机械设计绪论PPT课件

1、本课程学习对象本课程学习对象1-2机器的基本组成要素 机械系统机械系统=机械结构机械结构 + 驱动动力驱动动力 + 检测与控制检测与控制 一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每个机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，称之为用的，称之为通用零件通用零件；有些零件只有在特定的机器中；有些零件只有在特定的机器中才用到，称之为才用到，称之为专用零件专用零件。 通用零件包括：通用零件包括：齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动；齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动； 轴、联轴器、离合

2、器；滚动轴承、滑动轴承；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；螺栓、键、花键、销；铆、焊、胶结构件；弹簧、机架、箱体等。弹簧、机架、箱体等。 专用零件，例如专用零件，例如叶片、犁铧、枪栓叶片、犁铧、枪栓等。等。通用零件是本课程的主要学习对象，而专用零件的设计方法应在有关专业课中学习。第1页/共20页本课程的主要内容：本课程的主要内容：本课程中本课程中“设计设计”的含义是指的含义是指: :1-3本课程的内容、性质与任务学习机械系统设计的基础知识；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。学习一般尺寸和参数的通用零件设计方法。机械装

3、置的实体设计机械装置的实体设计; ;涉及零件的应力、强度的分析计算涉及零件的应力、强度的分析计算; ;材料的选择材料的选择; ;结构设计结构设计; ;考虑加工工艺性考虑加工工艺性; ;标准化以及经济性标准化以及经济性; ;环境保护等环境保护等。第2页/共20页 机械机械设计结果的表现形式为：设计结果的表现形式为： 机械工程图、说明书和计算机程序机械工程图、说明书和计算机程序。本课程所涉及的先修课程有：本课程所涉及的先修课程有：工程材料：工程材料：非金属材料、金属材料及热处理。非金属材料、金属材料及热处理。工程制图：工程制图：设计的图形表达。设计的图形表达。机械制造基础：机械制造基础：冷加工工艺

4、，热加工工艺。冷加工工艺，热加工工艺。公差配合与技术测量：公差配合与技术测量：解决精度设计问题。解决精度设计问题。理论力学：理论力学：解决力分析与动力计算。解决力分析与动力计算。材料力学：材料力学：解决强度分析问题。解决强度分析问题。机械原理：机械原理：解决机械的方案设计。解决机械的方案设计。第3页/共20页本课程的几个特点本课程的几个特点: : 涉及面广涉及面广 体现为5多 实践性强实践性强只有理论知识不行，要多联系实际，要只有理论知识不行，要多联系实际，要注重实践性环节。注重实践性环节。 设计结果不唯一设计结果不唯一体现个性化，没有最好，只有更体现个性化，没有最好，只有更好。好。关系多关系

5、多因与诸多先修课关系密切。因与诸多先修课关系密切。要求多要求多强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、 经济性。经济性。 门类多门类多各类零件，各有特点，设计方法各异。各类零件，各有特点，设计方法各异。公式多公式多有解析式、半解析式、经验式、半经验式有解析式、半解析式、经验式、半经验式 以及定义式的。以及定义式的。 图表多图表多结构图、分析图、原理图、示意图、曲线结构图、分析图、原理图、示意图、曲线图、标准、经验数表。图、标准、经验数表。第4页/共20页注意处理好几个关系注意处理好几个关系 零件的设计与选用零件的设计与选用零件设计的两个主要途径。零件设计的两个主

6、要途径。 设计计算与结构设计设计计算与结构设计设计决非只是计算，更应重视结构设计的学习。设计决非只是计算，更应重视结构设计的学习。 性能要求与经济性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。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经验设计与现代设计二者均重要，前者是后者的基础。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。前者是学习的形式，后者是学习的目的。第5页/共20页在学习机械设计课程之初，有必要对机械的组成、机械的基本要素有一个感性的认识。下面先看几个例子。典型

