第01章机械设计绪论(wxd)

1、武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 1第第1章章 机械设计概论机械设计概论 课程的内容、性质与任务课程的内容、性质与任务武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 2一一. .课程研究对象课程研究对象1 机械机械（大方面）（大方面）机器机器和和机构机构的总称的总称执行机械运动的装置，用来变换执行机械运动的装置，用来变换、传递、传递能量、物料和信息。能量、物料和信息。武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 3在学习机械设计课程之初，有必要对机械的组成，机械的基本要素有一个感性的了解。下面先看几个例子。典型机械实例：典型机械实例：机械控制式机械控制式电气控制式电气控制式模糊控制式模糊控制式除了控制方式以

2、外，上述三种洗衣机的主要传动系统除了控制方式以外，上述三种洗衣机的主要传动系统没有很大的差别。没有很大的差别。全自动洗衣机全自动洗衣机 减速器减速器潘存云教授研制工业机器人工业机器人武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 4潘存云教授研制自动洗衣机的组成：自动洗衣机的组成：上盖上盖控制面板控制面板进水口进水口排水管排水管外箱体外箱体盛水桶盛水桶支撑拉杆支撑拉杆脱水桶脱水桶电动机电动机带传动带传动减速器减速器波轮波轮武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 5洗涤：洗涤：A A制动，制动，B B放开，运动经电机、带传动、中心齿轮、放开，运动经电机、带传动、中心齿轮、行星轮、行星架、波轮行星轮、行星架、

3、波轮脱水：脱水：A A放开，放开，B B制动，运动经电机、带传动、内齿圈（脱水制动，运动经电机、带传动、内齿圈（脱水桶）、中心齿轮、行星架、波轮与脱水桶等速旋转。桶）、中心齿轮、行星架、波轮与脱水桶等速旋转。自动洗衣机的工作原理自动洗衣机的工作原理：潘存云教授研制AB洗衣机系统简图洗衣机系统简图带传动带传动脱水桶脱水桶波轮波轮H武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 6典型机械实例：典型机械实例：潘存云教授研制全自动洗衣机全自动洗衣机 减速器减速器工业机器人工业机器人武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 7潘存云教授研制典型机械实例：典型机械实例：全自动洗衣机全自动洗衣机 减速器减速器工业机器人

4、工业机器人武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 8典型机械实例：典型机械实例：全自动洗衣机全自动洗衣机 减速器减速器工业机器人工业机器人潘存云教授研制武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 9典型机械实例：典型机械实例：全自动洗衣机全自动洗衣机 减速器减速器工业机器人工业机器人潘存云教授研制武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 10潘存云教授研制潘存云教授研制 示教盒用于输示教盒用于输入控制命令或入控制命令或控制程序。控制程序。控制系统用于控制控制系统用于控制操作机各关节内伺操作机各关节内伺服电机的运动。服电机的运动。工业机器人的组成工业机器人的组成: 操作手在控制系统的操作手在控制系统的指挥下

5、，完成各种复指挥下，完成各种复杂作业。杂作业。示教盒（编程器）示教盒（编程器）控制系统控制系统 操作手操作手 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 11由以上实例，可归纳得以下几点：由以上实例，可归纳得以下几点： 1.) 一台机器包含着机械传动、动力系统、执行部分、一台机器包含着机械传动、动力系统、执行部分、检测与控制系统检测与控制系统；2.) 现代机器不仅可以代替人类的体力劳动，还可以现代机器不仅可以代替人类的体力劳动，还可以 代替部分的脑力劳动。代替部分的脑力劳动。3.) 一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每个机构又是由若干零件组成的。个机构

6、又是由若干零件组成的。武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 12 机器的组成机器的组成）从功能上：四部分）从功能上：四部分动力部分动力部分传动部分传动部分执行部分执行部分检测及控制部分检测及控制部分动力部分机器完成预定功能的动力源，最常见的是最常见的是 内燃机、电动机。 执行部分执行部分完成预定的动作，位于传动路线的终点。完成预定的动作，位于传动路线的终点。 传动部分传动部分联接原动机和执行部分的中间部分。联接原动机和执行部分的中间部分。 控制部分控制部分保证机器的启动、停止和正常协调动作。保证机器的启动、停止和正常协调动作。例：洗衣机武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 13）从制造上：由）

7、从制造上：由零件零件组成组成零件零件机器的制造单元机器的制造单元零件分零件分通用零件通用零件：在各种机器中常用的在各种机器中常用的专用零件专用零件：特定的机器中才用到特定的机器中才用到本课程学习对象本课程学习对象 通用零件包括：通用零件包括：齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动；齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动； 轴、联轴器、离合器；滚动轴承、滑动轴承；轴、联轴器、离合器；滚动轴承、滑动轴承； 螺栓、键、花键、销；铆、焊、胶结构件；螺栓、键、花键、销；铆、焊、胶结构件；弹簧、机架、箱体等。弹簧、机架、箱体等。 部件：为完成同一使命在结构上组合在一起并协部件：为完成同一使命在结构上组

