机械设计课件：机械设计序言

1、机械设计机械制图投影，视图，标准机械工程材料金属，非金属，热处理金工实习机械加工，机床 ，公差与配合理论力学建立力学模型，进行受力分析材料力学进行应力分析，强度、刚度计算机械原理运动（轨迹、速度、加速度）回顾学过的相关课程机械原理： 机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构 ）齿轮机构：运动学几何齿廓啮合基本定律定传动比，共轭齿廓渐开线齿廓正确啮合条件模数相等，压力角相等连续传动条件重合度大于1根切，加工，变位直齿，斜齿，锥齿，蜗杆蜗轮，非圆齿轮等等齿轮传动：力学载荷、应力、强度、刚度材料、热处理、精度满足强度要求，设计计算齿轮的参数设计齿轮的结构，绘制齿轮零件图，制造效率，润滑，机械

2、工程材料金属工艺学材料力学、理论力学、弹性力学、接触力学机械制图、画法几何基本的力学知识机械设计: 一门设计性的技术基础课综合运用了许多先修课程的知识树立正确的设计思想，理论联系实际 掌握设计或选用通用机械零部件的基本理论、基本知识和基本技能了解机械设计一般规律，具有设计机械传动装置和一般机械的能力具有计算能力、绘图能力、运用标准、规范和查阅技术资料的能力 主要研究一般工作条件和常用参数范围内的通用机械零部件的工作原理、结构特点、基本设计理论和设计计算方法课程特点为什么学？ 基础、无处不在、重要学什么？ 一般工作条件和常用参数范围内的通用机械零部件怎么学？ 树立机械设计的正确思想，设计方法，逐

3、渐积累注意： 知识点分散，积累，打下机械设计的基础，掌握机械设计的基本方法 1. 绪论1. 概述 2. 教材机械设计 北京航空航天大学出版社内容： 绪论 第一篇 （第1章第3章） 第二篇 （第4章第5章） 第三篇 （第6章第8章） 3. 课程时间安排2013.9.122014.1.21周-17周，共17周，单周 2学时，双周 4学时总学时: 56实验: 6课内学时: 50实验 6学时减速器拆装， 轴系拆装，带传动、螺栓、滑动轴承性能测试验证等具体时间分组安排，教务处另行通知课内学时 50讲课、习题课绪论轴齿轮传动、蜗杆传动、带传动螺纹连接、轴类连接件滑动轴承、滚动轴承轴系设计4. 考试方式闭卷

4、考试，考期（100分制） 总评成绩卷面90%（90分）平时成绩10%。作业，实验（10分）7章作业，3次实验5-1. 机械利用力学原理构成的装置。 “巧妙的设计”机械是机器和机构的总称能承担人力不能或不便的工作改善产品质量提高劳动生产率改善劳动条件5. 课程介绍石器时代所用材料：天然的石、木、土、皮革 动力由人力发展到畜力、风力和水力 青铜时代铁器时代17世纪以后 蒸汽机，汽轮机，水轮机，内燃机，电力供应系统电动机铜、铁和钢采矿业、纺织、面粉和冶金现代机械现代机械已不是单一的的机械部件或结构，它包括电力、电子、流体、人机对话等多学科。是一门综合化的学科。标准化、系列化、通用化、高度机械化、电气

5、化、自动化 是现代社会进行生产和服务的五大要素 人、资金、能源、材料、机械 之一，并参与能量和材料的生产 为各行各业提供技术装备机械是现代社会的一个基础 是国家现代化水平的主要标志之一机械设计 是机械学科的技术基础现代机械工程有五大服务领域研制和提供 能量转换机械 用以生产各种产品的机械 从事各种服务的机械 家庭和个人生活中应用的机械 各种机械武器 我国机械行业的主要产品包括以下12类： 农业机械：拖拉机、播种机、收割机械等； 重型矿山机械：冶金机械、矿山机械、起重机械、装卸机械、工矿车辆、水泥设备等； 工程机械：叉车、铲土运输机械、压实机械、混凝土机械等； 石化通用机械：石油钻采机械、炼油机

6、械、化工机械、泵、风机、阀门、气体压缩机、制冷空调机械、造纸机械、印刷机械、塑料加工机械、制药机械等； 电工机械：发电机械、变压器、高低压开关、电线电缆、蓄电池、电焊机、家用电器等； 机床：金属切削机床、锻压机械、铸造机械、木工机械等； 汽车：载货汽车、公路客车、轿车、改装汽车、摩托车等； 仪器仪表：自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器、成分分析仪、 汽车仪器仪表、电料装备、电教设备、照相机等； 基础机械：轴承、液压件、密封件、粉末冶金制品、标准紧固件、工业链条、齿轮、模具等； 包装机械：包装机、装箱机、输送机等； 环保机械：水污染防治设备、大气污染防治设备、固体废物处理设备等； 矿山机械：岩石

