吉林大学机械设计要点解析
第1章机械设计概要1-1机械设计的基本要求一、设计机器的基本要求1.机器功能的要求2.经济性要求3.劳动保护要求4.环境保护要求5.可靠性要求二、设计机械零件的基本要求1.强度要求2.刚度要求3.耐磨性要求4.结构工艺性要求5.减小质量的要求1-2机械设计的一般程序一、明确设计任务二、方案设计三、技术设计1.运动学设计2.动力学设计3.零件设计4.总装配草图设计5.总装配图与零件工作图设计四、编写技术文件1-3机械零件的主要失效形式与设计准则机械零件由于某些原因而丧失工作能力称为失效。
一、机械零件的主要失效形式1.断裂2.过大的变形3.表面破坏二、机械零件的设计准则1.强度准则2.刚度准则3.耐磨性准则4.振动准则1-4机械零件的设计方法与步骤一、机械零件的设计方法1.理论设计2.经验设计3.模型实验设计4.现代设计方法（1）优化设计（2）可靠性设计二、机械零件设计的步骤1-5机械零件设计的基本原则一、选择材料的基本原则1.强度2.刚度3.磨损4.制造工艺性5.材料经济性二、标准化的原则第2章机械零件的强度与耐磨性2-1机械零件的疲劳强度一、机械零件的载荷根据机器的额定功率或负载，按理论力学的方法求出的作用在零件上的载荷称为名义载荷，用符号F n或T n表示。
在机械设计过程中，通常用一个修正系数来补偿名义载荷与零件实际载荷之间的差异，这个修正系数称为载荷系数，用符号K表示。
名义载荷乘以载荷系数就是设计计算时使用的计算载荷F ca，即F ca=KF n。
二、材料的疲劳曲线材料的真实疲劳机械对应的循环次数都比较大，因此工程上规定一个循环基数N0，而N0对应的应力就视为材料的疲劳极限σr。
材料的疲劳曲线公式：σrN m N=σr m N0=C (N c<N<N0)三、材料的极限应力图循环极限应力σm+σa=σr，屈服极限应力σm+σa=σs。
四、影响机械零件疲劳强度的因素1.应力集中的影响kσ=σ−1σ−1e2.尺寸效应的影响εσ=σ−1d σ−13.表面质量的影响β=σ−1q σ−1综合影响系数Kσ=kσεσβ用零件的工作应力幅σa乘以综合影响系数Kσ或材料极限应力的幅值除以综合影响系数Kσ来考虑上述因素对零件疲劳强度的影响。
五、单向稳定变应力下零件的疲劳强度1.对称循环变应力2.非对称循环变应力六、单项不稳定变应力下零件的疲劳强度1.疲劳损伤累积假说∑N i′N i=1ni=1 2.不稳定变应力下零件的疲劳强度计算（1）计算当量应力（2）计算当量循环次数七、复合应力状态下的疲劳强度计算2-2机械零件的接触强度2-3机械零件的耐磨性一、摩擦的分类1.干摩擦2.边界摩擦3.流体摩擦4.混合摩擦二、磨损零件的磨损阶段可分为：1.初期磨损阶段2.稳定磨损阶段3.剧烈磨损阶段零件的磨损种类可分为：1.粘着磨损（胶合）2.腐蚀磨损3.磨料磨损4.接触疲劳磨损（点蚀）第3章螺纹连接3-1螺纹一、螺纹的类型和应用二、螺纹的主要参数大径d—螺纹的最大直径，在标准中规定为公称直径，表示螺纹大小。
小径d1—螺纹的最小直径，在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。
中径d2—通过螺纹轴向截面内牙型上的牙厚等于牙间宽处的假想圆柱面的直径，它近似等于螺纹的平均直径，d2≈(d+d1)/2。
中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。
线数n—螺纹的螺旋线数目。
螺距P—螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。
