
机构＝机架＋原动件＋从动件
1个
1个或几个
若干
§2－2 平面机构运动简图
机构运动简图——用以说明机构中各构件之间的相对 运动关系的简单图形。
作用： 1.表示机构的结构和运动情况。 2.作为运动分析和动力分析的依据。
机构示意图——不按比例绘制的简图 现摘录了部分GB4460－84机构示意图如下表。
常见运动副符号的表示: 国标GB4460－84
第1章 绪 论
§1－1 本课程研究的对象和内容 §1－2 本课程在教学中的地位 §1－3 机械设计的基本要求和一般过程
§1－1 本课程研究的对象和内容
顾名思义，本课程研究对象为：机械 机械——人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物
的组合体。 任何机械都经历了：简单复杂的发展过程。 起重机的发展历程：
2)按运动副元素分有： ①高副——点、线接触，应力高。
例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。
②低副——面接触，应力低 例如：转动副（回转副）、移动副 。
3. 运动链
运动链——两个以上的构件通过运动副的联接而 构成的系统。闭式链、开式链
4. 机构
定义：具有确定运动的运动链称为机构 。
机架——作为参考系的构件，如机床床身、车 辆底盘、飞机机身。 原（主）动件——按给定运动规律运动的构件。 从动件——其余可动构件。 机构的组成：
机械设计课件
O
t
对称循环变应力
O
t
脉动循环变应力
σ σ
σm σa
σmin σmax
σ=常数
O
t
O
t
非对称循环变应力
静应力
几个应力参数
循环特征：
r min max
——表示应力变化的情况
对称循环— r = －1； 脉动循环— r = 0；
非对称循环— r≠ 0 且 | r | ≠ 1; 静应力— r = +1
σs、τs— 材料屈服极限 σB、τB— 材料强度极限
三、变应力作用下的强度问题
变应力作用下：疲劳破坏
轴截面
区
零件表面应 力较大处
初始微裂纹 裂纹扩展
突然断裂
强度条件：σ≤ [σ] lim
s
σlim = ？
疲劳破坏与零件的变应力循环次数有关
σrN
—应力循环次数为N时的疲劳极限
吊钩最大起重量——50 kN 承载能力——50 kN
50 kN
承载能力判定条件
同一零件可能发生各种不同形式的失效
nF
轴可能的失效形式： 断裂、过大弹性变形、塑性变形、共振
强度条件： 工作应力≤许用应力 σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ]
刚度条件： 实际变形量≤许用变形量 y ≤[y]、 θ ≤[θ] 、φ ≤ [φ]
第二章 齿轮传动
齿轮传动
闭式传动 —封闭在箱体内，润滑条件好
开式传动 半开式传动
—外露，润滑较差，易磨损
—介于上两者之间，有防护罩
齿轮传动的特点
优点：传递功率和转速适用范围广； 具有稳定的传动比； 效率高、结构紧凑。
缺点：制造成本较高； 精度低时，噪声和振动较大； 不宜用于轴间距离较大的传动。
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机械设计的一般过程： ▲ 计划阶段
▲ 方案设计阶段
▲ 技术设计阶段 ▲ 技术文件编制阶段
一、计划阶段
包括：需求分析、明确功能、制定设计任务书。
机器的功能 经济性估计 制造要求的大致估计 基本使用要求 预计的设计周期
设计任务书
二、方案设计阶段
对机器的功能进行综合分析、确定功能参数、
提出实现方案。
在制定功能参数时一定要注意恰当处理需要与可能、 理想与现实、长远目标与当前目标等之间的关系。
▲ 材料的利用率;
▲ 采用组合结构; ▲ 节约稀有材料。
请同学们回忆： 你们以前学过的知识中，哪些零件是应用了以下材料：
1.灰口铸铁
2.45钢
3. 40Cr
4. 65Mn 5. 08、20 并分析零件选用这些材料的理由。
2.欲做下列零件：小弹簧、高速滑动轴承、 螺钉、手锯条、齿轮，试为其各选一材料
常规设计方法 机械零件的 设计方法
理论设计 经验设计 模型实验设计
优化设计
现代设计方法 可靠性设计 计算机辅助设计
