第一章機械設計概論

1、第一章第一章 機械設計概論機械設計概論 1-1 課程性質和任務課程性質和任務 一、機械設計的重要性一、機械設計的重要性 二、機器的組成二、機器的組成 1、從功能看、從功能看 三個基本部分、三個輔助部分三個基本部分、三個輔助部分 其它輔助系統(tǒng)：例如潤滑、顯示、照明等其它輔助系統(tǒng)：例如潤滑、顯示、照明等動力系統(tǒng)動力系統(tǒng)傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)操作系統(tǒng)和控制系統(tǒng)操作系統(tǒng)和控制系統(tǒng)2、從制造安裝方面看：、從制造安裝方面看： 任何機械設備都是由許多機械零部件任何機械設備都是由許多機械零部件組成的。組成的。機械零件：機械零件：是機械制造過程中不可分拆的是機械制造過程中不可分拆的 最小單元最小單元

2、通用零件通用零件專用零件專用零件傳動件傳動件聯接件聯接件支承件支承件其其 它它齒輪、蝸桿、帶、鏈齒輪、蝸桿、帶、鏈螺栓、鍵、花鍵螺栓、鍵、花鍵軸、軸承軸、軸承聯軸器、彈簧、機架聯軸器、彈簧、機架水輪機葉片、活塞、曲軸水輪機葉片、活塞、曲軸本課程重點討論通用零件的設計。本課程重點討論通用零件的設計。機械部件：機械部件：是機械制造過程中為完成同一目的而由若干協(xié)是機械制造過程中為完成同一目的而由若干協(xié)同工作的零件組合在一起的組合體。例如：軸承，聯軸器。同工作的零件組合在一起的組合體。例如：軸承，聯軸器。三、課程簡介三、課程簡介研究對象：研究對象： 簡單機械的設計簡單機械的設計基本內容：基本內容：一般

3、尺寸和常規(guī)使用條件，通用零件的設計理一般尺寸和常規(guī)使用條件，通用零件的設計理論和方法、整機和部件設計的基本知識。論和方法、整機和部件設計的基本知識?？傉摗⒙摻蛹?、總論、聯接件、傳動件、軸系零件、其他零件。傳動件、軸系零件、其他零件。課程性質：課程性質：是機械類專業(yè)學生必修的一門設計性質的技術是機械類專業(yè)學生必修的一門設計性質的技術基礎課，是學習許多后續(xù)課程和從事機械設備設計的基礎?；A課，是學習許多后續(xù)課程和從事機械設備設計的基礎。具有承前啟后的作用。具有承前啟后的作用。課程任務：課程任務：逐步培養(yǎng)正確的設計思想和創(chuàng)造性思維能力；逐步培養(yǎng)正確的設計思想和創(chuàng)造性思維能力；了解國家的技術經濟政策；

4、掌握設計機械所必須的基本知了解國家的技術經濟政策；掌握設計機械所必須的基本知識、基本技能和基本方法；初步具備設計機械傳動裝置和識、基本技能和基本方法；初步具備設計機械傳動裝置和簡單機械的能力（機械系統(tǒng)的總體方案設計；零部件工作簡單機械的能力（機械系統(tǒng)的總體方案設計；零部件工作能力設計；結構設計能力。）；具備綜合應用各種知識和能力設計；結構設計能力。）；具備綜合應用各種知識和技術資料、處理機械設計中各種問題的能力；具備應用標技術資料、處理機械設計中各種問題的能力；具備應用標準、規(guī)范及手冊的能力。準、規(guī)范及手冊的能力。學習方法學習方法 ： 著重基本概念的理解和基本設計方法的掌握，不強調系著重基本概

5、念的理解和基本設計方法的掌握，不強調系統(tǒng)的理論分析；統(tǒng)的理論分析； 著重理解公式建立的前提、意義和應用，不強調對理論著重理解公式建立的前提、意義和應用，不強調對理論公式的具體推導；公式的具體推導； 注意密切聯系生產實際，努力培養(yǎng)解決工程實際問題的注意密切聯系生產實際，努力培養(yǎng)解決工程實際問題的能力；能力； 應根據零部件的工作狀況進行受力和失效分析，并根據應根據零部件的工作狀況進行受力和失效分析，并根據功能要求和設計約束，建立設計計算公式。功能要求和設計約束，建立設計計算公式。工作原理、結構、工作原理、結構、類型、應用場合類型、應用場合受力分析、受力分析、失效形式失效形式設計準則、設計準則、設計

6、計算設計計算本課程的幾個特點涉及面廣 關系多因與諸多先修課關系密切。 要求多強度、剛度、壽命、工藝、重量、安全、經濟性。 門類多各類零件，各有特點，設計方法各異。 公式多計算多，有解析式、半解析式、經驗的、半經驗的及定義式。 圖表多結構圖、分析圖、原理圖、示意圖、曲線圖、標準、經驗數表。實踐性強不僅讀懂書就行，要多聯系實際，要注重實踐性環(huán)節(jié)。無重點又都是重點，設計工作必須詳盡，細小的疏忽也會導致嚴重事故。設計問題無統(tǒng)一答案更多地談論誰設計得更好，要注意發(fā)展求異思維。第三節(jié) 2 教學過程的安排：教學過程的安排：課堂教學：課堂教學：講課、習題課講課、習題課后續(xù)實踐教學：后續(xù)實踐教學：機械方案設計與

