机械设计学知识小结

计与文明劳动→劳动能力、思维能力→创造性设计的能力设计：通过制作使产品得以实现思维能力具有创造性制作技能(建筑物的基础工程，桥梁、建筑等大型基础工程，挖掘机与汽车的行走系统)二节设计与国家竞争力英、德、美、苏、日第三节改善设计工作对我国的重要性制造大国与制造强国节设计与科学研究科学研究：求知欲与好奇心——发现自然规律设计：需求——发明新产品第五节近代设计科学的重大发展阶段2：以经典力学为基础发展的机械设计体系，包括机械原理和机械零件。动学——动力学。二、近代“设计学”的重大发展以上三项是近代设计学发展的核心内容。(2)实用化设计(3)商品化设计船用抽水机功能原理构思(图略)机械设计概述出发，通过各种方法和手段创造出一个所需的优化系统或结构的过程。3、由想法到产品的过程机械设计特点：(1)多解性；(2)系统性；(3)创新性。节机械设计的类型适应性设计、变型性设计、创新性设计设计第九节“设计过程”研究及其新发展第十节质量功能配置(QFD)和质量屋(HouseofQuality)质量屋”是质量功能配置(QFD)的核心(1)将顾客需求转化产品特性(2)将产品特性转化成零件特性(3)将零件特性转化成关键工艺操作(4)将关键工艺操作转化成生产要求第二章机器的组成及典型机器的功能分析下，实现位置设计的某种或几种功能。2.机器的组成从机构学的角度看：各种基本机构，自由度=原动机数从结构学的角度看：各种基本零件从专业的角度看：各种主要部件机器(总功能)3.机器的分类按行业按轻重按功能分功能系统1分功能系统i分功能系统n机传动机机控制器头执行机构机器工艺类机器非工艺类机器加工机床食品机械纺织机械动力机械起重运输机械机密机械械通用机械4.典型机器的功能分析之一——家用缝纫机(略)5.典型机器的功能分析之二——点钞机(略)第三章机械产品的功能原理设计功能原理设计：针对主要功能的原理性设计。为什么要突出功能原理设计：功能原理设计对产品的成败起决定性作用。任何一种机器的更新换代都存在三个途径：一是改革工作原理；二是通过改进工艺、结构和材料提高技术性能；三是加强辅助功能使其更适应使用者的心理。第一节功能原理设计的工作特点和工作内容用一种新的物理效应来代替旧的物理效应，使机器的工作原理发生根本的变化的设计。手动变速箱(图略)液力变矩器原理(图略)转矩传递过程：(1)泵轮转动，涡轮不动。(2)泵轮与涡轮转速差较大时，形成涡流。(3)泵轮与涡轮转速接近时，形成环流。磁带机(图略)无人驾驶小车(图略)构思新原理的步骤：1、明确功能目标：装设导向系统的费用要小；允许扩充和调整设备，变动运输路线；在拥挤的工作环境中小车能灵活运行。准确定位。第二节功能、功能单元和功能结构功能结构机器(总功能)分功能系统1分功能系统i分功能系统n传动机控制器执行机构什么是功能：某一机器(或装置)所具有的转化能量、运动或其它物理量的特性。互转换的关系。系统工程学：用“黑箱”描述技术系统的功能输入(IN)输出(OUT)技技术系统(进行能量流E的转换)S’E’M’(黑箱)(BLACKBOX)：获得一个完美的机械产品，实现预定的功能。任何技术系统都可以视为三种流的处理系统：能量流、物料流、信息流。硬币计数包卷机外形图(图略)也称“功能元”。直接实现总功能的各分功能称为一阶分功能；实现一阶分功能的分功能称为二阶分功能，并以此类推。分解到末端的为功能元。硬币计数包卷机功能分解图(图略)功能结构图：用来表示各分功能之间关系的框图。称为“系统分析”。用功能树法进行露天矿开采挖掘机的方案设计(略)功能元组合：相容矩阵法露天矿开采挖掘机黑箱示意图(图略)第三节功能原理的发展历史及基本类型而且也很难得到绝对理想的解。功能原理分类：动作功能、工艺功能根据功能的技术特点分类：综合技术功能：综合运用机、光、电、磁、热、化……各种“广义物理效应”(非纯机械)去实现各种动作功能和工艺功能。时还没有被别人掌握。磁记录的记录方式示意图(图略)(纯机械) 物理效应)第四节两种动作功能及其对应的求解思路类型：简单动作：一次性动作复杂动作第五节工艺功能及其对应的求解思路工艺功能：工件头和工作对象相互配合，实现一种功能。两个重要因素：(1)采用哪种工艺方法(2)工作头采用什么形状和动作工艺功能的特点：工作头的形状、运动方式和作用场是完成工艺功能的三个主要因素。犁的工作曲面，绞肉机，水刀切割工艺，家用切碎机，电火花加工原理图，电火花线切割原理图(图略)场(F)。缺一即不可能发生技术作用。可能被利用的F并加以分析和比较：割断力——像农夫割麦一样，需要握住草的上部才能割断。剪断力——利用剪刀刃合拢，可以剪断。FS应该通过地完成希望实现的功能。3．变换：对已有工艺功能解法中的S1和F进行分析后，常常可以发现它们并非是不可替换的。有时通过变换可能会产生意想不到的好效果。焊接：气焊、电焊、摩擦搅拌焊、超声波焊(图略)第六节关键技术功能、综合技术功能及其求解思路一、关键技术功能 (1)材料：例如高强度、高耐磨性、特殊的润滑油、特殊轻质材料(例如复合材料)、特殊 (2)制造工艺：高精度、小的表面粗糙度、高的热处理要求……。 (3)设计：通过设计实现特殊的功能原理，尤其是实现以前从未有人实现过的功能或是比别人已经实现的功能更好的功能水平。穿孔纸带、磁盘、磁带机、闪存、硬盘、微硬盘、光盘(图略)机电控制人工假手(图略)解决思路：在传动路线上再串接一套减速比i2＝10的减速装置，然后通过两个联动的切换开关来操作。从不同的角度分析技术矛盾，则可以得到不同的分析结果，并可导出另一些解法。解决关键技术功能的特点：用常规技术或已有技术难以达到的技术难点，或是别人目前尚难二、综合技术功能1、动作功能高速平面电机式自动绘图机(略)连杆头的爆炸切断工艺(图略)综合技术功能的特点：在某些特定的条件下、采用广义物理效应。综合技术功能的求解思路：物理效应引入法。在人工脏器的设计中，需要一种微型液体泵来帮助体液循环。