1、2023-2-15机械设计基础知识PPT机械设计基础知识机械设计基础知识 PPT(1)机械设计基础知识PPT机械设计基础知识PPT1.1、机械设计的一般程序 一般而言，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键一环。机械设计是一个创造性的工作过程，实践经验是保证设计质量的重要因素。因此，要求设计者特别注意经验的积累。计划阶段 方案设计阶段 技术设计阶段 技术文件编制阶段1.1.1、计划阶段 包括：需求分析、明确功能、制定设计任务书。机械设计基础知识PPT设计任务书机器的功能 经济性估计 制造要求的大致估计 基本使用要求 预计的设计周期 1.1.2、方案设计阶段 对机器的功能进行综合分析、确定功能参数、
2、提出实现方案。在制定功能参数时一定要注意恰当处理需要与可能、理想与现实、长远目标与当前目标等之间的关系。一般而言，实现同一个功能，有多种可能的方案。以螺纹制造为例：有车削、滚压、板牙加工等方法。方法不同，其执行部分的工作原理也不同,因此，存在一个方案的比较和取舍问题。机械设计基础知识PPT方案评价原则：经济性、技术上可行。总费用设计制造费用使用费用费用复杂程度经济性-总费用最低。方案设计阶段要正确处理好借鉴与创新的关系。同类机器的成功的先例应当借鉴，但其中的薄弱环节和不符合现有任务要求的部分应当加以改进或替换。一味求新而把合理的原有经验弃置不用保守和照搬原有设计坚决反对1.1.3、技术设计阶段
3、 绘制总装配草图、部件装配草图，由草图确定零部件的外形、基本尺寸和零件工作图。机械设计基础知识PPT为了确定零件的基本尺寸，必须完成以下工作：1）机器的运动学设计 确定原动机的参数（功率、转速、线速度等）。求解构件的运动参数（转速、速度、加速度等）。2）机器的动力学设计 计算构件所受公称载荷（名义载荷）的大小和特性。3）零件的工作能力设计 由公称载荷大小和特性，根据工作能力准则作零部件的初步设计。通过计算或类比得出零件的基本尺寸。4）部件装配草图及总装配草图的设计-结构设计5）主要零件的校核计算 以结构设计尺寸为依据，对零件进行精确的受力分析和工作能力校核计算。机械设计基础知识PPT1.1.4
4、、技术文件编制 技术文件 设计说明书 使用说明书 零件明细表 标准件汇总表产品验收条件.技术文件-用来说明产品性能、设计、制造、操作使用、维护、或其它所有与产品相关的文档资料。机械设计基础知识PPT机械设计基础知识PPT使用功能要求经济性要求劳动保护要求可靠性要求其它专用要求使用功能要求-机器应具有预定的使用功能。这主要靠正确地选择机器的工作原理，正确地设计或选用能够全面实现功能要求的执行机构、传动机构和原动机，以及合理地配置必要的辅助系统来实现。-在满足预期功能的前提下，要求性能好、效率高、成本低，造型美观，在预定使用期限内要安全可靠，操作方便、维修简单。设计机器的任务是在当前技术发展所能达
5、到的条件下，根据生产及生活的需要提出的。不管机器的类型如何，一般来说，对机器都要提出以下的基本要求：1.2、机械设计的基本要求机械设计基础知识PPT提高使用经济性指标的主要途径有:1）合理地提高机器的机械化和自动化水平，以期提高机器的生产率；2）选用高效率的传动系统，尽可能减少传动的中间环节，以期降低能源消耗；3）适当地采用防护及润滑，以延长机器的使用寿命；4）采用可靠的密封，减少或消除渗漏现象。经济性要求-机器的经济性体现在设计、制造和使用的全过程中，设计机器时就要全面综合地进行考虑。设计制造的经济性表现为机器的成本低，使用经济性表现为高生产率，高效率，低能耗，以及低的管理和维护费用等。提高
6、设计和制造经济性指标的主要途径有:1）采用先进的现代设计方法(CAD)，使设计参数最优化,达到尽可能精确的计算结果,保证机器足够的可靠性；2）最大限度地采用标准化、系列化及通用化的零、部件；3）尽可能采用新技术、新工艺、新结构和新材料；4）合理地组织设计和制造过程；5）力求改善零件的结构工艺性，使其用料少、易加工、易装配。机械设计基础知识PPT劳动保护要求1）要使机器的操作者方便和安全。因此设计时要按照人机工程学的观点布置各种按钮、手柄，使操作方式符合人们的 心理和习惯。同时，设置完善的安全装置、报警装置、显示装置等。2）改善操作者及机器的环境。所设计的机器应符合劳动保护法规的要求。降低机器运
