1、一、一、 總論總論作用作用 機(jī)器既能承擔(dān)人力所不能或不便進(jìn)行的工作，機(jī)器既能承擔(dān)人力所不能或不便進(jìn)行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，特別是能夠大大提高勞又能較人工生產(chǎn)改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，特別是能夠大大提高勞動生產(chǎn)率和改善勞動條件。動生產(chǎn)率和改善勞動條件。例例1 1：機(jī)器人：機(jī)器人加工加工例例2 2：機(jī)器人：機(jī)器人去毛刺去毛刺機(jī)器機(jī)器 是一種代替人們體力和部分腦力勞動的工具。是一種代替人們體力和部分腦力勞動的工具。本書的重點(diǎn)研本書的重點(diǎn)研究內(nèi)容之一究內(nèi)容之一機(jī)器的組成：機(jī)器的組成：動力系統(tǒng)動力系統(tǒng)傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng) 輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng) 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)

2、 傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng) 動力系統(tǒng)動力系統(tǒng) 1 1、從功能上劃分、從功能上劃分動力系統(tǒng)動力系統(tǒng)傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)2 2、從組成上劃分、從組成上劃分機(jī)械部分機(jī)械部分電氣部分電氣部分 液壓部分液壓部分潤滑部分潤滑部分冷卻部分冷卻部分 （機(jī)器的主體部分）（機(jī)器的主體部分）機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)零件零件（制造的最小單元體）（制造的最小單元體）通用零件通用零件專用零件專用零件傳動件傳動件聯(lián)接件聯(lián)接件支承件支承件其其 它它齒輪、蝸桿、帶、鏈齒輪、蝸桿、帶、鏈螺栓、鍵、花鍵螺栓、鍵、花鍵軸、軸承軸、軸承聯(lián)軸器、彈簧、機(jī)架聯(lián)軸器、彈簧、機(jī)架水輪機(jī)葉片、活塞、曲軸水輪

3、機(jī)葉片、活塞、曲軸本課程重點(diǎn)討論通用零件的設(shè)計(jì)。本課程重點(diǎn)討論通用零件的設(shè)計(jì)。零件的分類：零件的分類：一臺機(jī)器，為何要分解一臺機(jī)器，為何要分解成零件來制造，然后再成零件來制造，然后再來裝配？來裝配？制造的可能制造的可能裝配的可能裝配的可能便于降低成本便于降低成本采用不同材料采用不同材料二、機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則二、機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 強(qiáng)度準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則耐磨性準(zhǔn)耐磨性準(zhǔn)則則剛度準(zhǔn)則剛度準(zhǔn)則振動穩(wěn)定振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則性準(zhǔn)則耐熱性耐熱性- - 確保零件不發(fā)生斷裂、過大的塑性變形。確保零件不發(fā)生斷裂、過大的塑性變形。 （最基本的準(zhǔn)則）（最基本的準(zhǔn)則）- - 零件抗磨損的能力。零件抗磨損的能力。- - 零件抵抗彈

4、性變形的能力。零件抵抗彈性變形的能力。- - 確保不發(fā)生共振。確保不發(fā)生共振。 （高速機(jī)械須注重此準(zhǔn)則）（高速機(jī)械須注重此準(zhǔn)則）- - 零件具有一定的抗蠕變的能力。零件具有一定的抗蠕變的能力。三、設(shè)計(jì)機(jī)器的一般程序三、設(shè)計(jì)機(jī)器的一般程序（一）計(jì)劃階段（一）計(jì)劃階段（二）方案設(shè)計(jì)階段（二）方案設(shè)計(jì)階段（三）技術(shù)設(shè)計(jì)階段（三）技術(shù)設(shè)計(jì)階段（四）技術(shù)文件編制階段（四）技術(shù)文件編制階段 機(jī)械設(shè)計(jì)是一個創(chuàng)造性的工作過程，同時也是一個基機(jī)械設(shè)計(jì)是一個創(chuàng)造性的工作過程，同時也是一個基于成功實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工作。于成功實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工作。 雖然沒有一個在任何情況下都有效的設(shè)計(jì)程序，但根雖然沒有一個在任何情況下都有效的設(shè)