以前这种泵都是用微型电动机出了用金属的热膨胀效应来做体液泵，效果很理想。用石英晶体振荡器控制的电磁摆来代替机械游丝摆制成的石英电子钟表，也是运用物理效应在润滑油中添加某些成分，就有可能使这种油在高压或电场中产生特殊的性能(如粘性变大等)。在机械传动中已经在利用这些新效应。械电子学”，就是引入微电子技术和计算机技术的产物，它是物理效应引入法中一个较突出的成功的例子。第七节功能原理设计的工作要点体问题N的捏紧力，以满足实际工作的需要。③所用微型电动机需在假手掌心中放置，故其外径应不大于￠20mm。④传动机械的效率应足够高，以保证充电电池至少能工作1天。理己推出新一代的创新产品。设计者应重视基本科学知识的积累，避免陷入一些违反基本科学原理的“错觉”。例如，有种特殊的行星齿轮传动方式来实现他的理想。当然，他所作的原理设计中存在着基本力学知识上的错误。大量例子说明一个好的原理构思最后不能成为产品。在专利文献中有大量的专利都没有能够充分说明创新构思时要粗略考虑一些主要的结构工艺问题。这是功能原理设计阶段的最后一步，也是最重要的一步。在进行创新构思时，尽管反复检验但是实际做一下试验，往往会出现意想不到的问题。例如在假手的原理试验时，发生手指捏紧后的反弹松脱现象，令人百思不得其解，不知是何手指失控，造成反弹松脱。找到了原因，才采取了相应的措施，解决了上述反弹问题。必须要根据实验的结果进行评价和对比，从技术和经济两方面的对比结果来做出决策。设计工作过程中，有两项重大决策问题：场所需要的产品二是在构思阶段，这是决定产品的技术方向的决策。—个产品可能有两个以上的技术方向，在未来的发展中有可能出现完全不同的命运。怀疑这种创意的合理性，墨和压电喷墨)正在激烈竞争，最后的胜利将由市场作出判决，只有市场才是决定胜负的唯一标准。因此，在选择技术方向的决策中，实际上不存在方法，只有像象棋大师那样，用深刻的洞察力、精密地分析比较、超人的预测能力，最后通过直觉判断，作出天才的决策。不过任何天山核桃采摘的自动化解决方案(略)第四章机械功能原理的实现——机械运动系统的方案设计第一节机构能实现的动作功能机构能实现哪些动作功能：动形式或运动规律变换1)匀速运动(平动、转动)与非匀速运动(平动转动或摆动)的变换2)连续转动与间歇式的转动或摆动的变换。3)实现预期的运动轨迹。1)用来实现运动离合或开停。2)用来换向、超越和反向止动。3)用来实现联锁、过载保护、安全制动。)实现锁止、定位、夹压等。5)实现测量、放大、比较、显示、记录、运算等。3.实现程序控制或手动控制1)利用时间的序列进行控制发动机(图略)2)利用动作的序列进行控制电磁阀控制液压缸的顺序操作过程(图略)3)利用运动的变化等进行控制汽车发动机的离心调速器(图略)选择机构实现功能原理的原则和范围：各式各样的交直流变速电动机和直线电机vs.鼠笼型异步电动机+变速机构or曲柄滑块机2．实现固定轨迹或简单可调的轨迹功能对于复杂轨迹，采用电子或电气来控制，但其轨迹功作部分还必须使用机构，如机器人的手臂、手腕、手爪、计算机绘图仪的绘图笔的动作等。3．在特定条件下能优质地实现开关、联锁和检测等功能任务，至于操作方便和经济性只能在特定条件下作具体的分析。程序或可变程序的控制由于超导的发现，磁悬浮技术的成熟，直线电动机将使用在磁悬浮的高速列车上。电视机最初出现时，采用机械式频道变换开关，已被遥控开关所取代。靠的手动控制装置。第二节传动机构和执行机构汽车传动系统(图略)将原动机的运动和动力传给执行机构，已完成预期的功能。齿轮机构连杆机构凸轮机构螺旋机构楔块机构棘轮机构槽轮机构摩擦轮机构挠性件机构弹性件机构液气动机构电器机构及各种基本构件的组合机构。运动速度或力的大小变换：啮合方式、摩擦方式、楔块原理、流体作用原理。二、执行机构执行机构最常见的运动变换是旋转与直线运动的变换。如蒸汽机将活塞的直线运动变换成旋转运动，而空气压缩机中曲轴、连杆和滑块执行机构则是将旋转运动变换成活塞的往复直线(1)满足特定运动规律等速输出，瞬时或长时间停歇，有急回特性、周期性转位和步进分度动作等。(2)满足特定的运动轨迹，从而达到间歇抓片的目的。圆珠笔装配线(图略)：采用联动凸轮机构，使笔芯托架沿着矩形轨迹运动，从而达到使圆珠笔芯步进式地向前送进的目的。(3)满足某种特殊的信息传递等功能。这一类应用很多，例如杠杆千分尺、家用水表、电表等使用的机械式计数器，家用三、工作头各种工艺类机械都有一定的工艺功能，其功能是通过与工作对象相关的工作头来表现出来的。例如．挖掘机的铲斗，推土机的刀架，起重机的吊钩，铣床的铣刀，轧钢机的轧辊，缝转位等)，或是在其上完成一定的工艺动作(例如喷涂、洗涤、锻压等)。(3)施力：工作头有时要对工作对象施加力或力矩以达到完成任务的目的。例如，材料的压力加工与实验，重物起吊与搬运等。各种铲斗、各种抓斗(图略)四、选择机构类型和拟定机构简图中的几个问题选型时除应满足工艺功能的动作和运动的基本要求外，还应注意以下几个问题：1、在满足工艺功能动作和运动要求的情况下应使机构最简单，传动链最短。2．使机构有有利的传力条件对行程不大但克服工艺阻力很大的连杆机构(如冲压机构)，应采用增力机构，使其在近于死的驱动力，可以克服从动构件上很大阻力。3．使机构有尽可能好的动力性能在高速机构中，为了使动载荷最小，在机构选用时要尽量考虑其对称性。对机构或回转构件进行平衡．使其质量分布合理，对于传动力的机构则要尽量增大机构的传动角，以防止机构的自锁，增大机器的传动效益，减少原动机的功率及其损耗。4．使机器操纵方便，调整容易，安全耐用在拟定机器运动方案时适当地加入一些开、停、离合、正反转、刹车、手动装置，可使操纵方便，调整容易；机器中加入过载保护装置，可预防机器的损坏等。第三节机械运动系统的方案设计挖掘机的结构，底盘，工作装置组成(图略)本机构的输出构件上。1)每一个基本机构都有一个动力源。2)后一个基本机构的相对机架是前一个机构的输出构件。