《中国矿业大学卓越采矿工程师教材 选矿机械设计基础》李延锋，孙凤杰，朱荣涛编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《中国矿业大学卓越采矿工程师教材 选矿机械设计基础》

【作　者】李延锋，孙凤杰，朱荣涛编

【丛书名】中国矿业大学卓越采矿工程师教材

【页 数】 377

【出版社】 徐州：中国矿业大学出版社 , 2021.01

【ISBN号】978-7-5646-4940-1

【价 格】45.00

【分 类】选矿机械-机械设计-教材

【参考文献】 李延锋，孙凤杰，朱荣涛编. 中国矿业大学卓越采矿工程师教材 选矿机械设计基础. 徐州：中国矿业大学出版社, 2021.01.

图书目录：

《中国矿业大学卓越采矿工程师教材 选矿机械设计基础》内容提要：

本书是基于国际化办学和新工科背景下矿物加工工程专业新的培养计划、课程设置、质量标准和毕业基本要求的需要编写而成的，内容包括：机械设计总论，工程材料与结构件，连接，连续回转传动，转变运动形式的传动，轴和轴承，机械传动系统，弹簧与钢丝绳，液压传动与气压传动。根据矿物加工近机类课程设置和专业培养需要，本书在同类教材的基础上增设了工程材料与结构件、机械传动系统、弹簧与钢丝绳、液压传动与气压传动等内容，体现了较强的实用性。在内容编排上，将各种传动的运动和各种机构的受力按传动特点分为连续回转传动和转变运动形式的传动两章，脉络清楚，求同存异。本书言简意赅，通俗易懂，体现了目前提倡的少学时+学生自学相结合的教学模式。本书可作为高等学校矿物加工工程、过程装备与控制工程专业的教材或教学参考书，也可作为其他近机类专业本科生的教材或教学参考书，还可供相关专业管理人员和工程技术人员参考。

《中国矿业大学卓越采矿工程师教材 选矿机械设计基础》内容试读

第一章机械设计总论

第一章机械设计总论

第一节机器的组成

为了减轻笨重的体力劳动，提高劳动生产率，人类在长期的生产实践中创造了机器。机器的种类很多，其构造、用途和性能等各不相同。以下以两个实例来介绍机器的组成。

图1-1所示的内燃机，由气缸体1、活塞2、连杆3、曲柄4、顶杆5、凸轮6、齿轮7和8、进气阀9、排气阀10等零部件组成。燃气推动活塞2移动，经连杆3使曲柄4做连续转动，从而使燃气的热能转变为曲柄转动的机械能，驱动汽车行驶。

图1-2所示的搅拌机，是由搅拌轴、搅拌桨、联轴器、大带轮、轴承（图中未剖出）和法兰座体组成的竖轴部件，通过槽钢梁支撑在圆柱形罐体上，罐内有需要搅拌混合的物料。电动机经带传动减速后，使搅拌桨以适宜转速旋转，从而搅拌物料使其混合均匀。

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1一气缸体：2一活塞：3—连杆：

1一搅拌桨：2一搅拌轴；3一罐体：

4一曲柄：5一顶杆：6一凸轮；

4一联轴器：5一竖轴部件：

7,8一齿轮：9一进气阀：10一排气阀

6一带传动：7一电动机

图1-1内燃机

图1-2搅拌机

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选矿机械设计基础

由以上实例可知，机器虽然种类繁多，形式各不相同，但一般都具有以下共同特征：

①是多种实体的组合；②各实体间具有确定的相对运动：③能做有用的机械功或完成能量、物料、信息的转换或传递。例如，搅拌机、破碎机、鼓风机、轧钢机和缝纫机等大多数常见的机器，工作时做有用的机械功；电动机、内燃机和发电机等工作时将电能、热能和机械能相互转换：车辆、轮船、飞机、起重机和带式输送机等工作时搬运物料；照相机、打字机、录音机和计算机等工作时获取、转换、处理、传递信息。

仅具备以上①、②两个特征的装置称为机构，例如，内燃机主体部分的连杆机构、进排气部分的凸轮机构、传动部分的齿轮机构等，整个内燃机由这些基本机构共同组成。按机构中各组成实体工作时是做平面运动还是做空间运动，可把机构分为平面机构（如以上列举的各机构)和空间机构。本教材只讲授平面机构。从结构和运动的观点看，机构和机器并无区别，故工程上常将二者统称为机械。一般而言，一部完整机器都是由原动部分、传动部分、工作部分和控制部分组成的。

