(2024年)机械设计基础课件第6章

机械设计基础课件第6章12024/3/26机械设计概述机械设计基础知识机械零件设计机械传动设计液压与气压传动设计机械设计实践与应用contents目录22024/3/2601机械设计概述32024/3/26定义机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。分类根据设计对象的复杂程度和规模大小，机械设计可分为零部件设计、机构设计、机器设计和成套设备设计等。机械设计的定义与分类42024/3/26实现预期功能提高性能和质量降低成本促进创新和发展机械设计的重要性通过合理的设计，可以使机械系统实现预期的运动和功能，满足使用要求。合理的设计可以降低制造成本和使用成本，提高经济效益。良好的机械设计可以提高机械系统的性能和质量，如提高精度、稳定性、可靠性等。机械设计是机械产品创新和发展的基础，通过不断的设计改进和优化，可以推动机械技术的进步。52024/3/26功能性原则设计应首先满足机械系统的功能要求，实现预期的运动和动力传递。可靠性原则设计应保证机械系统的可靠性，使其在规定的条件下和规定的时间内能够正常工作。经济性原则设计应考虑制造成本和使用成本，力求以最低的成本实现所需的功能。安全性原则设计应保证机械系统的安全性，防止发生人身伤害和财产损失。美观性原则设计应注重机械系统的外观造型和色彩搭配，使其具有美感。环保性原则设计应考虑环保要求，减少对环境的污染和资源的浪费。机械设计的基本原则62024/3/2602机械设计基础知识72024/3/26包括力、力矩、力偶等概念及其性质。静力学基本概念约束与约束力受力分析与受力图分析物体受力情况时，必须考虑约束对物体的作用。将研究对象从周围物体中隔离出来，分析其受力情况，并画出受力图是研究力学问题的基础。030201力学基础知识82024/3/26包括应力、应变、弹性模量等概念及其物理意义。材料力学的基本概念研究材料在拉伸或压缩时的力学性能及变形规律。拉伸与压缩分析剪切与挤压的受力特点及实用计算方法。剪切与挤压研究等直圆杆在扭转时的应力、应变及强度条件。扭转材料力学基础知识92024/3/26了解机械制造工艺的基本概念、任务和发展趋势。机械制造工艺概述毛坯选择与加工余量确定工艺规程的制定典型零件加工工艺合理选择毛坯类型，确定加工余量，为后续加工提供基础。根据生产纲领和零件图，制定合理的工艺规程，包括工序安排、设备选择、工艺装备设计等。了解轴类、套类、箱体类等典型零件的加工工艺特点和方法。机械制造工艺基础知识102024/3/2603机械零件设计112024/3/26根据承载方式、转速、刚度等要求选择合适的轴类型，如心轴、转轴、传动轴等。轴的类型与选择选用合适的材料，如碳钢、合金钢等，并进行适当的热处理以提高轴的力学性能。轴的材料与热处理根据轴的受力情况，进行弯曲强度、扭转强度、刚度等计算，确保轴的安全可靠。轴的强度与刚度计算合理安排轴上零件的布局，设计合适的轴肩、键槽、退刀槽等结构，以便于加工和装配。轴的结构设计轴的设计122024/3/26轴承的材料与热处理选用合适的材料，如轴承钢、陶瓷等，并进行适当的热处理以提高轴承的耐磨性和疲劳强度。轴承的润滑与密封设计合适的润滑方式和密封结构，以防止润滑剂泄漏和外界杂质侵入。轴承的精度与游隙根据使用要求选择合适的轴承精度等级和游隙，以确保轴承的运转精度和使用寿命。轴承的类型与选择根据转速、载荷、精度等要求选择合适的轴承类型，如滚动轴承、滑动轴承等。轴承的设计132024/3/26ABCD齿轮的设计齿轮的类型与选择根据传动要求选择合适的齿轮类型，如圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆等。齿轮的精度与公差根据使用要求选择合适的齿轮精度等级和公差，以确保齿轮的传动精度和使用寿命。齿轮的材料与热处理选用合适的材料，如渗碳钢、合金钢等，并进行适当的热处理以提高齿轮的力学性能。齿轮的润滑与冷却设计合适的润滑方式和冷却结构，以降低齿轮传动的摩擦热和磨损。142024/3/26联轴器和离合器的设计联轴器的类型与选择根据转速、转矩、轴向位移等要求选择合适的联轴器类型，如刚性联轴器、弹性联轴器等。离合器的类型与选择根据工作要求选择合适的离合器类型，如牙嵌离合器、摩擦离合器等。联轴器和离合器的材料与热处理选用合适的材料，并进行适当的热处理以提高其力学性能和使用寿命。