第章机械设计综述及CAD简介第十五章机械设计综述及

第十五章机械设计综述及CAD简介第一节机械设计综述一、机械设计的基本原则各种机器尽管在功能、原理、类型等诸多方面均有不同，但是在进行机械设计时还是有它们共性的问题要考虑，机械设计的基本原则有：1.满足功能要求我们设计的机械必须能够满足使用上提出的功能要求，这是进行机械设计所必须遵守的最基本的原则，如果所设计的机器不具备完成预期的功能，就失去了设计该机器的意义。(1)满足运动性能要求。必须正确选择机器的工作原理，合理地设计机构组合，使机器有适宜的运动速度、平稳性、起动性、制动性和运动规律。(2)满足动力性能要求。要正确分析各机构和零件上的扭矩和作用力，正确决定机器所需的功率，以确保机器有克服阻力完成预定任务的功能。(3)满足可靠性要求。机器应该能够在预定的寿命期间内可靠地工作，各零部件应具有足够的强度和刚度。2.满足经济性和工艺性要求(1)提高设计和制造的经济性。设计中尽量考虑采用标准件、通用件或借用现成批量销售的产品；合理选择材料、用量、减少制造工时、改善制造和装配工艺性等，均能提高经济性。(2)提高使用经济性。提高自动化水平以提高机械效率、减少动力和燃油经济性。(3)结构要简单，要便于制造。3.满足劳动保护能要求。(1)应特别注意操作安全。(2)减少操作者的体力和脑力消耗，操作轻巧简便，操纵件数适当、位置集中且易达，便于观察。(3)改善操作者的工作环境。噪声低、安静、空气清新，外形和色泽协调。4.满足其它特殊要求丽例如户长期裳在海头边使楼用的撕机械缎要注谈意防义盐腐挠蚀；雀又如塔在较导寒冷站的地鉴方应糠考虑悔防冻苦或用着低温获油；锣再如构飞机手上的宴油箱昼、液溪体润载滑的衰齿轮炎箱等岸除应良考虑橡重量嗽轻外液，还备要注苍意不然让油膝液溢剧出、朽飞机堡翻滚魄对供融油或刘润滑登的影抢响。尼二、移机械饮设计眯的一于般过吃程和董主要零内容分1.衰提出毕任务汤、拟课定计趴划取(1破)喉任务么书的市提出澡。设粘计任挤务通午常是舰根据惑生产痕需要转提出摄或经听市场乔调查费发现惧某种畅机器游有较妨大需刺求时服提出两的。托(2虏)夕任务喇书的绍内容中。详洗细的伏任务挖书应坊包括项机器贱的用貌途、宫主要畅性能吸参数煤范围射、环拣境条贴件及聋有关叼特殊景要求闻、生贺产量租、承躬制单征位、迟预期饼的总处成本偿范围洪以及伟完成梨日期霉等。半(3告)卧拟定酷计划跪。接辉到任捆务书锻后，诚应组祸织有练关人朋员就桌设计伙任务泰书提贴出的希各项促要求僵进行垫全面独分析婶和调刘查研逗究，谦以图师较深功地理路解任应务的从政治芹意义杂、经桌济价充值、营技术次要求械、重笔点难冶点、浮需攻烘关的蚀方向去、完负成任民务的懂主要陡途径廊和关尺键的焰技术孝实验好等。醒2蕉.谜本体粪设计违包括桥总体剃设计秘、结形构设转计和椅零件菜设计欢三个寸阶段纯，这瓣是具闻体进扫行机注械设被计的衣主体孩部分旨。谱(1琴)艺总体确设计凭阶段眠。这缓是从恒机器泳的工幕作原抹理到渡机构居运动塘简图党的阶栋段，职也称皱方案末拟定爪阶段汉。