2024年度机械设计基础教材课件

机械设计基础教材课件2024/3/241contents目录机械设计概述机械设计基础知识机械零件设计机械传动设计轴系零部件设计机械设计实践与应用2024/3/24201机械设计概述2024/3/243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。重要性机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要因素。机械设计的定义与重要性2024/3/244机械设计的历史可以追溯到古代，如中国的指南车、记里鼓车等都是机械设计的杰作。随着工业革命的兴起，机械设计得到了飞速的发展，出现了许多新的设计理论和方法。历史现代机械设计已经发展成为一个综合性的学科，涉及到力学、材料学、热力学、控制学等多个领域。同时，随着计算机技术的发展，机械设计也实现了数字化、智能化的发展。发展机械设计的历史与发展2024/3/245分类根据设计对象的不同，机械设计可分为新型设计、继承设计和变型设计3类。要点一要点二内容机械设计的主要内容包括设计计算、结构设计、工艺设计和经济性评估等。其中，设计计算包括运动学计算、动力学计算、强度计算等；结构设计包括零件设计、装配设计、外观设计等；工艺设计包括加工工艺设计、装配工艺设计等；经济性评估则是对设计方案进行成本效益分析，以确定最佳设计方案。机械设计的分类与内容2024/3/24602机械设计基础知识2024/3/247力学基础知识包括力、力矩、力偶等概念及其性质。能够正确绘制物体受力图，并进行受力分析。掌握刚体平衡条件及其应用，如二力平衡、三力平衡等。了解摩擦现象及其分类，掌握摩擦角、摩擦系数等概念。静力学基本概念受力分析平衡条件摩擦2024/3/248弯曲掌握梁弯曲时的正应力与切应力计算，了解梁的变形及刚度条件。扭转掌握圆轴扭转时的应力与变形计算，了解非圆截面轴扭转特点。剪切与挤压了解剪切与挤压现象，掌握相关强度条件。材料力学基本概念包括应力、应变、弹性模量、泊松比等概念及其物理意义。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2024/3/249毛坯选择与加工余量掌握毛坯选择原则及加工余量的确定方法。机械制造工艺概述了解机械制造工艺的基本概念、分类及特点。切削加工基础知识了解切削运动、切削要素、刀具角度等基本概念，掌握切削力、切削热及刀具磨损等基础知识。加工精度与表面质量了解加工精度与表面质量的概念及其影响因素，掌握提高加工精度和表面质量的方法。机床与夹具基础知识了解机床类型、结构及其工作原理，掌握夹具设计原理及常用夹具类型。机械制造工艺基础知识2024/3/241003机械零件设计2024/3/2411满足机器或设备的性能要求，实现预定功能，保证可靠性，降低成本。零件设计的目的零件设计的原则零件设计的步骤根据使用要求、制造工艺、经济性和环保性等综合考虑。明确设计任务，进行调查研究，制定设计方案，绘制图纸，编写技术文件。030201零件设计的基本概念2024/3/241203提高零件强度与刚度的方法优化结构形状，选用高强度材料，采用热处理或表面强化处理等。01强度设计保证零件在正常工作条件下不发生断裂或塑性变形。需要考虑的因素有载荷性质、应力状态、材料性能等。02刚度设计保证零件在受力时变形量不超过允许范围。需要考虑的因素有结构形状、支撑条件、材料弹性模量等。零件的强度与刚度设计2024/3/2413

零件的耐磨性设计耐磨性设计的目的保证零件在摩擦、磨损条件下能够长期正常工作。影响耐磨性的因素载荷、速度、温度、润滑条件、材料性能等。提高零件耐磨性的方法选用耐磨材料，优化摩擦副结构，改善润滑条件，降低表面粗糙度等。2024/3/241404机械传动设计2024/3/2415123研究将动力从原动机传递到工作机，实现动力传递和转换的装置设计。传动设计的定义根据传动方式的不同，可分为摩擦传动、啮合传动等。传动设计的分类保证传动比准确、工作平稳、效率高、寿命长等。传动设计的基本要求传动设计的基本概念2024/3/2416平带传动、V带传动、多楔带传动等。带传动的类型结构简单、制造容易、成本低廉、维护方便等。带传动的特点确定带型、选择带轮材料和结构、确定中心距和带长、验算带传动的承载能力等。带传动的设计步骤带传动设计2024/3/2417链传动的类型滚子链传动、齿形链传动等。链传动的特点与带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、低速、重载等恶劣条件下工作。链传动的设计步骤选择链轮齿数、确定链节距和排数、计算链长并选取标准链长、验算链传动的运动平稳性和强度等。链传动设计2024/3/2418圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、蜗杆蜗轮传动等。齿轮传动的类型传动比准确、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等。齿轮传动的特点确定齿轮类型、选择齿轮材料和热处理方式、确定齿轮模数和齿数、计算齿轮几何尺寸并绘制齿轮图、验算齿轮传动的强度等。齿轮传动的设计步骤齿轮传动设计2024/3/241905轴系零部件设计2024/3/2420轴的类型与特点轴的材料与热处理轴的结构设计轴的强度与刚度计算轴的设计根据承载方式可分为转轴、心轴和传动轴；根据轴线形状可分为直轴和曲轴。需考虑轴上零件的装拆、定位、固定以及轴承的类型与尺寸等因素。常用材料有碳素钢和合金钢，需进行调质或表面淬火等热处理。根据轴的受力情况，进行弯曲强度、扭转强度和刚度计算。2024/3/2421轴承的类型与特点轴承的选用轴承的组合设计轴承的寿命计算轴承的选用与设计01020304包括滚动轴承和滑动轴承两大类，各有其优缺点和适用场合。根据工作条件、载荷性质、转速高低以及安装和维护要求等因素进行选择。需考虑轴承的配置、轴向固定、轴承的游隙调整以及润滑与密封等问题。根据轴承的载荷、转速和工作环境等因素，进行寿命估算。2024/3/2422包括刚性联轴器、挠性联轴器和安全联轴器等，各有其适用范围和优缺点。联轴器的类型与特点联轴器的选用离合器的类型与特点离合器的选用与设计根据工作条件、传递扭矩、转速高低以及安装和维护要求等因素进行选择。包括牙嵌离合器、摩擦离合器和电磁离合器等，各有其工作原理和适用场合。需考虑传递扭矩、接合与分离要求、工作条件以及安装和维护要求等因素。联轴器与离合器的选用与设计2024/3/242306机械设计实践与应用2024/3/2424明确设计任务，收集相关资料，了解设计对象的工作原理、结构特点等。设计准备根据设计任务和要求，提出多种设计方案，并进行比较和评估。方案设计对选定的方案进行详细设计，包括结构设计、材料选择、工艺制定等。技术设计在技术设计的基础上，绘制出符合生产要求的施工图纸。施工图设计机械设计的基本流程与方法2024/3/2425案例二某型号机床主轴箱的设计。根据机床的工作要求和主轴箱的结构特点，提出多种设计方案，并进行比较和评估，最终确定最优方案并进行详细设计。案例一某型号减速器的设计。通过分析减速器的工作原理和结构特点，确定设计方案，并进行详细设计和施工图绘制。案例三某型号输送机的设计。根据输送机的输送能力和使用环境要求，进行结构设计和材料选择，并绘制出符合生产要求的施工图纸。机械设计实践案例分析2024/3/24260102计算机辅助设计（CAD）利用计算机技术进行机械设计，提高设计效率和准确性。优化设计运用数学优化理论和方法，对设计方案进行优化和改进，提高设计质量和经济效益。有限元分析（FEA）利用有限