(2024年)机械设计基础电子教案

机械设计基础电子教案12024/3/26contents目录课程介绍与教学目标机械设计基本概念与原理常用机构设计与分析连接件与紧固件设计轴系零部件设计液压传动基础知识总结回顾与拓展延伸22024/3/2601课程介绍与教学目标32024/3/26机械设计是机械工程领域的重要分支，涉及机械产品的设计、制造、测试等方面。随着制造业的快速发展，机械设计人才的需求不断增加，掌握机械设计基础知识具有重要意义。本课程作为机械设计入门课程，旨在培养学生掌握机械设计的基本原理和方法，为后续专业课程学习打下基础。课程背景及意义42024/3/26掌握机械设计的基本原理和方法，包括机械零件的设计、机械传动的设计、机械系统的设计等。培养学生具备独立进行机械设计的能力，包括分析问题、设计方案、绘制图纸等。要求学生具备扎实的机械设计基础知识，能够熟练运用所学知识解决实际工程问题。教学目标与要求52024/3/26《机械设计基础》（第X版），XXX主编，机械工业出版社。《机械设计手册》（第X版），XXX主编，化学工业出版社；《现代机械设计方法》，XXX著，清华大学出版社。教材选用及参考书目参考书目教材选用62024/3/2602机械设计基本概念与原理72024/3/26机械设计的定义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。机械设计的分类分为新型设计、继承设计和变型设计3类。机械设计定义及分类82024/3/26机械设计的基本原则技术性能准则、经济性能准则、劳动保护准则、工艺性能准则及造型美学准则。机械设计的基本方法理论设计、经验设计和模型实验设计。机械设计基本原则与方法92024/3/26根据用户订货、市场需要和新科研成果制定设计任务；初步设计；技术设计；工作图设计；定型设计。机械设计的基本流程保证机器或部件实现预定功能，达到各项性能指标；满足可靠性要求；满足经济性要求；操作方便、工作安全；造型美观，与环境协调。机械设计的基本规范机械设计流程与规范102024/3/2603常用机构设计与分析112024/3/26

平面连杆机构设计平面连杆机构的基本形式包括曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构等。平面连杆机构的设计步骤确定机构类型、选择原动件、确定机构运动参数、进行机构运动分析和力分析、优化设计并校核。平面连杆机构的优缺点优点包括可以实现多种运动规律和复杂运动轨迹，缺点包括存在死点位置、传动效率低等。122024/3/2603凸轮机构的优缺点优点包括可以实现任意复杂的运动规律和较高的定位精度，缺点包括存在冲击和噪声、需要较高的制造精度等。01凸轮机构的基本形式包括盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮等。02凸轮机构的设计步骤确定凸轮类型、选择从动件运动规律、确定凸轮基圆半径和偏心距、绘制凸轮轮廓曲线、进行机构运动分析和力分析。凸轮机构设计132024/3/26123包括圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、蜗杆传动等。齿轮传动的基本形式确定齿轮类型、选择齿轮材料和热处理方式、确定齿轮模数和齿数、计算齿轮几何尺寸和传动比、进行齿轮强度校核。齿轮传动的设计步骤优点包括传动效率高、结构紧凑、工作可靠等，缺点包括制造和安装精度要求较高、存在振动和噪声等。齿轮传动的优缺点齿轮传动机构设计142024/3/2604连接件与紧固件设计152024/3/26螺纹连接件的类型和选择01根据应用场景和需求，选择合适的螺纹连接件类型，如螺栓、螺钉、螺柱等。螺纹连接件的强度和刚度计算02根据连接件所受的载荷和工作环境，进行强度和刚度计算，确保连接件的可靠性和稳定性。螺纹连接件的预紧和防松措施03采用适当的预紧力和防松措施，如锁紧垫圈、锁紧螺母等，以防止连接件在振动或冲击载荷下松动。螺纹连接件设计162024/3/26键连接件的强度校核根据键连接件所受的剪切应力和挤压应力，进行强度校核，确保连接件的承载能力。键连接件的装配和调整采用适当的装配和调整方法，如修配、调整垫片等，以保证键连接件的装配精度和传动稳定性。键连接件的类型和选择根据轴和轮毂的尺寸、载荷性质和工作条件，选择合适的键连接件类型，如平键、半圆键、楔键等。