现代设计方法是指在近二、三十年发展起来的更 为完善、科学、计算精度高、设计与计算速度更快 的机械设计方法。
§2-7机械零件设计的一般步骤
选择零件类型、结构 计算零件上的载荷 结构设计 校核计算 画出零件工作图 写出计算说明书
使用功能要求---机器应具有预定的使用功能。 这主要靠正确地选择机器的工作原理，正确地设计或 选用能够全面实现功能要求的执行机构、传动机构和 原动机，以及合理地配置必要的辅助系统来实现。
经济性要求---机器的经济性体现在设计、制造和使用的全过 程中，设计机器时就要全面综合地进行考虑。 设计制造的经济性表现为机器的成本低，使用 经济性表现为高生产率，高效率，低能耗，以 及低的管理和维护费用等。
确定计算准则
选择零件的材料 确定零件的基本尺寸
§2-8 机械零件材料的选用原则
一、常用材料
黑色金属
金属材料
有色金属
灰铸铁 (TH300) 铸铁 球墨铸铁(QT500-5) … 低碳钢 (08F) 中碳钢 (45) 高碳钢 (60) 钢 合金钢 (1Cr18） … 铝合金 (LY12) 铜合金 (ZCuSn10P1)
§2-1 机器的组成
机械由哪些 部分组成？
原动机部分
传动部分
执行部分
一台完整的机器的组成如下：
潘存云教授研制 传动部分
执行部分 传感器
传感器
传感器
控 制 系 统
§2-2 设计机器的一般程序
一般而言，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键一 环。机械设计是一个创造性的工作过程，实践经验是保 证设计质量的重要因素。因此，要求设计者特别注意经 验的积累。
5）主要零件的校核计算
以结构设计尺寸为依据，对零件进行精确的受力分析和工作 能力校核计算
四、技术文件编制
技术文件----用来说明产品性能、设计、制造、操 作使用、维护、或其它所有与产品相关的文档资料。 设计说明书 使用说明书 零件明细表 标准件汇总表 产品验收条件 ………….
技术文件
§2-3 对机器的主要要求
方案评价原则：
经济性、技术上可行。
费用
总费用
经济性----总费用最低。
方案设计阶段要正确处理好 借鉴与创新的关系。
使用费用
设计制造 费用
复杂程度
同类机器的成功的先例应当借鉴，但其中的薄 弱环节和不符合现有任务要求的部分应当加以改 进或替换。
三、技术设计阶段
绘制总装配草图、部件装配草图，由 草图确定零部件的外形、基本尺寸和零 件工作图。
1) 理论设计
----根据长期的总结出来的设计理论和实验数据所 进行的设计。
以受拉杆为例，强度计算公式为：
σ ≤ σlim/S 或 F/A ≤ σlim/S F----拉力， A----截面积。 设计计算： A≥ FS/ σlim σ = F/A ≤ [σ] F≤ A [σ] Sca = σlim / σ ≥ S σlim ≥ S σ
二、经济性要求： 设计时采用轻型结构，降 低原材料消耗。 零件采用组合结构：如蜗
轮
采用标准化零件 制造：结构工艺性、材料 选取、精度的确定、降低附 加费用[精密铸造、少量切削]
§2-6 机械零件的设计方法
常规设计方法
机械零件的 设计方法 理论设计 经验设计 模型实验设计
现代设计方法
常规设计方法是指采用一定的理论分析和计算， 结合人们在长期的设计和生产实践中总结出的方法、 公式、图表等进行设计的方法。
2. 零件的工作情况
--指零件所处的环境特点、工作温度、摩擦磨损程度等。 ▲在湿热环境下工作的零件，其材料应具有良好防腐 蚀能力，可选用不锈钢、铜合金等。 ▲两配合零件的线性膨胀系数不能相差过大，一面在 温度变化时产生过大热应力或使配合松动，另一方 面要考虑材料机械性能随温度而变化的情况。 ▲零件在工作中可能发生磨损的表面，应提高其表面 硬度，增加耐磨性，因此应选择淬火钢、渗碳钢、 氮化钢。
主电动机
这些参数有何作用？
1430 r/min ，3kw
2）机器的动力学设计
计算构件所受公称载荷（名义载荷）的大小和特性。
3）零件的工作能力设计
由公称载荷大小和特性，根据工作能力准则作零 部件的初步设计。通过计算或类比得出零件的基本 尺寸。
为了确定零件的基本尺寸，必须完成以下工作：
4）部件装配草图及总装配草图的设计----结构设计
二、机械零件材料的选用原则