导程S—螺纹上任意一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离，S=nP。
螺纹升角ψ—螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。
牙型角α—螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。
接触高度ℎ—内外螺纹旋合后的接触面的径向高度。
三、常用螺纹的类型、特点和应用1.普通螺纹(α=60°)当量摩擦系数也较大，自锁性能好，主要用于连接。
普通螺纹有粗牙和细牙之分。
2.管螺纹(α=55°)主要用于管件连接的紧密螺纹。
管螺纹有圆柱管螺纹和圆锥管螺纹之分。
3.矩形螺纹(α=0°)主要用于传动。
4.梯形螺纹(α=30°)主要用于传动。
5.锯齿形螺纹(α1=3°,α2=30°)主要用于传动。
四、螺纹精度标准中规定三种精度：精密、中等、粗糙。
3-2螺纹连接的类型及应用一、螺纹连接的基本类型1.螺栓连接普通螺栓连接的结构特点是被连接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙，通孔的加工精度要求低，结构简单，装拆方便，因此应用广泛。
铰制孔用螺栓连接能精确固定被连接件的相对位置，并能承受横向载荷，但孔的加工精度要求较高。
2.双头螺柱连接适用于结构上下不能采用螺栓连接的场合，如连接件之一太厚不宜制成通孔，材料又比较软，且需要经常拆装时。
3.螺钉连接这种连接的特点是螺钉直接拧入被连接件的螺纹孔中，不用螺母，在结构上比双头螺柱连接简单、紧凑，但不宜经常拆卸。
4.紧定螺钉连接紧定螺钉连接常用来固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩。
二、标准螺纹连接件1.螺栓2.双头螺柱3.螺钉4.螺母5.垫圈3-3螺纹连接的预紧和防松一、螺纹连接的预紧受载之前，拧紧螺母使得螺栓沿其轴线方向受到拉力作用，这个拉力称为预紧力。
二、螺纹连接的防松防松的根本问题在于防止螺纹副的相对转动。
螺纹连接常用的防松方法1.摩擦防松对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母2.机械防松开口销与六角开槽螺母、止动垫圈、串联钢丝3.铆冲防松端铆、冲点3-4螺栓组连接的设计一、螺栓组连接的结构设计1.连接结合面的几何形状通常都设计成轴对称的简单几何形状。
2.螺栓的排列应有合理的间距、边距，以便扳手转动。
3.分布在同一圆周上的螺栓数目，应取成偶数。
4.当连接受转矩或倾覆力矩作用时，螺栓的布置应靠近边缘，以减小螺栓的受力。
二、螺栓组连接的受力分析1.受横向载荷2.受转矩3.受轴向载荷4.受倾覆力矩3-5单个螺栓连接的强度计算一、受拉螺栓连接的强度计算1．仅承受预紧力的紧螺栓连接的强度计算计算时可只按照拉伸强度计算，并将所受的拉力增大30%来考虑。
2.承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接的强度计算计算时可只按照拉伸强度计算，并仍可将所受的拉力增大30%来考虑。
c b称为螺栓的相对刚度c b+c m二、受剪螺栓连接的强度计算3-6提高螺纹连接强度的措施一、降低影响螺栓疲劳强度的应力幅受轴向变载荷的紧螺栓连接，在最大应力不变的条件，应力幅越小，螺栓连接的疲劳强度越高。
