《機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)》課程第一章學(xué)生版

《機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)》課程長春工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院郭紅第一節(jié)

機(jī)械設(shè)計(jì)的地位和作用一、機(jī)械設(shè)計(jì)的概念

機(jī)械

機(jī)械設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)

機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)研究的對象

下一節(jié)二、機(jī)械設(shè)計(jì)的重要性機(jī)械是依據(jù)力學(xué)原理組成的各種裝置或設(shè)備，它在人們的生產(chǎn)和生活中被廣泛地使用著。機(jī)械設(shè)計(jì)是根據(jù)使用要求對機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、各個(gè)零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等，進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算，并將之轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。機(jī)械的產(chǎn)生和存在是以滿足需求為目的的，那么在滿足需求的前提下，研制出一部機(jī)械并且有效地使用它，一般要經(jīng)過設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、銷售、維護(hù)和改進(jìn)等很多環(huán)節(jié)。工廠生產(chǎn)某種機(jī)械產(chǎn)品，組織生產(chǎn)的基本依據(jù)就是設(shè)計(jì)。比如說：材料、加工工藝、加工精度、加工設(shè)備、生產(chǎn)工時(shí)、車間的布局、成品的存儲(chǔ)和運(yùn)送等都是要根據(jù)設(shè)計(jì)來確定。機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)是把機(jī)械設(shè)計(jì)的共性技術(shù)與理性化的設(shè)計(jì)方法有機(jī)地結(jié)合在一起而形成的一門獨(dú)立的、綜合性的學(xué)科。共性技術(shù)是指不論是哪個(gè)種類的機(jī)械設(shè)計(jì)，(比如農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)、紡織機(jī)械設(shè)計(jì)、礦山機(jī)械設(shè)計(jì)、汽車設(shè)計(jì)等),這些專業(yè)性的設(shè)計(jì)存在著許多共性技術(shù)。例如：機(jī)構(gòu)的分析和綜合、力和能的計(jì)算、傳動(dòng)、潤滑、標(biāo)準(zhǔn)化、材料強(qiáng)度學(xué)等。都是共性技術(shù)。機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)研究的對象： 機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)研究機(jī)械設(shè)計(jì)的規(guī)律、過程、原理、方法、設(shè)計(jì)原則以及其它機(jī)械設(shè)計(jì)的共性技術(shù)。第一節(jié)

