機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(第六版)課件1

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(第六版)課件匯報(bào)人：AA2024-01-14機(jī)械設(shè)計(jì)概述機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)機(jī)械零件設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐案例contents目錄01機(jī)械設(shè)計(jì)概述定義機(jī)械設(shè)計(jì)是根據(jù)使用要求對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、各個(gè)零件的材料和形狀尺寸、潤(rùn)滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過(guò)程。分類機(jī)械設(shè)計(jì)可分為新型設(shè)計(jì)、繼承設(shè)計(jì)和變型設(shè)計(jì)3類。機(jī)械設(shè)計(jì)的定義與分類

機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展歷程古代機(jī)械設(shè)計(jì)主要依賴于工匠的經(jīng)驗(yàn)和技藝，缺乏科學(xué)理論的指導(dǎo)。近代機(jī)械設(shè)計(jì)以機(jī)械動(dòng)力學(xué)為理論基礎(chǔ)，結(jié)合材料力學(xué)、彈性力學(xué)等學(xué)科知識(shí)，逐漸形成了較為完善的機(jī)械設(shè)計(jì)體系?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析等先進(jìn)技術(shù)和方法，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)計(jì)的自動(dòng)化、智能化和精細(xì)化。機(jī)械設(shè)計(jì)的重要性機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械制造的基礎(chǔ)任何機(jī)械產(chǎn)品都需要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)才能制造出來(lái)，因此機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械制造的第一步。機(jī)械設(shè)計(jì)決定機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量直接取決于設(shè)計(jì)水平的高低，因此機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)于提高機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量具有重要意義。機(jī)械設(shè)計(jì)影響機(jī)械制造成本和生產(chǎn)周期合理的設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)、降低制造成本、縮短生產(chǎn)周期，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)械設(shè)計(jì)推動(dòng)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展隨著科技的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)需求的不斷變化，機(jī)械設(shè)計(jì)也在不斷發(fā)展和創(chuàng)新，從而推動(dòng)了整個(gè)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。02機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)靜力學(xué)基本概念受力分析平衡方程摩擦力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)包括力、力矩、力偶等概念及其性質(zhì)。掌握平面力系的平衡方程及其應(yīng)用。能夠正確地對(duì)物體進(jìn)行受力分析，并畫(huà)出受力圖。了解摩擦現(xiàn)象及其分類，掌握摩擦力的計(jì)算方法。彎曲掌握梁的彎曲正應(yīng)力與剪應(yīng)力的計(jì)算，了解梁的彎曲變形及剛度條件。扭轉(zhuǎn)掌握?qǐng)A軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力與變形計(jì)算，了解非圓截面軸的扭轉(zhuǎn)。剪切與擠壓了解剪切與擠壓現(xiàn)象，掌握其強(qiáng)度條件及計(jì)算方法。材料力學(xué)基本概念包括應(yīng)力、應(yīng)變、彈性模量等概念及其性質(zhì)。拉伸與壓縮掌握拉伸與壓縮時(shí)材料的力學(xué)性能及強(qiáng)度條件。材料力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)知識(shí)工藝規(guī)程的制定掌握工藝規(guī)程的制定步驟及方法，了解工藝路線的擬定及工序設(shè)計(jì)。毛坯選擇與加工余量了解毛坯的種類及選擇方法，掌握加工余量的確定方法。機(jī)械制造工藝基本概念包括工藝過(guò)程、生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型等概念及其性質(zhì)。機(jī)床與夾具了解機(jī)床的類型及選用方法，掌握夾具的組成、分類及選用方法。切削用量與刀具掌握切削用量的選擇原則及方法，了解刀具的種類、結(jié)構(gòu)及選用方法。03機(jī)械零件設(shè)計(jì)連接零件設(shè)計(jì)包括螺栓、螺母、墊圈等的設(shè)計(jì)，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械零件的可拆卸連接。通過(guò)鍵與鍵槽的配合實(shí)現(xiàn)軸與軸上零件的連接，傳遞扭矩。一種具有多個(gè)鍵齒的連接方式，適用于傳遞較大扭矩和需要較高定心精度的場(chǎng)合。用銷釘將兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件連接在一起的方式，適用于輕載、低速的場(chǎng)合。螺紋連接鍵連接花鍵連接銷連接利用齒輪的嚙合傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)方式，具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。齒輪傳動(dòng)通過(guò)鏈條與鏈輪的嚙合傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)方式，適用于中心距較大的場(chǎng)合。鏈傳動(dòng)通過(guò)帶與帶輪的摩擦傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)方式，適用于中心距較大的場(chǎng)合且對(duì)傳動(dòng)比要求不高的場(chǎng)合。帶傳動(dòng)由蝸桿和蝸輪組成的交錯(cuò)軸間的一種傳動(dòng)方式，適用于傳遞兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。蝸桿傳動(dòng)傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)潤(rùn)滑與密封設(shè)計(jì)為保證軸系零件的正常工作，需進(jìn)行合理的潤(rùn)滑和密封設(shè)計(jì)，以防止?jié)櫥瑒┬孤┖突覊m等雜物的侵入。軸的設(shè)計(jì)軸是支撐旋轉(zhuǎn)零件、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的重要零件，需根據(jù)受力情況選擇合適的材料和截面形狀。軸承的選用軸承是支撐軸的旋轉(zhuǎn)零件，需根據(jù)軸的轉(zhuǎn)速、載荷和工作環(huán)境等因素選用合適的軸承類型。