西工大机械设计第14章

西工大机械设计第14章机械设计概述机械零件设计基础机械传动设计轴系零部件设计联接与紧固设计弹簧设计目录CONTENT机械设计概述01定义机械设计是机械工程的重要组成部分，它涉及到研究、构思、分析和优化机械系统的过程，旨在满足特定功能要求并适应各种工作环境。通过合理设计机械结构，确保产品能够实现预期的功能。优化设计方案，提高产品的运行效率、稳定性和可靠性。通过合理选材、减少加工难度等方式降低制造成本。优秀的设计方案可以提高产品质量，增强企业市场竞争力。实现产品功能降低成本增强竞争力提高性能机械设计的定义与重要性环保性原则遵循绿色设计理念，减少资源消耗和环境污染。美观性原则注重产品外观和人机交互界面设计，提高用户体验。经济性原则在满足功能和可靠性要求的前提下，尽量降低制造成本和使用成本。功能原则设计应满足产品的功能要求，实现预期的运动和动力传递。可靠性原则确保产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。机械设计的基本原则依赖经验类比和静态分析进行设计。传统设计阶段引入计算机辅助设计（CAD）、有限元分析（FEA）等先进技术。现代设计阶段机械设计的发展历程与趋势当代设计阶段：强调创新设计、智能设计和绿色设计。机械设计的发展历程与趋势利用大数据、人工智能等技术提高设计效率和准确性。满足用户个性化需求，提供定制化设计方案。机械设计的发展历程与趋势个性化与定制化数字化与智能化注重资源节约和环境保护，推动绿色制造和可持续发展。绿色化与环保化与电子、控制、生物等学科交叉融合，创新设计理念和方法。跨学科融合机械设计的发展历程与趋势机械零件设计基础02机械零件的分类与功能齿轮、带轮、链轮等，用于传递动力和扭矩。轴、轴承、联轴器等，用于支撑和定位旋转部件。螺栓、键、销等，用于连接和固定各部件。密封垫、密封圈等，用于防止泄漏和保持压力。传动零件轴系零件连接零件密封零件满足功能要求、保证可靠性、优化性能、降低成本等。设计准则设计方法设计步骤理论设计、经验设计、试验设计等，结合计算机辅助设计（CAD）进行优化。明确设计任务、分析工作条件、选择结构类型、确定尺寸参数、校核性能等。030201机械零件的设计准则与方法根据零件的工作条件和性能要求，选择合适的金属材料（如钢、铸铁、有色金属等）或非金属材料（如塑料、橡胶等）。材料选择包括热处理（如淬火、回火等）、表面处理（如喷涂、电镀等）和特殊加工（如激光切割、3D打印等），以改善材料的力学性能和加工性能。材料处理材料的力学性能（如强度、硬度等）、物理性能（如导热性、导电性等）和化学性能（如耐腐蚀性、耐磨性等）对零件的性能和使用寿命有重要影响。材料对零件性能的影响机械零件的材料选择与处理机械传动设计03摩擦传动01利用摩擦原理实现动力传递，如带传动、摩擦轮传动等。具有结构简单、成本低廉、缓冲吸振等特点，但传动效率相对较低，且易受温度、湿度等环境因素影响。啮合传动02通过齿轮、链轮等啮合元件实现动力传递。具有传动效率高、结构紧凑、工作可靠等优点，但制造成本相对较高，且对安装精度和润滑条件有一定要求。液压传动03利用液体静压力实现动力传递，如液压泵、液压马达等。具有传动平稳、无级调速、易于实现自动化等优点，但存在泄漏、油温变化等问题，且对油液清洁度要求较高。传动类型及其特点