联轴器和离合器的结构设计设计合适的结构以满足使用要求，如轴向位移补偿、转矩传递等。同时考虑便于加工和装配的因素。152024/3/2604机械传动设计162024/3/26带传动的类型和应用了解平带、V带、多楔带等不同类型的带传动及其应用场景。掌握带传动的工作原理，包括带的张紧、摩擦和滑动等现象。学习如何确定带的型号、根数、中心距、张紧力等关键参数，以满足传动需求。了解带传动的失效形式，如打滑、疲劳断裂等，并掌握相应的设计准则。带传动的工作原理带传动的参数设计带传动的失效形式及设计准则带传动设计172024/3/26了解滚子链、齿形链等不同类型的链传动及其应用场景。链传动的类型和应用掌握链传动的工作原理，包括链轮的啮合、链条的张紧和润滑等。链传动的工作原理学习如何确定链条的型号、节距、中心距、张紧力等关键参数，以满足传动需求。链传动的参数设计了解链传动的失效形式，如链条疲劳断裂、链轮磨损等，并掌握相应的设计准则。链传动的失效形式及设计准则链传动设计182024/3/2601了解圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗杆蜗轮等不同类型的齿轮传动及其应用场景。齿轮传动的类型和应用02掌握齿轮传动的工作原理，包括齿轮的啮合、转速和扭矩的传递等。齿轮传动的工作原理03学习如何确定齿轮的模数、齿数、压力角等关键参数，以满足传动需求。齿轮传动的参数设计04了解齿轮传动的失效形式，如齿面磨损、齿根弯曲疲劳等，并掌握相应的设计准则。齿轮传动的失效形式及设计准则齿轮传动设计192024/3/26了解圆柱蜗杆、环面蜗杆等不同类型的蜗杆传动及其应用场景。蜗杆传动的类型和应用掌握蜗杆传动的工作原理，包括蜗杆与蜗轮的啮合、转速和扭矩的传递等。蜗杆传动的工作原理学习如何确定蜗杆的分度圆直径、模数、压力角等关键参数，以满足传动需求。蜗杆传动的参数设计了解蜗杆传动的失效形式，如蜗轮磨损、蜗杆弯曲疲劳等，并掌握相应的设计准则。蜗杆传动的失效形式及设计准则蜗杆传动设计202024/3/2605液压与气压传动设计212024/3/26液压控制阀详述液压控制阀的种类、工作原理、性能参数及应用场合。液压泵和液压马达介绍液压泵和液压马达的工作原理、类型、性能参数及选用方法。液压缸阐述液压缸的结构类型、特点、设计计算及选用注意事项。液压辅助元件介绍油箱、滤油器、冷却器、蓄能器等辅助元件的作用、类型及选用方法。液压系统设计讲解液压系统的基本回路、系统设计与计算步骤，以及系统性能评价与优化方法。液压传动设计222024/3/26气压传动系统设计讲解气压传动系统的基本回路、系统设计与计算步骤，以及系统性能评价与优化方法。气动辅助元件介绍消声器、过滤器、油雾器、转换器等辅助元件的作用、类型及选用方法。气动控制阀详述气动控制阀的种类、工作原理、性能参数及应用场合。气源装置介绍空气压缩机、后冷却器、储气罐等气源装置的作用、类型及选用方法。气动执行元件阐述气缸和气马达的工作原理、类型、性能参数及选用方法。气压传动设计232024/3/26液压传动具有功率密度大、调速范围宽、响应速度快等优点；缺点比较气压传动存在气体可压缩性导致的定位精度不高、稳定性差等问题。优点比较气压传动具有结构简单、维护方便、成本低廉等优点。液压传动存在泄漏、油液污染等问题，对工作环境有一定要求；010203040506液压与气压传动的优缺点比较242024/3/2606机械设计实践与应用252024/3/26明确设计目标、进行需求分析、制定设计方案、详细设计、制造与装配、测试与评估。设计流程创新设计思维，注重功能实现与性能优化，考虑人机交互与用户体验。设计思维运用CAD、CAE等计算机辅助设计工具，提高设计效率与准确性。设计工具机械设计实践方法262024/3/26

机械设计案例分析案例一精密机床设计。重点考虑机床的精度、稳定性、刚性等性能要求，以及结构布局、传动系统、控制系统等方面的设计。案例二机器人设计。针对机器人的应用场景，进行机构设计、传感器与控制系统集成、运动规划与控制等方面的设计实践。案例三汽车设计。围绕汽车的整体性能、安全性、舒适性等方面，进行车身结构、底盘系统、动力系统等的设计与分析。272024/3/26优化设计运用数学优化方法，对机械产品的结构参数、性能参数等进行优化，提高产品的综合性能。有限元分析利用有限元方法对机