采取适当减小螺栓刚度、增大被连接件刚度及增大预紧力的方法，减小应力幅。
减小螺栓刚度的措施：适当增加螺栓的长度、采用腰状杆螺栓、空心螺栓、螺母下安装弹性元件。
二、改善螺纹牙上载荷分布不均的现象1.悬置螺母、槽环螺母2.内斜螺母3.钢丝螺套三、减小应力集中的影响采用较大的圆角和卸载结构或将螺纹的收尾改为退刀槽。
四、避免附加弯曲应力五、采用合理的制造工艺方法3-7螺纹连接件的材料及其许用应力第4章轴与轮毂的连接和其他连接4-1键连接一、键连接的类型及其结构形式1.平键连接普通平键、导向平键、滑键平键连接具有结构简单、拆装方便、对中性好等优点，因而应用广泛。
2.半圆键连接半圆键连接的结构简单，制造和装拆方便，但由于轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大。
3.楔形连接楔形键连接用于低俗、载荷平稳、定心精度要求不高的场合。
4.切向键连接常用于对中性要求不高且载荷较大的重型机械中。
二、键的选择和键连接的强度计算1.键的选择键的选择包括类型和尺寸两方面。
键的截面尺寸可根据轴径的大小适当选取；键的长度可根据轮毂的宽度确定，可去键长等于或略短于轮毂的宽度。
2.平键连接的强度计算对于普通平键连接只需进行挤压强度计算；对于导向平键或滑键连接还需进行耐磨性的条件性计算。
4-2花键连接一、花键连接的特点及类型1.矩形花键连接采用小径定心2.渐开线花键连接采用齿形定心二、花键连接的强度计算花键连接的主要失效形式是工作面被压溃或磨损。
4-3其他连接一、销连接销主要用于固定零件之间的相对位置，也用于轴与毂的连接或其他连接，可传递不大的载荷，还可作为安全装置中的过载保护元件。
二、铆接三、焊接四、胶接五、过盈连接第5章带传动和链传动5-1概述带传动、链传动都是通过挠性件实现运动和动力的传递。
带传动分摩擦传动和啮合传动。
平带、V带、圆带为摩擦传动，同步带为啮合传动。
5-2 V带的类型普通V带制成环形，其结构由顶胶、承载层、底胶、包布层组成。
顶胶和底胶之间的中性层称为节面。
节面的节面宽度称为节宽b p，相应的带轮直径称为基准直径，位于带轮基准直径上的周线长度称为基准长度L d。
5-3带传动的工作情况分析一、带传动中的力分析带传动所能传递的最大有效拉力：F ec=2F0e fα−1 fα与最大有效拉力有关的因素：1.初拉力F0：最大有效拉力F ec与F0成正比。
2.包角α：最大有效拉力F ec随包角的增大而增大。
3.摩擦系数f：最大有效拉力F ec随f的增大而增大。
二、带的应力分析1.拉应力2.弯曲应力3.离心应力最大应力发生在紧边小带轮包角处三、带传动的弹性滑动和打滑这种由于带的弹性变形引起的滑动现象，称带传动的弹性滑动。
弹性滑动是带传动的固有特性。
打滑开始于小带轮松边。
5-4 v带传动的设计一、单根V带的额定功率二、参数选择和设计计算三、V带轮设计四、带传动的张紧装置1.定期张紧装置2.自动张紧装置3.张紧轮装置当中心距不能调整时采用张紧轮，张紧轮放在松边。
如设置在外侧，可设在靠近小带轮处，可以增加小带轮包角；如设置在内侧，应靠近大带轮，以减少对小带轮包角的影响。
五、V带传动设计和使用时注意的问题5-5滚子链链条与链轮一、链条内链板与套筒之间、外链板与销轴之间分别用过盈配合。
滚子与套筒之间、套筒与销轴之间均为间隙配合。
滚子链两相邻链节铰链副理论中心的距离称链条的基本节距p。
链长用链节数表示。
链节数一般以偶数为宜，若节数为奇数则必须采用折曲的过渡链节。
二、滚子链链轮1.链轮的基本参数和主要尺寸链轮的基本参数是节距p、齿数z、排数n。
