(2024年)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件第6章

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件第6章12024/3/26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)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)液壓與氣壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐與應(yīng)用contents目錄22024/3/2601機(jī)械設(shè)計(jì)概述32024/3/26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)的工作過程。分類根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)象的復(fù)雜程度和規(guī)模大小，機(jī)械設(shè)計(jì)可分為零部件設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)器設(shè)計(jì)和成套設(shè)備設(shè)計(jì)等。機(jī)械設(shè)計(jì)的定義與分類42024/3/26實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能提高性能和質(zhì)量降低成本促進(jìn)創(chuàng)新和發(fā)展機(jī)械設(shè)計(jì)的重要性通過合理的設(shè)計(jì)，可以使機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)和功能，滿足使用要求。合理的設(shè)計(jì)可以降低制造成本和使用成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。良好的機(jī)械設(shè)計(jì)可以提高機(jī)械系統(tǒng)的性能和質(zhì)量，如提高精度、穩(wěn)定性、可靠性等。機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新和發(fā)展的基礎(chǔ)，通過不斷的設(shè)計(jì)改進(jìn)和優(yōu)化，可以推動(dòng)機(jī)械技術(shù)的進(jìn)步。52024/3/26功能性原則設(shè)計(jì)應(yīng)首先滿足機(jī)械系統(tǒng)的功能要求，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞。可靠性原則設(shè)計(jì)應(yīng)保證機(jī)械系統(tǒng)的可靠性，使其在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能夠正常工作。經(jīng)濟(jì)性原則設(shè)計(jì)應(yīng)考慮制造成本和使用成本，力求以最低的成本實(shí)現(xiàn)所需的功能。安全性原則設(shè)計(jì)應(yīng)保證機(jī)械系統(tǒng)的安全性，防止發(fā)生人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失。美觀性原則設(shè)計(jì)應(yīng)注重機(jī)械系統(tǒng)的外觀造型和色彩搭配，使其具有美感。環(huán)保性原則設(shè)計(jì)應(yīng)考慮環(huán)保要求，減少對(duì)環(huán)境的污染和資源的浪費(fèi)。機(jī)械設(shè)計(jì)的基本原則62024/3/2602機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)72024/3/26包括力、力矩、力偶等概念及其性質(zhì)。靜力學(xué)基本概念約束與約束力受力分析與受力圖分析物體受力情況時(shí)，必須考慮約束對(duì)物體的作用。將研究對(duì)象從周圍物體中隔離出來，分析其受力情況，并畫出受力圖是研究力學(xué)問題的基礎(chǔ)。030201力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)82024/3/26包括應(yīng)力、應(yīng)變、彈性模量等概念及其物理意義。材料力學(xué)的基本概念研究材料在拉伸或壓縮時(shí)的力學(xué)性能及變形規(guī)律。拉伸與壓縮分析剪切與擠壓的受力特點(diǎn)及實(shí)用計(jì)算方法。剪切與擠壓研究等直圓桿在扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力、應(yīng)變及強(qiáng)度條件。扭轉(zhuǎn)材料力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)92024/3/26了解機(jī)械制造工藝的基本概念、任務(wù)和發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)械制造工藝概述毛坯選擇與加工余量確定工藝規(guī)程的制定典型零件加工工藝合理選擇毛坯類型，確定加工余量，為后續(xù)加工提供基礎(chǔ)。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和零件圖，制定合理的工藝規(guī)程，包括工序安排、設(shè)備選擇、工藝裝備設(shè)計(jì)等。了解軸類、套類、箱體類等典型零件的加工工藝特點(diǎn)和方法。機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)知識(shí)102024/3/2603機(jī)械零件設(shè)計(jì)112024/3/26根據(jù)承載方式、轉(zhuǎn)速、剛度等要求選擇合適的軸類型，如心軸、轉(zhuǎn)軸、傳動(dòng)軸等。軸的類型與選擇選用合適的材料，如碳鋼、合金鋼等，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硪蕴岣咻S的力學(xué)性能。