C略)2、各子机构间无严格的运动协调配合关系某航空发动机附件传动系统(图略)3、各子机构在动作的先后次序上有严格的要求(1)选用现成的机构；(2)机构组合与创新；(3)机械运动系统的协调设计。二、功能原理的分解和机构的选择功能原理的分解和机构的选择：分解的原则是所分解出的分功能能够用一个简单机构去完成，故经常将这复杂的动作功能分解成一组由直线和圆弧组成的运动。如直线运动就有曲柄等等。主运动链：电动机——皮带传动——齿轮传动——钻头转动；进给运动链：电动机——皮带传动——蜗扦传动——凸轮机构——工作台升降进给在机构的排列顺序上一般遵循的规律是：转变运动方式的机构(如凸轮机构)通常总是安置在运动链的末端，与执行机构最近，这样使传动环节简单。为减小尺寸和重量，这些传动机构一般安装在靠近原动机的地方。和轴上零件尺寸较小，从而获得较为紧凑的机构。3、机构组合举例：工厂备料车间用的锯床将整根元钢锯成小段送到各制造车间加工。这种锯床的锯弓所要求的锯断分功能至少应包含以下三个运动特性要求：A)旋转运动变换成直线往复运动；B)工作行程的时间大于回程时间的急回特性；C)防止锯齿在工作时受到冲击载荷，要求在工作行程的中间段具有近似的等速运动。齿条机构等。3)工作行程具有近似等速段的机构：这个功能特性要求除凸轮机构能单独完成外，其余机双曲柄机构——偏置曲柄滑块机构、双曲柄机构——正弦机构、椭圆齿轮——正弦机构、椭圆齿轮——偏置曲柄滑块机构、曲柄导杆机构——摇杆滑块机构等近十种方案。方案优选“双曲柄机构——偏心曲柄滑块机构”在工作行程的70%范围内有良好的等速运动性能。且有较好的急回特性，结构尺寸也合理。第四节发挥机构固有潜力的方法——机构的创新设计行四边形移动式抓取机构蜗轮带动平行四边形机构的移动式抓取机构。二、链传动的变异与创新将导轨链传动设计成各种输出机，导轨链传动中没有从动轮。三、无死点机构在曲柄滑块机构中，当滑块为主动件时，机构有死点出现。如何构思一个无死点机构?滑板的曲线形长孔的斜面与曲柄销接触，所以就能消除一般曲柄机构的死点问题。曲线形长孔的倾斜方向确定了曲柄轴的旋转方向，并使其保持固定的旋转方向。1、曲柄滑块与齿轮齿条机构构与齿轮齿条机构(下齿条为固定的)串联组合而成的机构系统，上齿条往复运动的行程是齿如图7—3所示，用于订扣机工作台纵向运动的凸轮—连杆机构，原动件为凸轮1，从动件出)CB作台的往复行程。3．齿轮—连杆机构的4．凸轮移动式行程放大机构S杆上装有可摆动的扇形齿轮，扇形齿轮与齿条相啮合。由于滑杆的移动使扇形齿轮摆动，而扇形齿轮另一侧的臂杆摆动，将带动上边的滑杆(滑块)滑移，其滑移距离将依杆长与齿轮扇形半径之比而放大。aAB块能产生巨大的冲压力。3)若把AB的尺寸继续增加，曲柄相应的转角也增大，这时可看到滑块有明显的上、下运六、运用机构的串联组合，改变机构的运动特性2)设计思路：就是利用机构的串联组合．拓宽机构原有的瞬时停歇特性，图4—22a中的六杆增力机构E太多。若把主动连架杆改成摆动、滑块在最下面的位置时，作为主动摆杆的一个极限位置，如粗实线ABCDE；AB’C’D’E’(细实线)为主动摆杆的另一个极限位置。压边角度：GHA八、利用机构组成原理发现新的机构相同数目的构件组合起来完成给定的运动规律的机构将不止一种，研究机构组成的结构形式，探讨其组成原理，用不同的组合方法，将可演变出具有各种不同运动特性的各种机构。九、引进当前的最新技术，使旧的机械功能得到新的生命第五节机械运动的协调设计和运动循环图一、机械运动协调设计当功能结构图中各分功能均设计完毕后，怎样将这些分功能协调动作，共同完成总功能?这就需进行总体范围内的运动系统方案设计——机械运动协调设计。完成各分功能的机构(执行机构)均是相对独立的，其运动动作的先后是根据总功能的要求，在一个周期中按时间序列安排的。但怎样使各执行机构严格按规定的时间运动．这就是机械运动协调设计的关键——控制方法设计。在控制的方法上，一般有如下两种：在比较小型的机器上，一般均采用本方法，它由一个总驱动源(一般是电动机)，经过变速后在比较大的机器中，用分配轴传送到各处不方便时采用。驱动源一般是电动机或液(气)压控制台上有许多按钮或阀门、复杂的则可由计算机根据编程进行控制。二、运动循环图为了清楚地了解各执行机构在完成总功能中的作用和次序。就必须先绘出整个机器中各执行机构的运动循环图。(一般含位移、速度、加速度与时间的关系)作用：1)表明各机构的配合关系，并可由它得出某些机构设计的原始参数；2)设计控制系统和调试设备的依据。期。表示：1)极坐标式：表达方式与分配轴的分度完全一致，故比较直观。设计安装、调试均很方便；2)直角坐标式：横坐标表示运动循环内各运动区段的时间(或分配轴的转角)，纵坐标表示执行机构的运动特性．如位移等。因而可以表示出各执行机构的更多运动信息，也是一种广泛采用的形式。圆周式工作循环图，直角坐标式工作循环图(图略)第五章机械产品的实用化设计第一节产品设计核心和外围问题外部空间：设计的外围问题。(1)产品设计的依据和前提(2)设计过程中的各种设计要求核心技术：产品实现总功能和主要要求的技术。关键技术：实现某种功能过程中需要解决的技术难题。例：核心技术：液压弯辊和液压压下。关键技术：厚度、压力、位置传感器、数据处理系统等组成的电液闭环控制系统第二节实用化设计的任务和主要内容完成交付制造的和施工的图样资料，1)绘制总体布置和总装草图；2)由总装草图画出部件、零件草图；3)经审核再由零件工作图、部件装配图画出总装图和总图；4)最后编制技术文件如设计说明书、使用说明书、标准件、外购件明细表等等。第三节总体设计的基本任务和内容总体设计包括功能设计和结构设计，此外还须考虑机械系统和其它系统的关系。(1)完善和扩大方案设计和结构设计内容(2)使各部件、零件得到合理的组合；(3)综合人一机器一环境三者关系，使之协调和适应，以保证全面满足机械产品的技术性能、经济性能和美学性能的所有要求。