键连接件设计172024/3/26销连接件的类型和选择根据连接形式和载荷性质，选择合适的销连接件类型，如圆柱销、圆锥销、开口销等。销连接件的强度校核根据销连接件所受的剪切应力和挤压应力，进行强度校核，确保连接件的承载能力。销连接件的装配和调整采用适当的装配和调整方法，如修配、调整垫片等，以保证销连接件的装配精度和定位稳定性。同时，注意检查销孔的加工质量和配合精度，以确保连接的可靠性。销连接件设计182024/3/2605轴系零部件设计192024/3/26根据轴的受力情况和轴上零件的安装、定位及轴的加工工艺等要求进行轴的结构设计。轴的结构设计轴的计算轴的校核包括轴的强度计算、刚度计算和振动稳定性计算等，以确定轴的尺寸和形状。对设计完成的轴进行强度、刚度和振动稳定性等方面的校核，以确保轴的安全可靠。030201轴的设计计算与校核202024/3/26轴承的类型和选用根据轴的受力情况、转速、精度和工作环境等条件，选择合适的轴承类型。轴承的计算包括轴承的寿命计算、载荷计算和转速计算等，以确定轴承的尺寸和性能参数。轴承的校核对选用的轴承进行寿命、载荷和转速等方面的校核，以确保轴承的安全可靠。轴承的选用与校核212024/3/26联轴器的类型和选用根据轴的传递扭矩、转速、工作环境和安装要求等条件，选择合适的联轴器类型。离合器的类型和选用根据轴的传递功率、工作环境和操作要求等条件，选择合适的离合器类型。联轴器和离合器的校核对选用的联轴器和离合器进行扭矩、转速和工作环境等方面的校核，以确保其安全可靠。同时，还需考虑联轴器和离合器的安装、调整和维护等要求，以确保其正常工作。联轴器和离合器选用222024/3/2606液压传动基础知识232024/3/26液压传动工作原理及特点液压传动工作原理液压传动是利用液体作为工作介质来传递动力和运动的传动方式。它依靠液体的压力能来传递动力，通过控制液体的流动方向和流量来实现对执行机构的控制。液压传动特点液压传动具有功率密度大、传动平稳、调速范围宽、易于实现自动化等优点。同时，液压传动也存在一些缺点，如效率较低、易泄漏、对油温变化敏感等。242024/3/26010203液压泵工作原理液压泵是液压系统中的动力元件，它将原动机的机械能转换为液体的压力能。液压泵的工作原理通常是通过容积变化来实现的，即利用泵的密封容积周期性地增大和减小来吸油和压油。液压马达工作原理液压马达是液压系统中的执行元件，它将液体的压力能转换为机械能输出。液压马达的工作原理与液压泵相反，它是通过液体压力作用在马达的活塞或叶片上，使其产生旋转运动。液压泵和液压马达性能参数液压泵和液压马达的主要性能参数包括排量、压力、转速、效率等。排量是指泵或马达每转一周所排出或吸入的液体体积；压力是指液体在系统中的压力大小；转速是指泵或马达的旋转速度；效率是指泵或马达的能量转换效率。液压泵和液压马达工作原理及性能参数252024/3/26液压缸工作原理液压缸是液压系统中的执行元件，它将液体的压力能转换为直线运动或摆动运动的机械能。液压缸的工作原理是利用液体压力作用在活塞上，使其产生直线运动或摆动运动。液压缸性能参数液压缸的主要性能参数包括推力、拉力、行程、速度等。推力是指液压缸在输出力时的最大力；拉力是指液压缸在拉力作用下的最大力；行程是指活塞在缸体内移动的距离；速度是指活塞在缸体内移动的速度。液压缸工作原理及性能参数262024/3/2607总结回顾与拓展延伸272024/3/26ABCD课程重点难点总结回顾机械设计基本概念回顾机械设计的基本概念、设计流程、设计原则等基础知识。传动系统设计回顾传动系统（如带传动、链传动、齿轮传动等）的设计步骤、参数选择及优化方法。常用机构设计总结常用机构（如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等）的设计方法、特点及应用。轴系零部件设计总结轴系零部件（如轴承、联轴器、离合器等）的设计要点、选型原则及安装调整方法。282024/3/2601介绍机器人机构设计的最新进展，如柔性机构、可穿戴机构等。机器人机构设计02阐述3D打印技术在复杂零件制造、轻量化设计等方面的应用前景。3D打印技术在机械设计中的应用03探讨智能机械设计的发展趋势，如自适应设计、协同设计等。智能机械设计相关领域前沿动态介绍292024/3/26项目二可穿戴外骨骼机器人。介绍一款可穿戴外骨骼机器人的设计理念、实现方法及应用前