機(jī)械設(shè)計(jì)概論

第1章機(jī)械設(shè)計(jì)概論

§1－1課程性質(zhì)和任務(wù)§1－2設(shè)計(jì)機(jī)器的基本原則和設(shè)計(jì)程序§1－3機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述§1－4典型機(jī)械簡(jiǎn)介§1－1課程性質(zhì)和任務(wù)▲性質(zhì)：機(jī)械設(shè)計(jì)課程是一門(mén)培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課，屬于設(shè)計(jì)性的課程?！g(shù)語(yǔ)：本課程學(xué)習(xí)對(duì)象

機(jī)械系統(tǒng)=機(jī)械結(jié)構(gòu)+驅(qū)動(dòng)動(dòng)力+檢測(cè)與控制

一臺(tái)機(jī)器的機(jī)械結(jié)構(gòu)總是由一些機(jī)構(gòu)組成的，每個(gè)機(jī)構(gòu)又是由若干零件組成的。有些零件是在各種機(jī)器中常用的，稱(chēng)之為通用零件；有些零件只有在特定的機(jī)器中才用到，稱(chēng)之為專(zhuān)用零件。通用零件包括：

齒輪、鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)；軸、聯(lián)軸器、離合器；滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承；螺栓、鍵、花鍵、銷(xiāo)；鉚、焊、膠結(jié)構(gòu)件；彈簧、機(jī)架、箱體等。

專(zhuān)用零件，例如葉片、犁鏵、槍栓等?！蝿?wù)：本課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生：

（1）樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，初步掌握設(shè)計(jì)方法并培養(yǎng)一定的設(shè)計(jì)能力。（2）掌握通用機(jī)械零部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)原理和計(jì)算方法。

（3）綜合運(yùn)用機(jī)械零件、各種機(jī)構(gòu)的知識(shí)及先修課程的知識(shí)，掌握設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置和一般機(jī)械的能力。（4）具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力。（5）掌握典型機(jī)械零件的實(shí)驗(yàn)方法，獲得工程實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練。

（6）掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)新發(fā)展有所了解。

▲內(nèi)容：本課程中“設(shè)計(jì)”的含義是指:學(xué)習(xí)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)；學(xué)習(xí)一般尺寸和參數(shù)的通用零件設(shè)計(jì)方法。機(jī)械裝置的實(shí)體設(shè)計(jì);涉及零件的應(yīng)力、強(qiáng)度的分析計(jì)算;材料的選擇;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);考慮加工工藝性;標(biāo)準(zhǔn)化以及經(jīng)濟(jì)性;環(huán)境保護(hù)等?！攸c(diǎn)及學(xué)習(xí)方法：“三性”和“七多”?！叭浴北憩F(xiàn)為:1.知識(shí)性由于本課程是針對(duì)常用零部件進(jìn)行分析講解，所以首先要掌握常用零部件的基本知識(shí)，例如各零部件的主要類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、功能、材料、制法、標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)缺點(diǎn)、適用場(chǎng)合等

2.設(shè)計(jì)性由于本課程是一門(mén)從理論性課程過(guò)渡到結(jié)合工程實(shí)際的設(shè)計(jì)性課程，因此它非常強(qiáng)調(diào)各種常用零部件的設(shè)計(jì)。

3.綜合性由于本課程是在機(jī)械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料、機(jī)械制造基礎(chǔ)、互換性與技術(shù)測(cè)量、機(jī)械原理等先修課程的基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)的設(shè)計(jì)性課程，因此具有較強(qiáng)的綜合性。

關(guān)系多——因與諸多先修課關(guān)系密切。要求多——強(qiáng)度、剛度、壽命、工藝、重量、安全、經(jīng)濟(jì)性。門(mén)類(lèi)多——各類(lèi)零件，各有特點(diǎn)，設(shè)計(jì)方法各異。公式多——有解析式、半解析式、經(jīng)驗(yàn)式、半經(jīng)驗(yàn)式以及定義式的。參數(shù)多——機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)是由許多尺寸參數(shù)組成的，而這些尺寸參數(shù)都是由設(shè)計(jì)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)確定的。圖形多——結(jié)構(gòu)圖、分析圖、原理圖、示意圖、曲線(xiàn)圖。表格多——手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等。七多表現(xiàn)為：▲要求：（紀(jì)律、作業(yè)、聽(tīng)課、考試）

上課注意聽(tīng)講，課后善于歸納，要認(rèn)清設(shè)計(jì)和計(jì)算的關(guān)系，計(jì)算只是為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一個(gè)基礎(chǔ)，而零部件和機(jī)器的最后尺寸和形狀，通常都是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取定的，計(jì)算所得的數(shù)字，最后往往會(huì)被結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所修改。同時(shí)在做作業(yè)時(shí)或看例題時(shí)要清楚正確的答案并不是唯一的。