其胞具体竟任务既是选扎择机铺器的当工作贯原理兄，本闷着简发单、味实用杂、经各济、瘦美观驻等原疯则，铜拟定渣一套趟实现底预期日功能劳的机删器机针构运兵动简验图。急为此拥，要涝进行可多种迎传动阴方案光的比狗较以跳及具阳体机语构的皇原理进设计祖，要呀求把埋机器离各个有部分起之间瓜的运主动关和系、裳动力议关系婶以及叠各机位构主忙要零便件在念机器辣中的丛大体叛位置亡，用勒规定描的简涨单符蜘号表男示在算图纸彻上，迎构成陈机器果的机翁构运盼动简断图。锄(2插)睡结构版设计涛阶段旨。这镰是从机机器用的运僚动简犁图到际装配匠图的乒阶段里。结裤构设躬计阶荣段的姿具体倾任务叛是将汤运动嚷简图批中的号符号猜变成薪具体往的零滔件、佛部件岛。要锁考虑雄并确站定各挪个部认件的攻相对泰位置洗及联婚接方织法，峰主要写零件容的具沿体形雾状、螺关键捕尺寸宜、材毒料、该制造辆、安仍装、络配合尝等一乱系列蛮问题丘，要漫进行米必要豪的计孤算、痕类比戏和选辱择，巩有时危还要执做确领认实宵验。冷要根仅据机竹器运耕动的次具体嚼情况挡：运鲁动特张性、丰工作摔阻力塞、工铸作速浆度以殃及传赖动系膀统的箭总效斑率等多，初敏步选俩择原铃动机基；根拥据工租作阻哨力或既原动钟机的崖出力遥，计溪算出显各个坑主要厉零件舅的关素键尺颠寸并养选定豆材料艰；一冠些直校接影祝响机暖器的乱性能毛、精板度、惨寿命业或特渴殊的书关键云部位妇，还锤应考虏虑选膀定合偏适的洲配合睁。最杏后，鄙以装刮配图催的形顽式体厨现本延阶段裤的设薪计成扮果。准(3鲁)读零件型设计梳阶段绪。就娃是从室装配咱图拆撑画零邪件图给。其使具体赖任务含是把遍要加床工件胆的全榆部尺麦寸、得结构蹲要素央及加埋工要燕求等胳参数馆用零贿件图功详细映地表方现出瞒来。潜应该受从总恰体要型求出鼓发，帅综合衣考虑跑零件涉的强替度、鞠刚度目、寿吐命、灿制造抵工艺弯以及蝶重量促、体练积、起成本竭限制刘等因勿素，争确定住零件疮的材将料、跪尺寸结、结巡构要妨素（鸦如圆不角半判径、粥倒角检尺寸所等）花、制事造精累度（帅如尺践寸公肺差、煮表面爷粗糙妻度等白）以钞及技逃术条宋件（筐如热侄处理谱方法叶、表否面硬筒度、旦表面酸防护读等）尽。最厨后，体以零虑件图手的形洲式体迁现本限阶段丽的设煮计成普果。宵怨本体墓设计坝的完滚成，殃提供磁了机坐器的倾运动剑简图典、装莲配图敏和零寻件图郑，从夜原理唤上、我结构韵上和墙制造虫上为凳一台不机器信的诞舌生准吵备了伐初步苗条件逐。应吼该注晌意到贵，这捷里把文本体挥设计霜分为逢三个盗阶段读来讨辜论，婚并不筑是把即这三福个阶躺段截沸然分似开。帽实际浮上这箭三个浪阶段消是密病切联专系的猴，前议一阶侮段的牲工作樱为后蚕一阶邮段提球供了甲依据榨，而沸后一拆阶段燥经深键入研躁讨确户定的昂东西但一但嫁越出测前一瘦阶段燕的限文制，送就会蹦要求讨前一筋阶段沾的成凡果作陷适当兆修改丸。因遗此，弱本体旗设计指的三币个阶臂段必瓣然是埋互相玩牵连菠、互棵相影些响、组互相影交叉亭地反糖复进扶行的袜。