工艺方案的确定确定机器的总体参数机械运动系统方案设计和确定机械运动简图机械总体布置设计计算整机的平衡和稳定动力源特性分析人一机一环境系统设计置设计机器造型设计产品故障分析和对策画出机器总装配图、零件施工图编写全部设计技术文件明确易损件、外购件、标准件、明确产品包装和运输要求确定工艺方案为了实现同一工艺目的，可以采用不同的工艺方案，各方案决定了设备不同的结构、性能、产品质量、生产率和成本。选择工艺方案时应综合考虑下列问题：方案的先进性2)合理的运动规律3)工艺方案实现的可能性和稳定性4)与生产率要求相适应，经济上合理五节整机总体参数确定Q总体参数的初步确定：可采用理论计算法、经验公式法、相似类比法。确定总体参数的原则：1)先进性；2)实用性；3)经济性。11gfTt+tgfT：为在设备上加工一个工件的循环时间或称工作周期时间；tg装配一个工件的时间；2、功率参数(包括运动参数、力能参数) 一般情况是希望速度尽可能地高，但却因受到惯性、振动、定位精度、结构、制造和装配水平，以及新技术应用程度等的影响和限制。 (2)力能参数：包括承载力(如成型力、破碎力、运行阻力、挖掘力)和原动机功率。工作装置是载荷直接作用的构件。1)机器的作用力(承载力)：大部分材料输送操作，机器载荷由加速工件的惯性力载荷、移动是用于材料成型或切削加工。须施加压力到其塑性区，假设所有的应变硬化材料均能完全地弯曲，则弯曲力通常以材料的极限抗拉强度的经验公式来计算。A：被剪切轧件横断面面积(mm2)；K：考虑由于刀刃磨钝、刀片间隙增大而使剪切力提高的系数。，它与其它参数有函数关系，常是机械分级的标志。也是机械中各零、部件的尺寸(如轴和丝杠的直径、齿轮的模数等)设计计算的依据。机器需要的输出功率等于机器工作的动力加上所损耗的动力。大部分机器载荷是力(扭矩)以某速度作用一段距离(角度)。如果使用重量大、速度高的工作头，则在载荷中要考虑惯性分t距离△x，此种运动如同一个液压臂弯曲金属板。机器输出的功率可表示为：重之比，生产能力与机重之比等。重心位置反映了机器的稳定性及车轮轮压分布等问题。地面附着条件和作业、行走稳定性要求，否则机器行走时将产生打滑或倾翻。总体结构参数包括主要结构尺寸和作业位置尺寸。主要结构尺寸是由整机外形尺寸和主要组成部分的外形尺寸综合而成。作业位置尺寸是机器机器工作条件(巷道尺寸、配套车辆尺寸等)。计算外，还有参数优化计算。二、经验公式法(1)便于比较现有产品的各种参数，从而提出最优数据；(2)有利于老产品更新换代和发展新系列；(3)为计算机辅助设计创造条件。定其它参数。国内外学者都习惯以机重G为主参数。通过对国内外百余种液压挖掘机的机三、相似类比法但应注意相似类比法只适用于同类型产品。即结构型式、工作对象、环境条件基本相同者。列产品，它简化了设计计算，加快了设计进度，可以迅速研制出新产品。这是仿制性能优良产品的一种有效方法。六节机械总体布置设计控制和连续生产的系统。机械化生产线由机械设备组成，根据其在生产上的作用及工作特点，机械设备归纳起来可分(2)辅助工艺设备；(3)物料储运装置；(4)控制装置。机械化工艺流程，作业动作(略)上下移动式剪切：式上切刀片，制动器等组成，如右图：式上切刀片的一端固定在机架上，另一端刃口紧贴在平移式下切刀台的刃口处，当平移式下切刀台沿圆弧轨迹运动时，两刀片刃口相对运动，切断钢筋，曲柄使刀台复位，等待下一次。分析：该机构设计巧妙，通过四连杆机构可使下切刀台自身平行地且绕摆杆做摆动，是一种断续的工艺方法间歇的流程(略)移动作业方式：直进式(line)：处理大工件的重型机械和加工种类少的作业机械大多采用直旋转式(rotary)：小件的机械可采用旋转式二、生产作业机械的总体布置生产作业机械：是指完成作业操作的单体机械。作业操作：是指包括滚轧、挤压、拉拔、剪切、弯曲、包装等多种生产作业。2．在满足强度、刚度要求的前提下，尽量做到结构紧凑、外形尺寸小、重量轻；；4．各部件或零件在装配和使用中，其位置调整、拆装和维修等，力求简单、方便、互锁，总体布置型式根据顺序、位置、数量、形状、大小等五要素综合考虑动机可分为前置式、中置式、后置式和偏置斜式；(3)按照机器主轴的运动轨迹，可分为回转式、直线式和振动式；(6)按工作机构布置方向，可分为平面和空间式；(7)按照传动方式，可分为单发动机传动、多发动机传动。三、布置型式举例1)以车架上平面作为各部件上下位置的基准，也是作为部件垂直方向安装尺寸的基准。2)以通过后桥中心线并与车架平面垂直的平面作为前后位置的基准，也是部件纵向安装尺寸的基准。3)以装载机的纵向对称面作为左右位置的基准。铲斗及工作装置安装在最前端矩器，再通过万向节和传动轴与前后驱动桥相连。驾驶室布置在工作装置之后的中部。位置应尽量向前，使前方视野开阔，利于作业准确。为了保证装载机作业的稳定性，使铲斗与料堆相对位置准确，现代装载机不安装弹性悬架。示例2：轧钢机(图略)大又要移动的零部件如轧辊和轴承座等都有平衡装置，来消除传动件的间隙。减少受力零件的冲击和磨损。轧机的主传动部件有万向连接轴、平衡装置、齿轮座、主联轴有不同的布置方法(见图5—20)。瓶机、夹心糖的转子分装自动机等；属于立体直线式机器有包装散状物料和牛奶的许多自动程方向与物料重力方向一致。因此，采用立式布置是比较合理的。七节机械驱动系统设计一、选择机构的类型和拟定机构简图动路线的不同，传动系统可分为：(1)单流传动(2)分流传动(3)汇流传动(4)混流传动：所谓混流传动，就是传动系统中既有分流传动又有汇流传动，是前述三种传动形式组合的传动系统。对于轻工机械多采用一个原动机带动多个执行机构如图5-26。而重型机械常采用一个原动构，如单独驱动的起重机运行机构(如图5-27)，有时甚至用多个原动机共图5-28为悬挂式多点啮合柔性传动，用于转炉、回转窑等多种重型机械上，用多个各自带有初级减速器的小齿轮带动同一个末级大齿轮。这样可以大大减小末级大齿轮和整套机构的因而传动平稳，降低了动载荷，安全性能也好。