(2024年)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課件第6章

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課件第6章12024/3/26機(jī)械設(shè)計概述機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)知識機(jī)械零件設(shè)計機(jī)械傳動設(shè)計液壓與氣壓傳動設(shè)計機(jī)械設(shè)計實踐與應(yīng)用contents目錄22024/3/2601機(jī)械設(shè)計概述32024/3/26定義機(jī)械設(shè)計是根據(jù)使用要求對機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、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(jìn)行構(gòu)思、分析和計算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。分類根據(jù)設(shè)計對象的復(fù)雜程度和規(guī)模大小，機(jī)械設(shè)計可分為零部件設(shè)計、機(jī)構(gòu)設(shè)計、機(jī)器設(shè)計和成套設(shè)備設(shè)計等。機(jī)械設(shè)計的定義與分類42024/3/26實現(xiàn)預(yù)期功能提高性能和質(zhì)量降低成本促進(jìn)創(chuàng)新和發(fā)展機(jī)械設(shè)計的重要性通過合理的設(shè)計，可以使機(jī)械系統(tǒng)實現(xiàn)預(yù)期的運動和功能，滿足使用要求。合理的設(shè)計可以降低制造成本和使用成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。良好的機(jī)械設(shè)計可以提高機(jī)械系統(tǒng)的性能和質(zhì)量，如提高精度、穩(wěn)定性、可靠性等。機(jī)械設(shè)計是機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新和發(fā)展的基礎(chǔ)，通過不斷的設(shè)計改進(jìn)和優(yōu)化，可以推動機(jī)械技術(shù)的進(jìn)步。52024/3/26功能性原則設(shè)計應(yīng)首先滿足機(jī)械系統(tǒng)的功能要求，實現(xiàn)預(yù)期的運動和動力傳遞?？煽啃栽瓌t設(shè)計應(yīng)保證機(jī)械系統(tǒng)的可靠性，使其在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)能夠正常工作。經(jīng)濟(jì)性原則設(shè)計應(yīng)考慮制造成本和使用成本，力求以最低的成本實現(xiàn)所需的功能。安全性原則設(shè)計應(yīng)保證機(jī)械系統(tǒng)的安全性，防止發(fā)生人身傷害和財產(chǎn)損失。美觀性原則設(shè)計應(yīng)注重機(jī)械系統(tǒng)的外觀造型和色彩搭配，使其具有美感。環(huán)保性原則設(shè)計應(yīng)考慮環(huán)保要求，減少對環(huán)境的污染和資源的浪費。機(jī)械設(shè)計的基本原則62024/3/2602機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)知識72024/3/26包括力、力矩、力偶等概念及其性質(zhì)。靜力學(xué)基本概念約束與約束力受力分析與受力圖分析物體受力情況時，必須考慮約束對物體的作用。將研究對象從周圍物體中隔離出來，分析其受力情況，并畫出受力圖是研究力學(xué)問題的基礎(chǔ)。030201力學(xué)基礎(chǔ)知識82024/3/26包括應(yīng)力、應(yīng)變、彈性模量等概念及其物理意義。材料力學(xué)的基本概念研究材料在拉伸或壓縮時的力學(xué)性能及變形規(guī)律。拉伸與壓縮分析剪切與擠壓的受力特點及實用計算方法。剪切與擠壓研究等直圓桿在扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力、應(yīng)變及強(qiáng)度條件。扭轉(zhuǎn)材料力學(xué)基礎(chǔ)知識92024/3/26了解機(jī)械制造工藝的基本概念、任務(wù)和發(fā)展趨勢。機(jī)械制造工藝概述毛坯選擇與加工余量確定工藝規(guī)程的制定典型零件加工工藝合理選擇毛坯類型，確定加工余量，為后續(xù)加工提供基礎(chǔ)。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和零件圖，制定合理的工藝規(guī)程，包括工序安排、設(shè)備選擇、工藝裝備設(shè)計等。了解軸類、套類、箱體類等典型零件的加工工藝特點和方法。