原动部分是机器的动力来源，它的作用是把其他形式的能量转变为机械能，驱动机器运动和做功。常见的原动部分包括电动机、内燃机、汽轮机、燃气轮机、液压马达等。传动部分是将原动部分的运动和动力传递给执行部分的中间环节，在传递过程中它可以改变运动速度的大小或形式，从而满足各种要求。内燃机的连杆、凸轮、齿轮等机构和搅拌机的带传动都属于传动部分。工作部分又称执行部分，是直接完成机器预定功能的单元，如内燃机的曲轴、搅拌机的搅拌桨、起重机的吊勾、车床的刀架等。控制部分的作用是控制机器的各部分，使其按操作者的目的实现或终止各种预定功能，包括测取转速、转矩、振幅、频率、温度、压力、流量等原始信号的传感器，转换、比较、放大、发送信号的处理器和接受、动作、调节的执行器等。

组成机器的基本单元称为零件，它是机器的制造单元。零件可分为通用零件和专用零件两类。通用零件是在各种机械中都经常使用的零件，如内燃机中的齿轮、连杆、凸轮等，搅拌机中的带轮、轴、联轴器、螺栓等。专用零件是只适用于一定类型的机械零件，如内燃机的活塞、搅拌机的桨叶等。

组成机器的各个相对运动的部分称为构件，它是机器的运动单元。构件可以是单一的零件，如搅拌机中的轴；也可以是由若干个零件组成的刚性结构，如内燃机的连杆，它由连杆体、连杆头、轴套、轴瓦、螺栓等零件组成，当连杆构件运动时，其各组成零件之间无相对运动。根据受力关系和结构关系可将构件分为原（主）动件（如内燃机的活塞）、从动件（如内燃机的连杆和曲轴)和机架（如内燃机的气缸体及其下部的外壳）。机架相对于地面可以是固定的（如搅拌机的槽体等），也可以是运动的（如船体、汽车底盘和振动筛的筛框等），机架是考察运动构件的参考坐标系。

有时为便于装配机械，将完成同一任务的一组协同工作的零件装配和制造成一个组合体，称为部件，它是机器的装配单元，如内燃机的连杆体、铰轴、活塞、活塞环部件和搅拌机的搅拌轴、搅拌桨、联轴器部件。

本书主要介绍一般机械的常用机构和通用零、部件的工作原理、结构特点、基本设计理论与选用方法，以及与课程相关的部分国家标准与规范。

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第一章机械设计总论

第二节机械设计的基本要求、一般程序和方法

一、机械设计的基本要求

1.使用要求

机械产品在规定的使用期限内必须完成预定的生产上或生活上所要求的功能或性能，这是设计机器的根本目的。

2.可靠性和安全性要求

为满足这一要求，须从机械系统的整体设计、零部件的结构设计、材料及热处理的选择、加工工艺的制定等方面加以保证。

3.工艺性要求

机器产品在保证实现预定功能的前提下，应尽量简单、实用，选材及热处理合理，毛坯制造、机械加工、装配及维修的工艺性好。

4.经济性要求

机械的经济性是一个综合性指标，它体现在设计、制造和使用的全过程中，具体表现为低的设计制造成本、高生产率、高效率以及低的日常能耗、维护费用等。

5.其他要求

不同用途的机械还有其特殊要求，如高级轿车的变速箱有低噪声要求；医药、食品、印刷和纺织机械有不能污染产品的要求；流动使用的大型设备有便于运输和安装的要求。此外，还应考虑环保问题、产品外形和色彩符合工业美学原则、具有时代感等要求。

二、机械设计的一般程序

1.规划和准备阶段

主要是根据市场信息、市场预测或用户要求确定设计任务。要在反复调查研究、分析和论证的基础上做出决策，编制设计任务书。设计任务书一般包括机械的用途、功能、基本结构形式、主要设计参数、动力来源及主要技术经济指标等。

2.方案设计阶段

确定机械的工作原理，执行部分、动力部分和传动部分各采用何种方案，这三大部分如何连接、怎样布置，操纵控制它们的装置采用什么方案。此阶段是设计中的重要阶段，应反复推敲、科学论证、全面评价，力求最优方案。