外联传动链：联系动力源和执行件(如机械主轴或分配轴)的传动链、是运动和外部(动力源)才有内联传动链，无论是简单运动还是复合运动。都必须有一条外联传动链。速器)、液影响。因此可以用传动比不太准确的传动副。动比精度。两者考虑的重点是个同的。二、机械驱动系统的设计步骤第八节机械的总体设计实例粒状巧克力糖包装机设计一、原始资科本机的加工对象是圆台形柱状巧克力糖3．关于自动机生产能力的要求in建立黑箱(图略)功能结构图(图略)功能细化(图略)功能求解目录(图略)二、包装工艺的确定人工包装动作顺序机械动作刚性整体锥形模腔具有一定弹性的钳糖机械手夹子三、包装机总体设计从产品的数量看，属于大批量生产。因此，选择全自动机型。从产品工艺过程看，选择回转式工艺路线多工位自动机型。自动机采用六槽槽轮机构作工件步进传送。2．自动机的执行机构 (1)机械手及进、出糖机构III后落下或由拨糖杆推下。手的夹紧主要靠弹簧力。(2)糖和接糖机构因此它们的运动循环设计必须遵循空间同步化的设计原则，在结构设计时应予以充分重视。使夹紧力保持稳定。因此在接糖杆的头部采用橡皮类弹性元件制成。(3)抄纸和拨糖机构(4)工位间步进传送机构4、巧克力糖包装机传动系统设计随后的结构设计包括总装配图、部件装配图和零件工作图的设计等．此处从略。机械结构设计第一节零件的功能、相关与结构要素零件是构成机器的基本元素，从结构设计的角度出发，可以把零件称为结构件。4.保持有关零部件之间的相对位置或运动轨迹关系本身要具有相应的直线度，受热、受力变形小等。其它功用有些结构件还具有其它—些功用，如箱体除了保证各传动轴的相对位置及其中心距外。还起着包容和保护传动件的作用，还可以盛装润滑油。有的结构件还兼有或主要用作防护或装饰作用，要求具有—定的外形及色彩。结构件的分类结构件的形式多种多样，从不同的角度可以有不同的分类。体和支承件等类别。说明：零件的相关分为直接相关和间接相关两类：(1)直接相关：凡是两零件有直接装配关系的。(2)间接相关：没有直接装配关系的相关。间接相关又分为位置相关和运动相关两类：位置相关是指两零件在相互位置上有要求。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关。自的位置，同时也常常起到支承作用。有时，也把用以固定联结的工作部分称为安装部分。连接表面的设计灵活多样，原则：不影响工作表面的功能不影响零件运动不影响操作支撑件、大件：在结构设计中，通常先确定工作部分，后确定联结部分。工作部分主要考虑工作面的形状、尺寸、精度、表面质量等，而联结部分主要考虑强度、刚度等要求。第二节结构设计的基本原则和原理一、结构设计的基本原则确定和选择结构方案时应遵循三项基本原则：明确、简单和安全可靠。所谓明确是指对产品设计中所应考虑的问题都应在结构方案中获得明确的体现与分但。(2)工作原理明确：所选结构的物理作用明确，从而可靠地实现能量流(力流)、物料流和信息流的转换或传导。(3)使用工况及承载状态明确图(a)设计者原意是滚针轴承承担径向力，球轴承承受轴向力。图(b)径向力和轴向力承受者b在满足总功能前提下，尽量力求结构形状简单、零部件数量少等。零部件数量少，实质是缩短加工、组装和生产准备周期，降低生产成本。在设计中常采用一个零件担任几种功能的办法，达到减少零件数量的目的。如图6-5吊车轨道，除作导轨用外，还兼作水、空压、油压管道的作用，是多功能结构件。1)机器安全包括4个方面：整机安全：指整个技术系统保证在规定条件下实现总功能。工作安全：对操作人员的防护，保证人身安全和身心健康。性，如挖掘机对沼泽地工作的适应。2)安全技术法为了保证安全可靠性，而采取的技术措施：(1)直接安全技术法：是指在结构设计中充分满足安全可靠要求，保证在使用中不出现危险。系统中。安全阀；为确保煤矿井下绝对安全，对排水的水泵系统采用两套或三套配置(一套运转，一套维修，一套备用)。(2)间接安全技术法：通过防护系统和保护装置来实现技术系统的安全可靠。其类型是多种离危险状态。现以前发出报警和信号，提醒人们注意，如指示灯，警铃等。二、结构设计的原理增加约束变形附件以降低高应力区的应力(图略)。可以认为力在其传递路线上形成所谓力线，这些力线汇成力流。力在构件中的传递轨迹就像电场中的电力线、磁场中的磁力线、水流中的流线一样，按力流路线传递。力流密集程度反连力流路线直接、最短原则：可以使零件尺寸缩小，节省材料，变形小，刚度好。变形协调原理小。a受拉．另一板受压，两零件在接缝的上端应力集中很大，相对变形大，变形不协调，应力分布不均匀；图b)为两板受拉，相对变形小，符合变形协调原理．应力分布均匀。当结构断面发生突然变化，引起力流方向的急剧改变，使得力流密度增加，产生应力集中。在结构设计时，应采取措施，使力流方向变化平缓，减小应力集中。图6-13所示为轮毂联4、力平衡原理所谓力平衡就是指采取结构措施，部分或全部平衡掉无用的力，以减轻或消除其不良影响。这些结构措施主要有采用平衡元件、采取对称布置等。用对称布置，齿轮啮合产生的径向力被抵消。优化及准确计算；3)多载体共同承担一种功能：多载体承担同一功能可以减轻零件负载，延长使用寿命。了密封，大大节约工时和材料。元件及其在系统中的配置来自行实现加强功能的相互支持作用，称为自补偿。自补偿在正常情况(额定载荷)下有加强功能、减载和平衡的含义，而在紧急情况(超载)下有常见的自补偿原理应用形式有：自增强、自平衡和自保护：1)自增强：当辅助效应与初始效应的作用方向相同时，使得总效应加强，就是所谓自增强。在正常工作状态下辅助效应与初始效应的作用方向相同，总效应为两者之和。始效应。工作时间，内部高压P作用在端盖2上，加强密封效果，产生辅助效应。总效应是两者叠加．使密封自增强。图(b)是自损结构。效应相互抵消，密封效果不好。F顺时针转动的4使阀门5转动以减少蒸汽通过量。从而降低蒸汽机的转速以恢复到正常值。