7、組合創(chuàng)意實踐機械方案設計與組合創(chuàng)意實踐-2；綜合實踐；綜合實踐；機械設計創(chuàng)意實踐機械設計創(chuàng)意實踐參考書：參考書：機械設計課程設計機械設計課程設計楊從德編楊從德編 成都科技大學出成都科技大學出版社版社 ；機械設計學習指南機械設計學習指南馬詠梅編馬詠梅編 自編教材。自編教材。 1-2 設計機器的基本原則和設計程序設計機器的基本原則和設計程序 一、設計機器時應滿足的要求一、設計機器時應滿足的要求 1、 功能要求功能要求 2、 經濟性要求經濟性要求 3、 安全性要求安全性要求 4、 可靠性要求可靠性要求 5、 人機工程和造型設計要求人機工程和造型設計要求 6、 低噪音要求低噪音要求 7、 其它要求其它

8、要求 二、設計方法和設計程序二、設計方法和設計程序 方法：方法： 1、內插式設計、內插式設計 2、外推式設計、外推式設計 3、開發(fā)性設計、開發(fā)性設計設計程序設計程序設計任務設計任務 調查研究調查研究開發(fā)計劃書開發(fā)計劃書 試驗研究試驗研究 技術設計技術設計樣機試制、實驗樣機試制、實驗技術經濟評價技術經濟評價生產設計生產設計小批試制小批試制正式投產正式投產銷售服務銷售服務調查決策階段調查決策階段研研究究設設計計階階段段試制階段試制階段投產銷售階段投產銷售階段 三、技術經濟評價三、技術經濟評價 技術評價：技術評價：對工作性能、可靠性、使用對工作性能、可靠性、使用維維 護性等進行評價。護性等進行評價。

9、（滿分總分數）（評定總分數）技術價值）max(ppx x=1 最好最好 x=0.8以上以上 好好 x=0.6以下以下 不合格不合格 經濟評價：經濟評價：成本、利潤、投資回收期等。成本、利潤、投資回收期等。 HHHHy）（允許制造費用的（實際制造費用）（理論制造費用）經濟價值）70%7 . 0(1y=1 最高最高四、機械設計的特點：四、機械設計的特點：1、特點、特點 1) 機械設計中認知過程的漸變性機械設計中認知過程的漸變性2) 設計過程中設計管理的復雜性設計過程中設計管理的復雜性3) 設計過程中以市場需求為導向的必要性設計過程中以市場需求為導向的必要性 4) 設計過程中增強社會環(huán)境意識、建立可

10、持續(xù)發(fā)展觀念的設計過程中增強社會環(huán)境意識、建立可持續(xù)發(fā)展觀念的必要性必要性2、創(chuàng)新和優(yōu)化、創(chuàng)新和優(yōu)化1) 創(chuàng)新創(chuàng)新機械設計的核心是創(chuàng)新；機械設計的核心是創(chuàng)新；創(chuàng)造性思維創(chuàng)造性思維:創(chuàng)造性思維使人們突破各種約束，在一切領域創(chuàng)造性思維使人們突破各種約束，在一切領域內開創(chuàng)新的局面。創(chuàng)造性思維具有獨創(chuàng)性、連動性、多向內開創(chuàng)新的局面。創(chuàng)造性思維具有獨創(chuàng)性、連動性、多向性和綜合性的特點。性和綜合性的特點。(2)優(yōu)化優(yōu)化滿足約束條件的機械問題的解都不是唯一的，需從諸滿足約束條件的機械問題的解都不是唯一的，需從諸多可行方案中進行優(yōu)化設計得到最優(yōu)解。多可行方案中進行優(yōu)化設計得到最優(yōu)解。優(yōu)化方法的發(fā)展過程如下：優(yōu)

11、化方法的發(fā)展過程如下：1) 基于經驗的優(yōu)化設計基于經驗的優(yōu)化設計 2) 基于計算機的枚舉尋優(yōu)基于計算機的枚舉尋優(yōu) 3) 基于數學規(guī)劃的尋優(yōu)方法基于數學規(guī)劃的尋優(yōu)方法 4) 工程優(yōu)化和人工智能優(yōu)化工程優(yōu)化和人工智能優(yōu)化3、機械設計中的產品成本問題、機械設計中的產品成本問題 其核心就是降低產品的成本。其核心就是降低產品的成本。 4、機械設計中的可持續(xù)發(fā)展問題、機械設計中的可持續(xù)發(fā)展問題 1) 所設計的產品應符合國家科技政策和國家科技發(fā)展所設計的產品應符合國家科技政策和國家科技發(fā)展規(guī)劃的目標：要設計出具有競爭力的先進產品，還應很好規(guī)劃的目標：要設計出具有競爭力的先進產品，還應很好的了解國家不同時期的

12、科技政策和科技發(fā)展規(guī)劃；的了解國家不同時期的科技政策和科技發(fā)展規(guī)劃； 2) 所設計的產品應符合減少三廢對環(huán)境污染的要求；所設計的產品應符合減少三廢對環(huán)境污染的要求； 3) 所設計的產品應符合人機系統(tǒng)安全、可靠的要求；所設計的產品應符合人機系統(tǒng)安全、可靠的要求； 4) 所設計的產品應有利于提高生產力；所設計的產品應有利于提高生產力； 5) 資源的合理利用。資源的合理利用。 1-3 機械零件設計概述機械零件設計概述一、設計機械零件應滿足的基本要求：一、設計機械零件應滿足的基本要求：1、 滿足對零件的使用要求，并且在預定壽命內不失效。滿足對零件的使用要求，并且在預定壽命內不失效。 應保證零件有足夠的強度、剛度、壽命。應保證零件有足夠的強度、剛度、壽命。2 、工藝性好、工藝性好 設計的結構應便于加工和裝配。設計的結構應便于加工和裝配。3 、經濟性好、經濟性好 零件應有合理的生產加工和使用維護的成本。零件應有合理的生產加工和使用維護的成本。4、質量小的要求、質量小的要求