聯(lián)軸器的選用聯(lián)軸器是用于連接兩軸并一同回轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件，需根據(jù)傳遞扭矩的大小、軸的轉(zhuǎn)速和工作環(huán)境等因素選用合適的聯(lián)軸器類型。軸系零件設(shè)計(jì)04機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的功能需求和使用環(huán)境，合理規(guī)劃各部件的空間位置，確保系統(tǒng)整體運(yùn)行平穩(wěn)、高效。布局原則布局類型布局優(yōu)化根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的復(fù)雜程度和實(shí)際需求，選擇集中式、分散式或混合式布局。運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)布局進(jìn)行仿真分析和優(yōu)化，提高系統(tǒng)性能。030201機(jī)械系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)明確機(jī)械系統(tǒng)所需完成的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)精度等要求。運(yùn)動(dòng)需求分析根據(jù)運(yùn)動(dòng)需求，選擇合適的機(jī)構(gòu)類型，如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)選型對(duì)所選運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和精度等方面的分析評(píng)價(jià)，確保滿足設(shè)計(jì)要求。運(yùn)動(dòng)方案評(píng)價(jià)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)確定機(jī)械系統(tǒng)所需的動(dòng)力類型、功率和轉(zhuǎn)速等要求。動(dòng)力需求分析根據(jù)動(dòng)力需求，選擇合適的動(dòng)力源，如電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或液壓馬達(dá)等。動(dòng)力源選擇設(shè)計(jì)合理的動(dòng)力傳輸路徑和分配方式，確保動(dòng)力高效、穩(wěn)定地傳遞至各執(zhí)行部件。動(dòng)力傳輸與分配機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力方案設(shè)計(jì)05現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)是一種尋找最佳設(shè)計(jì)方案的方法，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型和運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，在滿足各種約束條件下，使設(shè)計(jì)目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。優(yōu)化設(shè)計(jì)概念在機(jī)械設(shè)計(jì)中，優(yōu)化設(shè)計(jì)可用于確定機(jī)構(gòu)參數(shù)、優(yōu)化零部件形狀、提高機(jī)械系統(tǒng)性能等方面。例如，利用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的輕量化、降低能耗、提高運(yùn)動(dòng)精度等目標(biāo)。優(yōu)化設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可靠性設(shè)計(jì)概念可靠性設(shè)計(jì)是一種考慮產(chǎn)品在整個(gè)壽命周期內(nèi)可靠性的設(shè)計(jì)方法，旨在確保產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力?？煽啃栽O(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)中，可靠性設(shè)計(jì)對(duì)于提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性至關(guān)重要。通過(guò)運(yùn)用可靠性設(shè)計(jì)方法，可以對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的零部件進(jìn)行可靠性分析和評(píng)估，預(yù)測(cè)其壽命和故障模式，進(jìn)而采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)措施來(lái)提高產(chǎn)品的可靠性?？煽啃栽O(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概念計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）是一種利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖形處理技術(shù)輔助設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法。CAD技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的自動(dòng)化和智能化，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)中，CAD技術(shù)被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品造型、裝配設(shè)計(jì)、工程分析等方面。利用CAD軟件，設(shè)計(jì)師可以方便地進(jìn)行三維建模、裝配仿真、有限元分析等操作，從而更加直觀地了解產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能，提高設(shè)計(jì)精度和效率。同時(shí)，CAD技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)計(jì)軟件的集成和數(shù)據(jù)共享，為協(xié)同設(shè)計(jì)和并行工程提供支持。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用06機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐案例設(shè)計(jì)步驟確定傳動(dòng)類型（如齒輪、蝸輪蝸桿等），計(jì)算傳動(dòng)比和效率，選擇材料和熱處理方式，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核。設(shè)計(jì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的動(dòng)力傳輸，降低轉(zhuǎn)速并增加扭矩。關(guān)鍵技術(shù)齒輪參數(shù)優(yōu)化，軸承和密封件選型，潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)。案例一：減速器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟確定燃燒室形狀和壓縮比，優(yōu)化進(jìn)排氣系統(tǒng)，選擇燃油噴射方式和點(diǎn)火系統(tǒng)，進(jìn)行熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析。關(guān)鍵技術(shù)缸內(nèi)直噴技術(shù)，可變氣門正時(shí)技術(shù)，渦輪增壓技術(shù)，排放后處理技術(shù)。設(shè)計(jì)目標(biāo)提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低排放，增加功率和扭矩輸出。案例二：內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高精度、高速度、高穩(wěn)定