机械设计-第1章 绪论

机械设计,教学参考书,机械设计第七版 濮良贵 纪名刚主编 高等教育出版社,机械设计 杨恩霞 主编 哈尔滨工程大学出版社出版,机械设计 吴宗泽 主编 高等教育出版社,一、研究对象,0-1 本课程研究的对象和内容,1、机器Machine：原动机、工作机 机器有三个共同的特征：由制造单元经装配而成的组合体 结构各实物之间具有确定的相对运动 运动能完成机械功或转换能量 能量,机械Machinery:机器和机构的总称,内燃机,焊接机器人,清洗机器人,手动冲床,牛头刨床,去毛刺机器人,2、机构Mechanism： 具有确定相对运动的组合体，是机器的主要组成部分。 （传递运动和力或改变运动形式） 机构只符合机器的前两个特征: 1)由制造单元经装配而成的组合体 结构 2)各实物之间具有确定的相对运动 运动,机器 具有确定的相对运动的组合体，并能完成有益的机械功或转换机械能。机器可以由一个机构组成，也可以由若干个机构组合而成。机械Machinery:机器和机构的总称,常用机构、内燃机机构、牛头刨床机构,常用机构,凸轮机构,带传动,棘轮机构,槽轮机构,定轴轮系,行星轮系,双摇杆基本机构,1 箱体 2 活塞 3 连杆 4 曲轴 5、6 齿轮 7 凸轮 8 推杆,内燃机,箱体+,活塞、连杆、曲轴,齿轮,凸轮、推杆,连杆机构,齿轮机构,凸轮机构,内燃机,牛头刨床,机构 具有确定相对运动的组合体，是机器的主要组成部分。（传递运动和力或改变运动形式）,机器 具有确定的相对运动的组合体， 并能完成有益的机械功或转换机械能。,现代机械系统一般由四部分组成：,（1）原动部分 机械动力的来源。 （2）执行部分 处于整个传动路线的终端， 完成机械预期的动作。（3）传动部分 介于原动机和执行部分之间，把原动机的运动和动力 传递给执行部分。（4）控制部分 控制机械的其它基本部分，使操作者能随时实现或终 止各种预定的功能。,机械手,电力装置,控制器（计算机）,液压站,工业机器人,3、构件与零件,机构中独立运动的物体称为构件,连杆是内燃机中的一个构件,它由连杆体1、连杆盖2、轴瓦3、4和5以及螺栓6、螺母7、开口销8等零件构成。,构件:运动的单元零件:制造的单元,一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每个机构又是由若干 零件组成的。有些零件是在各种机器中常用的，称之为通用零件；有 些零件只有在特定的机器中才用到，称之为专用零件。,通用零件包括：齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动轴、联轴器、离合器；滚动轴承、滑动轴承； 螺栓、键、花键、销；铆、焊、胶结构件；弹簧、机架、箱体等。,专用零件例如：汽轮机的叶片、内燃机的活塞等。,机械原理 机构构件运动的单元机械设计 零件制造装配的单元,部件-为完成共同任务结合起来的一组零件。它是装配的单元。例如： 机床中的床头箱，汽车中的变速器。,本课程中“设计”的含义是指机械装置的实体设计，涉及零件的应力、强度的分析计算，材料的选择、结构设计，考虑加工工艺性、标准化以及经济性、环境保护等。 机械设计结果的表现形式为：机械工程图、说明书和计算机程序。,二、本课程的研究内容,学习机械系统设计的基础知识；学习一般尺寸和参数的通用零件设计方法。,1、联接部分：螺纹联接、键联接、销联接等,3、轴系零部件：轴、滚动轴承、滑动轴承、 联轴器、离合器等,2、传动部分：齿轮传动、蜗杆传动、带传动、链 传动等,4、其它零件：润滑密封、箱体、机架等（在课程 设计中学习）,传动零件,轴系零件,联接零件,机架及附件,0-2 本课程在教学中的地位,一、课程特点是一门具有工程特色的、极为重要的技术基础课紧密联系工程实际、讨论共性问题,基础课,技术基础课,专业课,机械设计,比基础课更接近工程实际,承上启下,比专业课有更宽的研究面和更广的适应性,本课程所涉及的先修课程有：,工程制图：设计的图形表达。