2.链轮齿形滚子链和链轮属于非共轭啮合，齿形有较大灵活性。
3.链轮的结构小直径可制成实心式，中等尺寸可制成孔板式，大直径可制成装配式（常采用可更换的齿圈）。
5-6滚子链传动的设计计算一、链传动的运动学和动力学特性由于链条围轮后形成多边形，致使链条中心线在运动中交替与链轮分度圆相切和相割，使链速周期性变化，这一运动特性称为链传动的多边形效应。
二、链传动的主要失效形式1.铰链的磨损2.链条的疲劳破坏3.链条的胶合三、滚子链传动的额定功率曲线四、滚子链传动的设计计算五、链传动的张紧和润滑1.链传动的张紧链传动的倾角一般不大于60°，如果大于60°时，通常设有张紧装置。
吉林大学机械
吉林大学机械
吉林大学机械专业
吉林大学机械专业是一所具有较高声誉和学术实力的专业。
该专业依托吉林大学的优势学科，拥有一支实力雄厚、经验丰富的师资队伍，主要培养机械设计制造及其自动化、车辆工程和新能源科学与工程的人才。
机械专业的教学理念是“求实创新，精英培养”，致力
于培养具备扎实的理论基础和创新能力的人才。
该专业注重理论与实践相结合，通过课程学习、实验实训、科研实践等方式，培养学生的专业素养和实践能力。
机械专业拥有完善的教学体系和实验设备，为学生提供
了良好的学习和实践环境。
学生可以在精密仪器和先进设备的指导下，开展机械设计、制造和控制方面的实验和研究，培养学生的创新能力和动手能力。
机械专业还注重与企业的合作与交流，为学生提供实习
机会和就业保障。
通过与企业的合作项目、实习岗位等形式，学生可以将所学理论知识应用于实践，并获得对工程实际操作的熟悉和了解，提升就业竞争力。
机械专业的毕业生就业情况较好，就业范围广泛，涵盖
了制造业、汽车工业、航空航天、能源等领域。
毕业生在机械设计、自动化控制、工程管理、产品开发等方向上具备较高的技术能力和创新能力，受到企业和用人单位的青睐。
此外，机械专业注重学生的人文素质和综合能力的培养。
通过人文课程和社会实践活动，培养学生的团队合作、沟通能
力和责任感，提升综合素质。
总之，吉林大学机械专业是一所具有较高声誉和学术实力的专业，致力于培养具备扎实的理论基础和创新能力的机械工程人才。
该专业的人才培养模式、教学理念和实践环境，使学生在学术研究和工程实践中具备竞争力，并受到社会各界的认可和赞誉。
吉林大学机械系统设计实例第1章绪论
三、机械系统的组成
现代机械种类繁多，结构也 愈来愈复杂，但从实现系统功能 的角度来分解，主要包括动力系 统、传动系统、执行系统、操纵 控制系统、支承结构系统等子系 统。
（一）动力系统
动力系统包括动力机及其配套装置，是机 械系统工作的动力源。按能量转换性质的不同， 动力机可分为一次动力机和二次动力机。一次 动力机是把自然界的能源转变为机械能的机械， 如内燃机、汽轮机、水轮机等。二次动力机是 把二次能源（如电能、液能、气能）转变为机 械能的机械，如电动机、液压马达、气动马达 等。动力机输出的运动通常为转动，而且转速 高。
四、机械系统的功能要求
（1）运动要求 如速度、加速度、转速、调速范围、
行程、运动轨迹以及移动的精确性等。 （2）动力要求
包括传递的功率、转矩、力等。
（3）体积和重量要求 如尺寸、重量、功率、重量比等。
（4）可靠性和寿命要求 包括机械和零部件执行功能的可靠
性、零部件的耐磨性和使用寿命等。
（5）安全性要求
平 地 机 驾 驶 室
控制系统是指通过人工操作或测量 元件获得的控制信号，经由控制器， 使控制对象改变其工作参数或运行 状态而实现上述要求的装置，如伺 服机构、自动控制装置等。