7、机械实例：典型机械实例：机械控制式机械控制式电气控制式电气控制式模糊控制式模糊控制式除了控制方式以外，上述三种洗衣机的主要传动系统除了控制方式以外，上述三种洗衣机的主要传动系统没有很大的差别。没有很大的差别。全自动洗衣机；全自动洗衣机； 减速器；减速器； 工业机器人。工业机器人。1-4典型机械简介潘存云教授研制全自动洗衣机；全自动洗衣机；第6页/共20页潘存云教授研制自动洗衣机的组成：自动洗衣机的组成：上盖控制面板进水口排水管外箱体盛水桶支撑拉杆脱水桶电动机带传动减速器波轮第7页/共20页潘存云教授研制洗涤：洗涤：A A制动，制动，B B放开，运动经电动机、带传动、中心齿轮、放开，运动经电动机

8、、带传动、中心齿轮、行星轮、行星架、带动波轮旋转。行星轮、行星架、带动波轮旋转。脱水：脱水：A A放开，放开，B B制动，运动经电动机、带传动、内齿圈（脱制动，运动经电动机、带传动、内齿圈（脱水桶）、中心齿轮、行星架，波轮与脱水桶等速旋转。水桶）、中心齿轮、行星架，波轮与脱水桶等速旋转。AB洗衣机系统简图洗衣机系统简图带传动脱水桶波轮自动洗衣机的工作原理：自动洗衣机的工作原理：第8页/共20页典型机械实例：典型机械实例：减速器减速器 潘存云教授研制第9页/共20页典型机械实例：典型机械实例：工业机器人工业机器人第10页/共20页潘存云教授研制典型机械实例：典型机械实例：工业机器人工业机器人第1

9、1页/共20页典型机械实例：典型机械实例：潘存云教授研制工业机器人工业机器人第12页/共20页典型机械实例：典型机械实例：潘存云教授研制工业机器人工业机器人第13页/共20页典型机械实例：典型机械实例：潘存云教授研制工业机器人工业机器人第14页/共20页典型机械实例：典型机械实例：潘存云教授研制工业机器人工业机器人第15页/共20页潘存云教授研制潘存云教授研制 示教盒用于输入控示教盒用于输入控制命令或控制程序。制命令或控制程序。控制系统用于控制操作机控制系统用于控制操作机各关节内伺服电机的运动。各关节内伺服电机的运动。工业机器人的组成工业机器人的组成 操作手在控制系统的指挥操作手在控制系统的指

10、挥下，完成各种复杂的作业。下，完成各种复杂的作业。示教盒（编程器）示教盒（编程器）控制系统控制系统 操作手操作手 第16页/共20页典型机械实例：典型机械实例：全自动洗衣机；全自动洗衣机；减速器；减速器；工业机器人工业机器人由以上实例，可归纳得出以下几点：由以上实例，可归纳得出以下几点： 1. 一个机械系统包含着机械结构系统、驱动动力系一个机械系统包含着机械结构系统、驱动动力系统、统、检测与控制系统检测与控制系统；2. 现代机器不仅可以代替人类的体力劳动，还可以现代机器不仅可以代替人类的体力劳动，还可以代替部分脑力劳动。代替部分脑力劳动。3. 一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每一台机器

11、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，如机器中常用的，称之为通用零件，如螺钉、齿轮、螺钉、齿轮、轴承轴承等；有些零件只有在特定的机器中才用到，称等；有些零件只有在特定的机器中才用到，称之为专用零件，如洗衣机中的之为专用零件，如洗衣机中的波轮波轮、工业机器人的、工业机器人的末端执行器末端执行器、军械中的、军械中的枪栓枪栓等。等。第17页/共20页机械设计规划和设计实现预期功能的新机械或改 进原有机械的性能。基本要求：在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低、安全可靠、操作方便、维修简单和造型美观。机械设计的内容：1.1.确定机械的工作原理，选择合宜的机构；2. 拟定设计方案；3. 进行运动分析和动力分析，计算各构件上的载荷；4. 进行零部件工作能力计算、总体设计和结构设计。1-5机械设计的基本要求和一般过程第18页/共20