機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)知識102024/3/2603機(jī)械零件設(shè)計112024/3/26根據(jù)承載方式、轉(zhuǎn)速、剛度等要求選擇合適的軸類型，如心軸、轉(zhuǎn)軸、傳動軸等。軸的類型與選擇選用合適的材料，如碳鋼、合金鋼等，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硪蕴岣咻S的力學(xué)性能。軸的材料與熱處理根據(jù)軸的受力情況，進(jìn)行彎曲強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、剛度等計算，確保軸的安全可靠。軸的強(qiáng)度與剛度計算合理安排軸上零件的布局，設(shè)計合適的軸肩、鍵槽、退刀槽等結(jié)構(gòu)，以便于加工和裝配。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的設(shè)計122024/3/26軸承的材料與熱處理選用合適的材料，如軸承鋼、陶瓷等，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硪蕴岣咻S承的耐磨性和疲勞強(qiáng)度。軸承的潤滑與密封設(shè)計合適的潤滑方式和密封結(jié)構(gòu)，以防止?jié)櫥瑒┬孤┖屯饨珉s質(zhì)侵入。軸承的精度與游隙根據(jù)使用要求選擇合適的軸承精度等級和游隙，以確保軸承的運轉(zhuǎn)精度和使用壽命。軸承的類型與選擇根據(jù)轉(zhuǎn)速、載荷、精度等要求選擇合適的軸承類型，如滾動軸承、滑動軸承等。軸承的設(shè)計132024/3/26ABCD齒輪的設(shè)計齒輪的類型與選擇根據(jù)傳動要求選擇合適的齒輪類型，如圓柱齒輪、圓錐齒輪、蝸輪蝸桿等。齒輪的精度與公差根據(jù)使用要求選擇合適的齒輪精度等級和公差，以確保齒輪的傳動精度和使用壽命。齒輪的材料與熱處理選用合適的材料，如滲碳鋼、合金鋼等，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硪蕴岣啐X輪的力學(xué)性能。齒輪的潤滑與冷卻設(shè)計合適的潤滑方式和冷卻結(jié)構(gòu)，以降低齒輪傳動的摩擦熱和磨損。142024/3/26聯(lián)軸器和離合器的設(shè)計聯(lián)軸器的類型與選擇根據(jù)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、軸向位移等要求選擇合適的聯(lián)軸器類型，如剛性聯(lián)軸器、彈性聯(lián)軸器等。離合器的類型與選擇根據(jù)工作要求選擇合適的離合器類型，如牙嵌離合器、摩擦離合器等。聯(lián)軸器和離合器的材料與熱處理選用合適的材料，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硪蕴岣咂淞W(xué)性能和使用壽命。聯(lián)軸器和離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計合適的結(jié)構(gòu)以滿足使用要求，如軸向位移補償、轉(zhuǎn)矩傳遞等。同時考慮便于加工和裝配的因素。152024/3/2604機(jī)械傳動設(shè)計162024/3/26帶傳動的類型和應(yīng)用了解平帶、V帶、多楔帶等不同類型的帶傳動及其應(yīng)用場景。掌握帶傳動的工作原理，包括帶的張緊、摩擦和滑動等現(xiàn)象。學(xué)習(xí)如何確定帶的型號、根數(shù)、中心距、張緊力等關(guān)鍵參數(shù)，以滿足傳動需求。了解帶傳動的失效形式，如打滑、疲勞斷裂等，并掌握相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則。帶傳動的工作原理帶傳動的參數(shù)設(shè)計帶傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則帶傳動設(shè)計172024/3/26了解滾子鏈、齒形鏈等不同類型的鏈傳動及其應(yīng)用場景。鏈傳動的類型和應(yīng)用掌握鏈傳動的工作原理，包括鏈輪的嚙合、鏈條的張緊和潤滑等。鏈傳動的工作原理學(xué)習(xí)如何確定鏈條的型號、節(jié)距、中心距、張緊力等關(guān)鍵參數(shù)，以滿足傳動需求。鏈傳動的參數(shù)設(shè)計了解鏈傳動的失效形式，如鏈條疲勞斷裂、鏈輪磨損等，并掌握相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則。鏈傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則鏈傳動設(shè)計182024/3/2601了解圓柱齒輪、圓錐齒輪、蝸桿蝸輪等不同類型的齒輪傳動及其應(yīng)用場景。齒輪傳動的類型和應(yīng)用02掌握齒輪傳動的工作原理，包括齒輪的嚙合、轉(zhuǎn)速和扭矩的傳遞等。