此外，根据机械系统的功能要求， 还可有冷却、润滑、计量、行走等 系统。
G
P
S 自 动 找 平
汽 车 起 重 机 控 制 系 统
执行系统通常处在机械系统的 末端，直接与作业对象接触，其输 出也是机械系统的主要输出。因此， 执行系统工作性能的好坏，直接影 响整个系统的性能，执行系统除应 满足强度、刚度、寿命等要求外， 还应充分注意其运动精度和动力学 特性等要求。
装载机的执行系统－铲斗工作装置
旋臂吊执行系统－电动葫芦
吉林大学机械系统设计实例--第4章执行系统设计
工作循环图是确定各执行机构运动 参数及运动起讫时间的依据。绘制工 作循环图时，必须考虑各执行机构能 按作业要求进行协调配合，不发生运 动失调。
（四）运动分析及强度、刚度计算
1、运动分析
运动分析的目的是求出执行系统中各构件 的位移、速度、加速度，必要时还应确定执行 构件上给定点的轨迹。机构运动分析常用的方 法有图解法和解析法 。 2、强度和刚度计算 为了保证执行系统工作时安全、可靠和准 确实现规定的功能，应对执行系统中的构件作 必要的强度和刚度计算。动态分析。
右 图 为 XHK5140 自 动 换 刀 数控镗铣床主轴部件。
（2）、以轴向载荷为主、 采用滚动轴承的主轴部件
属于这一类的主要是钻 床类主轴部件 。如摇臂钻床 主轴部件，由于主轴受的轴 向力较大，径向载荷较小， 且主轴的旋转精度要求不高， 因此轴向支承用推力球轴承， 径向支承用向心深沟球轴承 且不必预紧。如图3—14。
多关节机械手
四自由度电动 机械手
15自由度6足机器兽 6自由度 机器人
三、工程机械执行机构
1. 挖掘机工作装置：动臂、斗杆、挖掘斗（液 压缸驱动） 2. 装载机的工作装置：动臂、摇臂、连杆、铲 斗（液压缸驱动） 3. 推土机工作装置：顶推架、铲刀（液压缸驱 动） 4. 汽车起重机工作装置：起升机构（液压马达、 卷筒），伸缩臂（液压缸），变幅液压缸
主轴的轴端结构应保证夹具或刀具安装可 靠、定位准确、连接刚度高、装卸方便和能 传递足够的转矩。由于夹具和刀具已标准化， 因此，通用机床主轴端部的形状和尺寸也已 标准化。如图3—17。
二、机械手
1. 机械手的组成与分类
机械手是在机械化、自动化生产过程 中发展起来的一种新型装置，是一种典型 的执行系统。常用于数控机床等自动化机 床的自动换刀和工件装卸；在装配作业中 的元件装配、零部件的组装；在危险场合 下工作，如危险品及有害物的搬运、宇宙 和海洋的开发、军事工程和生物医学方面 的试验研究。
吉林大学机械设计课件-第8章-1、2、3节轴
06
轴的临界转速校核
临界转速的概念与意义
临界转速的概念
轴的临界转速是指轴在工作中，因扰 动而发生弯曲振动的转速。当转速达 到某一特定值时，轴的弯曲振动幅度 会急剧增大，导致轴系破坏或产生严 重噪声。
从而提高临界转速。
提高支撑刚度
提高轴承和箱体的刚度可以减小轴的弯曲 振动，从而提高临界转速。例如，采用具
有足够刚度的轴承座和加强箱体结构。
选择高弹性模量材料
高弹性模量材料能够提供更好的抗弯刚度， 从而提高临界转速。例如，采用合金钢、 钛合金等材料制造轴。
采用阻尼技术
通过在轴上附加阻尼器或阻尼材料，吸收 振动能量，减小弯曲振动的幅度，从而提 高临界转速。
根据轴上零件的类型和功能， 选择合适的固定方法，如过盈 配合、键连接、销钉连接等。
确保固定可靠，防止轴上零件 在工作过程中发生松动或位移。
考虑固定方法的工艺性和经济 性，降低制造成本。
轴的支承与平衡设计
01
