機械設(shè)計概要

1、2012年9月 一、機械及機械設(shè)計 1.機械及機械零件 機械：機械：機器及機構(gòu)的總稱 輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)，例如：潤滑、顯示、照明等 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 機器的組成 機械系統(tǒng)主體 部件 各種機構(gòu) 機器（機械） 電氣系統(tǒng) 構(gòu)件零件 液壓氣動系統(tǒng) 控制監(jiān)測系統(tǒng) 通用零件，如齒輪、滾動軸承等 機械零件 專用零件，如曲軸、汽輪機葉片等 標(biāo)準(zhǔn)零件 機械零件 非標(biāo)準(zhǔn)零件 “ 三化” ：標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化 機架、零件 鍵聯(lián)接 軸轂聯(lián)接 花鍵聯(lián)接 聯(lián)接件 過盈配合聯(lián)接 螺紋聯(lián)接及螺旋傳動 帶傳動 軸 鏈傳動 滾動軸承 傳動件 齒輪傳動 軸系零部件 滑動軸承 蝸桿傳動 聯(lián)軸器、離合器、制動器 設(shè)計：在正式做某項工

2、作之前，根據(jù)一 定的目的要求，預(yù)先制定方法、圖樣等。 機械設(shè)計：設(shè)計者根據(jù)市場、用戶對機 械產(chǎn)品提出的任務(wù)要求而進行的一種綜合性、 創(chuàng)造性的勞動。 開發(fā)性設(shè)計，如蒸汽機車設(shè)計 設(shè)計類型 適應(yīng)性設(shè)計，如內(nèi)燃機增壓器；節(jié)油器等 變型設(shè)計，如需要速比改變的減速器設(shè)計 2.設(shè)計及機械設(shè)計 二、機械設(shè)計的基本要求 實現(xiàn)預(yù)期功能的要求 2. 可靠性要求 2. 經(jīng)濟性要求 3. 操作方便與工作安全的要求 4. 造型與環(huán)保（降噪等）的要求 5. 其他特殊要求 三、機械設(shè)計的主要內(nèi)容 1. 機械工作原理的選擇 2. 機械運動和動力計算 3. 零部件的工作能力計算 4. 繪制裝配圖及零、部件工作圖 四、機械設(shè)計的

3、一般程序 市場調(diào)研、可行性研究 構(gòu)思原理方案，定最佳方案 3. 機械運動及動力設(shè)計、結(jié)構(gòu) 設(shè)計、零部件設(shè)計 4. 機械零件的加工工藝及部件、 機器的裝配設(shè)計 5. 樣機的評價改進，小批生產(chǎn) 試銷，考核工藝性，收集用 戶意見 6. 機器定型 總體方案設(shè)計分為總體方案設(shè)計分為功能原理設(shè)計和結(jié)構(gòu)總體功能原理設(shè)計和結(jié)構(gòu)總體 設(shè)計設(shè)計兩階段，主要包括功能設(shè)計、原理方案設(shè)計、兩階段，主要包括功能設(shè)計、原理方案設(shè)計、 總體布局（確定各子系統(tǒng)之間關(guān)系）、主要技術(shù)總體布局（確定各子系統(tǒng)之間關(guān)系）、主要技術(shù) 參數(shù)的確定及技術(shù)經(jīng)濟分析等內(nèi)容。參數(shù)的確定及技術(shù)經(jīng)濟分析等內(nèi)容。 仿照設(shè)計：仿照設(shè)計： 往往忽略初期規(guī)劃設(shè)

4、計階段的作用往往忽略初期規(guī)劃設(shè)計階段的作用 往往忽略總體方案設(shè)計階段的作用往往忽略總體方案設(shè)計階段的作用 初期規(guī)劃設(shè)計 調(diào)研 可行性論證生命力 競爭力 開發(fā)什么產(chǎn)品？ 產(chǎn)品開發(fā)產(chǎn)品開發(fā)： 總體方案設(shè)計設(shè)計目標(biāo) 創(chuàng)新的關(guān)鍵創(chuàng)新的關(guān)鍵 功能描述功能描述原理解法原理解法 砸殼砸殼外部加壓：砸、夾、壓、沖、射等外部加壓：砸、夾、壓、沖、射等 壓殼壓殼 外部加壓外部加壓 內(nèi)部加壓：通入高壓氣體脹破內(nèi)部加壓：通入高壓氣體脹破 殼仁分離殼仁分離 外部加壓外部加壓 內(nèi)部加壓內(nèi)部加壓 去殼：培育薄殼核桃，脆皮易取去殼：培育薄殼核桃，脆皮易取 化學(xué)方法溶殼化學(xué)方法溶殼 取核桃仁問題取核桃仁問題舉例舉例 抓抓 問問

