機械與機械零件的基本要求和設(shè)計過程

1、 第一篇第一篇 機械設(shè)計總論機械設(shè)計總論第一章 機械及機械零件的基本要求和設(shè)計過程第二章 機械零件的失效形式及設(shè)計準則第三章 機械零件的強度第四章 摩擦、磨損與潤滑概述本篇涉及機械設(shè)計的共性內(nèi)容，包括機械及機械零件的基本要求與設(shè)計過程，機械零件的失效形式及設(shè)計準則，機械零件的強度，機械零件的摩擦、磨損、潤滑及密封。這是學(xué)習(xí)后面各章的共同基礎(chǔ)。對機械現(xiàn)代設(shè)計方法只作一般性的介紹。 第五章 現(xiàn)代設(shè)計方法簡介 第一章第一章 機械與機械零件的基本要求和設(shè)計過程機械與機械零件的基本要求和設(shè)計過程1.2 機械及機械零件的基本要求 1.3 機械及機械零件的一般設(shè)計過程1.4 本課程的內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求1.1 機

2、械系統(tǒng)及人-機-環(huán)境系統(tǒng) 機械設(shè)計 machine design認識機器認識機器全自動洗衣機減速器與變速器工業(yè)機器人汽車防抱死系統(tǒng) 機器人焊接機器人去毛刺在學(xué)習(xí)機械設(shè)計課程之初，有必要對機械的組成，機械的基本要素有一個感性的了解。下面先看幾個例子。機械設(shè)計 machine design工業(yè)機器人工業(yè)機器人柔性加工系統(tǒng)中的工業(yè)機器人 機械設(shè)計 machine design 示教板用于輸入控制命令或控制程序控制系統(tǒng)用于控制操作機各關(guān)節(jié)內(nèi)伺服電機的運動工業(yè)機器人的組成操作機在控制系統(tǒng)的控制下，實現(xiàn)各種復(fù)雜運動。每個關(guān)節(jié)內(nèi)有電動機和減速器 工業(yè)機器人工業(yè)機器人機械設(shè)計 machine design機械

3、與機械系統(tǒng)機械與機械系統(tǒng)機械是各種機構(gòu)、裝置、器械、儀器和機器的總稱?，F(xiàn)代機械的種類繁多，其用途、結(jié)構(gòu)、性能千差萬別，但從系統(tǒng)的觀點看，任何機械都是一個系統(tǒng)，都是一個由若干裝置、部件和零件組成的具有特定功能的機械系統(tǒng)。輔助系統(tǒng)，例如潤滑、顯示、照明等輔助系統(tǒng)，例如潤滑、顯示、照明等原動機部分原動機部分傳動部分傳動部分執(zhí)行部分執(zhí)行部分操縱和控制系統(tǒng)操縱和控制系統(tǒng)機械設(shè)計 machine design機械系統(tǒng)的組成機械系統(tǒng)的組成1、動力系統(tǒng)：包括動力機及其配套裝置，是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，為機械系統(tǒng)提供動力的部分。動力機主要有:（1）電動機：普通電動機(交流和直流), 特種電機（隔爆型、起重冶金用、船用、

4、紡織用、木工用、潛水泵用），控制電動機（步進電動機、直流伺服電動機、交流伺服電動機）。（2）內(nèi)燃機：柴油機、汽油機（3）液壓泵：齒輪泵、葉片泵和柱塞泵（4）空氣壓縮機機械設(shè)計 machine design機械系統(tǒng)的組成機械系統(tǒng)的組成2、執(zhí)行系統(tǒng)：執(zhí)行系統(tǒng)是利用機械能（或液壓能或氣壓能）完成機械系統(tǒng)預(yù)定工作任務(wù)的裝置。 運動：直線、回轉(zhuǎn)、間歇； 動力：力（f)、力矩(mt)、功率(p) 3、傳動系統(tǒng)：通常動力機的運動和動力不能直接滿足執(zhí)行系統(tǒng)的要求，傳動系統(tǒng)就是把動力機的運動和動力進行適當(dāng)變換后傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置，其主要功能包括減速或增速、變速；改變運動規(guī)律或運動形式；起動、制動和反向；傳

5、遞功率、轉(zhuǎn)矩或力等 4、操縱和控制系統(tǒng)：操縱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是使動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)彼此協(xié)調(diào)運行，并準確可靠地完成整機功能的裝置 5、輔助系統(tǒng)：冷卻、潤滑、電系、指示等機械設(shè)計 machine design機械系統(tǒng)與機械零件機械系統(tǒng)與機械零件 認識機器認識機器5工業(yè)機器人操作機電機底座軸殼減速器滾子軸承基座機械設(shè)計 machine design機械系統(tǒng)與機械零件機械系統(tǒng)與機械零件 認識機器認識機器5機械零件機械零件是構(gòu)成機械系統(tǒng)的最基本要素，也是機械加工制造的基本單元。 通用零件：在各種機械中普遍都能用到的機械零件。 如：螺釘、鍵、齒輪、蝸桿與蝸輪、帶與帶輪、鏈與鏈輪等 專用零件：只有在