齒輪傳動的工作原理03學(xué)習(xí)如何確定齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、壓力角等關(guān)鍵參數(shù)，以滿足傳動需求。齒輪傳動的參數(shù)設(shè)計04了解齒輪傳動的失效形式，如齒面磨損、齒根彎曲疲勞等，并掌握相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則。齒輪傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則齒輪傳動設(shè)計192024/3/26了解圓柱蝸桿、環(huán)面蝸桿等不同類型的蝸桿傳動及其應(yīng)用場景。蝸桿傳動的類型和應(yīng)用掌握蝸桿傳動的工作原理，包括蝸桿與蝸輪的嚙合、轉(zhuǎn)速和扭矩的傳遞等。蝸桿傳動的工作原理學(xué)習(xí)如何確定蝸桿的分度圓直徑、模數(shù)、壓力角等關(guān)鍵參數(shù)，以滿足傳動需求。蝸桿傳動的參數(shù)設(shè)計了解蝸桿傳動的失效形式，如蝸輪磨損、蝸桿彎曲疲勞等，并掌握相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則。蝸桿傳動的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則蝸桿傳動設(shè)計202024/3/2605液壓與氣壓傳動設(shè)計212024/3/26液壓控制閥詳述液壓控制閥的種類、工作原理、性能參數(shù)及應(yīng)用場合。液壓泵和液壓馬達(dá)介紹液壓泵和液壓馬達(dá)的工作原理、類型、性能參數(shù)及選用方法。液壓缸闡述液壓缸的結(jié)構(gòu)類型、特點、設(shè)計計算及選用注意事項。液壓輔助元件介紹油箱、濾油器、冷卻器、蓄能器等輔助元件的作用、類型及選用方法。液壓系統(tǒng)設(shè)計講解液壓系統(tǒng)的基本回路、系統(tǒng)設(shè)計與計算步驟，以及系統(tǒng)性能評價與優(yōu)化方法。液壓傳動設(shè)計222024/3/26氣壓傳動系統(tǒng)設(shè)計講解氣壓傳動系統(tǒng)的基本回路、系統(tǒng)設(shè)計與計算步驟，以及系統(tǒng)性能評價與優(yōu)化方法。氣動輔助元件介紹消聲器、過濾器、油霧器、轉(zhuǎn)換器等輔助元件的作用、類型及選用方法。氣動控制閥詳述氣動控制閥的種類、工作原理、性能參數(shù)及應(yīng)用場合。氣源裝置介紹空氣壓縮機(jī)、后冷卻器、儲氣罐等氣源裝置的作用、類型及選用方法。氣動執(zhí)行元件闡述氣缸和氣馬達(dá)的工作原理、類型、性能參數(shù)及選用方法。氣壓傳動設(shè)計232024/3/26液壓傳動具有功率密度大、調(diào)速范圍寬、響應(yīng)速度快等優(yōu)點；缺點比較氣壓傳動存在氣體可壓縮性導(dǎo)致的定位精度不高、穩(wěn)定性差等問題。優(yōu)點比較氣壓傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、成本低廉等優(yōu)點。液壓傳動存在泄漏、油液污染等問題，對工作環(huán)境有一定要求；010203040506液壓與氣壓傳動的優(yōu)缺點比較242024/3/2606機(jī)械設(shè)計實踐與應(yīng)用252024/3/26明確設(shè)計目標(biāo)、進(jìn)行需求分析、制定設(shè)計方案、詳細(xì)設(shè)計、制造與裝配、測試與評估。設(shè)計流程創(chuàng)新設(shè)計思維，注重功能實現(xiàn)與性能優(yōu)化，考慮人機(jī)交互與用戶體驗。設(shè)計思維運用CAD、CAE等計算機(jī)輔助設(shè)計工具，提高設(shè)計效率與準(zhǔn)確性。設(shè)計工具機(jī)械設(shè)計實踐方法262024/3/26

機(jī)械設(shè)計案例分析案例一精密機(jī)床設(shè)計。重點考慮機(jī)床的精度、穩(wěn)定性、剛性等性能要求，以及結(jié)構(gòu)布局、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等方面的設(shè)計。案例二機(jī)器人設(shè)計。針對機(jī)器人的應(yīng)用場景，進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計、傳感器與控制系統(tǒng)集成、運動規(guī)劃與控制等方面的設(shè)計實踐。案例三汽車設(shè)計。圍繞汽車的整體性能、安全性、舒適性等方面，進(jìn)行車身結(jié)構(gòu)、底盤系統(tǒng)、動力系統(tǒng)等的設(shè)計與分析。272024/3/26優(yōu)化設(shè)計運用數(shù)學(xué)優(yōu)化方法，對機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)參數(shù)、性能參數(shù)等進(jìn)行優(yōu)化，提高產(chǎn)品的綜合性能。有限元分析利用有限元方法對機(jī)