寿肉必须这指出评,一厉套完岭整的循机器拢图纸赶和设横计文摧件，斤除了插上述踏成果币外，歼还应毒包括泪如下魄内容臭：由①选工作获循环术图，眠即一住个工颂作循数环中抵各部蛛分动昼作的旧协调厅配合奸关系买图；痕②栽调节例顺序忘图；蚀电气站、液滴压、妻气动萍、润泼滑、拦冷却饿等系用统图丝；兰③杯设计针计算桃说明丽书；在④泻使用简说明缎书；课⑤味组合遣件、砖标准秀件、榜外购旁件、抵通用刮件、炎易损乌件等伤的明刺细表裁。观吊本体搂设计附完成汇之后卧，即芹将进待行的镇就是要制造槽和装忠配了阳。在葛设计喂过程威中，笨因考惰虑不起周，拢错误刻在所缸难免惩，为栏了减滨少不匙必要建的浪泽费，岁应尽弟可能姓把错雄误扼附杀在字图纸皂阶段灭。为上此，克应让晓设计行成果懒经过始一定足程序菌的审取批手旗续，照比如核组织叉相关摇的专摆案组奶进行卧答辩彩等，委尽量轻找出护问题葱或不洽合理匙的地食方加扶以改遮进。野3振.推实践费检验建与改产进愚芦本体雄设计雨完成混之后骆，设映计并羽未结翅束。申所做幸的设木计在积此后寻的试谜制、虫装配舌、试乡车、煎鉴定孝等过汽程中陵，还培会发虑现一晓些问甲题；米就算拳是样拌机完糊成了慨，但撕是在镰此后骨的工条业性冠试验饺中还骑可能顿发现读新的友问题弹。这龄些问雹题都瓦要作朵必要血的改钳进。崭机械畏CA忙D简笛介概述身计算划机辅辜助设薪计（锁CA植D：主Co昆mp统ut剩er脱A万id子ed肿D闻es似ig善n逃）是备指工霞程技蒸术人脖员利饶用计奔算机鸡的硬乎件和殃软件合系统返，对转产品葱进行滤总体盲设计脖、绘爱图、玩分析渗和编蛙写技躲术文动档等构设计醉活动摊的总坟称，裕是多晴门学挎科综建合性庸应用爷的新掌技术诸，从馆上世忽纪8慈0年腹代末荣开始炼得到煮了迅梅速的滨发展封。近纱几年详来由牙于微起型计遗算机栋的发锈展和兵普及杯使C射AD创技术圾得到欣了进隆一步倒的推毅广，愚多数旦大、雁中型刮企业钱，甚逝至一提部分剩小型省私有阶企业并已经奏或多捏或少只地应隶用C办AD县技术笼。图15-1机械CAD的工作过程物如图特15华-1枯所示岔，C得AD悬是一溪个设变计过杜程，城它是木“购在计林算机榆环境胸下完拢成产益品的齿创造感、分嫩析和盟修改仆，以锐达到渡预期拐设计索目标续的过全程易”郑。就袍目前直CA辣D技回术可队实现肝的功俭能而镰言，宵它是模由在害设计眠人员柿进行无产品斩概念阶设计干的基刷础上斗从事悼产品伴的几驻何造汁型分劳析，疮完成谅产品织几何影模型你的建受立，倦然后骄抽取翻模型萝中的厚有关侦数据耕进行柜工程泛分析掀和计扒算，撇例如棍有限潮元分杂析、饱仿真崖模拟坚等，辈根据框计算燕结果爸决定脸是否齿对设仔计结臣果进晚行修保改，骨修改妻满意瞒后编顽辑全慎部设垫计文筹档、曾输出镰工程爷图。图15-1机械CAD的工作过程馋一般涌认为彼，C家AD使功能殊可归寺纳为顺：几仪何建爪模、狼工程需分析霉、模子拟仿扩真、宁自动共绘图荒四大闹类。田而实初现这昆些功露能的暑一个申完备意的C颤AD满系统秃应由给科学悉计算暴、图节形系抛统和蹈工程栽数据百库组蛮成。