軸的材料與熱處理根據(jù)軸的受力情況，進(jìn)行彎曲強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、剛度等計(jì)算，確保軸的安全可靠。軸的強(qiáng)度與剛度計(jì)算合理安排軸上零件的布局，設(shè)計(jì)合適的軸肩、鍵槽、退刀槽等結(jié)構(gòu)，以便于加工和裝配。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì)122024/3/26軸承的材料與熱處理選用合適的材料，如軸承鋼、陶瓷等，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硪蕴岣咻S承的耐磨性和疲勞強(qiáng)度。軸承的潤滑與密封設(shè)計(jì)合適的潤滑方式和密封結(jié)構(gòu)，以防止?jié)櫥瑒┬孤┖屯饨珉s質(zhì)侵入。軸承的精度與游隙根據(jù)使用要求選擇合適的軸承精度等級(jí)和游隙，以確保軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度和使用壽命。軸承的類型與選擇根據(jù)轉(zhuǎn)速、載荷、精度等要求選擇合適的軸承類型，如滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承等。軸承的設(shè)計(jì)132024/3/26ABCD齒輪的設(shè)計(jì)齒輪的類型與選擇根據(jù)傳動(dòng)要求選擇合適的齒輪類型，如圓柱齒輪、圓錐齒輪、蝸輪蝸桿等。齒輪的精度與公差根據(jù)使用要求選擇合適的齒輪精度等級(jí)和公差，以確保齒輪的傳動(dòng)精度和使用壽命。齒輪的材料與熱處理選用合適的材料，如滲碳鋼、合金鋼等，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硪蕴岣啐X輪的力學(xué)性能。齒輪的潤滑與冷卻設(shè)計(jì)合適的潤滑方式和冷卻結(jié)構(gòu)，以降低齒輪傳動(dòng)的摩擦熱和磨損。142024/3/26聯(lián)軸器和離合器的設(shè)計(jì)聯(lián)軸器的類型與選擇根據(jù)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、軸向位移等要求選擇合適的聯(lián)軸器類型，如剛性聯(lián)軸器、彈性聯(lián)軸器等。離合器的類型與選擇根據(jù)工作要求選擇合適的離合器類型，如牙嵌離合器、摩擦離合器等。聯(lián)軸器和離合器的材料與熱處理選用合適的材料，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硪蕴岣咂淞W(xué)性能和使用壽命。聯(lián)軸器和離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)合適的結(jié)構(gòu)以滿足使用要求，如軸向位移補(bǔ)償、轉(zhuǎn)矩傳遞等。同時(shí)考慮便于加工和裝配的因素。152024/3/2604機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)162024/3/26帶傳動(dòng)的類型和應(yīng)用了解平帶、V帶、多楔帶等不同類型的帶傳動(dòng)及其應(yīng)用場景。掌握帶傳動(dòng)的工作原理，包括帶的張緊、摩擦和滑動(dòng)等現(xiàn)象。學(xué)習(xí)如何確定帶的型號(hào)、根數(shù)、中心距、張緊力等關(guān)鍵參數(shù)，以滿足傳動(dòng)需求。了解帶傳動(dòng)的失效形式，如打滑、疲勞斷裂等，并掌握相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。帶傳動(dòng)的工作原理帶傳動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)172024/3/26了解滾子鏈、齒形鏈等不同類型的鏈傳動(dòng)及其應(yīng)用場景。鏈傳動(dòng)的類型和應(yīng)用掌握鏈傳動(dòng)的工作原理，包括鏈輪的嚙合、鏈條的張緊和潤滑等。鏈傳動(dòng)的工作原理學(xué)習(xí)如何確定鏈條的型號(hào)、節(jié)距、中心距、張緊力等關(guān)鍵參數(shù)，以滿足傳動(dòng)需求。鏈傳動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì)了解鏈傳動(dòng)的失效形式，如鏈條疲勞斷裂、鏈輪磨損等，并掌握相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。鏈傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)182024/3/2601了解圓柱齒輪、圓錐齒輪、蝸桿蝸輪等不同類型的齒輪傳動(dòng)及其應(yīng)用場景。齒輪傳動(dòng)的類型和應(yīng)用02掌握齒輪傳動(dòng)的工作原理，包括齒輪的嚙合、轉(zhuǎn)速和扭矩的傳遞等。齒輪傳動(dòng)的工作原理03學(xué)習(xí)如何確定齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、壓力角等關(guān)鍵參數(shù)，以滿足傳動(dòng)需求。齒輪傳動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì)04了解齒輪傳動(dòng)的失效形式，如齒面磨損、齒根彎曲疲勞等，并掌握相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。齒輪傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)192024/3/26了解圓柱蝸桿、環(huán)面蝸桿等不同類型的蝸桿傳動(dòng)及其應(yīng)用場景。蝸桿傳動(dòng)的類型和應(yīng)用掌握蝸桿傳動(dòng)的工作原理，包括蝸桿與蝸輪的嚙合、轉(zhuǎn)速和扭矩的傳遞等。