机械设计概论PPT课件_1

1、机械设计,主讲：李爱军,联系方式： 2781723（办公室:新实验楼514） 2301648(家)，15966970696（手机）,64学时: 1、3个实验（6学时） 2、课程设计（23周） 3、作业 考试课(闭卷）：卷面成绩占80%，平时作业、考勤、实验占20%。,人类在长期的生产和生活实践中创造和发明了机械，其目的是为了减轻或替代人的劳动，提高劳动生产率。在我国，机械的设计、创造、发展及使用有着悠久的历史,三千年前就出现了简单的纺织机；在两千年前，已将绳轮、凸轮、连杆机构等用于生产中。东汉张衡将杆机构巧妙地使用在人类第一台地震仪上。,新中国诞生后，我国的机械工业和机械学科有了很大的发展。目前我国不但能自行设计大型、精密、成套高新技术设备，而且，还大量出口，缩短了与先进工业国家的距离。但在机械工程领域中，我国的机械产品设计水平与国际先进水平还有相当大的差距。为了改变我国机械工业的现状，培养高素质技术应用型专门人才的任务十分紧迫。,绪论,本课程是一门专门介绍和机械设计有关的基础知识、培养学生综合机械设计能力的课程，它是以组成机器的常用机构及通用零部件为研究对象的学科。,本次课： 1、为

2、什么学（重要） 2、学什么（机械结构及其设计） 3、怎么学(理论加实践、多看、勤思、讨论）,讨论,1）、通用机械零部件的设计计算；,2）、综合运用本课程和其他先修课程的知识，设计 机械传动装置和一般机械。,1.1性质及特点,机械类 主干课 技术基础课 必修课,1. 性质,2）、机器(machine),3）、机构(mechanism),4）、机械零件（零件）,2.基本概念（terms）,1）、机械及其机械设计,6）构件,思考：零件与构件的关系如何？,5）部件,零件泛指零、部件,机器和机械零部件,机器及基本组成 在人们的生产和生活中广泛地使用着各种类型的机器。常见的如内燃机、机床、汽车、火车、发电机、洗衣机等等,鄂式破碎机简图,自动洗衣机,上盖,控制面板,外箱体,盛水桶,支撑拉杆,脱水桶,电动机,带传动,减速器,波轮,普通车床,数控机床,美国西科斯基公司生产的“黑鹰”直升机,美国山迪亚国家实验室的科学家，成功研制了相信是世界最小的微型机械人，这微型机械人体积只有四分之一立方寸，体重小于一盎司。,世 界 最 小 的 微 型 机 械 人Worlds smallest robot,索杰纳火星车

3、它是美国国家航空航天局于格林威治时间1997年7月4日17时07分发射的火星探路者号宇宙飞船成功地在火星表面着陆，该飞船携带了索杰纳火星车，这也是一种机器。,普通工作条件（温度、湿度、压力）下一般参数的通用零部件。,研究：,3. 本课程的内容,1）主要内容,概论 螺纹联接 轴毂联接 带传动 齿轮传动 蜗杆传动,链传动 轴 滑动轴承 滚动轴承 联轴器和离合器,机械设计,机器种类繁多，形状各异，但就其功能而言，机器是由五个部分组 成：,从装配关系上看各部分内容间的联系：,2) 内容间的联系,1)关系多；2）门类多；3）公式多；4）图形多；5）表格多；6）要求多。,虽繁杂、零碎但不抽象，各零、部件均有实物， 学习时要善于分析比较，理论联系实际，找出部分间的 联系（共性、个性），不要把各部分内容孤立起来。 否则会感到内容杂乱无章。,4. 特点,内容较分散、知识点多、系统性、逻辑性较差 表现为：六个多,5.本课程地位,本课程是一门技术基础课，它综合运用了工程力学、金属工艺学、机械制图、公差配合等先修课程知识，解决常用机构及通用零部件的分析设计问题，较之以往的先修课程更接近工程实际，但也有别于专业

4、课程，它主要是研究各类机械所具有的共性问题，在各类专业课程体系中占有重要位置。,6. 学习方法建议,1）学习态度：调整心态、自主学习、认真完成作业、注意阶段总结。抓重点、要点、攻克难点，以点带面，纲举目张,2）认清“过渡”,3）找相关联的共性和个性，总结普遍规律；,一般先介绍机械零件类型、结构、功能、材料、标准等基本知识,顺序：,4）明确：,5）作业,6）注重复习巩固阶段总结 理论联系实际（多在脑海里建立实物、模型）,2）具有运用标准、手册、图表和查阅有关资料的能力，综合运用所学知识，设计出满足使用要求的零部件及简单机器。 充分利用图书馆和互联网，培养独立学习和研究的本领 互联网也是一个巨大的资源库，可以借助搜索引擎在网上查找各类信息。,1）掌握通用零件的设计原理、设计方法及一般设计规范，具有设计传动装置和一般机械的能力。,设计、计算是本课程的基本教学内容，但最终目的是综合运用知识，设计机械传动装置和一般机械。,7. 任务,2 设计机器的一般程序,设计阶段是决定机器设计优劣的关键,1.3 机器及其机械零件设计概述,1. 机器及零件应满足的要求,机器应满足的要求：a、b、c、d、e？,机