诵科学钱计算倍包括姐有限萍元分觉析、厘可靠脚性分除析、怜动态帝分析岛、优蜘化设治计以浮及产羊品的谁常规策计算劫分析怨等内钢容；弊图形她系统剪的任舞务是棍用于桥包括甩几何益造型剑、自练动绘拳图（爬二维丹工程酬图、订三维返工程僻图）企、动劫态仿劲真等栽设计傲过程导；工唐程数妄据库态是对纲设计丹过程敏中所欲需使衬用或址产生贸的数遣据、怕图形容、文催档等狗信息楚进行塔存储插和管补理。摇在C找AD齿系统靠中，言如若股加入真人工贩智能密和专俊家系躺统技迎术，诉让计柴算机信模拟叹人类琴专家替解决辅问题懂的思疏路和炸方法雨进行学推理该和决阀策，闹可以葛大大隐提高览设计描自动抵化水帆平，彻可对劈产品拾进行区功能盛设计乐、总巡体方恢案设厌计等枪产品宣的概调念设瓶计过涨程，诞以实躬现对飞产品帖设计据全过聋程提召供支某持。扭随着弃计算则机辅和助技部术的愚发展料及其危日益翠广泛远的应济用，抬随着核现代照化生残产对陡提高河产品瞎设计垂和制伴造效泊率的接要求糕，现初在的嘱CA例D过辆程已革很多相与计稀算机束辅助疤制造判（C饮AM捏：小Co箱mp梢ut膊er劲A榜id甚e军d蓬Ma涂ke帮）集局成在再一起闯，构环成一喜个包愚括C烛AD猴、C销AP喷P（沟计算皮机辅未助工捉艺设产计：统Co健mp而ut世er字A款id鼠ed上P烧ro感ce冲ss阔P卫la丘nn址in咱g邻）、泻CA专M的撕CA锦D/亡CA旦M集趣成系阻统，患根据勿CA仰D的挨结果润并结就合企鉴业的隆工装抱设备万和工请艺技陶术，权由C刊AP树P获足得符亡合企异业实变际条笛件的庆优化忠的工暗艺方潮案和侄合理凳的工蜜时定歉额及茂材料须消耗捕，自弟动生锋成相阴应的财数控报加工存程序习并送屡至C但NC触机床口完成依零件躺的加闯工。胜随着予信息新技术鹅的不朱断发艰展，梯为使锅计算汁机辅比助技吹术给锄企业符带来富更大浸的效辅益，馒将企伙业内仆所有交分散址的信傻息系阴统进晃行集鲜成，埋不仅仗包括乘生产早信息核，还窜包括迷生产剪管理粒过程申所需冤的全腐部信翻息，西从而封构成苦一个庄计算魂机集涌成制挤造系麻统（械CI挥MS拔：还Co得mp跟ut厘er聋I当nt栗eg猎ra童te帽d灶Ma雷nu厅fa擦ct暴ur著in梯g恨Sy沸st沈em嘴），漏而C海AD仆/C律AM嗓集成昂技术贵则是魄计算始机集麻成制塘造系蝴统的症一项机核心室技术剃。海目前芹，在宽国内天比较征流行希的C月AD容及C梁AD汗/C瓦AM祖软件谣有自迈主版捆权的沫CA下XA轿系列咱软件蕉、开钳目C最AD芒、高宁华C抖AD稀等，径以及死如A野ut寺oC视AD害、蔽Ma枪st响er智CA系M端、云Pr坚o么/材En双gi糊ne剂er回、S僵ol躺id柱Ed强ge帽、托So典li啦dW丛or夺ks水等国歉外软踪件系炒统。划CA排D硬常件系戚统的紫典型屠组成图15-2CAD硬件系统组成池如图屑15厘-2姜所示口为C问AD品硬件泳系统洗的典甲型组你成。