蝸桿傳動(dòng)的工作原理學(xué)習(xí)如何確定蝸桿的分度圓直徑、模數(shù)、壓力角等關(guān)鍵參數(shù)，以滿足傳動(dòng)需求。蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì)了解蝸桿傳動(dòng)的失效形式，如蝸輪磨損、蝸桿彎曲疲勞等，并掌握相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。蝸桿傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)202024/3/2605液壓與氣壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)212024/3/26液壓控制閥詳述液壓控制閥的種類、工作原理、性能參數(shù)及應(yīng)用場合。液壓泵和液壓馬達(dá)介紹液壓泵和液壓馬達(dá)的工作原理、類型、性能參數(shù)及選用方法。液壓缸闡述液壓缸的結(jié)構(gòu)類型、特點(diǎn)、設(shè)計(jì)計(jì)算及選用注意事項(xiàng)。液壓輔助元件介紹油箱、濾油器、冷卻器、蓄能器等輔助元件的作用、類型及選用方法。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)講解液壓系統(tǒng)的基本回路、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算步驟，以及系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)與優(yōu)化方法。液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)222024/3/26氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)講解氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的基本回路、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算步驟，以及系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)與優(yōu)化方法。氣動(dòng)輔助元件介紹消聲器、過濾器、油霧器、轉(zhuǎn)換器等輔助元件的作用、類型及選用方法。氣動(dòng)控制閥詳述氣動(dòng)控制閥的種類、工作原理、性能參數(shù)及應(yīng)用場合。氣源裝置介紹空氣壓縮機(jī)、后冷卻器、儲(chǔ)氣罐等氣源裝置的作用、類型及選用方法。氣動(dòng)執(zhí)行元件闡述氣缸和氣馬達(dá)的工作原理、類型、性能參數(shù)及選用方法。氣壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)232024/3/26液壓傳動(dòng)具有功率密度大、調(diào)速范圍寬、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)比較氣壓傳動(dòng)存在氣體可壓縮性導(dǎo)致的定位精度不高、穩(wěn)定性差等問題。優(yōu)點(diǎn)比較氣壓傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。液壓傳動(dòng)存在泄漏、油液污染等問題，對(duì)工作環(huán)境有一定要求；010203040506液壓與氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)比較242024/3/2606機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐與應(yīng)用252024/3/26明確設(shè)計(jì)目標(biāo)、進(jìn)行需求分析、制定設(shè)計(jì)方案、詳細(xì)設(shè)計(jì)、制造與裝配、測(cè)試與評(píng)估。設(shè)計(jì)流程創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維，注重功能實(shí)現(xiàn)與性能優(yōu)化，考慮人機(jī)交互與用戶體驗(yàn)。設(shè)計(jì)思維運(yùn)用CAD、CAE等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具，提高設(shè)計(jì)效率與準(zhǔn)確性。設(shè)計(jì)工具機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐方法262024/3/26

機(jī)械設(shè)計(jì)案例分析案例一精密機(jī)床設(shè)計(jì)。重點(diǎn)考慮機(jī)床的精度、穩(wěn)定性、剛性等性能要求，以及結(jié)構(gòu)布局、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等方面的設(shè)計(jì)。案例二機(jī)器人設(shè)計(jì)。針對(duì)機(jī)器人的應(yīng)用場景，進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳感器與控制系統(tǒng)集成、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制等方面的設(shè)計(jì)實(shí)踐。案例三汽車設(shè)計(jì)。圍繞汽車的整體性能、安全性、舒適性等方面，進(jìn)行車身結(jié)構(gòu)、底盤系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)與分析。272024/3/26優(yōu)化設(shè)計(jì)運(yùn)用數(shù)學(xué)優(yōu)化方法，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)參數(shù)、性能參數(shù)等進(jìn)行優(yōu)化，提高產(chǎn)品的綜合性能。有限元分析利用有限元方法對(duì)機(jī)