5、計(jì)程序，但根據(jù)人們長期的經(jīng)驗(yàn)，一臺機(jī)器的設(shè)計(jì)過程基本如下：據(jù)人們長期的經(jīng)驗(yàn)，一臺機(jī)器的設(shè)計(jì)過程基本如下：（五）試制階段（五）試制階段（六）投產(chǎn)銷售階段（六）投產(chǎn)銷售階段（一）計(jì)劃階段（一）計(jì)劃階段提出任務(wù)提出任務(wù)分析對機(jī)器的要求分析對機(jī)器的要求確定任務(wù)要求確定任務(wù)要求由分管產(chǎn)品研發(fā)的副總由分管產(chǎn)品研發(fā)的副總提出，這時對要設(shè)計(jì)的提出，這時對要設(shè)計(jì)的機(jī)器僅有一個模糊概念機(jī)器僅有一個模糊概念由市場部進(jìn)行市場調(diào)查，由市場部進(jìn)行市場調(diào)查，以明確機(jī)器的功能、產(chǎn)以明確機(jī)器的功能、產(chǎn)品的市場定位品的市場定位以設(shè)計(jì)任務(wù)書的形式明以設(shè)計(jì)任務(wù)書的形式明確地寫出設(shè)計(jì)任務(wù)的全確地寫出設(shè)計(jì)任務(wù)的全部要求及細(xì)節(jié)部要求及細(xì)節(jié)

6、（二）方案設(shè)計(jì)階段（二）方案設(shè)計(jì)階段 方案設(shè)計(jì)，又稱概念設(shè)計(jì)，是機(jī)器設(shè)計(jì)最重要的環(huán)方案設(shè)計(jì)，又稱概念設(shè)計(jì)，是機(jī)器設(shè)計(jì)最重要的環(huán)節(jié)之一。節(jié)之一。 因?yàn)樵诒倦A段確定的方案，不僅決定了設(shè)計(jì)的成敗，因?yàn)樵诒倦A段確定的方案，不僅決定了設(shè)計(jì)的成敗，也確定了機(jī)器的成本高低。這種成本，是無法通過詳也確定了機(jī)器的成本高低。這種成本，是無法通過詳細(xì)設(shè)計(jì)階段加以糾正的。細(xì)設(shè)計(jì)階段加以糾正的。潘存云教授研制洗衣機(jī)方案設(shè)計(jì)洗衣機(jī)方案設(shè)計(jì)模擬人工手法模擬人工手法模擬翻騰水流模擬翻騰水流超聲波、臭氧超聲波、臭氧方案設(shè)計(jì)階段流程方案設(shè)計(jì)階段流程提出可能的解決辦法提出可能的解決辦法組合幾種可能的方案組合幾種可能的方案選定最佳方

7、案選定最佳方案評價評價機(jī)器功能分析機(jī)器功能分析滿意滿意明確必須達(dá)到的、盡量達(dá)明確必須達(dá)到的、盡量達(dá)到的及沒有必要的功能到的及沒有必要的功能列出實(shí)現(xiàn)功能的若干方案列出實(shí)現(xiàn)功能的若干方案切切片片上下往復(fù)上下往復(fù)切刀動作切刀動作傳動類型傳動類型原原 動動 機(jī)機(jī)回轉(zhuǎn)運(yùn)動回轉(zhuǎn)運(yùn)動帶帶 傳傳 動動鏈鏈 傳傳 動動直流電機(jī)直流電機(jī)交流電機(jī)交流電機(jī)對各種方案進(jìn)行組合對各種方案進(jìn)行組合技術(shù)經(jīng)濟(jì)環(huán)保方面綜合評價技術(shù)經(jīng)濟(jì)環(huán)保方面綜合評價（三）技術(shù)設(shè)計(jì)階段（三）技術(shù)設(shè)計(jì)階段運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì)運(yùn)動學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)確定各構(gòu)件的運(yùn)動參數(shù)確定各構(gòu)件的運(yùn)動參數(shù)動力學(xué)設(shè)計(jì)動力學(xué)設(shè)計(jì)確定各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式確定各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式確定各

