刘莹机械设计教程

刘莹机械设计教程演讲人：日期:CATALOGUE目录02机械设计方法体系01机械设计基础理论03典型零件设计专题04机械系统设计实践05设计软件应用指导06项目开发案例分析01PART机械设计基础理论机构的基本组成要素研究构件、运动副及其相互连接方式的特性，为机构综合与分析奠定基础。机构自由度与运动确定性分析机构的自由度数目，判断机构是否具有确定的运动规律，以及如何通过约束条件消除多余自由度。平面连杆机构探讨连杆机构的运动特性、动力特性及设计方法，如四杆机构、凸轮机构等。机构运动仿真与优化设计运用计算机辅助技术，对机构进行运动学及动力学仿真，以优化设计方案，提高机构性能。机械原理与机构分析材料力学与选型标准涵盖应力、应变、强度、刚度等基本概念，以及材料的拉伸、压缩、扭转和弯曲等力学特性。材料力学基础知识根据工作条件，合理选择零件的材料、截面形状和尺寸，并进行强度校核，确保零件安全可靠。机械零件选型与强度校核研究材料在交变载荷作用下的疲劳破坏机理，以及断裂力学的原理和方法，以提高零件的耐久性。疲劳与断裂力学运用静力学原理分析机械系统的受力情况，以及动力学原理研究机械系统的运动规律和振动特性。静力学与动力学分析02040103传动系统的动态特性与优化分析传动系统的振动、噪声等动态特性，并提出优化措施，以改善传动系统的整体性能。传动系统的类型与特点分析齿轮传动、链传动、带传动、蜗杆传动等传动方式的优缺点及适用场合。传动比与功率分配探讨传动系统中传动比的确定方法，以及功率在传动过程中的分配与损失问题。传动零件的强度与润滑研究传动零件的受力情况、强度计算方法及润滑技术，以提高传动效率和使用寿命。传动系统核心理论02PART机械设计方法体系2014设计流程与规范步骤04010203需求分析明确机械设备的功能、性能、使用环境等要求。概念设计根据需求，进行初步构思，形成设计方案。详细设计对方案进行细化，包括结构、部件、材料等方面。验证与优化通过仿真、实验等方式验证设计，并进行必要的优化。ABCD逆向思维从现有机械设备出发，思考其不足之处，寻求创新点。创新设计思维方法头脑风暴团队成员互相启发，集思广益，激发创新思维。跨界融合借鉴其他领域的技术和理念，进行跨界融合，产生新的设计思路。原型制作通过快速原型制作，验证设计方案的可行性和创新性。结构优化技术要点研究结构在给定条件下的最佳材料分布，实现轻量化设计。拓扑优化通过改变结构的形状，提高结构的强度和刚度。通过精确计算，确定结构的最优尺寸，以满足性能要求。同时考虑多个目标，如性能、成本、制造难度等，寻求最佳平衡。尺寸优化形状优化多目标优化03PART典型零件设计专题设计步骤确定轴的尺寸、结构、强度、刚度、振动稳定性等，绘制轴的设计图纸。按照设计要求进行加工、热处理、表面处理等工序，并进行严格的检验和测试。轴的制造与检验优质碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢、铸铁等，根据强度和韧性要求进行选择。材料选择采用轴肩、轴环、轴套、轴承等结构，确保轴上零件的位置稳定、可靠。轴上零件的定位与固定轴类零件设计规范齿轮类型选择齿轮结构设计齿轮参数计算齿轮材料选择根据传动比、功率、转速等条件，选择合适的齿轮类型，如直齿、斜齿、锥齿等。包括齿轮的轮毂、轮辐、齿形等结构的设计，以及齿轮与轴的连接方式等。根据齿轮的几何尺寸、传动比、模数等参数，进行齿轮的强度、磨损、振动等性能的计算。根据齿轮的工作条件，选择合适的齿轮材料，如铸铁、合金钢、有色金属等。齿轮传动设计计算连接件选型与校核常用的连接件包括螺栓、螺母、销、键等，根据连接件的用途和工作条件进行选择。连接件类型根据连接件的受力情况，计算连接件的尺寸和强度，并进行必要的校核。连接件尺寸与强度校核连接件的配合公差、表面粗糙度、安装方法等，影响连接件的紧固效果和可靠性。连接件的配合与安装在使用过程中，定期检查连接件的紧固状态，及时更换损坏或磨损的连接件。连接件的维护与更换04PART机械系统设计实践动力源选择根据机械系统的需求，选择合适的动力源，包括电动机、发动机、液压动力等。动力传输设计和优化动力传输系统，包括传动比、传动链、减速器等，确保动力高效、稳定地传递到执行机构。动力匹配合理匹配动力源和执行机构的功率、扭矩等参数，以保证系统性能和稳定性。动力系统匹配设计控制器选择与编程选择适合的控制器，并编写相应的控制程序，实现自动控制、监测和故障诊断等功能。传感器与执行器配置合理配置传感器和执行器，实现系统信息的采集和执行机构的控制，确保系统响应迅速、准确。控制原理设计根据机械系统的功能需求，设计合理的控制原理，确保系统能够准确、稳定地实现预期目标。控制系统集成方案整机结构布局原则结构合理性整机结构应紧凑、合理，便于安装、调试和维护。01稳定性与可靠性保证整机在各种工况下的稳定性和可靠性，避免结构变形、振动和松动等问题。02安全性考虑到操作人员的安全，设计必要的防护装置和紧急停机措施，确保整机在使用过程中安全可靠。0305PART设计软件应用指导图纸布局创建标准图纸布局，包括图框、标题栏、图层和标注样式等。CAD制图标准操作01基本绘图命令掌握直线、圆、弧、矩形等基本绘图命令，以及修改命令如移动、旋转、缩放等。02标注与注释了解尺寸标注、公差标注、文字注释和符号标注等方法，确保图纸清晰易懂。03图纸打印与输出设置打印参数，调整图纸比例和打印区域，确保输出图纸质量。04ABCD前处理建立有限元模型，定义材料属性、网格划分、载荷和边界条件等。CAE仿真分析流程仿真运行与监控运行仿真计算，监控关键参数变化，及时调整分析设置。求解设置选择合适的求解器，设置分析类型和时间步长等参数。后处理与结果分析查看和分析仿真结果，提取所需数据，进行验证和优化。01020304学习如何创建和编辑复杂曲面，包括自由曲面、网格曲面等。三维建模实战技巧复杂曲面建模学习如何为模型添加材质和纹理，设置灯光和阴影，以及渲染出逼真的视觉效果。渲染与视觉效果了解部件装配的方法和技巧，以及如何应用约束来确保部件之间的相对位置和运动关系。装配与约束掌握三维建模的基本概念和技巧，如草图绘制、拉伸、旋转、放样等。基础建模06PART项目开发案例分析任务目标明确将机械设计任务分解成若干个具体的子任务，明确每个子任务的目标和约束条件。责任到人明确每个子任务的负责人和完成时间，确保任务按时按质完成。流程清晰按照机械设计的流程和规律，将各个子任务进行有序排列，形成完整的设计流程。设计任务分解流程典型机械案例解析对案例进行全面剖析，包括设计思路、结构特点、工作原理等。全面剖析选择具有代表性和典型性的机械案例，如机器人、数控机床等。案例选择总结案例中的成功经验和失败