机械设计基础知识

机械设计基础知识2023-11-11CATALOGUE目录机械设计概述机械制图基础机械材料与热处理常用机械零件及其应用机械传动与液压传动机械设计中的计算与优化01机械设计概述机械设计定义机械设计是将机械原理、力学知识和材料科学等应用于实际工程问题的过程，其目的是设计出能够实现预定功能的机器或机械设备。机械设计分类根据设计复杂性和目的的不同，机械设计可分为概念设计、详细设计、优化设计和创新设计等不同阶段。定义与分类机械设计的基本原则机械设计应满足预定的功能要求，确保机器或设备能够完成其特定任务。功能性可靠性经济性环保性设计的机械系统应能够稳定、可靠地运行，在规定的使用条件下不会出现故障或损坏。在满足功能和可靠性要求的前提下，机械设计应尽量降低成本，提高经济效益。设计的机械系统应尽量减少对环境的影响，如减少能源消耗、降低噪音和污染等。机械设计的基本过程明确机械系统的目标和约束条件，进行需求分析和市场调研。分析问题对模型或原型机进行测试和实验，根据测试结果对设计进行优化和改进。测试与优化根据分析结果，提出多个设计方案，对每个方案进行技术评估和经济分析。概念设计确定最终方案后，进行详细设计，包括结构设计、材料选择、零件制造和控制系统设计等。详细设计根据详细设计图纸，制作物理模型或原型机，以验证设计的可行性和性能指标。模型制作020103040501机械制图基础根据设计需求选择合适的图纸幅面，遵循图纸格式规范。图纸幅面与格式比例与字体图线与标注使用规定的比例尺，选择合适的字体和字号。根据需求选择不同类型的图线，使用正确的标注方法。03制图标准与规范0201从正面投影物体，反映物体的长和高。正视图从侧面投影物体，反映物体的宽和高。侧视图从顶部投影物体，反映物体的长和宽。俯视图了解正投影的基本原理，掌握物体的三视图表示方法。投影法的基本原理三视图与投影法零件图与装配图装配图描述部件或机器的整体结构、装配关系和性能要求。零件与装配图的绘制方法学习绘制零件图和装配图的基本方法，了解各种符号和标记的含义。零件图详细描述单个零件的形状、尺寸和工艺要求。01机械材料与热处理机械材料的性能要求材料在受力时抵抗变形的能力，通常用屈服强度、抗拉强度等参数表示。强度材料抵抗硬物压入表面的能力，通常用洛氏硬度、布氏硬度等参数表示。硬度材料在冲击或震动载荷下的抗破坏能力，通常用冲击功、断裂韧性等参数表示。韧性材料抵抗磨损的能力，通常用磨耗量、磨损率等参数表示。耐磨性常用机械材料及其应用不锈钢具有优良的耐腐蚀性，适用于制造需要防锈的机械零件，如管道、容器等。铜合金具有优良的导电性和导热性，适用于制造电气零件和热交换器等，如电线、铜管等。铝合金具有轻质、高强度的特点，适用于制造结构件和外壳等，如汽车车身、飞机机翼等。碳钢具有较高的强度和硬度，适用于制造高强度、高硬度的机械零件，如齿轮、轴等。热处理是通过加热和冷却来改变材料内部结构，从而达到改变材料性能的目的。常见的热处理方法有：退火、正火、淬火、回火等。退火是将材料加热到一定温度后缓慢冷却，以降低材料的硬度、改善切削性能和提高韧性。正火是将材料加热到一定温度后保温一定时间，然后以较快的速度冷却，以细化材料晶粒、提高材料的强度和硬度。淬火是将材料加热到一定温度后保温一定时间，然后迅速冷却，以增加材料的硬度和耐磨性。回火是将淬火后的材料重新加热到一定温度后保温一定时间，然后缓慢冷却，以降低材料的脆性、稳定材料的组织和性能。热处理的基本原理与方法01常用机械零件及其应用轴类零件转轴：用于支撑和传递扭矩，使机械零件得以转动。转轴和心轴常用于齿轮、带轮、轴承等机械零件的支撑，传动轴则用于连接两个不互相接触的传动件。心轴：只承受弯矩而不传递扭矩。传动轴：主要用来传递扭矩。齿轮：用于传递运动和动力，改变转速及转动方向。根据齿轮的工作条件不同，齿轮油可分为闭式、开式、半开式三种。轴承按滚动体的形状可分为球轴承和滚子轴承两大类。轴承：支承转动零件，保证其正常运行。齿轮与轴承弹簧：吸收冲击、缓和冲击，控制机构的运动，吸收振动。弹簧与皮带皮带：传递运动和动力，适用于两轴中心距较大的传动。弹簧按形状可分为螺旋弹簧、板弹簧、扭杆弹簧等。皮带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉等优点。01紧固件：螺栓、螺母、螺钉等，用于连接两个或多个零件并使其紧固。紧固件与连接件02连接件：销、键、联轴器等，用于连接两个或多个零件并传递力矩。03紧固件在机械中起到固定和紧固的作用，保证机械各部件的相对位置精度。04连接件在机械中起到连接和传递的作用，保证机械各部件的可靠连接和力矩的传递。01机械传动与液压传动根据齿轮轴线的相对位置，齿轮传动可分为平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。齿轮传动的分类齿轮传动具有结构紧凑、传动准确、效率高、使用寿命长、工作可靠等特点，在机械传动中应用广泛。齿轮传动的特点齿轮传动的失效形式主要有轮齿折断、齿面磨损、齿面胶合和塑性变形等。为保证齿轮传动的安全可靠，需对齿轮的制造和使用进行严格的质量控制。齿轮传动的失效形式齿轮传动带传动的分类带传动通常按带的截面形状分为平带、V带、多楔带和同步带等。带传动具有结构简单、制造容易、运转平稳、过载时会自动打滑等特点。但带传动存在弹性滑动和打滑现象，导致传动效率较低，且带的使用寿命较短。链传动按用途不同可分为传动链、输送链和专用特种链等。链传动具有结构简单、传动距离长、传动效率高、对冲击和振动适应性强等特点。但链传动存在链条磨损和脱落等问题，需要定期维护和更换。带传动与链传动带传动的特点链传动的分类链传动的特点液压传动的原理液压传动是以液体为工作介质，利用液体的压力能来实现动力传递的一种传动方式。液压传动的动力元件是液压泵，执行元件是液压马达或液压缸，控制元件是各种液压阀。液压传动的基本原理及其应用液压传动的特点液压传动具有体积小、重量轻、调速范围大、响应速度快等特点，适用于大功率、高精度、高强度和恶劣环境下的动力传递。但液压传动也存在易泄漏、维护要求高等问题，需要加强密封和过滤措施。液压传动的应用液压传动广泛应用于工程机械、农业机械、汽车工业等领域，如挖掘机、装载机、压路机、起重机等工程机械，以及汽车的动力转向系统、自动变速器和制动系统等。01机械设计中的计算与优化机构运动学分析研究机构中各构件之间的相对位置、姿态和运动关系。动力学分析研究机构中各构件的动力学行为，包括受力、运动和能量传递等。机构运动学与动力学分析根据机构的工作载荷和约束条件，计算各构件的应力、应变和扭矩等。强度计算根据强