機械設計基礎教材課件2024/3/241contents目錄機械設計概述機械設計基礎知識機械零件設計機械傳動設計軸系零部件設計機械設計實踐與應用2024/3/24201機械設計概述2024/3/243定義機械設計是根據使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構思、分析和計算并將其轉化為具體的描述以作為制造依據的工作過程。重要性機械設計是機械工程的重要組成部分，是機械生產的第一步，是決定機械性能的最主要因素。機械設計的定義與重要性2024/3/244機械設計的歷史可以追溯到古代，如中國的指南車、記里鼓車等都是機械設計的杰作。隨著工業革命的興起，機械設計得到了飛速的發展，出現了許多新的設計理論和方法。歷史現代機械設計已經發展成為一個綜合性的學科，涉及到力學、材料學、熱力學、控制學等多個領域。同時，隨著計算機技術的發展，機械設計也實現了數字化、智能化的發展。發展機械設計的歷史與發展2024/3/245分類根據設計對象的不同，機械設計可分為新型設計、繼承設計和變型設計3類。要點一要點二內容機械設計的主要內容包括設計計算、結構設計、工藝設計和經濟性評估等。其中，設計計算包括運動學計算、動力學計算、強度計算等；結構設計包括零件設計、裝配設計、外觀設計等；工藝設計包括加工工藝設計、裝配工藝設計等；經濟性評估則是對設計方案進行成本效益分析，以確定最佳設計方案。機械設計的分類與內容2024/3/24602機械設計基礎知識2024/3/247力學基礎知識包括力、力矩、力偶等概念及其性質。能夠正確繪制物體受力圖，并進行受力分析。掌握剛體平衡條件及其應用，如二力平衡、三力平衡等。了解摩擦現象及其分類，掌握摩擦角、摩擦系數等概念。靜力學基本概念受力分析平衡條件摩擦2024/3/248彎曲掌握梁彎曲時的正應力與切應力計算，了解梁的變形及剛度條件。扭轉掌握圓軸扭轉時的應力與變形計算，了解非圓截面軸扭轉特點。剪切與擠壓了解剪切與擠壓現象，掌握相關強度條件。材料力學基本概念包括應力、應變、彈性模量、泊松比等概念及其物理意義。拉伸與壓縮掌握拉伸與壓縮時材料的力學性能及強度條件。材料力學基礎知識2024/3/249毛坯選擇與加工余量掌握毛坯選擇原則及加工余量的確定方法。機械制造工藝概述了解機械制造工藝的基本概念、分類及特點。切削加工基礎知識了解切削運動、切削要素、刀具角度等基本概念，掌握切削力、切削熱及刀具磨損等基礎知識。加工精度與表面質量了解加工精度與表面質量的概念及其影響因素，掌握提高加工精度和表面質量的方法。機床與夾具基礎知識了解機床類型、結構及其工作原理，掌握夾具設計原理及常用夾具類型。機械制造工藝基礎知識2024/3/241003機械零件設計2024/3/2411滿足機器或設備的性能要求，實現預定功能，保證可靠性，降低成本。零件設計的目的零件設計的原則零件設計的步驟根據使用要求、制造工藝、經濟性和環保性等綜合考慮。明確設計任務，進行調查研究，制定設計方案，繪制圖紙，編寫技術文件。030201零件設計的基本概念2024/3/241203提高零件強度與剛度的方法優化結構形狀，選用高強度材料，采用熱處理或表面強化處理等。01強度設計保證零件在正常工作條件下不發生斷裂或塑性變形。需要考慮的因素有載荷性質、應力狀態、材料性能等。02剛度設計保證零件在受力時變形量不超過允許范圍。需要考慮的因素有結構形狀、支撐條件、材料彈性模量等。零件的強度與剛度設計2024/3/2413

