机械设计及原理

机械设计及原理演讲人：日期:目录CATALOGUE02.典型机械机构分析04.动力系统构建05.制造工艺关联01.03.零件设计标准06.现代设计发展基础理论体系01基础理论体系PART机械设计基本定义机械设计定义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。机械设计基本任务机械设计基本方法满足机械的功能要求、保证机械的性能指标、考虑制造和维修的方便性、控制机械的成本和提高经济性等。理论设计、经验设计、模型试验和仿真设计等。123力学原理应用准则强度准则稳定性准则刚度准则耐磨性准则机械零件在承受载荷时，其内部产生的应力应不超过材料的许用应力。机械零件在载荷作用下产生的变形应在许用的范围内，以保证机械的正常工作。机械零件在受到外力作用时，应保持其原有的形状和稳定性，不发生失稳现象。机械零件的表面应具有一定的耐磨性，以保证机械的使用寿命。研究物体运动的几何关系，包括位移、速度、加速度等运动要素以及它们之间的关系。运动学与动力学关系运动学研究物体运动与作用力之间的关系，包括力、质量、加速度等物理量之间的关系，以及它们对机械系统的影响。动力学运动学是动力学的基础，动力学是运动学的深入和扩展。在机械设计中，必须结合运动学和动力学原理，对机械系统的运动特性进行分析和优化设计，以保证机械系统的性能和稳定性。运动学与动力学的关系02典型机械机构分析PART连杆机构类型与特性由若干个低副（转动副、移动副）构成的平面闭链机构，具有结构简单、制造容易、承载能力大、可实现多种运动形式等特点。平面连杆机构空间连杆机构连杆机构的特性由多个平面连杆机构组合而成，可实现复杂空间运动，但制造和维护难度较高。连杆机构的运动特性与其结构参数（如杆长、夹角等）有关，可通过改变结构参数实现不同的运动规律和轨迹。齿轮传动系统设计齿轮传动类型包括平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动等类型，每种类型都有其特定的应用场景和优缺点。齿轮传动效率齿轮传动系统设计要点齿轮传动的效率较高，但不同类型的齿轮传动效率有所不同，需要根据实际需要进行选择。包括齿轮材料选择、齿轮参数确定（如模数、齿数、螺旋角等）、齿轮润滑和散热等，这些因素都会影响齿轮传动的性能和寿命。123凸轮机构运动规律凸轮机构类型凸轮机构设计与分析凸轮机构运动特性包括盘形凸轮、圆柱凸轮、圆锥凸轮等类型，每种类型都有其特定的应用场景和优缺点。凸轮机构可以实现从动件的复杂运动规律，如等速运动、等加速运动、简谐运动等，但需要精确设计和制造凸轮轮廓曲线。凸轮机构的设计需要考虑从动件的运动规律、凸轮轮廓曲线、压力角、滑动率等因素，同时还需要进行动力学分析和仿真验证，以确保凸轮机构的可靠性和性能。03零件设计标准PART轴类零件强度计算扭转强度计算根据轴的截面形状和尺寸，计算其最大承受扭矩。01弯曲强度计算考虑轴的弯曲情况，计算其在受弯矩作用下的应力。02疲劳强度计算基于轴的疲劳极限，计算其疲劳寿命。03轴向拉伸和压缩强度计算考虑轴在轴向力作用下的强度和稳定性。04紧固件选型规范螺栓连接螺母拧紧力矩防松措施螺纹配合选用合适的螺栓规格，确定螺栓的材料、强度和紧固力矩。根据螺栓规格和预紧力，计算螺母的拧紧力矩。选择适当的防松垫圈或使用涂胶等方法，防止紧固件在使用过程中松动。根据螺栓和螺母的螺纹规格，选择合适的配合公差。包括滚珠轴承的滚珠磨损、内外圈滚道剥落、保持架损坏等。轴承失效包括皮带打滑、皮带磨损、皮带断裂等。皮带传动失效01020304包括齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、齿根折断等。齿轮失效包括链节磨损、链条断裂、链轮磨损等。链传动失效传动件失效模式04动力系统构建PART能量传递路径设计能量来源选择能量传递路径规划能量转换装置设计能量损失最小化根据机械系统的需求，选择适当的能量来源，如电能、液压能、气压能等。将原始能量转换为机械能，例如电动机、液压泵、气压缸等。确定能量从转换装置传递到执行机构的路径，包括传动轴、齿轮、链条、皮带等。通过优化设计，减少能量在传递过程中的损失，提高系统效率。根据负载的特性和需求，选择合适的驱动装置，如电机、发动机、液压马达等。确保驱动装置的额定功率与负载需求相匹配，避免功率过大或过小导致的效率降低或损坏。根据负载的转速和转矩需求，选择合适的驱动装置和减速机构，使驱动装置工作在最佳状态。选择具有高可靠性和耐久性的驱动装置，减少故障和维护成本。驱动装置匹配原则负载特性匹配功率匹配转速和转矩匹配可靠性考虑减小摩擦和阻力提高传动效率通过优化设计和选用低摩擦材料，减小运动部件之间的摩擦和阻力，降低能量损失。优化传动比和传动结构，提高传动系统的效率，减少能量损失。系统效率优化方法能量回收与再利用利用系统的特性，将能量回收并再利用，如利用制动时的能量回收等。系统整体优化从系统整体的角度出发，综合考虑各个环节的能量传递和转换效率，进行优化设计，提高整个系统的效率。05制造工艺关联PART加工精度控制要点机床精度机床本身的精度是保证零件加工精度的关键，必须定期进行维护和校准。01切削参数包括切削速度、进给量和切削深度等，对零件加工精度和表面质量有直接影响。02工艺流程合理的工艺流程可以减少加工误差，如采用多次加工、定位基准转换等方法。03测量与检测在加工过程中进行多次测量和检测，及时发现和纠正加工误差。04材料选择核心参数强度耐腐蚀性韧性加工性材料的强度决定了零件在工作中能承受的载荷和应力，必须满足设计要求。材料的韧性决定了零件在受到冲击和振动时的抗变形能力，对于塑性变形和断裂有很高的要求。零件在使用过程中可能会受到腐蚀性介质的侵蚀，因此材料必须具有一定的耐腐蚀性。材料的加工性决定了零件在加工过程中的难易程度，包括切削、塑性变形、焊接等性能。装配工艺可行性验证部件配合运动仿真负载测试可靠性试验通过实际装配验证各部件之间的配合是否满足设计要求，包括间隙、过盈等。在装配完成后进行运动仿真，检查各部件之间的运动是否干涉、是否顺畅。在模拟实际工作条件下进行负载测试，验证装配体的强度和稳定性。通过长时间的可靠性试验，验证装配体的稳定性和耐久性，以确保产品的质量和可靠性。06现代设计发展PART智能化设计技术利用AI技术进行自动化设计，提高设计效率。基于人工智能的设计通过机器学习算法，优化设计方案，提升产品性能。机器学习与优化设计集成设计、制造和检测等过程，实现智能化生产。智能制造系统绿色设计理念应用环境友好型材料选用可再生、可降解或低环境影响的材料。01能源效率优化设计节能产品，降低能耗，提高能源利用效率。02生