7、分裂机、顶石机等。 机械机器 机构 构件 零件 由许多机件组合而成 各机件之间具有确定的相对运动 能实现能量转换或做有用的机械功的装置由许多机件组合而成 各机件之间具有确定的相对运动在机构中作为整体运动的机件运动的单元不能再拆分的机件制造的单元机构（mechanism）机器（machine） 的总称术语机械是机器和机构的总称机器是由机构组成的机构是由构件组成的构件是由零件组成的零件是不可再分的单元构件是运动的单元零件是制造的单元 机器1汽车发动机电气设备车身部分底盘部分四个基本部分组成 曲柄连杆机构 配气机构 燃料供给系 点火系 润滑系 冷却系 起动系两大机构五大系统工作原理：汽车的动力源，在

8、五大系统的配合下，通过两大机构的运行，将燃料的化学能转化为机械运动的动能，将往复直线运动转化为旋转运动发动机结构发动机是汽车的动力装置 （原动机）曲轴正时皮带正时链条螺纹连接轴承支承飞轮兼起动齿轮燃料供给系统润滑系统液压电磁传动系行驶系转向系制动系底盘部分底盘的组成底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。宝马新X5底盘 传动系包括：离合器，变速器，万向传动装置，主减速器及差速器，半轴等部分行驶系包括：车架，车桥，悬架和车轮等部分转向系包括：转向操纵机构、转向器、转向传动

9、机构等部分制动系包括：制动器、制动传动装置。现代汽车制动系中还装设了制动防抱死装置。5876轴、轴承、齿轮、键、螺纹连接、连轴器发动机前置、纵置，前轮驱动的布置示意图 /article_19153.html/content/9571_1.html发动机前置、纵置，后轮驱动的布置示意图 卡车的主减速器 主减速器 机械零件变速器由变速器壳、变速器盖、第一轴、第二轴、中间轴、倒档轴、齿轮、轴承和操纵机构等机件构成，用于汽车变速和变输出扭矩。 手动变速器主电机及变速机构挂轮箱床头箱进给箱卡盘中心架溜板箱尾架丝杆光杆机器2车床轴、轴承、齿轮、键、螺纹连接机器3 工业机器人基本结构形式A 直角坐标型B 圆

10、柱坐标型C 球坐标型 D 多关节型E 平面关节型码垛/拆垛工作站 搬运晶圆机器人 电子行业点胶机器人/v_show/id_XNTEyNzU2ODQ4.html阿西莫 机翼机身尾翼起落装置动力装置飞行控制系统 机器4飞机1、活塞式发动机 主要用于50年代以前的飞机、直升机、飞艇等航空器，用于带动螺旋桨或旋翼。后来逐渐被功率更大，高速性能更好的涡轮式发动机取代，目前主要用于小型飞机发动机。直升机及超轻型飞机。 飞机发动机2、涡轮式发动机（1）涡轮螺旋桨发动机（2）涡轮风扇发动机（3）涡轮喷气发动机（4）涡轮轴发动机飞机发动机3、冲压喷气发动机 飞机发动机发动机燃烧的气体热能转化为机械能重要的零件：

11、叶片高速旋转转子滚动轴承起落装置（杆）机构双摇杆机构美国航天飞机(SPACE SHUTTLE) 5-2. 机器的组成抽油机原动机传动装置工作机机器的组成电动机内燃机蒸汽机原动机驱动整部机器完成预定功能的动力源。把其它形式的能量转换为可以利用的机械能。 三相异步电动机交流电机直流电机伺服电机步进电机普通电机转速3000转/分1500转/分1000转/分750转/分功率（效率损失）速度变化转矩变化输出功率相同转速 电动机尺寸三相异步电动机 法兰式减速电动机完成机器预定功能的组成部分不同的机器种类繁多工作机农业机械，纺织机械，印刷机械，化工机械，加工机床，起重机，石油开采机械，等等。有不同的运动形式

12、、速度、载荷的要求工作机形式多样（机械原理）传动装置 提高转矩改变（降低）速度 机械传动 液压传动气体传动传动装置齿轮传动带传动蜗杆传动链传动普通齿轮传动谐波齿轮传动行星齿轮传动RV传动降低速度，增大转矩减速器不同机器中的传动装置，具有共性，由通用的机械零件组成一级减速器汽车变速器汽车差速轮系电子技术、计算机技术飞速发展在机器中所占比例越来越高控制系统现在： 伺服电机调速 传感器反馈过去： 凸轮，槽轮，间歇运动机构机械控制传动装置原动机工作机控制系统电动机卡盘，刀具自动控制手动控制机械机器机构构件零件机械零件 是组成机器的 最基本的单元树立正确的设计思想，理论联系实际 掌握设计或选用通用机械零