根据轴的工作载荷和转速，选择合适的轴承类型和支承方式。
02
考虑轴承的安装尺寸、润滑和密封要求，确保轴承正常工作。
剪切刚度校核
剪切刚度校核是指对轴的剪切变形进行限制，以确保轴在承受载荷时不会发生过 大的剪切变形。
剪切刚度校核主要考虑轴的剪切力和剪切应力，通过计算得出轴的剪切变形量， 并与许用变形量进行比较，以确定是否满足刚度要求。
扭转刚度校核
扭转刚度校核是指对轴的扭转角进行限制，以确保轴在承受 载荷时不会发生过大的扭转角，影响机器的正常运转。
相应性能的材料。
考虑经济性
吉林大学机械系统设计实例--第5章操纵系统设计
下图表明站立时人手臂在前方不同距离和
高度处的可及范围，距离越近可及范围越大。 图b 中的粗实线表示正常活动范围，虚线为最 大可及范围，点划线为最有利活动范围。
右图表明上肢活动
的角度，其中图a 表 示上肢活动的最大角 度，图b 表示手操作 时轻松自如的活动方 向，单手操作时为侧 60°方向，双手操作 时为左右各侧30°方 向，而正前方向是双 手准确轻松操作的方 向。
来自操作者的不安全因素包括人体健康、 心情、情绪以及由此而造成的生理和心理 的不良变化。如振动和噪声使人烦噪和疲 劳，单调乏味的操作容易使人困倦，过冷 和过热、光线过强和过弱、风霜雨雪的侵 袭等，都会使操作者感到不舒适，使操作 者失去操作的耐心和分散操作的注意力。 2.操纵环境的安全保护 操纵环境的安全保护主要是指对操纵环 境的不安全因素采取必要的安全防护措施。
（3）传动件 传动件一般采用杠杆系 统，滑杆 1、2、3（拨叉轴）为传动件， 可变换2个位置，实现两种速度的变换。 （4）其他结构元件 为保证操纵安全 可靠，在操纵系统中通常附加一些起 安全保护作用的元件或装置。 图6－9为汽车驻车制动器及机械传 动机构布置图。
四、操纵机构的定位、互锁及安全保护装 置 为保证机械系统正常运行和人身安全， 在设计操纵系统时，操纵机构必须有可靠 的定位、互锁及安全保护装置。 （一）操纵系统中的自锁机构 自锁机构是以一定的预压力把操纵件、 执行件或中间的某传动件固定在规定的位 置上，只有所施加的操纵力大于这个预压 力，操纵件或执行件才会动作。例如，图6 －8中的锁销12、弹簧和滑杆1、2、3上的 切槽形成自锁机构。滑杆上的切槽形状有 二种：半圆形和V形。
操纵行程的大小应尽量保证在人体不 动的情况下，上下肢能舒适到达的范围内。 （3）操纵灵活 （4）操纵件定位可靠 （5）操纵灵敏、效率高 （6）操纵系统的反馈准确迅速 （7）操纵系统应有可调性 （8）操纵方便和舒适 除操纵力和操纵行 程要求之外，对操纵件形状、尺寸、布置 位置、运动方向和各操纵件的标记、操作 顺序都要符合人体状况和动作习惯。
吉林大学机械设计要点
第1章机械设计概要1-1机械设计的基本要求一、设计机器的基本要求1.机器功能的要求2.经济性要求3.劳动保护要求4.环境保护要求5.可靠性要求二、设计机械零件的基本要求1.强度要求2.刚度要求3.耐磨性要求4.结构工艺性要求5.减小质量的要求1-2机械设计的一般程序一、明确设计任务二、方案设计三、技术设计1.运动学设计2.动力学设计3.零件设计4.总装配草图设计5.总装配图与零件工作图设计四、编写技术文件1-3机械零件的主要失效形式与设计准则机械零件由于某些原因而丧失工作能力称为失效。