7、转时的噪声水平，防止有毒、有害介质的渗漏，对废水、废气和废液进行治理。可靠性要求机器的可靠度-指在规定的使用时间内和预定的环境下机器能够正常工作的概率。机器由于某种故障而不能完成预定的功能称为失效，它是随机发生的，其原因是零件所受的载荷、环境温度、零件本身物理和机械性能等因素是随机变化的。为了提高零件的可靠性，就应当在工作条件和零件性能两个方面使其变化尽可能小。机械设计基础知识PPT其它专用要求其它专用要求-针对不同机器所特有的要求。例如：1)对机床有长期保持精度的要求；2)对飞机有质量小，飞行阻力小而运载能力大的要求；3)对流动使用的机器有便于安装和拆卸的要求；4)对大型机器有便于运输的要求
8、等等。机械设计基础知识PPT2.1、机械零件的主要失效形式 机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。机械零件的主要失效形式有断裂、塑性变形、过大的弹性变形、表面失效、破坏正常工作条件引起的失效等。同一种零件可能有多种失效形式，在各种失效形式中，到底哪一种为主要失效形式，应根据零件的材料、具体结构和工作条件等来确定。以轴为例，对于载荷稳定的、一般用途的转轴。疲劳断裂是其主要失效形式；对于精密主轴，弹性变形量过大是其主要失效形式；而对于速转动的轴，发生共振、丧失振动稳定性则可能是其主要失效形式。机械设计基础知识PPT2.2、机械设计的设计计算准则 设计机械零件时，保证零件不发生失效所依据的基
9、本原则，称为设计计算准则。概括地讲主要有以下几个准则：机械设计基础知识PPT机械设计基础知识PPT机械设计基础知识PPT机械设计基础知识PPT机械设计基础知识PPT机械设计基础知识PPT机械设计基础知识PPT机械设计基础知识PPT机械设计基础知识PPT机械设计基础知识PPT机械设计基础知识PPT机械设计基础知识PPT机械设计基础知识PPT机械设计基础知识PPT机械设计基础知识PPT3.1、机械零件的设计方法 目前常用的机械零件设计方法有四种。3.1.1、理论设计l根据长期总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计，称为理论设计。理论设计分为设计计算和校核计算两种。设计计算指由理论设计计算公式确定
10、零件的主要参数和尺寸；校核计算是先按经验和某些简易的方法初步确定出零件的主要参数和尺寸，然后用理沦校核公式进行校核计算。设计计算多用于能通过简单的力学模型进行设计的零件；校核计算则多用于结构及应力分布较复杂，但又能进行强度计算或刚度计算的零件。机械设计基础知识PPT3.1.2、经验设计l根据对某类零件已有的设计与使用实践而归纳出的经验公式和数据，或用类比的方法所进行的设计，称为经验设计。经验设计对那些使用要求变动不大而结构形状已典型化的零件(如箱体、机架等)，是很有效的设计方法。机械设计基础知识PPT3.1.3、模型实验设计l对于一些尺寸很大、结构复杂、工况条件特殊而又难以进行理论计算的重要零
11、部件(如一些重型整体机械零件)，为了提高设计的可靠性，可采用模型实验设计的方法。即把初步设计的零部件或机器根据相似理论做成小模型或小尺寸样机，经过实验考核其性能，取得必要的数据，然后根据实验结果对设计进行逐步的修改，使其达到完善。这样的过程称为模型实验设计。机械设计基础知识PPT3.1.4、计算机辅助设计(CAD)l利用电子计算机及配套设备和相应的设计计算程序，辅助设计人员进行工程和零、部件设计的过程，称为计算机辅助设计(简称 CAD)。利用计算机辅助机械设计，可以使那些从前难以想象的庞大的设计工作量，在很短的时间内完成，并能取得相当高的计算精度。机械设计基础知识PPT3.2、机械零件的设计，
