机械设计基础(第六版)课件1

机械设计基础(第六版)课件汇报人：AA2024-01-14机械设计概述机械设计基础知识机械零件设计机械系统总体设计现代设计方法在机械设计中的应用机械设计实践案例contents目录01机械设计概述定义机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。分类机械设计可分为新型设计、继承设计和变型设计3类。机械设计的定义与分类

机械设计的发展历程古代机械设计主要依赖于工匠的经验和技艺，缺乏科学理论的指导。近代机械设计以机械动力学为理论基础，结合材料力学、弹性力学等学科知识，逐渐形成了较为完善的机械设计体系。现代机械设计引入计算机辅助设计（CAD）、优化设计、有限元分析等先进技术和方法，实现了机械设计的自动化、智能化和精细化。机械设计的重要性机械设计是机械制造的基础任何机械产品都需要经过设计才能制造出来，因此机械设计是机械制造的第一步。机械设计决定机械产品的性能和质量机械产品的性能和质量直接取决于设计水平的高低，因此机械设计对于提高机械产品的性能和质量具有重要意义。机械设计影响机械制造成本和生产周期合理的设计可以简化机械结构、降低制造成本、缩短生产周期，从而提高企业的经济效益。机械设计推动机械工业的发展随着科技的不断进步和市场需求的不断变化，机械设计也在不断发展和创新，从而推动了整个机械工业的发展。02机械设计基础知识静力学基本概念受力分析平衡方程摩擦力学基础知识包括力、力矩、力偶等概念及其性质。掌握平面力系的平衡方程及其应用。能够正确地对物体进行受力分析，并画出受力图。了解摩擦现象及其分类，掌握摩擦力的计算方法。弯曲掌握梁的弯曲正应力与剪应力的计算，了解梁的弯曲变形及刚度条件。扭转掌握圆轴扭转时的应力与变形计算，了解非圆截面轴的扭转。剪切与挤压了解剪切与挤压现象，掌握其强度条件及计算方法。材料力学基本概念包括应力、应变、弹性模量等概念及其性质。拉伸与压缩掌握拉伸与压缩时材料的力学性能及强度条件。材料力学基础知识机械制造工艺基础知识工艺规程的制定掌握工艺规程的制定步骤及方法，了解工艺路线的拟定及工序设计。毛坯选择与加工余量了解毛坯的种类及选择方法，掌握加工余量的确定方法。机械制造工艺基本概念包括工艺过程、生产纲领、生产类型等概念及其性质。机床与夹具了解机床的类型及选用方法，掌握夹具的组成、分类及选用方法。切削用量与刀具掌握切削用量的选择原则及方法，了解刀具的种类、结构及选用方法。03机械零件设计连接零件设计包括螺栓、螺母、垫圈等的设计，用于实现机械零件的可拆卸连接。通过键与键槽的配合实现轴与轴上零件的连接，传递扭矩。一种具有多个键齿的连接方式，适用于传递较大扭矩和需要较高定心精度的场合。用销钉将两个或两个以上的零件连接在一起的方式，适用于轻载、低速的场合。螺纹连接键连接花键连接销连接利用齿轮的啮合传递动力和运动的传动方式，具有传动比准确、效率高、结构紧凑等优点。齿轮传动通过链条与链轮的啮合传递动力和运动的传动方式，适用于中心距较大的场合。链传动通过带与带轮的摩擦传递动力和运动的传动方式，适用于中心距较大的场合且对传动比要求不高的场合。带传动由蜗杆和蜗轮组成的交错轴间的一种传动方式，适用于传递两交错轴之间的运动和动力。蜗杆传动传动零件设计润滑与密封设计为保证轴系零件的正常工作，需进行合理的润滑和密封设计，以防止润滑剂泄漏和灰尘等杂物的侵入。轴的设计轴是支撑旋转零件、传递运动和动力的重要零件，需根据受力情况选择合适的材料和截面形状。轴承的选用轴承是支撑轴的旋转零件，需根据轴的转速、载荷和工作环境等因素选用合适的轴承类型。联轴器的选用联轴器是用于连接两轴并一同回转以传递扭矩的机械零件，需根据传递扭矩的大小、轴的转速和工作环境等因素选用合适的联轴器类型。轴系零件设计04机械系统总体设计根据机械系统的功能需求和使用环境，合理规划各部件的空间位置，确保系统整体运行平稳、高效。布局原则布局类型布局优化根据机械系统的复杂程度和实际需求，选择集中式、分散式或混合式布局。运用现代设计方法和计算机技术，对机械系统布局进行仿真分析和优化，提高系统性能。030201机械系统总体布局设计明确机械系统所需完成的运动形式、运动参数和运动精度等要求。运动需求分析根据运动需求，选择合适的机构类型，如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等。运动机构选型对所选运动方案进行运动学、动力学和精度等方面的分析评价，确保满足设计要求。运动方案评价机械系统运动方案设计确定机械系统所需的动力类型、功率和转速等要求。动力需求分析根据动力需求，选择合适的动力源，如电动机、内燃机或液压马达等。动力源选择设计合理的动力传输路径和分配方式，确保动力高效、稳定地传递至各执行部件。动力传输与分配机械系统动力方案设计05现代设计方法在机械设计中的应用优化设计是一种寻找最佳设计方案的方法，通过建立数学模型和运用计算机技术，在满足各种约束条件下，使设计目标达到最优。优化设计概念在机械设计中，优化设计可用于确定机构参数、优化零部件形状、提高机械系统性能等方面。例如，利用优化设计方法，可以实现机械结构的轻量化、降低能耗、提高运动精度等目标。优化设计在机械设计中的应用优化设计在机械设计中的应用可靠性设计概念可靠性设计是一种考虑产品在整个寿命周期内可靠性的设计方法，旨在确保产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。可靠性设计在机械设计中的应用在机械设计中，可靠性设计对于提高机械产品的质量和可靠性至关重要。通过运用可靠性设计方法，可以对机械产品的零部件进行可靠性分析和评估，预测其寿命和故障模式，进而采取相应的设计措施来提高产品的可靠性。可靠性设计在机械设计中的应用计算机辅助设计概念计算机辅助设计（CAD）是一种利用计算机技术和图形处理技术辅助设计师进行设计的方法。CAD技术可以实现设计过程的自动化和智能化，提高设计效率和质量。计算机辅助设计在机械设计中的应用在机械设计中，CAD技术被广泛应用于产品造型、装配设计、工程分析等方面。利用CAD软件，设计师可以方便地进行三维建模、装配仿真、有限元分析等操作，从而更加直观地了解产品的结构和性能，提高设计精度和效率。同时，CAD技术还可以实现与其他设计软件的集成和数据共享，为协同设计和并行工程提供支持。计算机辅助设计在机械设计中的应用06机械设计实践案例设计步骤确定传动类型（如齿轮、蜗轮蜗杆等），计算传动比和效率，选择材料和热处理方式，进行结构设计和强度校核。设计目标实现高效、稳定的动力传输，降低转速并增加扭矩。关键技术齿轮参数优化，轴承和密封件选型，润滑和冷却系统设计。案例一：减速器设计设计步骤确定燃烧室形状和压缩比，优化进排气系统，选择燃油喷射方式和点火系统，进行热力学和动力学仿真分析。关键技术缸内直喷技术，可变气门正时技术，涡轮增压技术，排放后处理技术。设计目标提高燃油经济性，降低排放，增加功率和扭矩输出。案例二：内燃机设计实现高精度、高速度、高稳定