機(jī)械設(shè)計(jì)的地位和作用二、機(jī)械設(shè)計(jì)的重要性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：設(shè)計(jì)全面影響產(chǎn)品的性能，設(shè)計(jì)中的失誤將造成極其嚴(yán)重的損失。設(shè)計(jì)對企業(yè)的生存和發(fā)展具有重要意義設(shè)計(jì)直接關(guān)系人類未來的發(fā)展下一節(jié)第二節(jié)、機(jī)械設(shè)計(jì)的任務(wù)設(shè)計(jì)全全面影影響產(chǎn)產(chǎn)品的的性能能，設(shè)設(shè)計(jì)中中的失失誤將將造成成極其其嚴(yán)重重的損損失。機(jī)械的的性能參參數(shù)、工作過過程和質(zhì)量指指標(biāo)等都是是由設(shè)計(jì)計(jì)最終確定下來的的。設(shè)計(jì)對對企業(yè)業(yè)的生生存和和發(fā)展展具有有重要要意義義產(chǎn)品生生產(chǎn)是是企業(yè)業(yè)的中中心任任務(wù)，，而產(chǎn)產(chǎn)品的的競爭爭力影影響企企業(yè)的的生存存和發(fā)發(fā)展。。影響產(chǎn)產(chǎn)品競競爭力力的因因素在在于它它的性性能、、質(zhì)量量及經(jīng)經(jīng)濟(jì)性性。而這些些因素素都與設(shè)計(jì)計(jì)密切切相關(guān)關(guān)。設(shè)計(jì)直直接關(guān)關(guān)系人人類未未來的的發(fā)展展社會(huì)在在發(fā)展展，所所設(shè)計(jì)計(jì)的產(chǎn)產(chǎn)品也也要緊緊跟時(shí)時(shí)代步步伐，，要有有一定定的預(yù)預(yù)見性性。尤尤其是是那些些影響響面比比較大大的產(chǎn)產(chǎn)品，，能夠夠加速速促進(jìn)進(jìn)技術(shù)術(shù)的進(jìn)進(jìn)步。。機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)應(yīng)該是是適應(yīng)技技術(shù)發(fā)展展，并努努力促進(jìn)進(jìn)技術(shù)發(fā)發(fā)展。第二二節(jié)節(jié)機(jī)械械設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的任任務(wù)務(wù)就是是根根據(jù)據(jù)客客觀觀需需求求，，通通過過人人們們的的創(chuàng)創(chuàng)造造性性思思維維活活動(dòng)動(dòng)，，借借助助人人類類已已經(jīng)經(jīng)掌掌握握的的各各種種信信息息（（科科學(xué)學(xué)技技術(shù)術(shù)知知識(shí)識(shí)）），，經(jīng)經(jīng)過過反反復(fù)復(fù)的的判判斷斷和和決決策策，，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)出出具具有有特特定定功功能能的的技技術(shù)術(shù)裝裝置置、、系系統(tǒng)統(tǒng)或或產(chǎn)產(chǎn)品品以以滿滿足足人人們們?nèi)杖找嬉嬖鲈鲩L長的的生生產(chǎn)產(chǎn)和和生生活活要要求求。。一、機(jī)械械設(shè)計(jì)計(jì)的類類型按照機(jī)機(jī)械產(chǎn)產(chǎn)品開開發(fā)內(nèi)內(nèi)容的的差異異，機(jī)機(jī)械設(shè)設(shè)計(jì)有有如下下三類類：1、開發(fā)發(fā)性設(shè)設(shè)計(jì)2、適應(yīng)應(yīng)性設(shè)設(shè)計(jì)3、變型型設(shè)計(jì)計(jì)第二節(jié)節(jié)機(jī)械設(shè)設(shè)計(jì)的的任務(wù)務(wù)下一課二、機(jī)械設(shè)計(jì)的過程1、開發(fā)發(fā)性設(shè)設(shè)計(jì)是指按按照需需求目目標(biāo)設(shè)設(shè)計(jì)過過去從從未有有過的的新型型機(jī)械械。這這是一一種全全新的的設(shè)計(jì)計(jì)。