8、合在一起并协同工作的零件。例：联轴器、离合器同工作的零件。例：联轴器、离合器武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 141. 本课程的主要内容：本课程的主要内容：本课程中本课程中“设计设计”的含义是指的含义是指: :二二本课程的内容、性质与任务本课程的内容、性质与任务学习机械系统设计的基础知识；学习机械系统设计的基础知识；学习学习一般尺寸和参数一般尺寸和参数的通用零件设计方法。的通用零件设计方法。机械装置的实体设计机械装置的实体设计; ;涉及零件的应力、强度的分析计算涉及零件的应力、强度的分析计算; ;材料的选择材料的选择; ;结构设计结构设计; ;考虑加工工艺性考虑加工工艺性; ;标准化以及经

9、济性标准化以及经济性; ;环境保护等环境保护等。武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 15 机械机械设计结果的表现形式为：设计结果的表现形式为： 机械工程图、说明书和计算机程序机械工程图、说明书和计算机程序。本课程所涉及的先修课程有：本课程所涉及的先修课程有：工程材料：工程材料：非金属材料，金属材料及热处理。非金属材料，金属材料及热处理。工程制图：工程制图：设计的图形表达。设计的图形表达。机械制造基础：机械制造基础：冷加工工艺，热加工工艺。冷加工工艺，热加工工艺。公差配合与技术测量：公差配合与技术测量：解决精度设计问题。解决精度设计问题。理论力学：理论力学：解决力分析与动力计算。解决力分析与动

10、力计算。材料力学：材料力学：解决强度分析问题。解决强度分析问题。机械原理：机械原理：解决机械的方案设计。解决机械的方案设计。武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 16本课程的几个特点本课程的几个特点: : 涉及面广涉及面广 体现为5多 实践性强实践性强只有理论知识不行，要多联系实际，要注只有理论知识不行，要多联系实际，要注重实践性环节。重实践性环节。 设计结果不唯一设计结果不唯一强调个性化，没有最好，只有更好。强调个性化，没有最好，只有更好。关系多关系多因与诸多先修课关系密切。因与诸多先修课关系密切。要求多要求多强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、 经济性。

11、经济性。 门类多门类多各类零件，各有特点，设计方法各异。各类零件，各有特点，设计方法各异。公式多公式多计算多，有解析式、半解析式、经验的、计算多，有解析式、半解析式、经验的、 半经验的及定义式。半经验的及定义式。 图表多图表多结构图、分析图、原理图、示意图、曲线结构图、分析图、原理图、示意图、曲线 图、标准、经验数表。图、标准、经验数表。武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 17注意处理好几个关系注意处理好几个关系 零件的设计与选用零件的设计与选用零件设计的两个主要途径（设计计算和校核计算）。零件设计的两个主要途径（设计计算和校核计算）。 设计计算与结构设计设计计算与结构设计设计决非只是计算，

12、更应重视结构设计的学习。设计决非只是计算，更应重视结构设计的学习。 性能要求与经济性性能要求与经济性永远是一对矛盾，应学会合理地解决这一对矛盾。永远是一对矛盾，应学会合理地解决这一对矛盾。 经验设计与现代设计经验设计与现代设计二者均重要，前者是后者的基础。二者均重要，前者是后者的基础。武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 182. 本课程的主要任务本课程的主要任务：(P2)3. 学习方法：学习方法：1） 系统性系统性2） 综合性综合性3） 工程性工程性4） 典型性典型性武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 19机械设计的基本要求和一般过程机械设计的基本要求和一般过程武汉科技大学专用 作者： 潘

13、存云教授 20机械设计机械设计-规划和设计实现预期功能的新机械或改规划和设计实现预期功能的新机械或改 进原有机械的性能的过程。进原有机械的性能的过程。基本要求：基本要求：在满足预期功能的前提下，在满足预期功能的前提下，性能好、效性能好、效率高、成本低、安全可靠、操作方便、维修简单和率高、成本低、安全可靠、操作方便、维修简单和造型美观。造型美观。机械设计的内容：机械设计的内容：1.1.确定确定机械的工作原理，选择合宜的机构；机械的工作原理，选择合宜的机构；2. 拟定设计方案；拟定设计方案；3. 进行运动分析和动力分析，计算各构件上的载荷；进行运动分析和动力分析，计算各构件上的载荷；4. 进行零部件工作能力计算、总体设计和结构设计。进行零部件工作能力计算、总体设计和结构设计。一机械设计的基本要求：一机械设计的基本要求：武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 21二机器设计的一般流程二机器设计的一般流程潘存云教授研制潘存云教授研制技技术术设设计计