5、 題題 本本 質(zhì)質(zhì) 功能原理法 設(shè)計一臺加工內(nèi)孔的機床設(shè)計一臺加工內(nèi)孔的機床 車床車床 鏜床鏜床 鉆床鉆床 拉床拉床 設(shè)計草坪剪草機（設(shè)計草坪剪草機（1） 對雜草進行剪修通常的辦法：對雜草進行剪修通常的辦法： 拉拉可以拉斷草，但無法控制被拉斷草的高度，可以拉斷草，但無法控制被拉斷草的高度， 即無法使草地整齊。即無法使草地整齊。 割斷割斷像割麥一樣，需要握住草的上部才能割斷。像割麥一樣，需要握住草的上部才能割斷。 剪斷剪斷利用剪刀刃的合攏可以剪斷草。利用剪刀刃的合攏可以剪斷草。 顯然，選擇剪斷是較合理的方案，并且將剪刀做成顯然，選擇剪斷是較合理的方案，并且將剪刀做成 像理發(fā)推子那樣，這就是傳統(tǒng)的

6、剪草機的解法原理。像理發(fā)推子那樣，這就是傳統(tǒng)的剪草機的解法原理。 設(shè)計草坪剪草機（設(shè)計草坪剪草機（2） 鞭子斷紙鞭子斷紙 繩子割草繩子割草 自行車自行車 （黑箱）（黑箱） 輸入輸入輸出輸出 蹬力或推力蹬力或推力車的行走車的行走 黑箱法 操作手柄旋轉(zhuǎn)運動；操作手柄旋轉(zhuǎn)運動； 打孔針作直線往復(fù)運動；打孔針作直線往復(fù)運動； 桿件數(shù)目為桿件數(shù)目為4個；個； 省力。省力。 設(shè)計手動訂書打孔機（設(shè)計手動訂書打孔機（1） 設(shè)計要求：設(shè)計要求： 確定總功能確定總功能(打孔打孔)。 總功能分解總功能分解(輸入的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)檩敵龅闹本€移動運動；力輸入的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)檩敵龅闹本€移動運動；力 增大增大)。 由于是一個由

7、旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橐苿舆\動的四桿機構(gòu)，故可查圖由于是一個由旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橐苿舆\動的四桿機構(gòu)，故可查圖 213以尋求解法。以尋求解法。 選取選取2、4、7、9四個方案。四個方案。 增力機構(gòu)選取杠桿機構(gòu)，增力機構(gòu)選取杠桿機構(gòu)， 訂書打孔機的四種原理方案解見圖。訂書打孔機的四種原理方案解見圖。 設(shè)計手動訂書打孔機（設(shè)計手動訂書打孔機（2） 解題步驟：解題步驟： 原理方案解：原理方案解： 設(shè)計手動訂書打孔機（設(shè)計手動訂書打孔機（3） 機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖 為什么要畫機為什么要畫機 構(gòu)運動簡圖？構(gòu)運動簡圖？ 機構(gòu)的機構(gòu)的真實運動真實運動僅與機構(gòu)中的僅與機構(gòu)中的運動副運動副的機構(gòu)情況（轉(zhuǎn)動副、的機構(gòu)情況（轉(zhuǎn)動

8、副、 移動副及高副等）和機構(gòu)的移動副及高副等）和機構(gòu)的運動尺寸運動尺寸（由各運動副的相對位置確（由各運動副的相對位置確 定的尺寸）有關(guān)，而定的尺寸）有關(guān)，而與機構(gòu)的外形尺寸等因素?zé)o關(guān)。與機構(gòu)的外形尺寸等因素?zé)o關(guān)。 機構(gòu)的示意圖：機構(gòu)的示意圖：指為了表明機構(gòu)結(jié)構(gòu)狀況指為了表明機構(gòu)結(jié)構(gòu)狀況, , 不要求嚴(yán)格地按不要求嚴(yán)格地按 比例而繪制的簡圖。比例而繪制的簡圖。 機構(gòu)運動簡圖：機構(gòu)運動簡圖：指根據(jù)機構(gòu)的運動指根據(jù)機構(gòu)的運動 尺寸尺寸, , 按一定的比例尺定出各運動按一定的比例尺定出各運動 副的位置副的位置, , 并用國標(biāo)規(guī)定的簡單線并用國標(biāo)規(guī)定的簡單線 條和符號代表構(gòu)件和運動副，繪制條和符號代表構(gòu)

9、件和運動副，繪制 出表示機構(gòu)運動關(guān)系的簡明圖形。出表示機構(gòu)運動關(guān)系的簡明圖形。 機構(gòu)示意圖機構(gòu)示意圖 常用運動副和構(gòu)件的表示方法常用運動副和構(gòu)件的表示方法 B A A B (a) (b) B A A B (a) (b) 常見運動副符號的表示常見運動副符號的表示: 國標(biāo)國標(biāo)GB446084 詳見教材詳見教材 常用運動副的符號常用運動副的符號 運動副運動副 名稱名稱 運動副符號運動副符號 兩運動構(gòu)件構(gòu)成的運動副兩運動構(gòu)件構(gòu)成的運動副 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 動動 副副 移移 動動 副副 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 兩構(gòu)件之一為固定時的運動副兩構(gòu)件之