▲要求：使用、經(jīng)濟(jì)、外型、噪音等

▲設(shè)計(jì)方法：（1）內(nèi)插式（2）外插式（3）開(kāi)發(fā)式

▲設(shè)計(jì)程序：（1）調(diào)查決策（2）研究設(shè)計(jì)（3）試制（4）投產(chǎn)銷(xiāo)售▲技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)：§1-2設(shè)計(jì)機(jī)器的基本原則和設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)機(jī)器的一般程序一般而言，機(jī)器的設(shè)計(jì)階段是決定機(jī)器好壞的關(guān)鍵一環(huán)。機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)創(chuàng)造性的工作過(guò)程，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要因素。因此，要求設(shè)計(jì)者特別注意經(jīng)驗(yàn)的積累。一部完整的機(jī)器是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，要提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，必須有一個(gè)科學(xué)的設(shè)計(jì)程序。機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過(guò)程：▲計(jì)劃階段▲方案設(shè)計(jì)階段▲技術(shù)設(shè)計(jì)階段▲技術(shù)文件編制階段技術(shù)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)計(jì)劃提出任務(wù)分析對(duì)機(jī)器的要求確定任務(wù)要求機(jī)器功能分析提出可能的解決辦法組合幾種可能的方案決策——選定方案明確構(gòu)形要求結(jié)構(gòu)化零件設(shè)計(jì)編制技術(shù)文件評(píng)價(jià)決策—確定結(jié)構(gòu)形狀與尺寸評(píng)價(jià)部件設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)機(jī)器設(shè)計(jì)的一般流程選擇材料、確定尺寸§1-3

機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述▲要求：工作可靠、成本低廉。從設(shè)計(jì)和制造入手

▲設(shè)計(jì)步驟：（1）確定零件的載荷

（2）選擇零件的材料（3）根據(jù)工作能力確定零件的主要尺寸，并加以標(biāo)準(zhǔn)化和圓整（4）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，繪制零件工作圖

機(jī)械零件設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟(1)

根據(jù)零件的使用要求，選擇零件的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)。為此，必須對(duì)各種零件的不同類(lèi)型、優(yōu)缺點(diǎn)、特性和使用范圍等，進(jìn)行綜合對(duì)比與正確選用。(2)

根據(jù)機(jī)器的工作要求，計(jì)算作用在零件上的載荷。(3)

根據(jù)零件的工作條件及對(duì)零件的特殊要求(如高溫環(huán)境等)選擇適當(dāng)?shù)牟牧稀?4)

根據(jù)零件的失效形式，確定零件的計(jì)算準(zhǔn)則，通過(guò)計(jì)算，確定零件的基本尺寸。(5)

根據(jù)工藝性和標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)行零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(6)

細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)完成之后，必要時(shí)進(jìn)行詳細(xì)的校核計(jì)算，以判定結(jié)構(gòu)的合理性。(7)

繪制零件工作圖，并撰寫(xiě)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。選擇零件類(lèi)型、結(jié)構(gòu)寫(xiě)出計(jì)算說(shuō)明書(shū)畫(huà)出零件工作圖校核計(jì)算計(jì)算零件上的載荷確定計(jì)算準(zhǔn)則選擇零件的材料確定零件的基本尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件的設(shè)計(jì)流程圖▲設(shè)計(jì)中的其它問(wèn)題：三化、結(jié)構(gòu)、復(fù)查、人員素質(zhì)、發(fā)展趨勢(shì)▲機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)解決的問(wèn)題：（1）工作原理

（2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（3）設(shè)計(jì)和計(jì)算（選用）（4）維護(hù)和改進(jìn)在學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)課程之初，有必要對(duì)機(jī)械的組成、機(jī)械的基本要素有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。下面先看幾個(gè)例子。典型機(jī)械實(shí)例：機(jī)械控制式電氣控制式模糊控制式除了控制方式以外，上述三種洗衣機(jī)的主要傳動(dòng)系統(tǒng)沒(méi)有很大的差別。全自動(dòng)洗衣機(jī)；減速器；工業(yè)機(jī)器人?！?-4典型機(jī)械簡(jiǎn)介潘存云教授研制１．全自動(dòng)洗衣機(jī)；潘存云教授研制自動(dòng)洗衣機(jī)的組成：上蓋控制面板進(jìn)水口排水管外箱體盛水桶支撐拉桿脫水桶電動(dòng)機(jī)帶傳動(dòng)減速器波輪潘存云教授研制洗滌：A制動(dòng)，B放開(kāi)，運(yùn)動(dòng)經(jīng)電動(dòng)機(jī)、帶傳動(dòng)、中心齒輪、行星輪、行星架、帶動(dòng)波輪旋轉(zhuǎn)。脫水：A放開(kāi)，B制動(dòng)，運(yùn)動(dòng)經(jīng)電動(dòng)機(jī)、帶傳動(dòng)、內(nèi)齒圈（脫水桶）、中心齒輪、行星架，波輪與脫水桶等速旋轉(zhuǎn)。AB洗衣機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖帶傳動(dòng)脫水桶波輪自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理：典型機(jī)械實(shí)例：２．減速器潘存云教授研制典型機(jī)械實(shí)例：３．工業(yè)機(jī)器人潘存云教授研制典型機(jī)械實(shí)例：３．工業(yè)機(jī)器人典型機(jī)械實(shí)例：潘存云教授研制３．工業(yè)機(jī)器人典型機(jī)械實(shí)例：潘存云教授研制３．工業(yè)機(jī)器人典型機(jī)械實(shí)例：潘存云教授研制３．工業(yè)機(jī)器人典型機(jī)械實(shí)例：潘存云教授研制３．工業(yè)機(jī)器人潘存云教授研制潘存云教授研制示教盒用于輸入控制命令或控制程序?？刂葡到y(tǒng)用于控制操作機(jī)各關(guān)節(jié)內(nèi)伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。工業(yè)機(jī)器人的組成操作手在控制系統(tǒng)的指揮下，完成各種復(fù)雜的作業(yè)。示教盒（編程器）控制系統(tǒng)操作手典型機(jī)械實(shí)例：１．全自動(dòng)洗衣機(jī)；２．減速器；３．工業(yè)機(jī)器人由以上實(shí)例，可歸納得出以下幾點(diǎn)：

1.

一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)包含著機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)、檢