6、一定類型的機械中才能用到的機械零件。 如：汽輪機的葉片、起重機的吊鉤、汽車的輪箍、沖床的曲軸等 部件：為制造和裝配的方便，常把一些為實現(xiàn)同一功能、在結(jié)構(gòu)上緊密相關(guān)的零件組合體稱為部件。 如：普通車床的主軸箱、進給箱、溜板箱、尾座、床身等部件； 汽車的變速箱、轉(zhuǎn)向器、差速器、前橋、后橋等部件 本課程的主要學(xué)習(xí)通用零件的設(shè)計，而專用零件的設(shè)計方法應(yīng)在有關(guān)專業(yè) 課中學(xué)習(xí)。機械設(shè)計 machine design人人-機機-環(huán)境系統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng) 機械產(chǎn)品從計劃、設(shè)計、制造、安裝、運行直至報廢所經(jīng)歷的時間稱為 壽命周期壽命周期 。 環(huán)環(huán)境境環(huán)境狀況（振動,噪聲,粉塵、廢水、廢氣、廢物排放與治理，對周圍機械設(shè)備

7、的影響等）；資源利用（能源、原材料、水、土地等）；市場態(tài)勢（競爭形勢、供求狀況、交貨期、資金回收等）；生產(chǎn)條件（設(shè)備、技術(shù)、人員、工作環(huán)境、資金籌措等）；法律、法規(guī)與政策 人人 員員操作人員的技術(shù)狀況及操作熟練程度；操作人員及周邊人員的健康與安全要求（操作輕便性、舒適性、宜人性，產(chǎn)品的造型設(shè)計，安全保護與防護措施等） 機機 械械 功能的合理性與性能的先進性；執(zhí)行預(yù)期功能的安全性（強度、剛度、壽命、穩(wěn)定性等）； 可靠性； 經(jīng)濟性； 工藝性； 操作性； 維修性機械系統(tǒng)本身是人機械系統(tǒng)本身是人-機機-環(huán)境系統(tǒng)的組成部分。環(huán)境系統(tǒng)的組成部分。 機械設(shè)計 machine design機械及機械零件的基本

8、要求機械及機械零件的基本要求 設(shè)計機器的任務(wù)是在當(dāng)前技術(shù)發(fā)展所能達到的條件下，根據(jù)生產(chǎn)及生活的需要提出的。不管機器的類型如何，一般來說，對機器都要提出以下的基本要求： 使用功能要求 經(jīng)濟性要求 勞動保護要求 可靠性要求 其它專用要求詳細說明機械設(shè)計 machine design機械設(shè)計的一般過程機械設(shè)計的一般過程 獲得創(chuàng)意獲得創(chuàng)意（辯識需求）設(shè)計構(gòu)思設(shè)計構(gòu)思（明確任務(wù)、提出計劃）方案初步設(shè)計方案初步設(shè)計（建立模型）確定方案確定方案（求解模型、方案評價）表達設(shè)計表達設(shè)計（繪圖和編制技術(shù)文件）改進設(shè)計改進設(shè)計一部機器的質(zhì)量基本上決定于設(shè)計質(zhì)量，機器的設(shè)計階段是決定機器好壞的關(guān)鍵。 機械產(chǎn)品的設(shè)計是

9、一個創(chuàng)造性的復(fù)雜的勞動過程。 必須指出，設(shè)計具有多解性，不存在絕對正確的方案，任何產(chǎn)品都可不斷改進。在設(shè)計過程中，對很多問題的認識也在不斷深化。因此，設(shè)計過設(shè)計過程就是一個不斷否定、持續(xù)改進、漸趨完善的過程程就是一個不斷否定、持續(xù)改進、漸趨完善的過程，不要企求一次成功。 要正確處理好借鑒借鑒與創(chuàng)新創(chuàng)新的關(guān)系，既要借鑒成功的經(jīng)驗，也要積極創(chuàng)新。 機械設(shè)計 machine design機械零件設(shè)計的一般過程機械零件設(shè)計的一般過程裝配圖是機械零件設(shè)計的依據(jù)，零件設(shè)計時需確定制造零件所需的所有尺寸及其偏差所有尺寸及其偏差、表面粗糙度表面粗糙度、材料與熱處理及技術(shù)要求材料與熱處理及技術(shù)要求等。機械零件設(shè)

10、計的一般過程如下： 根據(jù)零件的使用要求，選擇零件的類型和結(jié)構(gòu)。 根據(jù)確定的方案，計算作用在零件上的載荷。 根據(jù)零件的使用要求、載荷大小及變動狀況，選擇合適的材料及熱處理要求。 分析零件的失效形式，按相應(yīng)的設(shè)計準則設(shè)計準則計算零件的主要尺寸，并進行標(biāo)準化或圓整。 根據(jù)該零件的工作要求及與相關(guān)零件的配合和位置要求，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定零件的形狀、全部尺寸及極限偏差、表面粗糙度、形位公差及技術(shù)要求，繪制零件工作圖樣。機械設(shè)計 machine design本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和特點本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和特點 本課程的主要內(nèi)容是：學(xué)習(xí)機械系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)知識； 學(xué)習(xí)一般尺寸和參數(shù)的通用零件設(shè)計方法。 本