12、一般要经过以下几个步骤:根据零件的使用要求，选择零件的类型和结构。为此，必须对各种零件的不同类型、优缺点、特性与使用范围等，有综合对比及正确选用的能力。根据机器的总体设计方案，针对零件的工作情况进行载荷分析，确定零件的计算载荷。根据零件的工作条件和零件的特殊要求，选择合适的材料。1.分析零件可能出现的失效形式，确定零件的设计计算准则。机械设计基础知识PPT根据设计计算准则，确定出零件的主要参数和尺寸，并进行标准化或圆整。根据结构上和工艺上的要求，进行零件的结构设计；在细节设计完成后，必要时还需进行详细的校核计算，以判定结构的合理性，并在作必要地修改后绘制零件工作图。编写设计计算说明书。机械设计
13、基础知识PPT 机械零件常用的材料有：钢、铸铁、有色金属、非金属材料等。材料的选择及热处理方法是机械设计中的一个重要问题，也是一个受多方面因素制约的问题。在以后各有关章节中，将分别介绍根据经验而推荐的适用材料。以下仅介绍选择材料的一般原则，做为选择材料的依据：（1 1）零件所受载荷及应力的大小和性质）零件所受载荷及应力的大小和性质 通常，受载大的零件应选用机械强度高的材料；在静应力作用下工作的零件可选用脆性材料；在冲击、振动及变载荷作用下工作的零件应选用塑性材料。机械设计基础知识PPT(2)(2)零件的工作情况零件的工作情况 l零件的工作情况是指零件所处的环境特点、工作温度和摩擦、磨损的程度等
14、。通常，在湿热环境下工作的零件应选用防锈和耐腐蚀能力强的材料，如不锈钢、铜合金、铝合金等；当工作温度变化很大时，则既要考虑互相配合的两零件材料的线膨胀系数相差不能过大，又要考虑材料的机械性能随温度而变化的情况；当零件在工作中可能发生摩擦、摩损时，应选用适于进行表面硬化处理的材料和减摩耐磨材料。机械设计基础知识PPT(3)(3)零件的尺寸和质量零件的尺寸和质量l零件尺寸和质量的大小与零件材料的品种及毛坯制取方法有关。当用铸造材料制造毛坯时，一般可不受零件尺寸和质量大小的影响；而用锻造材料制造毛坯时，则需考虑锻造机械设备的生产能力，故一般用于零件尺寸和质量不大的情况；此外，为了减小零件的尺寸和质量
15、，应尽可能选用强度高而密度小的材料。机械设计基础知识PPT(4)(4)零件的结构及材料的加工可能性零件的结构及材料的加工可能性l结构复杂的零件常用铸造毛坯，应选用铸造工艺性好的材料，如铸铁、铸钢等；结构较复杂的零件也可以用板材冲压出元件后再焊接而成，这时，应选用冲压和焊接工艺性都好的材料；而结构简单、强度要求高的零件可用锻造毛坯，应选用锻造工艺性奸的材料，如锻钢等。机械设计基础知识PPT(5)(5)材料的经济性材料的经济性l在满足使用要求的前提下，应尽可能选用价格低廉的材料；对于大量生产的零件，宜选铸造材料；对于少量或单件生产的零件，宜选用焊接材料或锻造材料。(6)(6)材料的供应情况材料的供
16、应情况l 选择材料时，应考虑到当时当地的材料供应情况，在满足使用要求的前提下，应优先选用库存材料，或当地材料、国产材料。机械设计基础知识PPTl所谓零件的标准化，就是对零件的尺寸、结构要素、材料性能、检验方法、设计方法、制图要求等，制定出各式各样的、大家共同遵守的标准。它的基本特征是统一、简化。标准化的意义在于：能以最先进的方法在专门化工厂中对那些用途最广的零件进行大量的、集中的制造，以提高质量，降低成本；统一了材料和零件的性能指标，使其能够进行比较，提高了零件性能的可靠性；采用了标准结构及标准零部件，可以简化设计工作，缩短设计周期，提高设计质量，同时，零件的标准化还便于互换和机器的维修。机械设计基础知识PPTl标准化是组织现代化大生产的重要手段，也是实行科学管理的重要措施之一。因此，世界上先进国家都非常重视标准化，并且成立了标准化的国际组织ISO。我国已加入了国际标准化组织(1SO)，现制订和颁布的标准已采用了相应的国际标准。从运用范围上来讲，我国现已发布的与机械零件设计有关的标准，可分为国家标准(GB)、部颁标准(如JB、YB等)和企业标准三个等级。设计机械零件时除了推荐采用的标准(如标准直径)外必须自觉执行现行规定的标准。2023-2-15机械设计基础知识PPT