国它分炉为三痰大部像分：=1\*GB3餐①叨计算叉机，兆含键及盘、详鼠标崖、显廊示器样和主尊机；=2\*GB3缝②润图形议输入哪设备啊，如汁扫描小仪等腹；=3\*GB3傻③筹绘图惊输出蜓设备棕，如戴打印贿机、牺绘图恢机等赠。在福实际斯工程地中，赛设计隙计算猜所花悠的时竖间要材比将乐设计驳成果竖用打厉印机刷或绘伴图仪纷输出翼所花雁的时们间多增得多胖，因藏此，午通常骂是多奋台个粒人计值算机菊配一盈套输吼入输近出设拍备，腹设计椅人员休事先骗在各贞自的滤计算挑机上如作好终设计奴（包付括文斤档和使图形杏），途然后乖通过香软盘卖、活两动硬鉴盘、裹光盘参或网隆络传幻给系舱统主余机，富再进牢行文貌档和则图形档输出拍。图15-2CAD硬件系统组成碍三、机常用仗的C视AD框软件晒目前幼机械佛CA创D应兴用的证软件互主要许为两候大类杨。咬（一鞭）解想决几装何图爽形设膝计问毒题巾这类疗软件粒主要议是利未用计繁算机再的硬悠件和覆软件件辅助喷完成讨符合奋工程辞要求冬的零导件图智或装席配图然，将化工程渔技术锡人员究从繁邻琐、碧低效布、重双复的供工作虚中解谷脱出着来，坟以便腰从事且更具原创造愧性的阁设计双工作巩。在妖几何滚图形哄设计翁中，龙通常本有以无下四渠种方洽法：较1四.蚁交互平式绘昂图徐A灵ut举oC怖AD搞是当壶今国胞内外肠应用臂非常旷广泛欣的交攀互式翻绘图娱软件沸。交螺互式殿绘制址机械垦工程妻图时毅，首胀先根暖据视广图的逆构成喝和布川置生布成各盯视图避的水饮平、恭垂直承基准棍线，痕然后略由这着些基披准线岗的位钟置通虽过偏蓬移和脸坐标深点的棋追踪喂确定加其它剥图元哄的相民对位怀置。雹2妨.坦程序胜参数为化绘快图意在机片械工穷程图桑中，绵由于逝很多盼零部发件的慧形状组是相泰似的燕，如蹦键、巨销、她螺钉线、滚辈动轴孔承等词，绘惨制这录些零毛件的漫视图有一般触可采卧用程鄙序参博数化条绘图纹方法宾完成放。图15-3简单钣金零件图贝在程步序参持数化畜绘图妖方法薯下，胳用户笨不再摔需要服调用庭绘图笨命令迁逐条企线地娱绘制剪图形洽，这华样的厉工作龙可交纺给程络序去玩完成棋，用庄户所抛做的沙工作钱只是麻向程冤序提亦供所阶要求损的一推些参巩数。芒例如悲图1字5-逐3所雨示的悄简单破钣金患零件司图的凶绘制汪，用皱户只舒要输劣入（煤x富1坝、壶y译1诉、伏a知、苏b温、满c奉、沈d劲）等息参数促即可泰，程亏序根雁据用翼户输集入的疲参数侨自动欣地计递算并供确定铅图形售中各域实体广的其夕它几幼何参晓数。图15-3简单钣金零件图洋3自.朵尺寸牛驱动彼式参盒数化秧绘图吵尺寸盛驱动感式参叼数化叮绘图确，无胁须对赢图形暗实体辆进行从准确奏定位替，而原是以钉草图钱形式剪快速饿绘制夹图形壶，然帜后进扫行必萍要的非尺寸爽标注类，如石图1矿5测-4摔a)青所示赞；最飞后通祸过驱殖动程球序产鹊生由逆尺寸霉标注茶所控风制的浮准确练图形岔，就桥得到应了如吸图1晶5-皂4必b)怕的结济果。a)b)图15-4尺寸驱动参数化绘图实例宏目前妨在国热内市杨场上获流行健的各盘种C裳AD逝软件俗均具抗有尺结寸驱曲动功定a)b)图15-4尺寸驱动参数化绘图实例洗4冒.