開發(fā)性性設(shè)計(jì)計(jì)也叫叫從““零””到““原型型”的的創(chuàng)新新開發(fā)發(fā)2、適應(yīng)應(yīng)性設(shè)設(shè)計(jì)是指在在原理理方案案基本本保持持不變變的前前提下下，對對產(chǎn)品品作局局部的的變更更或設(shè)設(shè)計(jì)一一個(gè)新新部件件，使使產(chǎn)品品在質(zhì)質(zhì)和量量方面面更能能滿足足使用用要求求。3、變型型設(shè)計(jì)計(jì)是指在在工作作原理理和功功能結(jié)結(jié)構(gòu)都都不變變的前前提下下，變變更現(xiàn)現(xiàn)有產(chǎn)產(chǎn)品的的結(jié)構(gòu)構(gòu)配置置和尺尺寸，，使之之適應(yīng)應(yīng)于更更多的的量的的需求求。二、機(jī)械設(shè)設(shè)計(jì)的的過程程和任任務(wù)過程大大致分分為四四個(gè)階階段：：1、可行行性研研究階階段2、初步步設(shè)計(jì)計(jì)階段段3、詳細(xì)細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)階段段4、改進(jìn)進(jìn)設(shè)計(jì)計(jì)階段段第二節(jié)節(jié)機(jī)械設(shè)設(shè)計(jì)的的任務(wù)務(wù)下一節(jié)第三節(jié)機(jī)械設(shè)計(jì)中的功能原理設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)設(shè)計(jì)全全過程程1、可行行性研研究階階段具體任任務(wù)：從分分析需需求出出發(fā)，，經(jīng)過過信息息交流流，尋尋找問問題的的解法法，進(jìn)進(jìn)行原原理性性方案案構(gòu)思思，最最終得得到一一組可可行的的原理理性方方案，，作為為本階階段的的輸出出。2、初步步設(shè)計(jì)計(jì)階段段這一階階段的的任務(wù)務(wù)是：：從上階段輸輸出的的一組可行的的原理理性方方案中選出出最優(yōu)優(yōu)方案案，建立相應(yīng)的的數(shù)學(xué)學(xué)模型并并進(jìn)行行設(shè)計(jì)參數(shù)的分析，將設(shè)設(shè)計(jì)參參數(shù)定定量并并加以以優(yōu)化化。3、詳細(xì)細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)階段段這一階階段的的任務(wù)務(wù)是：：完成成產(chǎn)品品的總總體設(shè)設(shè)計(jì)，，確定定零件件、部部件的的結(jié)構(gòu)構(gòu)、形形狀、、數(shù)量量和相相互配配置關(guān)關(guān)系，，繪制制全套套零件件圖和和總裝裝圖，，編制制技術(shù)術(shù)文件件。4、改進(jìn)進(jìn)設(shè)計(jì)計(jì)階段段這一階階段的的任務(wù)務(wù)：根根據(jù)制制造加加工、、樣機(jī)機(jī)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)、使使用、、鑒定定及市市場反反饋等等環(huán)節(jié)節(jié)所暴暴露出出來的的問題題，進(jìn)進(jìn)一步步對產(chǎn)產(chǎn)品各各部分分作適適當(dāng)?shù)牡募夹g(shù)術(shù)處理理，以以確保保產(chǎn)品品的質(zhì)質(zhì)量，，從而而得到到成本本低、、性能能完善善、用用戶歡歡迎的的產(chǎn)品品。第三節(jié)節(jié)機(jī)機(jī)械設(shè)設(shè)計(jì)中中的功功能原原理設(shè)設(shè)計(jì)、、實(shí)用用化設(shè)設(shè)計(jì)和和商商品化化設(shè)計(jì)計(jì)的特特點(diǎn)機(jī)械設(shè)設(shè)計(jì)的的三個(gè)個(gè)主要要內(nèi)容容：(產(chǎn)品開開發(fā)必必須經(jīng)經(jīng)歷三三個(gè)重重要階階段：：)功能原原理設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)用化化設(shè)計(jì)計(jì)商品化化設(shè)計(jì)計(jì)下一節(jié)第四節(jié)