若杠杆4联结其P图(b)是径向力得到平衡，在泵壳或侧板上开有径向力平衡槽。将高压油引到低压区，把低压油引到高压区。持殊的防护装置相比更为合理。有时，采取一定的结构措施就可实现自动保护。生一种与干扰作用相反的、使系统恢复稳定的效应。对于热膨胀变形而产生的干扰，需要在结构设计中采取措施，使之消除。如图(a)结构，由于轴发热伸长，使轴承内部的游隙缩小甚至卡死，造成工作不稳定；图(b)第三节结构设计中的强度和刚度问题一、通过结构设计降低应力减少变形传动轴一般采用圆形截面。大直径：常做成空心轴。1)在截面积相等的情况下，受弯梁的截面在受力方向上尺寸愈大愈好。如3号的刚度是l2)质量愈向弯曲中性面两侧分散(即质量向受力方向上的上、下两面集中)愈好，如5号的2.合理确定轴向尺寸强度和刚度。这里所谓轴向尺寸，主要指梁或轴的支承跨距和悬伸长度。时，由于轴承和支座的弹性变形而引起的轴端位移为f2。而实际上，它们均为弹性体，会合理选择，Ll为上述两曲线合成的结果。fE最佳的问题！二、改善零件的受力状况载荷分流就是将一个较大的或复合的载荷分流到不同零件或同一零件的不同部位上，从而达多根v带、某些机床主轴采用并列的两个或多个相同的轴承等。如CW6163型卧式车床采用了载荷分流的方法，即用一个径向轴承和两个推力轴承分别承受径向力和两个方向相反的轴向力。带轮卸荷结构(图略)：该轴直径较小且为悬伸轴，故刚度低。载荷均化是指将集中成分布不均的载荷变成近似均布的载荷以降低构件的最大应力。齿宽方向载荷分布不均，对于重型减速器或齿轮箱尤为突出。若采用b图的对称布置形式，则可基本上克服上述缺点。渐开线齿轮若沿齿宽方向齿厚相同。则啮合齿沿接触线长度方向上的数荷会较多地集中在两螺三种螺母结构形式。由图构都在不同程度上减小了牙上的最大载荷，使载荷趋于均匀。．载荷抵消广义地讲，载荷抵消是设法在结构上将无用的力或有用的力的不利作用全部或局部抵消。图三、预加载荷预加载荷是构件在制造或装配时就被施加一定的载荷使其产生相应的塑性变形或弹性变形，从而减小工作应力或工作载荷引起的再变形。强化：以减小应力为目的的预加载荷方法称为强化，强化分弹性强化和塑性强化两类。刚度、减小工作时再变形为目的的顶加载荷方法称为预紧。塑性强化是使构件在工作状态下应力最大那部分材料预先经塑性变形而产生一个与工作应塑性变形量不得超过一定限度。变形、以减少工作时的进一步变形，从而提高刚度的有效措施。积，各磙子受力也趋于均匀．从而提向了轴承的刚度。有足够的预紧力才能保证被联接件的联接刚度。叠加，其目的是提高刚度，而不是减少应力，故预应力应不超过一定限度。方方预紧载工作时产生的效果应注意的问题工预加载荷荷是否撤出相不撤出预加载荷使构件产生与工作变性相产生预紧载荷的构件工作化塑性消了部分工作应力，使最大工作应变形要有一定限度力减小化塑方向相撤出性同强反弹性强法荷而产生的工作变形，提高构件刚度预方向相不撤出紧同四、有关强度和刚度的其它问题度降低应力集中程度螺纹联接中联接件和被联接件的刚度匹配降低零件表面的粗糙度改善零件的尺寸和形状以及对零件表面进行处理等2、提高零件的接触强度和接触刚度因面积很小，应力仍很大。合理地确定零件接触面的结构可以提高接触强度。1)增大球面支撑的综合曲率半径。(2)以面接触代替线接触或点接触B。(3)采用变位齿轮传动提高齿面接触强度为提高齿面接触强度可采用变位齿轮。设计变位齿轮时应满足两个条件：两相互啮合齿轮变的齿数不致太少。四节支承件的结构设计一、支承件的功用类型和基本要求支承件是机器上大型受力构件的总称，它可以单独或联接起来构成机器的主体、基础或框架承受其它零件的重力及工作载荷。支承件形式可根据形状分为三大类型，即梁型、板型和箱型。1)梁型支承件：特点是其某一方向尺寸比其它两方向尺寸大很多，因此，在分析或计算时可将其简化为梁，如车床床身、各类立柱、横梁、伸臂和滑枕等均属于此类。2)板型支承件：特点是其某一方向尺寸比其它两方向尺寸小得多，可近似地简化为板件，如铣床工作台、钳工划线平台及某些机器较薄的底座等。3)箱体支承件：三个方向的尺寸差不多，可看作箱体件。如减速器或变速箱箱体、铣床的升降台及组合机床的中间底座等。3．对支承件的要求支承件通常应满足刚度，抗振性、热稳定件及内应力等方面要求。保持相关零件之间的位置和运动的准确关系。然影响到其上安装的零件特别是精密工作零部件如机床主轴、刀架和量具的测头等的正常工A)动力源热：如电动机、内燃机和电磁铁等产生的热量；C)工艺热：工艺过程本身如切削、锻压、焊接和注塑等产生的热量；E)环境热：由于工作在高温地区或附近有高温设备如加热炉等带给机器的热量等等。影响：支承件的变形会破坏其上相关零件之间的相对位置或相对运动精度。产生变形，甚至丧失精度。减少内应力的方法：A)支承件各部分金属量应尽量分布均匀；B)当壁厚差别较大时，应在厚、薄壁之间逐渐过渡；C)尽量避免过大的金属堆积，必要时可在局部作出空腔；5)其它要求：设计中还应满足支承件特定功能的要求，如电器、油箱等的位置和安装方式；加工余料的排出，冷却液回收；安装、吊运的方法及加工工艺性，金属消耗量等。本节着重讨论支承件的刚度这一最突出的问题。二、保证支承件刚度的结构措施保证支承件刚度及抗振性的措施主要有：(1)合理确定截面形状和尺寸，(2)合理布置隔板和加强肋，(3)合理开口和加盖，提高局部刚度和接触刚度，增强阻尼以提高抗振性等。1、合理确定截面的形状和尺寸矩的相对值可以看出：1)空心；2)受力方向尺寸大；3)加大外轮廓；4)封闭截面。2、合理布置隔板和加强肋隔板和加强肋也称肋板和肋条。合理布置隔板和加强肋通常比增加支承件的壁厚的综合效果外、增加横向隔板还会减小壁的翘曲和截面畸变。隔板的作用是将作用于支承板的局部载荷传递给其它壁板,从而使整个支承件承受载荷隔板的作用是将作用于支承板的局部载荷传递给其它壁板,从而使整个支承件承受载荷,承件的自身刚度。b.