适用于制作机械零件的材料种类非常之多，在设计 机械零件时，如何从各种各样的材料中选择出合适的 材料，是一项受多方面因素所制约的复杂的工作。设 计者应根据零件的用途、工作条件和材料的物理、化 学、机械和工艺性能以及经济因素等进行全面考虑。 ▲载荷及应力的大小和性质 ▲零件的工作情况 选材的一般原则 ▲零件的尺寸及重量
c.降低载荷集中，均匀载荷分布（例）
d.采用等强度结构（例）
c.减少应力集中（例）
§2-5 设计机械零件时应满足的基本要求
一、在预定的使用期限内（预定寿命）不失效
刚度：零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。
影响刚度的因素及改进措施： 1.材料对刚度的影响：材料的弹性模量愈大，零件的刚度越大。 同类金属弹性模量相差不大，因此以昂贵的高强度合金钢 代替普通碳素钢来提高零件的刚度是不起作用的。 2.结构对刚度的影响： 当截面积相同时，中空截面比实心截面大。
表面保护：镀层：铬、锌，活塞
一）在预定的使用期限内（预定寿命）不失效 二）结构工艺性要求 设计时应考虑：工艺性、结构设计对结构工艺性有确定影 响 工艺性好指：在现有的生产设备条件下，能够方便而经济 的制造出来。并装配到机器上。
结构工艺性 结构设计、 毛坯制造、机加工过程、装配 等环节综合考虑。
§2-5 设计机械零件时应满足的基本要求
为了确定零件的基本尺寸，必须完成以下工作：
1）机器的运动学设计
确定原动机的参数（功率、转速、线速度等）。求解构件 的运动参数（转速、速度、加速度等）。 牛头刨床BC6063B 最大刨削长度 630 mm 工作台上工作面尺寸（长×宽） 630×400 mm 滑枕往复行程次数
14-80 No./min
（待选材料： ZChPb16-16-2、Q195、 45、65Mn、T10 ）。
§2-9 机械现代设计方法简介
机械现代设计方法通常是相对传统的设计方法而言的。 现代设计方法从总体上概括为力求运用现代应用 数学、应用力学、微电子学及信息科学等方面的最新 成果与手段实现下列转换： ▲静态的 动态的 ─如机器结构动力学计算； ▲定性的 定量的 ─如有限元计算； ▲确定量 随机量 ─如可靠性设计； ▲可行性设计 优化设计 ─如优化设计； ▲串行设计 并行设计 ─如并行设计； ▲宏观的 微观的 ─如微－纳米摩擦学设计； ▲分部处理法 系统工程法 ─如系统工程； ▲人工设计 自动化设计 ─如计算机辅助设计。
采用加强肋可提高零件和机架的刚度, 等等。
一、在预定的使用期限内（预定寿命）不失效
寿命：在特定条件下，零件工作持续时间称为零件寿命。 影响零件寿命的主要因素： 材料疲劳： 绝大多数零件是在变应力状况下工作的， 疲劳失效是主要形式，例如在齿轮、轴承、轴、带传动。 磨 腐 损： 蚀： 防止：材料、密封、润滑 防止： 选用防腐材料：不锈钢、铜、铝合金;
提高设计和制造经济性指标的主要途径有: 1）采用先进的现代设计方法(CAD)，使设计参数最 优化,达到尽可能精确的计算结果,保证机器足够的可 靠性。 2）最大限度地采用标准化、系列化及通用化的零、 部件。 3）尽可能采用新技术、新工艺、新结构和新材料。
4）力求改善零件的结构工艺性，使其用料少、易加 工、易装配。
3.零件的尺寸及重量
零件的尺寸及质量的大小与材料的品种及毛坯制取 方法有关。 ▲用铸造材料制造毛坯时，一般可以不受尺寸及质量 大小的限制； ▲而用锻造材料制造毛坯时，则须注意锻压机械及设 备的生产能力。 ▲应尽可能选用强重比大的材料，以便减小零件的尺 寸和质量。
4. 材料的经济性
材料的经济性主要表现在以下几方面： ▲ 材料本身的相对价格; ▲ 材料的加工费用;
校核计算有四种可选方式： Sca ----计算安全系数
常规设计方法 机械零件的 设计方法
理论设计 经验设计 模型实验设计
现代设计方法
经验设计-----根据对某类零件已有的设计与使用实 践而归纳出的经验公式，或根据设计者本人的设计 经验用类比的方法所进行的设计。这对于那些使用 要求变化不大而结构形状已典型化的零件，是很有 效的设计方法。例如：箱体、机架、传动件的结构 要素等。
2-4 机械零件的主要失效形式
（一）整体断裂
什么情况下会 发生整体断裂？
失效：在规定的工作条件下不能正常的工作叫做失效。