10、一為固定時的運動副 1 2 1 2 2 1 2 1平平 面面 運運 動動 副副 平平 面面 高高 副副 螺螺 旋旋 副副 2 1 2 1 1 2 1 2 球球 面面 副副 球球 銷銷 副副 1 2 1 2 1 2 空空 間間 運運 動動 副副 1 2 1 2 1 2 1 2 2 1 1 2 構(gòu)件的表示方法構(gòu)件的表示方法 一一 般般 構(gòu)構(gòu) 件件 的的 表表 示示 方方 法法 常用機構(gòu)運常用機構(gòu)運 動簡圖符號動簡圖符號 機構(gòu)運動簡圖的繪制步驟機構(gòu)運動簡圖的繪制步驟 1）分析機構(gòu)運動，定出原動部分、工作部分，搞清運動的傳遞路）分析機構(gòu)運動，定出原動部分、工作部分，搞清運動的傳遞路 線。線。 2）恰當(dāng)

11、選擇投影面）恰當(dāng)選擇投影面 3）適當(dāng)選擇比例尺）適當(dāng)選擇比例尺 ) ) 1 mm m 圖示尺寸（ 實際尺寸（ 4）畫圖。）畫圖。 現(xiàn)以顎式破碎機顎式破碎機為例，具體說明機構(gòu)運動簡圖的繪制步驟。 機構(gòu)運動簡圖應(yīng)滿足的條件：機構(gòu)運動簡圖應(yīng)滿足的條件： 構(gòu)件數(shù)目與實際相同構(gòu)件數(shù)目與實際相同 運動副的性質(zhì)、數(shù)目與實際相符運動副的性質(zhì)、數(shù)目與實際相符 1.運動副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實際機構(gòu)成比例運動副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實際機構(gòu)成比例。 分析：分析：該機構(gòu)有該機構(gòu)有6 6個構(gòu)件個構(gòu)件 和和7 7個轉(zhuǎn)動副。個轉(zhuǎn)動副。 1 34 5 2 FO 6 C B D E A ) ) 1 mm m 圖

12、示尺寸（ 實際尺寸（ 五、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 任務(wù)：任務(wù)： 在總體設(shè)計的基礎(chǔ)上，根據(jù)所確定的原理方案， 確定并繪出具體的結(jié)構(gòu)圖，以體現(xiàn)所要求的功能。是 將抽象的工作原理具體化為某類構(gòu)件或零部件，具體 內(nèi)容為在確定結(jié)構(gòu)件的材料、形狀、尺寸、公差、熱 處理方式和表面狀況的同時，還須考慮其加工工藝、 強度、剛度、精度以及與其它零件相互之間關(guān)系等問 題。所以，結(jié)構(gòu)設(shè)計的直接產(chǎn)物雖是技術(shù)圖紙，但結(jié) 構(gòu)設(shè)計工作不是簡單的機械制圖，圖紙只是表達(dá)設(shè)計 方案的語言，綜合技術(shù)的具體化是結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi) 容。 特點特點 ： （1）它是集思考、繪圖、計算（有時進行必要的實驗） 于一體的設(shè)計過程，是機械設(shè)計中涉及的問題最多、

13、 最具體、工作量最大的工作階段，在整個機械設(shè)計過 程中，平均約80%的時間用于結(jié)構(gòu)設(shè)計，對機械設(shè)計 的成敗起著舉足輕重的作用。 （2）機械結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的多解性，即滿足同一設(shè)計要 求的機械結(jié)構(gòu)并不是唯一的。 （3）機械結(jié)構(gòu)設(shè)計階段是一個很活躍的設(shè)計環(huán)節(jié)，常 常需反復(fù)交叉的進行。為此，在進行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計時， 必須了解從機器的整體出發(fā)對機械結(jié)構(gòu)的基本要求。 其余見其余見word文檔文檔機械結(jié)構(gòu)設(shè)計機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 六、設(shè)計方法介紹 1.常規(guī)設(shè)計方法 （1） 理論設(shè)計 （2） 經(jīng)驗設(shè)計 （3) 模型實驗設(shè)計 機械產(chǎn)品的傳統(tǒng)設(shè)計制造過程 2.現(xiàn)代設(shè)計方法 1. 計算機輔助設(shè)計（CAD） 2. 優(yōu)化設(shè)計（Optimization Design） 3. 可靠性設(shè)計（ Design for reliability） 4. 模塊化設(shè)計（Modularization Design） 5. 機械系統(tǒng)設(shè)計（Mechanical System Design） 6. 價值分析（Value Analysis） 7. 專家系統(tǒng)（Expert System）