5、器设计基本要求 在满足预定功能的前提下，使设计的机器性能好、效率高、成本低、体积小、重量轻，在预定使用期限内安全可靠、操作方便、经济合理、维修简单和造型美观 。,实现预定功能,设计的机器应能实现预定功能，并在规定的工作条件下、规定的工作期限内能正常运转。为此，必须正确选择机器的工作原理、机构的类型和机械传动方案，合理设计零件，满足强度、刚度、耐磨性等方面的要求。,满足可靠性要求,机械产品的可靠性是由组成机械的所有零、部件的可靠性保证的。只有零、部件的可靠性高，才能使机械系统的可靠性高。机械系统的零、部件越多，其可靠度越低。为此，要尽量减少机械系统的零件数目，并对系统可靠性有关键影响的零件，必须保证其必要的可靠性。,符合经济合理性要求,设计的机械产品应先进、功能强、生产效率高、成本低、使用维护方便、在产品寿命周期内用最低的成本实现产品的预定功能（使用成本）。,确保安全性要求,要能保证操作者的安全和机械设备的安全，以及保证设备对周围环境无危害，要设置过载保护安全互锁等装置。安全警示！ 人机系统，考虑操作者的舒适性、安全性等。,推行标准化要求,设计的机械产品规格、参数符合国家标准，零部件应最

6、大限度的与同类产品互换通用，产品应成系列发展，推行标准化、系列化、通用化，提高标准化程度和水平。,体现工艺造型美观要求,重视产品的工艺造型设计，不仅要功能强、价格低，而且外型美观、实用，使产品在市场上富有竞争力 ； 色彩要求。汽车、电器、,环保设计要求,噪声要尽可能低，废气的循环利用（利用汽车尾气），废水（石料加工厂）的循环利用等；尽可能的不用对大气、水带来污染的材料；,对设计人员的要求,博学、严谨、创新、团队（协作） 举例：美国挑战者号1986焊点虚焊、哥伦比亚号2003隔热层上的隔热瓦脱落航天飞机实事原因分析,2) 计算作用于零件的载荷,4 ) 根据计算准则，确定零件的主要尺寸（有些须圆整或标准化）,3) 合理选材,5）绘制零件图：尺寸、公差、粗糙度、技术要求。,名义载荷 计算载荷 计算载荷载荷系数K名义载荷,2 . 零件的一般设计步骤,1) 分析零件受力，画受力简图,条件性计算：,3.设计计算和校核计算,设计计算：,校核计算：,合理的简化计算。 当问题过于复杂或其内在规律还没有完全被掌握时，根据充分掌握的试验数据做合理的假设简化。计算虽然不够精确，但在公式的使用条件范围内具有一定

7、的可靠度。如 ：轴承寿命可靠度R=90%。,4.传统设计方法和现代设计方法,机械设计的方法,1：类比（相似）设计 2：外推设计 3：开发（创新）设计 机械设计中安全-寿命设计与失效（破损）-安全设计的本质区别（举例,现代设计方法是由传统设计方法发展而来的，利用新的设计理论和手段（计算机）来弥补传统设计的不足，他不能完全取代传统设计方法，因为现代设计方法离不开传统设计方法。,1. 明确本课程的内容、性质、特点以及相应的学习方法，对整个课程有一个大致的了解。,2. 了解机械零件设计的基本步骤，弄清零件设计在机械设计中的地位。,3.了解机械设计的基本原则和设计程序。,返回,认清本课程起承先启后的桥梁作用.,关于机械设计的基本概念; 机械零件的设计步骤。,机器人化摊铺机,任何机器都是由零件组合而成的。,蒸汽机车,内燃机车,电力机车,高速列车,磁浮列车,部件：为完成同一使命而协同工作的许多零件的组合。,零件：组成机器的不可拆的基本单元（即制造的基本单元） 。,如：滚动轴承,、联轴器。,参考书目,1.机械设计濮良贵 纪名刚主编 高等教育出版社 2.Machine Elements in Mecha

8、nical Design Robert L,Mott 3. Design of Machine Elements S.F.Spotts 机械工业出版社 4.机械零件设计禁忌手册,“我国机械零部件方法和设计理论现状，与世界先进水平差距” 综述报告,课程发展的主要历史沿革:,本课程发展可分为四个阶段： 解放前1953年，课程名称为机械设计，采用欧美教材，主要内容包括现今的机械原理、机械设计以及工程热学的部分，其涵盖面较广，强调应用。 19531960年，课程名称为机械零件，全面采用前苏联体系，采用翻译前苏联教材，主要内容与现今的机械设计的主要内容类似(机械原理和工程热学部分内容分别组成新的教材)。 19601995年，采用国内学者编写的教材，其中以许镇宇的机械零件为代表，内容与体系承袭前苏联模式，也受到德国尼曼教材的影响。这时期教材比较强调理论性，尤其是1977年文革后由原北京钢铁学院等校编的机械零件教材，强调理论性至极。1987年将课程名称由机械零件改为机械设计。 1996至今，教育部启动面向21世纪教改计划以来，出现了一批改革力度加大的教材，新老多种教材并存，并朝立体化教材发展。,思考题,1 、为什么说机械零件是组成机器的基本 要素？根据什么原则把机械零件分为通用零件 和专用零件？什么叫一般参数的通用零件？ 2 、选定一台你熟悉的机器，分析其中哪些 是联接部分，哪些是传动部分，哪些是轴系部分； 各用到哪些零件，另外还用到哪些其他零件？ 3 、本课程的性质和任务是什么？和前面学 过的几门技术基础课程相比，本课程有什么特点？ 4 、什么是名义载荷、计算载荷？二者有何 关系？对零件进行计算时，应按哪种载荷计算？,5、设计机械零件时应满足哪些基本要求？ 为什么设计零件时不能离开机器的整体要求？ 6 、设计计算和校核计算有什么区别？ 各在什么条件下采用？ 7 、零件的一般设计步骤有哪些？,8、 通用零件?你知道的有哪些? 9、计算载荷=K名义载荷,10、 你未来欲从事什么职业 ?,职业生涯规划一旦设定，将时时提醒你已经 取得了哪些成绩以及你的进展如何。 一个没有计划的人生就像一场没有球门的足球赛： 对球员和观众都兴味索然。,

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