骆三维粪实体节造型仰。前香述三苹种方撑法虽丑然在寒绘图锡的质数量和彩效率均上都替有了立较大棍的提负高，腊但均峰未摆碎脱二罩维作浙图的香传统爱模式膜，在州手工翼作图刑中所胖遇到游的各耽种难斜题和羊问题店并没宿有得塌到根粘本的暗解决肾。目轨前，宣三维劝实体催造型熟技术组已相图当成三熟，朝各种链CA蔬D/碗CA亲M系鲁统为第用户雾提供责了丰掀富的鹅三维手造型粥的工览具和钥手段动，利脸用这隙些工坡具用仔户能抛够快扁速地嫌建立廊所设仆计对奇象的艰三维株实体悼信息颜模型冰，并型通过颜投影屯、剖威切等钳自动翁生成耕各种陕工程乌图，饭同时秘通过君参数绪关联映技术榴的应副用，栽使得地无论程在三摆维实尖体模雾型环直境还比是在盯二维怖工程耽图环组境下撑，任跳一方蹦的修哪改都秩能在指另一灿环境瞒中得客到反气映，秧彻底馒解决框了由燥于设阵计修承改引吧起的惑图档拐更新奉问题盼。筒（二殖）解培决工政程分屯析与谱计算主问题帅此类皮软件威针对躺机械喊领域角的需跟要，唤一般沿配置他有如沉下模炉块：=1\*GB3赠①宝计算卖方法师库；=2\*GB3锡②律优化茄方法泄库及丘常用宰零部怠件优塔化模菊型库害；=3\*GB3杂③巷机构壤分析救及机痛构综查合软色件；=4\*GB3繁④惯机械影系统辆动态炸分析洗软件陷；=5\*GB3决⑤两模具眨分析赌软件玻。绒目前烘在结友构和卧机构揉分析吊、机鹅械系呀统动剥态分托析方权面应蚀用广臂泛的贝有美园国的角AN卡SY君S软损件。粥此外溜，还虎有一写些比准较专杠用的每文档礼制作饼类软桥件，括用以附快速够生成禁设计漠结果捆的各饰类报沉告、鹿表格合、文搜件、亡说明板书等积。枯（三紧）商粥品化倒软件冶简介奏除了脾Au版to爪CA帐D躲之外耽，近沙年来辣国内砌外比描较流营行的到软件荷有开瞒目机裤械零嫩件设炒计系性统丛(颜国产省)熄、美萌国S微DR屋C公卸司推全出的奏I-伶DE荒AS夕、P景TC史公司祥推出逢的P报ro喉/购En饲gi希ne透er衬、C竞NC影S浓of嫁tw前ar骄e断公司皇的M滨as责te超rC豪AM兰等。饲1妨.步开目革机械阿零件慰设计登系统图15-5 齿轮设计系统的界面虫开目不机械序零件气设计味系统训为克轧服传自统机皆械零吴件设裹计和汇计算祸方法彼步骤雁繁锁适，耗列费大每量人才力物控力，颜同时幸也无家法迅口速获萝得最闯优结独果的丧不足苏，将蔑机械丑传动断装置语的设纠计过屡程中乓涉及个到的输许多欠复杂烂的计截算，烈大量撞的线帽图和允图表挂进行链数据乒化和摘程序咸化处颠理，碍使得发设计斩人员虫可以臂将所关有精快力放静在设浅计方病案的蹈优化随选择宝上。从开目覆机械宪零件骄设计浑系统雀包括醉齿轮永、带圾轮、幼链轮冈、轴奴及轴拢承等属设计诉子系晓统，速每一吗个子招系统繁中都茂具备头设计痒、校叹核、绣生成斧工程幕图等箭功能辨。下旨面仅烘介绍撑其齿野轮设近计系烘统的明功能图15-5 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