8、構(gòu)件的名義載荷確定各構(gòu)件的名義載荷零部件工作能力設(shè)計(jì)零部件工作能力設(shè)計(jì)確定各構(gòu)件的基本尺寸確定各構(gòu)件的基本尺寸裝配草圖設(shè)計(jì)裝配草圖設(shè)計(jì)基本尺寸基本尺寸裝配草圖裝配草圖零件外形及尺寸零件外形及尺寸主要零部件工作能力精確校核主要零部件工作能力精確校核不不滿滿足足零件工作圖繪制零件工作圖繪制進(jìn)一步確定各零件的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)進(jìn)一步確定各零件的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)（須考慮加工裝配工藝性等因素）（須考慮加工裝配工藝性等因素）裝配圖繪制裝配圖繪制最后檢驗(yàn)零件圖中的尺寸、結(jié)構(gòu)錯誤最后檢驗(yàn)零件圖中的尺寸、結(jié)構(gòu)錯誤（紙上虛擬裝配）（紙上虛擬裝配）（四）技術(shù)文件編制（四）技術(shù)文件編制 技術(shù)文件技術(shù)文件 設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)說明書 使用說明

9、書使用說明書 零件明細(xì)表零件明細(xì)表 標(biāo)準(zhǔn)件匯總表標(biāo)準(zhǔn)件匯總表產(chǎn)品驗(yàn)收條件產(chǎn)品驗(yàn)收條件 技術(shù)文件是用來說明產(chǎn)品性能、設(shè)計(jì)、制造、操技術(shù)文件是用來說明產(chǎn)品性能、設(shè)計(jì)、制造、操作使用、維護(hù)、或其它所有與產(chǎn)品相關(guān)的文檔資料。作使用、維護(hù)、或其它所有與產(chǎn)品相關(guān)的文檔資料。 機(jī)械零件由于某種原因不能正常工作稱為失效。機(jī)械零件由于某種原因不能正常工作稱為失效。帶傳動的打滑、帶傳動的打滑、共振、螺紋的松弛共振、螺紋的松弛 四、機(jī)械零件的主要失效形式四、機(jī)械零件的主要失效形式整體斷裂整體斷裂過載、疲勞過載、疲勞過大的殘余變形過大的殘余變形應(yīng)力超過屈服極限應(yīng)力超過屈服極限零件的表面破壞零件的表面破壞腐蝕、磨損、點(diǎn)

10、蝕腐蝕、磨損、點(diǎn)蝕破壞正常的工作條件而引起的失效破壞正常的工作條件而引起的失效零件的失效形式：零件的失效形式： 斷裂占斷裂占4.79%;腐蝕、磨損、疲勞腐蝕、磨損、疲勞破壞占破壞占73.88%。黑色金屬黑色金屬有色金屬有色金屬鑄鐵鑄鐵鋼鋼金屬材料金屬材料（一）常用材料（一）常用材料普通碳素鋼普通碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳碳鋼優(yōu)質(zhì)碳碳鋼 碳素合金鋼碳素合金鋼 灰灰 鑄鑄 鐵鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵 6-2 6-2 機(jī)械零件的材料及選用原則機(jī)械零件的材料及選用原則鋁合金鋁合金銅合金銅合金 ：金屬、非金屬：金屬、非金屬特點(diǎn)：特點(diǎn)：良好的液態(tài)流動良好的液態(tài)流動性，可鑄造成形狀性，可鑄造成形狀復(fù)雜的零件復(fù)雜的零件; ;較好

11、的減震性、較好的減震性、耐磨性、切削性耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）（指灰鑄鐵）; ;成本低廉。成本低廉。特點(diǎn)：特點(diǎn)：與鑄鐵相比，鋼具與鑄鐵相比，鋼具有高的強(qiáng)度、韌性和有高的強(qiáng)度、韌性和塑性塑性; ;可用熱處理方法改可用熱處理方法改善其力學(xué)性能和加工善其力學(xué)性能和加工性能。性能。特點(diǎn)：特點(diǎn)：具有良好的塑性和具有良好的塑性和液態(tài)流動性液態(tài)流動性; ;青銅合金還具有良青銅合金還具有良好的減摩性和抗腐蝕好的減摩性和抗腐蝕性。性。高分子材料高分子材料復(fù)復(fù) 合材合材 料料陶陶 瓷瓷非金屬非金屬塑料、橡膠、合成纖維等塑料、橡膠、合成纖維等碳化硅、三氧化二鋁等碳化硅、三氧化二鋁等顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料、纖維顆粒增強(qiáng)復(fù)