“n”形隔板，在垂直面和水平面上的抗弯刚度都比较高，铸造性能好，在大中型车床上效果最为显著，但铸造工艺性较差。d.斜向拉筋，床身刚度最高，排屑容易，工艺性较差。。壁宽的1／4为宜。且应开在支承件壁的几何中心附近或中心线附近。一41％左右。4．提高局部刚度和接触刚度所谓局部刚度是指支承件上与其它零件或地基相联部分的刚度。当为凸缘联接时，其局部刚下固阻尼增大很多，从而提高了床身的抗振性。其不足之处是增加了床身的重量。采用混凝土、树脂混凝土或人造花岗岩作支承件的材料(图略)对机床热源进行强制冷却(图略)第五节结构设计中的工艺问题一个机械结构设计的优劣，可从两个方面考虑：(1)是对该结构要求实现的功能是否能充分地体现出来；(2)是能否经济地加工安装，即工艺性是否好。这种对所设计的结构能综合地考虑和处理制造、装配、使用、维修等方面的各种技术问题，称为结构设计工艺性。一般零件的毛坯由以下方式获得：型钢切割或铸造、焊接和锻造等。批量小的零件可用锻造、焊接(大件)方法获得毛坯；批量大的可用铸造或精锻方法获得零件的毛坯。一、机械加工的工艺性(1)零件结构力求简单的原则；(2)便于加工的原则；(3)便于装卡的原则；(4)提高切削效率的原则。二、零件装配的工艺性(1)可以分为几个单元的原则；(2)零部件装拆方便的原则；(3)保证正确装配的原则。三、铸件及焊接件设计准则铸件：用于形状复杂的结构，要求在转折处有圆弧或斜坡等形状。焊接件：用于由简单的几何面(平面或圆柱面等)结合而成的构件，其结构具有薄板、长杆及经过回火消除内应力后再进行机械加工。简单，也可以用焊接件。(一)铸造件的工艺性1、铸造工艺对结构设计的要求(1)便于造型的原则；(2)考虑逐渐冷却变形的原则；(3)适用于金属流动充满的原则。(二)焊接件结构设计的工艺性(1)适应于焊接操作；(2)焊缝受力合理性的原则；(3)防止焊缝被切削的原则。料的选择一、材料选择应注意的主要问题针对具体的应用条件选择合适的机械零件材料时，需要考虑的主要问题有三：①所选材料的特性和在承载或温度或其它环境因素变化条件下的行为能否满足零件在工作为承载能力的问题；③用所选材料制成的零件，其材料费和由材料引出的加工费是否较低而在零件成本中占的百分数比较合理，这是材料的经济性问题。(—)材料的工作能力问题2、选材时首要任务：准确地判断零件所要求的主要使用性能。3、零件工作情况、工作条件的分析。(二)材料的工艺性能的问题金属零件的工艺路线大体分为三类：毛坯→正火或退火→机械加工→零件。2．力学性能要求较高的一般零件毛坯→正火或退火→粗加工→最后热处理(淬火、回火或渗碳处理等)→精加工预先热处理中的正火(低、中碳钢)或退火(中、高碳钢)的主要作用是消除组织缺陷和改善机械加工性能，例如各种合金钢、高强度合金制造的齿轮轴等均采用这种工艺。3．要求较高的精密零件这类零件除了要求有较高的使用性能外，还要求有相当高的尺寸精度和较低的表面粗糙度。由于加工工艺一般比较复杂，性能与尺寸要求很高，零件所用材料的工艺性能应充分保证。如需要焊接的零件要选用低碳钢。以上以金属材料为例的注意各项，对塑料等材料的选用也是基本适用的。(三)材料的经济性问题材料的经济性不仅是指材料本身价格应便宜，更重要的是采用所选用的材料来制造零件时。的总成本降至最低，同时所选材料应符合国家资源状况和供应情况等。二、常用材料有铸钢、钢、铸铁、球墨铸铁、有色金属、非金属材料和复合材料等。轮机转轮或叶片、螺旋桨、离心铸件等。一般工程用国产铸钢有五种牌号，其力学性能见表6—l6除了零件的使用要求外，还必须考虑材料的热处理性能和机械加工性能。1)钢的分类：在碳素钢的基础上，根据不同要求再加人各种元素如Ni，Cr，Mo，W，V，Ti，B等，以改善各种性能，例如提高淬透性、耐磨性、硬度、冲击韧性、断裂韧性和高温强度等。常根据合金元素含量的多少，把合金钢分为：低合金钢(＜5％，中合金钢(5％一10％)，①合金结构钢。这类钢含碳量低，含合金元素不超过5％，有良好的韧性和可焊性，适合桥梁，船舶、车辆、锅炉、压力容器、起重机等用。而在优质碳素结构钢的基础上增加某些元CrNiMo类零件都必须进行适当的热处理、才能达到所需的机械性能。②合金工具钢。这类钢主要用于制造刀具、量具和模具。刃具钢用于在工作中受到很大的切削力、摩擦与切削热作用的产品，因而要具备高的硬度速钢三类。A)碳素工具钢B)低合金刃具钢性和耐磨性。合金元素总含量通常不大于5％。主要加入元素铬、硅、锰，以提高钢的淬透性和强度。再辅以钨和钒等，以形成碳化物、提高钢的硬度、耐磨性和热硬性。低合金刃具钢的热处理与轴承钢相近。C)高速钢；钨能提高热硬性；钒不仅2)钢的型材加工炼成的钢液可通过直接浇铸成铸钢件，即形成结构、形状尺寸与零件大致相同的铸造毛坯。但绝大部分都是先浇铸成钢锭后再经塑性变形成形。适于制造尺寸小、形状复杂，不能用铸钢或锻钢制造的零件，如汽车前后轮壳、矿用轮、三适合制造阀体、轴瓦、曲轴、凸轮轴等零件。来制造零件。常用铝合金和铜合金。可用于制造电动机的壳体等。由以上特点，铝合金广泛应用于航空工业及其他轻质零件，如内燃机的活塞和仪表壳体等。铜合金有较高的耐磨性、耐腐蚀性、导电性、导热性，广泛用于制造轴套、蜗轮、泵体、管道配件以及电器和制冷设备上的零件。常用的铜合金分为：黄铜、白铜和青铜。a.黄铜是铜与锌组成的合金。锌能提高黄铜的强度和塑性。再加其他元素时称为复杂黄铜。重载齿轮、海轮螺旋桨等。b.白铜是铜与镍的合金，再加入其他元素称为复杂白铜，有锰白铜、铝白铜等。白铜的特点有很高的化学稳定性，可制造在腐蚀介质(如海水、有机酸和各种盐溶液)中工作的零件。c.青铜是铜与锡的合金。锡能显著提高青铜的强度和硬度，但单纯的锡青铜很少用，一般还用于飞机结构和航空发动机中支座零件。(4)铸镁合金强度低于铸铝合金，质量轻，可用于飞机结构上的挂架。(5)铸造轴承合金有锡基、铅基、铂基和铝基四类，铜基的抗拉强度高、硬度高。这种合金的选用常根据滑动轴承的设计而定。