機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)-陳立德

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)——陳立德演講人：日期:CATALOGUE目錄02機(jī)械連接件設(shè)計01機(jī)械設(shè)計概述03機(jī)械傳動件設(shè)計04軸系零部件設(shè)計05現(xiàn)代設(shè)計方法06機(jī)械設(shè)計實踐應(yīng)用01PART機(jī)械設(shè)計概述基本概念與設(shè)計目標(biāo)機(jī)械設(shè)計定義根據(jù)使用要求，對機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式、各零部件的尺寸、形狀、材料等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計算，并將其轉(zhuǎn)化為具體的制造方案的過程。01設(shè)計目標(biāo)滿足功能需求、保證安全可靠、優(yōu)化結(jié)構(gòu)性能、降低制造成本、提高使用壽命和適應(yīng)環(huán)境等。02機(jī)械設(shè)計發(fā)展簡史以人力、畜力和自然力為主要動力，設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、功能單一的機(jī)械，如杠桿、滑輪、輪軸等。古代機(jī)械設(shè)計以電力和燃油為動力源，設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能多樣的機(jī)械，如汽車、飛機(jī)、火箭等。同時，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計方法、技術(shù)手段和材料也不斷更新?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計以計算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)和智能化技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計更加高效、環(huán)保、人性化的機(jī)械，如機(jī)器人、智能制造系統(tǒng)等。當(dāng)代機(jī)械設(shè)計設(shè)計流程與標(biāo)準(zhǔn)化要求明確設(shè)計任務(wù)與目標(biāo)→進(jìn)行市場調(diào)研與需求分析→制定設(shè)計方案→進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計→樣機(jī)試制與測試→改進(jìn)設(shè)計→批量生產(chǎn)。設(shè)計流程在設(shè)計過程中，應(yīng)遵循國家和行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、制造工藝標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)等，確保產(chǎn)品的通用性、互換性和可靠性。同時，也要關(guān)注國際標(biāo)準(zhǔn)化動態(tài)，以便與國際接軌，提高產(chǎn)品的國際競爭力。標(biāo)準(zhǔn)化要求02PART機(jī)械連接件設(shè)計螺紋連接類型與計算螺栓連接利用螺栓與螺母配合，將兩個或多個零件緊固在一起，主要用于承受拉力和剪切力。01螺釘連接利用螺釘直接旋入被連接件的螺紋孔中，主要用于承受拉力或較小的剪切力。02螺紋緊固件的選擇根據(jù)受力情況、連接零件的材料和厚度，選擇合適的螺紋緊固件類型、規(guī)格和精度。03螺紋連接的計算涉及螺紋的受力分析、材料力學(xué)性能和緊固力矩的確定等。04通過鍵與鍵槽的配合，實現(xiàn)軸與軸上零件的周向固定并傳遞扭矩。鍵連接根據(jù)連接零件的材料、厚度和受力情況，選擇合適的鍵或銷的類型、規(guī)格和精度。鍵與銷的選擇利用銷的剪切和擠壓作用，連接兩個或多個零件，主要用于承受剪切力和防止零件相對移動。銷連接010302鍵與銷連接設(shè)計規(guī)范涉及鍵或銷的受力分析、材料力學(xué)性能和連接強(qiáng)度的校核等。鍵與銷連接的設(shè)計計算04焊接與鉚接技術(shù)要點焊接通過加熱或加壓的方式，使兩個或多個金屬零件達(dá)到原子間的結(jié)合，形成永久性連接。鉚接利用鉚釘將兩個或多個零件連接在一起，通過鉚釘?shù)乃苄宰冃魏途o固力實現(xiàn)連接。焊接與鉚接的選擇根據(jù)零件的材料、厚度、受力情況和工作環(huán)境等因素，選擇合適的焊接或鉚接方法。焊接與鉚接的技術(shù)要求包括焊接接頭的強(qiáng)度、韌性、密封性等方面的要求，以及鉚接接頭的緊固力、耐久性和防腐蝕等方面的要求。03PART機(jī)械傳動件設(shè)計齒輪傳動原理與參數(shù)齒輪傳動基本原理通過齒輪的齒與齒之間的嚙合，實現(xiàn)轉(zhuǎn)動和扭矩的傳遞。齒輪參數(shù)計算包括模數(shù)、齒數(shù)、分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑等，這些參數(shù)決定了齒輪的傳動比、承載能力、尺寸等。齒輪的受力分析包括輪齒的彎曲強(qiáng)度、接觸強(qiáng)度等，以確保齒輪在傳動過程中不發(fā)生破壞。齒輪的制造與檢驗包括齒輪的加工方法、精度等級、檢驗標(biāo)準(zhǔn)等，以保證齒輪的制造質(zhì)量和傳動效果。帶傳動原理及特點通過撓性傳動帶與帶輪之間的摩擦力或嚙合來傳遞運動和動力，具有傳動平穩(wěn)、噪音小、緩沖吸振等特點。帶傳動與鏈傳動的比較從傳動效率、承載能力、傳動比、工作環(huán)境等方面進(jìn)行綜合比較，以便合理選型。鏈傳動原理及特點通過鏈條與鏈輪之間的嚙合來傳遞運動和動力，具有傳動準(zhǔn)確、效率高、承載能力大等特點。帶傳動與鏈傳動的選型方法根據(jù)具體的傳動需求，選擇合適的傳動類型、規(guī)格和參數(shù)。帶傳動與鏈傳動選型蝸桿傳動結(jié)構(gòu)特點蝸桿傳動原理通過蝸桿與蝸輪之間的嚙合來傳遞運動和動力，通常用于實現(xiàn)大傳動比和自鎖功能。蝸桿傳動的結(jié)構(gòu)特點蝸桿通常與蝸輪垂直安裝，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小；蝸桿齒形為螺旋線，蝸輪齒形為與蝸桿相匹配的曲線。蝸桿傳動的優(yōu)缺點優(yōu)點是傳動比大、傳動精度高、自鎖性好；缺點是傳動效率較低、磨損較快、成本較高。