一、机械零件的主要失效形式1.断裂2.过大的变形3.表面破坏二、机械零件的设计准则1.强度准则2.刚度准则3.耐磨性准则4.振动准则1-4机械零件的设计方法与步骤一、机械零件的设计方法1.理论设计2.经验设计3.模型实验设计4.现代设计方法（1）优化设计（2）可靠性设计二、机械零件设计的步骤1-5机械零件设计的基本原则一、选择材料的基本原则1.强度2.刚度3.磨损4.制造工艺性5.材料经济性二、标准化的原则第2章机械零件的强度与耐磨性2-1机械零件的疲劳强度一、机械零件的载荷根据机器的额定功率或负载，按理论力学的方法求出的作用在零件上的载荷称为名义载荷，用符号或表示。
在机械设计过程中，通常用一个修正系数来补偿名义载荷与零件实际载荷之间的差异，这个修正系数称为载荷系数，用符号表示。
名义载荷乘以载荷系数就是设计计算时使用的计算载荷，即。
二、材料的疲劳曲线材料的真实疲劳机械对应的循环次数都比较大，因此工程上规定一个循环基数，而对应的应力就视为材料的疲劳极限。
材料的疲劳曲线公式：三、材料的极限应力图循环极限应力，屈服极限应力。
四、影响机械零件疲劳强度的因素1.应力集中的影响2.尺寸效应的影响3.表面质量的影响综合影响系数用零件的工作应力幅乘以综合影响系数或材料极限应力的幅值除以综合影响系数来考虑上述因素对零件疲劳强度的影响。
吉林大学机械设计要点说明
第1章机械设计概要1-1机械设计的基本要求一、设计机器的基本要求1.机器功能的要求2.经济性要求3.劳动保护要求4.环境保护要求5.可靠性要求二、设计机械零件的基本要求1.强度要求2.刚度要求3.耐磨性要求4.结构工艺性要求5.减小质量的要求1-2机械设计的一般程序一、明确设计任务二、方案设计三、技术设计1.运动学设计2.动力学设计3.零件设计4.总装配草图设计5.总装配图与零件工作图设计四、编写技术文件1-3机械零件的主要失效形式与设计准则机械零件由于某些原因而丧失工作能力称为失效。
一、机械零件的主要失效形式1.断裂2.过大的变形3.表面破坏二、机械零件的设计准则1.强度准则2.刚度准则3.耐磨性准则4.振动准则1-4机械零件的设计方法与步骤一、机械零件的设计方法1.理论设计2.经验设计3.模型实验设计4.现代设计方法（1）优化设计（2）可靠性设计二、机械零件设计的步骤1-5机械零件设计的基本原则一、选择材料的基本原则1.强度2.刚度3.磨损4.制造工艺性5.材料经济性二、标准化的原则第2章机械零件的强度与耐磨性2-1机械零件的疲劳强度一、机械零件的载荷根据机器的额定功率或负载，按理论力学的方法求出的作用在零件上的载荷称为名义载荷，用符号或表示。
在机械设计过程中，通常用一个修正系数来补偿名义载荷与零件实际载荷之间的差异，这个修正系数称为载荷系数，用符号表示。
名义载荷乘以载荷系数就是设计计算时使用的计算载荷，即。
二、材料的疲劳曲线材料的真实疲劳机械对应的循环次数都比较大，因此工程上规定一个循环基数，而对应的应力就视为材料的疲劳极限。
材料的疲劳曲线公式：三、材料的极限应力图循环极限应力，屈服极限应力。
四、影响机械零件疲劳强度的因素1.应力集中的影响2.尺寸效应的影响3.表面质量的影响综合影响系数用零件的工作应力幅乘以综合影响系数或材料极限应力的幅值除以综合影响系数来考虑上述因素对零件疲劳强度的影响。
吉林大学机械系统设计实例第7章机械系统总体设计
吉林大学机械系统设计实例第7章机 械系统总体设计
• 1）功能的进一步分解或重新组合。
• 2）顺序的改变。例如能量进入系统 以后，其转换与传递顺序不同，实体解 答方案亦将不同。
• 3）分功能联接型式改变。
• 4）系统边界的改变。必要时可扩大 或缩小系统的功能，以求得更合理的解 答方案。提高系统机械化、自动化程度 是其重要方面。