3.技术设计阶段

技术设计就是要将总体方案具体化，主要包括机械的运动设计、动力计算、零部件的材料选择、结构设计和主要零部件的工作能力（主要是强度）计算以及部件装配图、总装配图及

零件图等各种图样的绘制。此阶段应尽量采用CAD技术，以提高设计质量和设计效率。

4.试验分析阶段

图样设计完成后，需要编制必要的技术文件，进行产品试制和安装，经过试运行或在生产现场试用，检查质量、发现问题、分析原因、修改图样和样机，直到获得预期的设计要求，最后通过技术鉴定

三、机械设计的一般方法

机械设计方法有常规设计方法和现代机械设计方法两种。

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选矿机械设计基础

常规设计方法主要有理论设计、经验设计和模型实验设计等。

现代机械设计方法主要有计算机辅助设计、绿色设计、虚拟设计、有限元设计、最优化设计利可靠性设计等。

1.计算机辅助设计

计算机辅助设计(Computer Aided Design,简称CAD),目前已成为国内外各行业进行产品设计时不可缺少的技术手段。

计算机辅助设计是利用计算机快速的数值计算和强大的图文处理功能来辅助工程师、设计师、建筑师等工程技术人员进行产品设计、工程绘图和数据管理的一种技术。计算机辅助设计系统以计算机硬件、软件为支持环境。由计算机完成产品设计中的几何建模、计算分析、模拟、工程绘图、优化设计及数据管理等工作。由计算机辅助设计人员完成产品的全部设计过程，最后输出满意的设计结果和产品图纸。计算机辅助设计技术极大地缩短了从设计到生产的周期，减轻了技术人员的劳动强度，提高了设计质量，使设计更加规范化、标准化和智能化。

2.绿色设计

绿色设计(Green Design)是20世纪90年代初提出的一种新的概念和方法。其基本设计思想是在产品全生命周期内，着重考虑产品环境属性（可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等)，并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命和质量等。绿色设计与资源利用、节约能源和保护环境有着极其密切的关系。

绿色设计源于传统设计，又高于传统设计，它包含产品从概念设计到生产制造、使用乃至废弃后的回收、重用及处理处置的生命周期全过程，是从可持续发展的高度审视产品的整个生命周期，强调在产品开发阶段按照全生命周期的观点进行系统性的分析与评价，消除对环境潜在的负面影响，将“3R”(Reduce、Reuse、Recycling)直接引入产品开发阶段，提倡无废物设计。绿色设计的主要内容包括绿色设计数据库、绿色产品的建模、绿色设计的材料选择与管理、绿色工艺规划技术、产品的可回收性设计及绿色产品成本分析等。绿色设计与绿色制造都是经济可持续发展最有效的途径。

3.虚拟设计

虚拟设计是在计算机技术高度发展的基础上产生的一种很有发展前景的现代化设计方法。虚拟机械设计是在虚拟现实“VR”(Virtual Reality)技术基础上利用多学科的手段和多媒体技术，构建虚拟的机械设计环境，使设计者从以往的图纸设计转变为犹如亲临现场的实物设计。虚拟机械设计技术与虚拟机械制造技术和虚拟装配技术构成一个完整的虚拟集成制造系统。在这个系统中，设计者既可以观察和检验零件的加工过程，还可以检验所设计产品的装配和运转情况。如果产品在这些过程中出现问题，则可以及时地修改设计。虚拟设计、虚拟制造与虚拟装配技术结合，可以缩短产品设计周期，降低产品的开发成本，提高产品的竞争力。

虚拟设计系统由CAD/CAM(Computer Aided Manufacturing)系统、DFX软件、PDM(Product Data Management)软件、专家系统、智能设计系统、有限元软件、数据源、数据接

口、核心层、虚拟现实应用层、C/S层等组成，通过网络与客户取得联系，开展协同工作。

4.最优化设计

最优化设计(Optimal Design),是在计算机技术发展成熟后迅速发展的一门现代化设计方法。最优化设计方法理论的提出和应用是在20世纪50年代。最优化设计是以数学规划理论为基础，以计算机技术为设计工具，优化选择设计参数，使目标函数值达到最小的一

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···试读结束···