12、合材料、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料增強(qiáng)復(fù)合材料特點(diǎn)：特點(diǎn)：能吸收沖擊能量能吸收沖擊能量常用作聯(lián)軸器或減常用作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、傳震器的彈性元件、傳動皮帶；動皮帶；硬橡膠可用于制造硬橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。用水潤滑的軸承襯。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：比重小，易于在模具比重小，易于在模具中成型；中成型；耐蝕、絕熱、絕緣；耐蝕、絕熱、絕緣；減摩、摩擦系數(shù)大等。減摩、摩擦系數(shù)大等。載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì)載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì) 零件的工作情況零件的工作情況 零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜 程度及工藝性程度及工藝性 材料的經(jīng)濟(jì)性材料的經(jīng)濟(jì)性 零件的尺寸及重量零件的尺寸及重量 （二）機(jī)械零件材料的選用原則（二）機(jī)械

13、零件材料的選用原則 選選材材的的一一般般原原則則 靜載下：靜載下：脆性材料脆性材料沖擊載荷：沖擊載荷：塑性材料：塑性材料： 應(yīng)充分利用熱處理手應(yīng)充分利用熱處理手段來發(fā)揮材料的潛力。段來發(fā)揮材料的潛力。在濕熱環(huán)境下，材料應(yīng)在濕熱環(huán)境下，材料應(yīng)具有良好防腐蝕能力；具有良好防腐蝕能力；兩配合零件的線性膨脹兩配合零件的線性膨脹系數(shù)不能相差過大，以免系數(shù)不能相差過大，以免產(chǎn)生過大熱應(yīng)力或配合松產(chǎn)生過大熱應(yīng)力或配合松動；動；有磨損的表面，應(yīng)提高有磨損的表面，應(yīng)提高其表面硬度其表面硬度選強(qiáng)重比大的材料，可選強(qiáng)重比大的材料，可減小零件的尺寸和質(zhì)量；減小零件的尺寸和質(zhì)量；鑄造毛坯，一般不受尺鑄造毛坯，一般不受尺

14、寸大小的限制；寸大小的限制；鍛造毛坯，須注意鍛壓鍛造毛坯，須注意鍛壓設(shè)備的生產(chǎn)能力。設(shè)備的生產(chǎn)能力。結(jié)構(gòu)復(fù)雜性結(jié)構(gòu)復(fù)雜性 復(fù)雜：鑄件毛坯、復(fù)雜：鑄件毛坯、 沖壓加焊接；沖壓加焊接； 簡單：鍛件毛坯。簡單：鍛件毛坯。工藝性工藝性 鑄造材料：液態(tài)流動性、收縮率等；鑄造材料：液態(tài)流動性、收縮率等； 焊接材料：可焊性、焊縫裂紋傾向等；焊接材料：可焊性、焊縫裂紋傾向等； 熱熱 處處 理：可淬性、淬火變形傾向等；理：可淬性、淬火變形傾向等； 冷冷 加加 工：易切削性、切削后表面質(zhì)量等；工：易切削性、切削后表面質(zhì)量等；材料本身的相對價格材料本身的相對價格; ;材料的加工費(fèi)用材料的加工費(fèi)用; ;材料的利用率材料的利用率; ;是否采用組合結(jié)構(gòu)是否采用組合結(jié)構(gòu)材料的供應(yīng)狀況材料的供應(yīng)狀況 當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)是否充足；當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)是否充足；小批量零件，減少材料品種。小批量零件，減少材料品種。應(yīng)力的種類應(yīng)力的種類靜應(yīng)力靜應(yīng)力變應(yīng)力變應(yīng)力脈動循環(huán)脈動循環(huán)對稱循環(huán)對稱循環(huán)一般循環(huán)一般循環(huán)ttttmaxmin2minmaxm2minm