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吉林大学机械系统设计实例第7章机 械系统总体设计
• 4.筛选法
• 将有可能实现该功能要求的工作原理、 工艺动作及实现该运动的基本机构和组 合机构尽可能按层次罗列出来，进行排 列组合；再按可行性、先进性、方便性、 经济性逐个分析审查，淘汰不适合的。 经过不断筛选，剩下两三个方案再按方 案设计的有关步骤进行 。
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吉林大学机械系统设计实例第7章机 械系统总体设计
•（二）方案设计的一般步骤
• 根据产品功能要求、工作性质及动作 过程等基本要求进行新机械的方案设计时， ①要将总功能分解为各分功能以及各功能 元，并找出各功能元的动作要求和运动规 律；②按各功能元的动作要求和运动规律 确定机械示意图（亦可称为机械运动方 案）；③按各功能元的运动规律、动作过 程、动力性能等要求来进行机械运动简图 的尺度综合。
•（1）串联结构 反映了分功能之间的因果 关系或时间、空间顺序关系。
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吉林大学机械系统设计实例第7章机 械系统总体设计
•（2）并联结构 又称选择结构，几个分 功能作为手段共同完成一个目的，或同 时完成某些分功能后才能继续执行下一 个分功能，则这几个分功能处于并联关 系 。例如车床需要工件与刀具共同运动 来完成加工物料的任务 。
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吉林大学机械系统设计实例第7章机 械系统总体设计
吉林大学机械系统设计实例--第2章载荷与动力装置选择
二、电动机容量的选择计算
电动机功率的确定主要应考虑电动机的 发热、允许的过载能力和起动能力三个因 素，其中发热问题最为重要。
选择电动机容量的步骤 ：
1）预选电动机容量：按照工作机械的负 载特性绘制工作负载图，即转矩负载图或 功率负载图，据此可初步估算电动机功率， 并预选电动机。
2）绘制电动机的负载图：根据工作机械 的负载图和预选的电动机特性绘制电动 机的负载图，其中包括转矩负载图、电 流负载图或功率负载图 。
对于静载荷需要采用静强度判据，对 于动载荷就需应用疲劳强度的计算方法。 也可用名义载荷乘以动载系数近似动载荷 计算。P44表2-3动载系数推荐值，通过实 验得到。
二、工作载荷的确定方法
工作载荷可归纳为以下几种形式：
1）摩擦力为主要工作载荷的机械，如带式运输 机、汽车(牵引力)、装载机等；
2）提升重物机械的工作载荷，如起重类机械； 3）切削阻力，如各种切削机床、推土机； 4）物质破碎产生的工作阻力，如各种破碎机、 球磨机等；
包括工作机械的载荷特性、工作制度、结 构布局和工作环境等。
2）分析动力机本身的机械特性，包括 动力机的功率、转矩、转速等特性，以及 动力机所能适应的工作环境。使动力机的 机械特性与工作机械的负载特性相匹配。
3）进行经济性比较，当同时可 用多种类型的动力机进行驱动时，经 济性的分析是必不可少的，包括能量 的供应和消耗，动力机的制造、运行 和维修成本的对比等。
对于有调速要求的设备如电梯及某些机床等， 可选用笼型多速感应电动机。
绕线转子感应电动机可以限制起动电流，提 高起动转矩，多用于起重机和矿井提升机等， 它在转子中串接电阻后，可以进行小范围调速。
如果电动机的容量大于 100kw，又无调速要 求时，可采用交流同步电动机，它能提高功率 因数。