程塑料一类为热塑性塑料，特点是受热以后软化(或熔融)，冷却后又恢复原来性质并可反复进行。这类材料有聚氯乙烯、聚乙烯、ABS、聚四氟乙烯、有机玻璃等。用于制造密封圈、衬套、合材料合，保留了各自的优点，得到单一材料无法比拟的，优越的综合性能。复合材料一般分为纤维复合、层叠复合、细粒复合和骨架复合材料。要作用，属于增强材料。目前采用的纤维有玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维、碳化硅纤维和陶瓷纤维等。复合材料中纤维由基体牢固地联结起来，基体一般采用树脂，树脂的种类很多。①比强度、比模量大。比强度和比模量是指材料的强度、弹性模量分别与密度之比度越大，零件自重越小；比模量越大，零件的刚性越大。②化学稳定性好。耐腐蚀性好。③减摩、耐磨、自润滑性好。根据以上特点，在机械工业中复合材料可制造风扇叶片、齿轮、压力容器、泵、阀、密封件以下是复合材料应用之例，供选用和设计这种材料的参考。1)泵：玻璃纤维环氧树脂泵，酚醛石棉泵，酚醛纤维增强聚丙烯等玻璃钢泵。2)阀：聚乙烯醇缩丁醛改性酚醛玻璃钢阀，纤维增强聚丙烯阀。3)风机：聚酯玻璃钢风机叶片，环氧树脂玻璃钢风机，环氧玻璃钢和聚氯乙烯一玻璃钢复合材料通风机机壳和叶轮。4)燃气轮机：碳纤维增强塑料燃气轮机叶片。5)压气机：Kevlar—49混杂纤维增强塑料。6)纺织机械：碳纤维增强塑料剑杆、综线架，玻璃纤维增强塑料空气滑阀，碳纤维增强复合材料连杆、推杆、杠杆，碳纤维树脂复合材料辊轴等。7)农业机械：纤维增强复合材料收割机平台，碳纤维环氧树脂或酚醛树脂复合材料滑动轴8)轴承：碳纤维增强塑料轴承，碳纤维增强铅一锡合金大型轴承。9)密封件：碳纤维增强聚四氯乙烯机械密封件，碳一碳复合材料高温密封件。10)齿轮：碳纤维增强塑料照相机齿轮。保险杆、支架、悬架、能量衰减器、片弹簧、车轮、车架与车架横梁等。热塑性玻璃钢用于汽车零部件的更多。箱体、底盘、悬梁、片弹簧、车架、扭杆、悬梁定位臂、发动机连杆、6—23为一些实例。军用飞机应用复合材料之例。4．在宇航(航天)机械中的应用材料的宇宙飞行器舱，碳／碳复合材料的航天飞机的机翼等。三、典型零件的材料选用(一)金属零件按强度设计来选材，保证轴的承载能力、抗疲劳能力及耐磨性等。表6—9可作为轴类零件选材的参考。化学处理(渗碳、氮化等)强化，还可以利用各种金属或抗磨材料喷涂技术。一般齿轮类选材3.汽车发动机主要零件的材料选用第七章机械产品的商品化设计第一节产品的市场竞争力和商品化设计产品：产品实体：提供给消费者的效用和利益产品形式：质量、品种、花色、款式、规格及商品包装等产品延伸：附加部分如维修、咨询服务、交货安排等企业的商品化总体战略：销售、经营、设计2、技术性能的先进性：实用化设计，优良的技术性能是产品竞争力的基础要素；竞争力的心理要素，提高产品的吸引力，迎合顾客心理。第二节机械产品的艺术造型——商品化设计措施之一造型设计的三项基本原则：实用、经济、美观(1)功能基础(2)物质技术基础(即：物质技术条件)是实现产品功能的保证。机械产品的物质技术基础主要指的是结构、制约条件等。 (3)艺术形象必须做到在实现功能的前提下，在选用材料、配件、工艺等物质技术条件的同时，充分地运用美学原则和艺术处理手法，塑造出具有时代特征的优美产品形象。机械产品造型设计的美学法则：变化：是指造型设计中呈现出的种种矛盾对立。对比与调和是反映和说明事物同类性质和特性之间差异或相似的程度。运用差异和相似之间的矛盾来追求产品形态的完美。在造型设计中：1)对比：指造型性质相同，而对其存在的差异性的强调，如各因素比较大小、虚实、亮暗、2)调和：是寻求同一因素中不同程度的共性，使之彼此接近产生协调和谐的关系，它包括稳定与轻巧是构成产品外形美的因素之一。是人们在长期克服与利用重力的过程中形成的一套与重力有联系的审美观念。1)稳定：是指在重心靠下或下部具有较大面积的原则下，使产品的形体保持一种稳定状态稳定包括两个方面：实际稳定和视觉稳定。2)轻巧：是指在稳定的外观上赋予活泼的处理方法，使形体呈现出生动、轻盈的感觉，既4．对称与均衡1)对称：是在轴线或支点的相对端面布置同形、同量的形象而取得较好的视觉平衡，形成2)均衡：是对称在形式上的发展。是形体在假设中心线或支点两侧或量感的平衡。5．比例与尺度1)比例：是指造型局部与整体之间匀称的关系，即形体各部分之间的量变关系，比如整体几何语言对产品造型美的描绘。2)尺度：是指产品与人们的某些特定标难之间的比例关系。人体的体量大小，是衡量尺度面，受材料、结构、工艺条件和功能制约。此外，还要注意节奏与韵律，主从与重点，比拟与联想等附加的美学规律。龙门加工中心(图略)五、机械产品的造型手段产品造型设计是一种有目的的视觉形象的创造活动。是为实现功能目的而进行的产品形态的(1)体量：剖析任何机械产品都可看出，造型产品各部件、组件和零件均由一些简单或复杂学的要求等。(2)形态：构成产品外观的线、面、体等形态要素具有不同的形状。形状的变化与统一，将使造型产品形成简洁的外观。形态构成可采用多体组合、单体切割和多体过渡三种基本形为达到形态统一，可采用两种方法：型采用同一种基本形体(矩形体)或采用变化不明显的几个形体组合形成较谐调之效果。(3)线型：造型产品均由无数简单的几何面体所组成。它们结合后的结构线，形体的边界线线：指造型产品的轮廓线，以视向变化而不同；实在线：指装饰线、分割线、压条线等。品具备鲜明的性格特征。而线型“主调“，主要根据造型产品的功能和其上的运动部件主要运动方向而决定。品造型的物质基础。工艺是造型得以实现的手段，也是保证造型质量的关键。材质美与工艺美的有机结合，为造型设计提供了变化无穷的造型手段。色彩有三要素：即色相、明度、纯度。它们是研究色彩的基础。红橙黄绿青紫是六个具有基本感觉的标准色相。纯度：是指色彩的饱和程度(即色光的波长单一纯度)。标准色纯度最高，混合色纯度低。产度虑