機械設計基礎(第六版)課件1

機械設計基礎(第六版)課件匯報人：AA2024-01-14機械設計概述機械設計基礎知識機械零件設計機械系統(tǒng)總體設計現(xiàn)代設計方法在機械設計中的應用機械設計實踐案例contents目錄01機械設計概述定義機械設計是根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構思、分析和計算并將其轉化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。分類機械設計可分為新型設計、繼承設計和變型設計3類。機械設計的定義與分類

機械設計的發(fā)展歷程古代機械設計主要依賴于工匠的經(jīng)驗和技藝，缺乏科學理論的指導。近代機械設計以機械動力學為理論基礎，結合材料力學、彈性力學等學科知識，逐漸形成了較為完善的機械設計體系?，F(xiàn)代機械設計引入計算機輔助設計（CAD）、優(yōu)化設計、有限元分析等先進技術和方法，實現(xiàn)了機械設計的自動化、智能化和精細化。機械設計的重要性機械設計是機械制造的基礎任何機械產(chǎn)品都需要經(jīng)過設計才能制造出來，因此機械設計是機械制造的第一步。機械設計決定機械產(chǎn)品的性能和質量機械產(chǎn)品的性能和質量直接取決于設計水平的高低，因此機械設計對于提高機械產(chǎn)品的性能和質量具有重要意義。機械設計影響機械制造成本和生產(chǎn)周期合理的設計可以簡化機械結構、降低制造成本、縮短生產(chǎn)周期，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。機械設計推動機械工業(yè)的發(fā)展隨著科技的不斷進步和市場需求的不斷變化，機械設計也在不斷發(fā)展和創(chuàng)新，從而推動了整個機械工業(yè)的發(fā)展。02機械設計基礎知識靜力學基本概念受力分析平衡方程摩擦力學基礎知識包括力、力矩、力偶等概念及其性質。掌握平面力系的平衡方程及其應用。能夠正確地對物體進行受力分析，并畫出受力圖。了解摩擦現(xiàn)象及其分類，掌握摩擦力的計算方法。彎曲掌握梁的彎曲正應力與剪應力的計算，了解梁的彎曲變形及剛度條件。扭轉掌握圓軸扭轉時的應力與變形計算，了解非圓截面軸的扭轉。剪切與擠壓了解剪切與擠壓現(xiàn)象，掌握其強度條件及計算方法。材料力學基本概念包括應力、應變、彈性模量等概念及其性質。拉伸與壓縮掌握拉伸與壓縮時材料的力學性能及強度條件。材料力學基礎知識機械制造工藝基礎知識工藝規(guī)程的制定掌握工藝規(guī)程的制定步驟及方法，了解工藝路線的擬定及工序設計。毛坯選擇與加工余量了解毛坯的種類及選擇方法，掌握加工余量的確定方法。機械制造工藝基本概念包括工藝過程、生產(chǎn)綱領、生產(chǎn)類型等概念及其性質。機床與夾具了解機床的類型及選用方法，掌握夾具的組成、分類及選用方法。切削用量與刀具掌握切削用量的選擇原則及方法，了解刀具的種類、結構及選用方法。03機械零件設計連接零件設計包括螺栓、螺母、墊圈等的設計，用于實現(xiàn)機械零件的可拆卸連接。通過鍵與鍵槽的配合實現(xiàn)軸與軸上零件的連接，傳遞扭矩。一種具有多個鍵齒的連接方式，適用于傳遞較大扭矩和需要較高定心精度的場合。用銷釘將兩個或兩個以上的零件連接在一起的方式，適用于輕載、低速的場合。螺紋連接鍵連接花鍵連接銷連接利用齒輪的嚙合傳遞動力和運動的傳動方式，具有傳動比準確、效率高、結構緊湊等優(yōu)點。齒輪傳動通過鏈條與鏈輪的嚙合傳遞動力和運動的傳動方式，適用于中心距較大的場合。鏈傳動通過帶與帶輪的摩擦傳遞動力和運動的傳動方式，適用于中心距較大的場合且對傳動比要求不高的場合。帶傳動由蝸桿和蝸輪組成的交錯軸間的一種傳動方式，適用于傳遞兩交錯軸之間的運動和動力。蝸桿傳動傳動零件設計潤滑與密封設計為保證軸系零件的正常工作，需進行合理的潤滑和密封設計，以防止?jié)櫥瑒┬孤┖突覊m等雜物的侵入。軸的設計軸是支撐旋轉零件、傳遞運動和動力的重要零件，需根據(jù)受力情況選擇合適的材料和截面形狀。軸承的選用軸承是支撐軸的旋轉零件，需根據(jù)軸的轉速、載荷和工作環(huán)境等因素選用合適的軸承類型。