11、課程中“設(shè)計”的含義是指機械裝置的實體設(shè)計，涉及零件的應(yīng)力、強度 的分析計算，材料的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計，考慮加工工藝性、標(biāo)準化以及經(jīng)濟 性、環(huán)境保護等。 機械設(shè)計結(jié)果的表現(xiàn)形式為：機械工程圖、說明書和計算機程序。 本課程所涉及的先修課程有：工程材料：非金屬材料，金屬材料及熱處理。工程制圖：設(shè)計的圖形表達。機械制造基礎(chǔ)：冷加工工藝，熱加工工藝。公差配合與技術(shù)測量：解決精度設(shè)計問題。理論力學(xué)：解決力分析與動力計算。材料力學(xué)：解決強度分析問題。機械原理：解決機械系統(tǒng)的方案設(shè)計。機械設(shè)計 machine design本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和特點本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和特點第一章 機械及機械零件的基本要求和設(shè)計過程

12、第二章 機械零件的失效形式及設(shè)計準則第三章 機械零件的強度第四章 摩擦、磨損與潤滑概述第十章 螺旋傳動第十六章 鍵聯(lián)接第十七章 其他聯(lián)接第六章 帶傳動第七章 鏈傳動第八章 齒輪傳動第九章 蝸桿傳動第十三章 滑動軸承第十四章 滾動軸承第十二章 聯(lián)軸器和離合器第十一章 軸第十八章 彈 簧第二十章 機架和箱體簡介第十九章 減速器與變速器第五章 現(xiàn)代設(shè)計方法簡介第十五章 螺紋聯(lián)接機械設(shè)計 machine design本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和特點本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和特點本課程的幾個特點 涉及面廣 關(guān)系多因與諸多先修課關(guān)系密切。 要求多強度、剛度、壽命、工藝、重量、安全、經(jīng)濟性。 門類多各類零件，各有特點，設(shè)

13、計方法各異。 公式多計算多，有解析式、半解析式、經(jīng)驗的、半經(jīng)驗的及定義式。 圖表多結(jié)構(gòu)圖、分析圖、原理圖、示意圖、曲線圖、標(biāo)準、經(jīng)驗數(shù)表。 實踐性強不僅讀懂書就行，要多聯(lián)系實際，要注重實踐性環(huán)節(jié)。 無重點又都是重點，設(shè)計工作必須詳盡，細小的疏忽也會導(dǎo)致嚴重事故。 設(shè)計問題無統(tǒng)一答案更多地談?wù)撜l設(shè)計得更好，要注意發(fā)展求異思維。 機械設(shè)計 machine design本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和特點本課程的性質(zhì)、內(nèi)容和特點 注意處理好幾個關(guān)系 零件的設(shè)計與選用 零件設(shè)計的兩個主要途徑。 設(shè)計計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計決非只是計算，更應(yīng)重視結(jié)構(gòu)設(shè)計的學(xué)習(xí)。 性能要求與經(jīng)濟性 永遠是一對矛盾，應(yīng)學(xué)會合理地解決這一對

14、矛盾。 經(jīng)驗設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計 二者均重要，前者是后者的基礎(chǔ)。 具體的設(shè)計方法與一般的設(shè)計能力 前者是學(xué)習(xí)的形式，后者是學(xué)習(xí)的目的。機械設(shè)計 machine design樹立正確的設(shè)計觀念樹立正確的設(shè)計觀念u 產(chǎn)品設(shè)計是造物的構(gòu)思，從服裝到建筑，從汽車到飛機，從手機到電視機，凡是人類想造的物品都需要從設(shè)計構(gòu)思開始。u 產(chǎn)品設(shè)計的描述預(yù)示物質(zhì)生產(chǎn)要實現(xiàn)的東西，設(shè)計的過程是尋找產(chǎn)品期望功能的實現(xiàn)途徑。設(shè)計要回答：想造什么？怎么造？u 設(shè)計的結(jié)果，即產(chǎn)品的幾何和技術(shù)特征是以工程圖樣、幾何模型和產(chǎn)品數(shù)據(jù)等文檔表達，是產(chǎn)品形成過程中所有后續(xù)工作的出發(fā)點。機械設(shè)計 machine design樹立正確的設(shè)計觀念樹立正確的設(shè)計觀念機械設(shè)計 machine design樹立正確的設(shè)計觀念樹立正確的設(shè)計觀念u決定一個產(chǎn)品在市場成功與否的產(chǎn)品形態(tài)和總體特征都是在設(shè)計過程中確定的。u設(shè)計確定了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝和裝配方法、以及主要配套元器件。u設(shè)計決定了 6070% 的產(chǎn)品生產(chǎn)成本，而它的花費卻不到10%。u在設(shè)計階段進行工程更改花費的代價較小，而在投入生產(chǎn)后進行工程更改花費的代價很大。機械設(shè)計 machine design樹立正確的設(shè)計觀念樹立正確的設(shè)計觀念機械設(shè)計 machine design樹立正確的設(shè)計觀念樹立正確的設(shè)計觀念機械設(shè)計