蝸桿傳動的應(yīng)用場合通常用于需要大傳動比、自鎖或精度較高的傳動場合，如減速器、升降機(jī)構(gòu)等。04PART軸系零部件設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度校核傳遞轉(zhuǎn)矩、承受載荷、保證回轉(zhuǎn)精度和剛度，分為心軸、轉(zhuǎn)軸和傳動軸。軸的功用與分類根據(jù)軸的用途和工作條件，合理設(shè)計軸的各段直徑和長度，滿足強(qiáng)度和剛度要求。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計采用應(yīng)力分析、安全系數(shù)計算等方法，對軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核，確保軸在承受載荷時不會發(fā)生破壞。強(qiáng)度校核方法滾動軸承的類型與選擇根據(jù)軸承的承載能力和運動特性，選擇合適的軸承類型，如球軸承、滾子軸承等。軸承尺寸與精度根據(jù)軸承的承載能力和轉(zhuǎn)速要求，確定軸承的尺寸和精度等級。軸承的配合與安裝軸承與軸、軸承座之間的配合應(yīng)適當(dāng)，安裝時應(yīng)保證軸承的軸向和徑向間隙。滾動軸承選配原則聯(lián)軸器與離合器應(yīng)用聯(lián)軸器的功能與類型聯(lián)軸器用于連接兩軸并傳遞轉(zhuǎn)矩，類型有剛性聯(lián)軸器、彈性聯(lián)軸器和液力聯(lián)軸器等。離合器的功能與工作原理離合器用于實現(xiàn)兩軸的連接與分離，工作原理有摩擦式、電磁式等。聯(lián)軸器與離合器的選用根據(jù)軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、工作環(huán)境等因素，選擇合適的聯(lián)軸器或離合器類型，確保傳動系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。05PART現(xiàn)代設(shè)計方法計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)CAD軟件應(yīng)用熟練掌握AutoCAD、SolidWorks、UG等機(jī)械設(shè)計軟件，運用軟件進(jìn)行產(chǎn)品建模、裝配和工程圖紙繪制。01CAE仿真分析利用有限元分析、計算流體動力學(xué)等仿真技術(shù)，對產(chǎn)品進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、熱學(xué)等方面的性能評估和優(yōu)化。02CAM技術(shù)應(yīng)用將計算機(jī)輔助制造與CAD/CAE技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化加工和制造過程自動化。03優(yōu)化設(shè)計原理運用優(yōu)化設(shè)計方法進(jìn)行產(chǎn)品性能的優(yōu)化設(shè)計，如結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、參數(shù)優(yōu)化設(shè)計、形狀優(yōu)化設(shè)計等。優(yōu)化設(shè)計技術(shù)多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計綜合運用多學(xué)科知識，對產(chǎn)品進(jìn)行綜合性優(yōu)化設(shè)計，提高產(chǎn)品的整體性能和智能化水平。掌握優(yōu)化設(shè)計的基本思想、方法和數(shù)學(xué)模型，如線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃等。優(yōu)化設(shè)計理論基礎(chǔ)可靠性設(shè)計準(zhǔn)則了解產(chǎn)品失效機(jī)理和可靠性設(shè)計的基本原理，如應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型、可靠性分配等。掌握可靠性設(shè)計的常用方法和技術(shù)，如可靠性預(yù)計、可靠性試驗、故障模式影響分析等。運用可靠性評估技術(shù)和管理方法，對產(chǎn)品進(jìn)行可靠性評估和管理，提高產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。可靠性設(shè)計原理可靠性設(shè)計方法可靠性評估與管理06PART機(jī)械設(shè)計實踐應(yīng)用典型機(jī)械系統(tǒng)案例分析齒輪傳動是機(jī)械系統(tǒng)中最常見的傳動方式之一，其優(yōu)點包括傳動比精確、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等。案例包括汽車變速器和工業(yè)用齒輪減速器等。齒輪傳動系統(tǒng)連桿機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械系統(tǒng)中，如內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)和工程機(jī)械等。其優(yōu)點是能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律和力傳遞，但設(shè)計較為復(fù)雜。連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)主要用于實現(xiàn)特定運動規(guī)律或控制，如自動化設(shè)備和儀表等。其優(yōu)點是精度高、可靠性好，但制造和維護(hù)成本較高。凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計誤差與失效預(yù)防設(shè)計誤差可能來源于計算、材料性能、制造精度等多個方面。為減少誤差，需在設(shè)計階段進(jìn)行充分的分析和計算。誤差來源常用的誤差控制方法包括提高制造精度、采用補(bǔ)償機(jī)構(gòu)和優(yōu)化設(shè)計等。誤差控制方法機(jī)械零件失效是機(jī)械設(shè)計中必須考慮的問題，包括斷裂、磨損、腐蝕等多種類型。通過失效分析，可以找到失效的原因，并提出改進(jìn)措施。失效分析0102036px6px智能化設(shè)計隨著人工智能和自動化技術(shù)的發(fā)展，智能化設(shè)計將成為未來機(jī)械設(shè)計的重要趨勢。智能化設(shè)計可以縮短