零件的耐磨性設計耐磨性設計的目的保證零件在摩擦、磨損條件下能夠長期正常工作。影響耐磨性的因素載荷、速度、溫度、潤滑條件、材料性能等。提高零件耐磨性的方法選用耐磨材料，優化摩擦副結構，改善潤滑條件，降低表面粗糙度等。2024/3/241404機械傳動設計2024/3/2415123研究將動力從原動機傳遞到工作機，實現動力傳遞和轉換的裝置設計。傳動設計的定義根據傳動方式的不同，可分為摩擦傳動、嚙合傳動等。傳動設計的分類保證傳動比準確、工作平穩、效率高、壽命長等。傳動設計的基本要求傳動設計的基本概念2024/3/2416平帶傳動、V帶傳動、多楔帶傳動等。帶傳動的類型結構簡單、制造容易、成本低廉、維護方便等。帶傳動的特點確定帶型、選擇帶輪材料和結構、確定中心距和帶長、驗算帶傳動的承載能力等。帶傳動的設計步驟帶傳動設計2024/3/2417鏈傳動的類型滾子鏈傳動、齒形鏈傳動等。鏈傳動的特點與帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和打滑現象，平均傳動比準確，工作可靠，效率高；傳遞功率大，過載能力強，相同工況下的傳動尺寸小；所需張緊力小，作用于軸上的壓力小；能在高溫、低速、重載等惡劣條件下工作。鏈傳動的設計步驟選擇鏈輪齒數、確定鏈節距和排數、計算鏈長并選取標準鏈長、驗算鏈傳動的運動平穩性和強度等。鏈傳動設計2024/3/2418圓柱齒輪傳動、圓錐齒輪傳動、蝸桿蝸輪傳動等。齒輪傳動的類型傳動比準確、效率高、結構緊湊、工作可靠、壽命長等。齒輪傳動的特點確定齒輪類型、選擇齒輪材料和熱處理方式、確定齒輪模數和齒數、計算齒輪幾何尺寸并繪制齒輪圖、驗算齒輪傳動的強度等。齒輪傳動的設計步驟齒輪傳動設計2024/3/241905軸系零部件設計2024/3/2420軸的類型與特點軸的材料與熱處理軸的結構設計軸的強度與剛度計算軸的設計根據承載方式可分為轉軸、心軸和傳動軸；根據軸線形狀可分為直軸和曲軸。需考慮軸上零件的裝拆、定位、固定以及軸承的類型與尺寸等因素。常用材料有碳素鋼和合金鋼，需進行調質或表面淬火等熱處理。根據軸的受力情況，進行彎曲強度、扭轉強度和剛度計算。2024/3/2421軸承的類型與特點軸承的選用軸承的組合設計軸承的壽命計算軸承的選用與設計01020304包括滾動軸承和滑動軸承兩大類，各有其優缺點和適用場合。根據工作條件、載荷性質、轉速高低以及安裝和維護要求等因素進行選擇。需考慮軸承的配置、軸向固定、軸承的游隙調整以及潤滑與密封等問題。根據軸承的載荷、轉速和工作環境等因素，進行壽命估算。2024/3/2422包括剛性聯軸器、撓性聯軸器和安全聯軸器等，各有其適用范圍和優缺點。聯軸器的類型與特點聯軸器的選用離合器的類型與特點離合器的選用與設計根據工作條件、傳遞扭矩、轉速高低以及安裝和維護要求等因素進行選擇。包括牙嵌離合器、摩擦離合器和電磁離合器等，各有其工作原理和適用場合。需考慮傳遞扭矩、接合與分離要求、工作條件以及安裝和維護要求等因素。聯軸器與離合器的選用與設計2024/3/242306機械設計實踐與應用2024/3/2424明確設計任務，收集相關資料，了解設計對象的工作原理、結構特點等。設計準備根據設計任務和要求，提出多種設計方案，并進行比較和評估。方案設計對選定的方案進行詳細設計，包括結構設計、材料選擇、工藝制定等。技術設計在技術設計的基礎上，繪制出符合生產要求的施工圖紙。施工圖設計機械設計的基本流程與方法2024/3/2425案例二某型號機床主軸箱的設計。根據機床的工作要求和主軸箱的結構特點，提出多種設計方案，并進行比較和評估，最終確定最優方案并進行詳細設計。案例一某型號減速器的設計。通過分析減速器的工作原理和結構特點，確定設計方案，并進行詳細設計和施工圖繪制。案例三某型號輸送機的設計。根據輸送機的輸送能力和使用環境要求，進行結構設計和材料選擇，并繪制出符合生產要求的施工圖紙。機械設計實踐案例分析2024/3/24260102計算機輔助設計（CAD）利用計算機技術進行機械設計，提高設計效率和準確性。優化設計運用數學優化理論和方法，對設計方案進行優化和改進，提高設計質量和經濟效益。有限元分析（FEA）利用有限