机械的设计与相关课程简介

第二章机械的设计与相关课程简介 机器的认知实践通过上周的认知实践，我们已经认识了几种典型的机器：内燃机 牛头刨床 汽 车电池自动分拣机 工业机器人回顾第一章机械的组成、分类与发展 机器和它的分类机器中的几个基本概念机器的组成机械发展历程概述回顾第二章机械的设计与相关课程简介 内容提要第一节 机械设计的要求和内容第二节 机械设计的过程和方法第三节 机械设计类课程简介什么是机械设计 ？ 第一节 机械设计的要求和内容机械设计的基本内容机械设计的基本要求机械设计的重要地位什么是机械设计？ 机械设计是一个工作过程。 构思 决策 分析 计算 绘图设计计算书 全套图样 使用说明书 机械的工作原理 外观 运动和力的 传递方式各个零件的材料、形状、尺寸机械的结构根据社会需求确定设计任务返回机械设计的基本要求n 功能性要求n 可靠性要求n 经济性要求n 社会性要求1 功能性要求机械产品必须完成规定的功能。机械的功能可表达为一个或几个功能指标。例： 电池自动分拣机图 1 8 电池自动分拣机电池托盘z向进给机构输送装置机械手主要功能指标：每分钟分拣电池的个数。主要功能指标：（ 1）被加工工件的尺寸范围；（ 2）滑枕应具有若干种不同的往复运动速度，以满足不同切削工艺的要求；（ 3）工作台沿横向应能实现若干种不同的进给量；（ 4）应能供给并传递足够的功率，以克服切削力；（ 5）应能保证一定的加工精度。例： 牛头刨床机械功能指标的确定：由用户提出 由设计者与用户协商确定机械的功能指标是机械设计最基本的出发点。2可靠性要求机械零件的内部和表面产生应力和变形磨损 曲轴折断 潘存云教授研制齿轮损坏 机械要传递力和力矩有可能导致零件的失效机械应能保证在规定的使用寿命期限内，零件不发生各种型式的失效。为此要进行强度、刚度和寿命的计算，这些计算在整个设计工作量中占了很大的比例。3经济性要求 制造成本 使用成本 简化结构选用适当的材料确定合理的加工精度标准化、系列化和通用化降低机械的能量损失考虑到维修的方便性和经济性成本设计阶段的工作如何，就基本上决定了一个产品成本的高低。 4社会性要求 所设计的产品不应对人、环境和社会造成消极影响。n 操作者的安全性和舒适性n 机械的造型和色彩美观、大方、宜人n 符合国家在环境保护方面的法规数控加工中心机械是否满足社会性要求，完全取决于设计。对 机械设计的四项基本要求功能性要求经济性要求可靠性要求社会性要求例： 汽 车载货（客）量 速度 返回舒适性 排放量 美观安全性 耐用性 耗油量 价格 机械设计的基本内容方案设计确定工作原理 确定机械系统运动方案 1. 方案设计根据机械的功能要求，确定机械的总体方案。螺纹加工方法 车削加工 丝锥加工 滚压加工 例：比重不同重选磁性不同磁选对特定液体泡沫的吸附性不同浮选例：选矿机械的工作原理 矿石 脉石磁 铁 选矿机械的工作原理螺纹加工的工作原理u 机械的工作原理不同，机械的面貌就完全不同。u 确定工作原理是方案设计的第一步。方案设计 确定工作原理 确定机械系统运动方案 1. 方案设计根据机械的功能要求，确定机械的总体方案。确定执行构件的运动选择原动机采用哪些机构实现运动形式的转换采用哪些机构实现运动速度的转换确定传动装置的布局确定机械系统运动方案 u 方案设计是机械设计中至关重要的一步。u 它从根本上影响机械的结构、性能、成本。u 应充分调查研究，并集思广益，提出多种方案，并按照四项基本要求，认真地进行比较、分析，以选择出最优方案。方案设计 确定工作原理 确定机械系统运动方案 确定传动装置中各机构的基本几何参数。例如：牛头刨床： 确定连杆机构的各杆杆长，来保证滑枕的速度规律符合要求；内燃机： 确定连杆机构的尺寸，凸轮的轮廓曲线，齿轮的齿数等。2. 运动学分析与设计保证零件在一定的使用期限内不发生失效。通过设计确定零件的参数和基本尺寸。例如：轴的直径齿轮的大小和齿的大小3. 工作能力分析与设计对运转速度较高的机械，会产生振动和速度波动等有害的动力学现象，应进行必要的动力学分析。在此基础上对参数进行必要的修改，或采取一些措施减轻其影响。4. 动力学分析与设计在确定了各个零件基本参数的基础上，对各零件的结构进行构思，确定零件的全部尺寸。这部分设计工作主要体现在图样上。5. 结构设计作为制造的依据，应绘制出整个机械的装配图、组成机械的各个部件的装配图，以及全部非标准化零件的零件图。图样上应标明制造所需要的全部信息：材料、热处理、基本参数和