聯(lián)軸器的選用聯(lián)軸器是用于連接兩軸并一同回轉以傳遞扭矩的機械零件，需根據(jù)傳遞扭矩的大小、軸的轉速和工作環(huán)境等因素選用合適的聯(lián)軸器類型。軸系零件設計04機械系統(tǒng)總體設計根據(jù)機械系統(tǒng)的功能需求和使用環(huán)境，合理規(guī)劃各部件的空間位置，確保系統(tǒng)整體運行平穩(wěn)、高效。布局原則布局類型布局優(yōu)化根據(jù)機械系統(tǒng)的復雜程度和實際需求，選擇集中式、分散式或混合式布局。運用現(xiàn)代設計方法和計算機技術，對機械系統(tǒng)布局進行仿真分析和優(yōu)化，提高系統(tǒng)性能。030201機械系統(tǒng)總體布局設計明確機械系統(tǒng)所需完成的運動形式、運動參數(shù)和運動精度等要求。運動需求分析根據(jù)運動需求，選擇合適的機構類型，如連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等。運動機構選型對所選運動方案進行運動學、動力學和精度等方面的分析評價，確保滿足設計要求。運動方案評價機械系統(tǒng)運動方案設計確定機械系統(tǒng)所需的動力類型、功率和轉速等要求。動力需求分析根據(jù)動力需求，選擇合適的動力源，如電動機、內燃機或液壓馬達等。動力源選擇設計合理的動力傳輸路徑和分配方式，確保動力高效、穩(wěn)定地傳遞至各執(zhí)行部件。動力傳輸與分配機械系統(tǒng)動力方案設計05現(xiàn)代設計方法在機械設計中的應用優(yōu)化設計是一種尋找最佳設計方案的方法，通過建立數(shù)學模型和運用計算機技術，在滿足各種約束條件下，使設計目標達到最優(yōu)。優(yōu)化設計概念在機械設計中，優(yōu)化設計可用于確定機構參數(shù)、優(yōu)化零部件形狀、提高機械系統(tǒng)性能等方面。例如，利用優(yōu)化設計方法，可以實現(xiàn)機械結構的輕量化、降低能耗、提高運動精度等目標。優(yōu)化設計在機械設計中的應用優(yōu)化設計在機械設計中的應用可靠性設計概念可靠性設計是一種考慮產(chǎn)品在整個壽命周期內可靠性的設計方法，旨在確保產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內完成規(guī)定功能的能力?？煽啃栽O計在機械設計中的應用在機械設計中，可靠性設計對于提高機械產(chǎn)品的質量和可靠性至關重要。通過運用可靠性設計方法，可以對機械產(chǎn)品的零部件進行可靠性分析和評估，預測其壽命和故障模式，進而采取相應的設計措施來提高產(chǎn)品的可靠性?？煽啃栽O計在機械設計中的應用計算機輔助設計概念計算機輔助設計（CAD）是一種利用計算機技術和圖形處理技術輔助設計師進行設計的方法。CAD技術可以實現(xiàn)設計過程的自動化和智能化，提高設計效率和質量。計算機輔助設計在機械設計中的應用在機械設計中，CAD技術被廣泛應用于產(chǎn)品造型、裝配設計、工程分析等方面。利用CAD軟件，設計師可以方便地進行三維建模、裝配仿真、有限元分析等操作，從而更加直觀地了解產(chǎn)品的結構和性能，提高設計精度和效率。同時，CAD技術還可以實現(xiàn)與其他設計軟件的集成和數(shù)據(jù)共享，為協(xié)同設計和并行工程提供支持。計算機輔助設計在機械設計中的應用06機械設計實踐案例設計步驟確定傳動類型（如齒輪、蝸輪蝸桿等），計算傳動比和效率，選擇材料和熱處理方式，進行結構設計和強度校核。設計目標實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的動力傳輸，降低轉速并增加扭矩。關鍵技術齒輪參數(shù)優(yōu)化，軸承和密封件選型，潤滑和冷卻系統(tǒng)設計。案例一：減速器設計設計步驟確定燃燒室形狀和壓縮比，優(yōu)化進排氣系統(tǒng)，選擇燃油噴射方式和點火系統(tǒng)，進行熱力學和動力學仿真分析。關鍵技術缸內直噴技術，可變氣門正時技術，渦輪增壓技術，排放后處理技術。設計目標提高燃油經(jīng)濟性，降低排放，增加功率和扭矩輸出。案例二：內燃機設計實現(xiàn)高精度、高速度、高穩(wěn)定