工程材料：非金属材料，金属材料及热处理。机械制造基础：冷加工工艺，热加工工艺。公差配合与技术测量：解决精度设计问题。理论力学：解决力分析与动力计算。材料力学：解决强度分析问题。机械原理：解决机械的方案设计。,本课程任务 ： 掌握设计原理、方法和机械设计的一般规律运用标准，规范、手册、图册,涉及面广 关系多因与诸多先修课关系密切。 要求多强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、经济性。 门类多各类零件，各有特点，设计方法各异。 公式多计算多，有解析式、半解析式、经验的、半经验的及定义式。 图表多结构图、分析图、原理图、示意图、曲线图、标准、经验数表。,实践性强不仅读懂书就行，要多联系实际，要注重实践性环节。无重点又都是重点，设计工作必须详尽，细小的疏忽也会导致严重事 故。设计问题无统一答案更多地谈论谁设计得更好，要注意发展求异思 维。,本课程的几个特点：,零件的设计与选用零件设计的两个主要途径。,设计计算与结构设计 设计决非只是计算，同学更应重视结构设计的学习。,性能要求与经济性 永远是一对矛盾，应学会合理地解决这一对矛盾。,经验设计与现代设计 二者均重要，前者是后者的基础。,具体的设计方法与一般的设计能力 前者是学习的形式，后者是学习的目的。,学习方法： 要理论联系实践，正确处理好以下几个关系：,要求学会分析处理问题的思路：,受力分析（载荷及应力分析功用、工作原理）, 失效形式（主要失效形式分类） ,计算准则（公式建立的依据）, 强度计算（设计方法选材料 、参数 定尺寸）, 结构设计（尺寸及绘图加工、安装、标准）,总结,机械系统,机械系统-主体：,电气系统,零件,液压气动系统,控制监测系统,机械零件,通用零件,专用零件,标准零件,非标准件,机械设计：是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作。,机械设计的最新进展,1）设计理论的不断完善与发展2）设计手段和方法的不断更新3）机械设计的综合程度越来越高，与其它学科交叉越来 越广泛和深入机电一体化4）机械设计的实验研究技术有了很大的发展和提高，实验与理论相互促进, 教学安排：, 通过模型、电教片、作实验、课程设计来配合教学, 安排课堂讨论、上习题课,讲课速度放慢，重点内容、难点内容反复讲，以适应本课特点。, 三周课程设计，设计皮带运输机上的二级减速传动装置，要求绘制零号装配图一张，完成设计说明书一份。, 学习要求：, 要求记笔记,突出重点，注意讲课内容与 教材内容的取舍 成绩评定：考试课； 课程设计单独评定，3个学分。,0-3 机械设计的基本要求和一般过程,机械产品设计应满足以下几方面的基本要求： 1.实现预定功能 2.满足可靠性要求 3.满足经济性要求 4.操作方便、工作安全 5.造型美观、减少污染,机械设计的主要内容： 1.确定机械的工作原理，选择合适的机构 2.拟定设计方案 3.进行运动分析和受力分析 4.零部件工作能力计算、总体设计和结构设计,机械设计的一般过程,产品是否具有创新性，很大程度上取决于原理方案设计，而这正是机械原理课程所研究的主要内容,原理方案图,结构设计草图,总装配图,0-4 机械设计方法简介,一、基础设计理论和方法（传统方法）二、现代设计理论和方法三、数字化设计理论与技术,一、基础设计方法,摩擦学机械动力学机械的损伤和强度理论现代机构学典型零部件设计理论和方法,机械结构损伤和强度理论机械结构应力分析与监控结构疲劳强度理论和寿命预测机械强度可靠性理论与试验技术系统可靠性分析与设计,二、现代设计方法,智能设计、优化设计、可靠性设计、并行设计、网络化协同设计、异地设计