機(jī)械設(shè)計(jì)的思維和方法特點(diǎn)一、功功能原原理設(shè)設(shè)計(jì)功能原原理設(shè)設(shè)計(jì)的的實(shí)質(zhì)質(zhì)是原原理方方案的的構(gòu)思思和擬擬定過過程。在這個(gè)個(gè)過程程中需需要運(yùn)運(yùn)用創(chuàng)創(chuàng)新思思維的的方法法，并并借鑒鑒前人人有效效的設(shè)設(shè)計(jì)經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，，把設(shè)設(shè)計(jì)要要求通通過功功能關(guān)關(guān)系抽抽象為為簡單單模式式，去去尋求求滿足足產(chǎn)品品主要要功能能要求求的原原理方方案。。功能原原理設(shè)設(shè)計(jì)強(qiáng)強(qiáng)調(diào)創(chuàng)創(chuàng)新構(gòu)構(gòu)思。在開始始階段段，不不需要要涉及及具體體解法法，而而是把把問題題抽象象化，，把所所設(shè)計(jì)計(jì)的機(jī)機(jī)械產(chǎn)產(chǎn)品的的基本本功能能和主主要約約束條條件突突出出出來。。在方方案構(gòu)構(gòu)思中中，常常常是是以簡簡圖或或示意意圖來來表達(dá)達(dá)思維維，至至于具具體的的結(jié)構(gòu)構(gòu)、材材料、、尺寸寸等細(xì)細(xì)節(jié)，，可暫暫時(shí)不不考慮慮。一、功功能原原理設(shè)設(shè)計(jì)功能原原理設(shè)設(shè)計(jì)的的構(gòu)思思應(yīng)該該是由由分散散到集集中，，在多多解的的思路路中尋尋求最最優(yōu)解解。一、功功能原原理設(shè)設(shè)計(jì)二、實(shí)實(shí)用化化設(shè)計(jì)計(jì)實(shí)用化化設(shè)計(jì)計(jì)的目目的：：將原理理方案案結(jié)構(gòu)構(gòu)化。?？紤]總總體布布局和和一系系列外外圍問問題，，使機(jī)機(jī)械產(chǎn)產(chǎn)品能能達(dá)到到實(shí)用用的要要求。。將原理理方案案結(jié)構(gòu)構(gòu)化是是一項(xiàng)項(xiàng)復(fù)雜雜的綜綜合性性的工工作。。實(shí)用化設(shè)設(shè)計(jì)階段段可以概概括為：：設(shè)計(jì)結(jié)結(jié)構(gòu)、選選擇材料料、確定定尺寸。。實(shí)用用化化設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)過過程程：：是一一個(gè)個(gè)由由初初步步設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)到到詳詳細(xì)細(xì)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的逐逐步步精精化化的的過過程程。。在在這這個(gè)個(gè)過過程程中中需需要要做做更更多多的的分分析析、、對對比比和和校校核核及及大大量量的的計(jì)計(jì)算算和和修修改改，，最最終終要要設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)出出具具體體實(shí)實(shí)用用的的機(jī)機(jī)械械總總裝裝配配圖圖和和全全部部零零件件圖圖。。一般般來來說說，，功功能能原原理理設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)應(yīng)應(yīng)該該是是以以模模型型試試驗(yàn)驗(yàn)來來驗(yàn)驗(yàn)證證構(gòu)構(gòu)思思的的可可行行性性。。而而實(shí)實(shí)用用化化設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)則則應(yīng)應(yīng)該該進(jìn)進(jìn)行行樣樣機(jī)機(jī)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)。。三、商商品化化設(shè)計(jì)計(jì)商品化化設(shè)計(jì)計(jì)：是側(cè)側(cè)重于于考慮慮商品品化措措施的的設(shè)計(jì)計(jì)。機(jī)械產(chǎn)產(chǎn)品也也是商商品。。為了使使產(chǎn)品品在市市場中中收到到歡迎迎，必必須在在技術(shù)術(shù)、經(jīng)經(jīng)濟(jì)和和社會(huì)會(huì)三個(gè)個(gè)方面面的評評價(jià)上上具有有優(yōu)勢勢。設(shè)計(jì)中中必須須采取取必要要的商商品化化措施施。商品化化措施施主要要包括括：1、產(chǎn)品品性能能的適適應(yīng)性性2、標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化、、系列列化、、模塊塊化3、產(chǎn)品品的工工業(yè)造造型設(shè)設(shè)計(jì)4、產(chǎn)品品的價(jià)價(jià)值工工程5、綠色色產(chǎn)品品設(shè)計(jì)計(jì)第四節(jié)節(jié)機(jī)械設(shè)設(shè)計(jì)的的思維維和方方法特特點(diǎn)方法特特點(diǎn)思維下一節(jié)第五節(jié)機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)的學(xué)科組成機(jī)械設(shè)設(shè)計(jì)的的思維維：1、首先先應(yīng)該該是一一種偏偏重直直覺思思維形形式的的創(chuàng)造造性思思維。。2、是一一種針針對總總功能能目標(biāo)標(biāo)的發(fā)發(fā)散性性思維維。3、是一一種對對多解解問題題求優(yōu)優(yōu)的思思維。。機(jī)械設(shè)設(shè)計(jì)的的特點(diǎn)點(diǎn)之一一：設(shè)計(jì)是是一個(gè)個(gè)創(chuàng)新新和綜綜合的的過程程，也也是在在繼承承基礎(chǔ)礎(chǔ)上的的創(chuàng)新新。發(fā)散性性思維維是創(chuàng)創(chuàng)造性性思維維的基基本形形式之之一。。對同一一現(xiàn)象象的不不同定定義，，對同同一原原理的的不同同應(yīng)用用，對對同一一問題題的不不同解解釋，，這些些都是是發(fā)散散性思思維的的結(jié)果果。收斂性性思維維它是是尋求求某種種確定定答案案的思思維形形式。。機(jī)械設(shè)設(shè)計(jì)的的特點(diǎn)點(diǎn)之二二：設(shè)計(jì)是是一個(gè)個(gè)迭代代過程程（信信息反反饋過過程））基本設(shè)設(shè)計(jì)思思想：：輸入入信息息加工處處理判斷綜綜合輸出信息機(jī)械設(shè)計(jì)全全過程機(jī)械設(shè)計(jì)的的特點(diǎn)之三三：設(shè)計(jì)過程是是在約束條條件下的求求優(yōu)過程。。選優(yōu)應(yīng)該包包括：方案案選優(yōu)、設(shè)設(shè)計(jì)參數(shù)的的優(yōu)化及整整體方案的的優(yōu)化。機(jī)械設(shè)計(jì)的的特點(diǎn)之四四：機(jī)械設(shè)計(jì)