13、部件的基本理论、基本知识和基本技能了解机械设计一般规律，具有设计机械传动装置和一般机械的能力 机械设计 会正确地设计通用机械零件合理地选用标准（零）件合理设计零件与装配零件结构具有计算能力、绘图能力、运用标准、规范和查阅技术资料的能力5-3. 机械零件机器机构构件零件机械零件通用零件专用零件主要零件 通过某种计算准则确定其基本尺寸的零件 选择材料，计算确定参数、设计结构、绘制零件图、加工自主设计零件通用零件一般零件根据结构要求、加工和安装工艺要求确定零件的形状和尺寸的零件通用零件标准零件（标准件） 具有国家标准的零件，设计者根据计算准则选用，应尽量选用。外购： 确定类型、型号、规格，购买 设计

14、安装结构通用零件联接用零件螺栓、键、销、联轴器传动用零件-带（带轮）、齿轮、蜗杆支承用零件-轴、轴承（滑动轴承、滚动轴承）用途分类标准件加工件（标准参数）通用机械零件（8类）传动类连接类支承类轴齿轮传动蜗杆传动带传动滑动轴承螺纹连接轴类连接零件滚动轴承课程内容机器的基本组成要素是机械零件一般工作条件和常用参数范围内的通用机械零部件的设计课程性质技术基础课研究问题具有工程性质工程实际问题（影响因素众多）合理假设（简化）找到解决方法（运用基本理论）课程目的1）树立正确的设计思想，理论联系实际 2）掌握一般工作条件下，常用参数范围的通用机械零部件的设计原理、方法和一般规律。3）掌握一定的设计技能（计

15、算能力、绘图能力、运用标准、规范和查阅技术资料的能力）。学习本课程的注意：1）注意理论联系实际，将机械零件的设计放到整个机械系统中加以考虑；2）课程难度不高、但内容繁杂，注意掌握零部件的共性、基本结构形式；3）掌握机械零部件设计的一般思路和流程 。培养机械工程设计能力 基础机械（标准件） 轴承、液压件、密封件、粉末冶金制品、标准紧固件、工业链条、齿轮、模具等；简单的互换性零件和专业分工协作生产滚动轴承 /tschanpin/gongsichanpin.html做好机械设计，需要1. 会选择材料2. 会进行理论分析计算（尺寸，参数）3. 会进行结构设计（结构，润滑，密封）4. 懂加工的工艺（能加

16、工，精度，成本）6.参考资料机械设计（第八版） 西北工业大学机械原理及机械零件教研室 濮良贵 主编 高等教育出版社 机械设计（第2版） 清华大学精密仪器与机械设计工程研究所 吴宗泽 高志 主编 高等教育出版社机械设计（第四版） 邱宣怀主编 高等教育出版社注意：计算公式：基本原理是一样的，系数会有不同，从简单复杂，系数多，系数少。系数的值，1 附近机械设计-机械类机械设计基础-近机械类机械基础（概论）-非机械类7. 机械零件的应用实例轴流式涡轮喷气发动机 由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成 轴，滚动轴承转子动力学轴，滚动轴承离心式涡轮喷气发动机 涡轮螺旋桨发动机齿轮箱，轴，滚动轴承涡轮风

17、扇发动机 起动机气动涡轮组件齿轮传动组件输出自动脱开组件在起动机内部有三道比较重要的油封：涡轮盘内侧的轴承封严、空气涡轮组件与齿轮传动组件之间的封严垫片、输出轴与壳体之间的碳封严。 飞机传动轴滚动轴承密封（篦齿，刷，气膜）润滑圆柱齿轮减速器齿轮轴滚动轴承键密封 蜗轮蜗杆减速器蜗杆蜗轮 锥齿轮减速器小锥齿轮大锥齿轮轴-前、中、后，车把；轴碗-滚珠-滚动轴承弹簧杠杆链传动动力、传动、执行行业农业机械纺织机械印刷机械化工机械加工机械起重机械石油机械矿山机械 食品机械衣食住行代替人力提高效率完成人力完不成的工作 通用零件机械零件齿轮直齿圆柱齿轮 斜齿圆柱齿轮 机械零件 直齿锥齿轮 内齿轮 弧面锥齿轮

18、蜗轮蜗杆 平带传动车身冲压机齿形带传动 轿车发动机机器人关节齿形带电主轴 转轴曲轴传动轴固定心轴转动心轴滚动轴承 螺纹联接键连接弹性套柱销联轴器凸缘联轴器 螺旋弹性联轴器 弹性联轴器课程任务各种机械设备中，通用（常用） 机械零件设计常用件（选择材料（工艺），计算，结构）选用标准件（计算，结构）机器的设计阶段是决定机器好坏的关键8.技术设计过程明确设计任务传递功率（工作负载、转速）总体方案设计选择原动机，确定传动方案，机构设计主要零件满足强度、刚度、结构要求等等完成装配图，零件图制造、安装、调试、使用、维护、报废机械零件的设计方法运用力学的基本原理，将零件进行合理简化，推导出零件应力的计算公式（掌握公式的运用）运用实验的方法，得到材料或零件的许用应力（学会查手册）将二者进行比较，设计出满足设计要求的零件解析的方法发展中的机械设计过程计算机技术、数控技术的发展 CAD计算机绘图三维设计无图纸设