传动比的计算与分配传动比定义传动比是输入转速与输出转速之比，或输入转矩与输出转矩之比。在机械传动设计中，合理确定传动比是实现预期运动和功能的关键。传动比计算根据机械系统的总体布局和性能要求，通过解析法、图解法或计算机辅助设计等方法计算各传动级的传动比。传动比分配在满足总传动比要求的前提下，根据各级传动的特点和性能要求，合理分配各级传动比，以实现机械系统的最佳性能。设计原则在满足功能要求的前提下，力求结构简单、紧凑、重量轻、成本低廉；同时考虑制造工艺性、装配工艺性和维修方便性等因素。设计步骤明确设计任务和要求；选择合适的传动类型；确定传动比和分配各级传动比；进行强度、刚度和稳定性等校核计算；绘制装配图和零件图。选型依据根据机械系统的总体布局和性能要求，选择合适的传动装置类型和规格；同时考虑使用环境、工作条件、维护保养等因素，以确保传动装置的正常运行和使用寿命。传动装置的设计与选型轴系零部件设计04轴的类型根据承载方式可分为转轴、心轴和传动轴；根据轴线形状可分为直轴和曲轴。轴的材料一般选用碳素钢或合金钢，要求具有较高的强度和韧性，以及良好的耐磨性和耐腐蚀性。轴的结构设计需考虑轴上零件的装配、定位、固定和调整，以及轴的加工和装配工艺性。轴的类型、材料及结构设计包括滚动轴承和滑动轴承两大类，滚动轴承又可分为球轴承和滚子轴承等。轴承的类型需根据工作条件、载荷大小和性质、转速高低等因素综合考虑。轴承的选择包括静载荷校核和动载荷校核，以确保轴承的安全可靠运行。轴承的校核计算轴承的类型、选择及校核计算适用于轴和轴上零件之间的周向固定，可分为平键、半圆键、楔键和切向键等。键连接花键连接无键连接连接方式的选择与设计适用于传递较大转矩和定心精度要求高的场合，可分为矩形花键和渐开线花键等。包括过盈连接、胀紧连接和型面连接等，适用于一些特殊要求的场合。需根据具体工作条件、载荷性质和大小、转速等因素综合考虑，以确保连接的可靠性。键、花键、无键连接等连接方式的选择与设计联接与紧固设计0503螺纹联接应用广泛应用于各种机械设备和结构工程中，如机床、桥梁、建筑等。01螺纹联接类型包括螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定螺钉联接等。02螺纹联接特点结构简单、装拆方便、适用范围广，可用于连接两个或多个零件，并能承受较大的拉力和扭矩。螺纹联接的类型、特点及应用123根据联接的受力情况和材料的力学性能，进行螺纹联接的强度计算，包括抗拉强度、抗剪强度和抗扭强度等。强度计算通过比较计算应力与许用应力的大小关系，判断螺纹联接是否满足强度要求。常用的校核方法包括安全系数法和破损法。校核方法影响螺纹联接强度的因素包括螺纹牙型、螺距、材料性能、制造工艺和装配质量等。影响因素螺纹联接的强度计算与校核螺栓组联接的结构设计与受力分析针对受力分析结果，采取相应的优化措施，如增加螺栓数量、改变螺栓布置方式或提高螺栓强度等，以提高螺栓组联接的承载能力和稳定性。优化措施根据联接需求和空间限制，选择合适的螺栓类型和布置方式，设计合理的螺栓组联接结构。结构设计对螺栓组联接进行受力分析，包括拉力、扭矩和横向力等，以确定各螺栓的受力情况和联接的整体稳定性。受力分析弹簧设计06弹簧类型包括圆柱螺旋弹簧、平面涡卷弹簧、碟形弹簧等。弹簧特点每种弹簧都有其独特的特点，如圆柱螺旋弹簧具有结构简单、制造方便、应用广泛等优点；平面涡卷弹簧则具有较小的空间占用和较大的变形能力。弹簧应用弹簧在各种机械和仪器中都有广泛应用，如减震、缓冲、控制运动等。弹簧的类型、特点及应用设计原则根据工作条件和使用要求，选择合适的弹簧材料、线径、中径、圈数等参数。设计步骤确定弹簧的刚度、变形量、最大工作载荷等参数，然后进行强度校核和稳定性分析。设计计算包括刚度计算、强度计算、稳定性计算等，需要使用相