機(jī)械設(shè)計(jì)概述市公開課一等獎(jiǎng)省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

一、

設(shè)計(jì)地位與作用第一篇

機(jī)械設(shè)計(jì)總論1.經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)歸根結(jié)底是設(shè)計(jì)和制造能力競(jìng)爭(zhēng)工業(yè)化國(guó)家財(cái)富60~80%是制造業(yè)創(chuàng)造

制造是將科技轉(zhuǎn)化為財(cái)富最終步驟各發(fā)達(dá)國(guó)家重新重視制造業(yè)第一章

機(jī)械設(shè)計(jì)概述第一節(jié)機(jī)械設(shè)計(jì)基本要求機(jī)械設(shè)計(jì)概述第1頁(yè)中小批量、個(gè)性化、

柔性生產(chǎn)管理模式2.機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)管理模式轉(zhuǎn)變基本車型型號(hào)數(shù)生產(chǎn)臺(tái)數(shù)臺(tái)數(shù)/型號(hào)A37006300017B1640020400012C4500530012D750044006累計(jì)3210036400011三個(gè)月內(nèi)豐田企業(yè)汽車生產(chǎn)情況大批量、單一化、流水

作業(yè)生產(chǎn)管理模式機(jī)械設(shè)計(jì)概述第2頁(yè)3.制造業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)圍繞TQCSF展開

上市時(shí)間

Time

質(zhì)量

Quality

產(chǎn)品成本

Cost

服務(wù)

Service

靈活性

Flexible競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)概述第3頁(yè)4.競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)之一是設(shè)計(jì)成功設(shè)計(jì)贏得了市場(chǎng)設(shè)計(jì)是科技結(jié)果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力紐帶設(shè)計(jì)是引進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化主要步驟沒有當(dāng)代化設(shè)計(jì)就沒有當(dāng)代化產(chǎn)品5.設(shè)計(jì)在生產(chǎn)中地位設(shè)計(jì)是影響產(chǎn)品技術(shù)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)關(guān)鍵設(shè)計(jì)占成本5%設(shè)計(jì)決定成本75%機(jī)械設(shè)計(jì)概述第4頁(yè)當(dāng)代企業(yè)三部分將關(guān)鍵工作放在本企業(yè)，兩頭在內(nèi)，中間在外開發(fā)設(shè)計(jì)制造市場(chǎng)銷售機(jī)械設(shè)計(jì)概述第5頁(yè)二、機(jī)械系統(tǒng)組成(1)動(dòng)力系統(tǒng)提供動(dòng)力、實(shí)施能量轉(zhuǎn)換如：水輪機(jī)電動(dòng)機(jī)機(jī)械能水能(自然界能源)電能(二次能源)(2)傳動(dòng)系統(tǒng)將動(dòng)力機(jī)動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)中間裝置功效：減速變速傳遞動(dòng)力改變運(yùn)動(dòng)規(guī)律多驅(qū)動(dòng)(3)執(zhí)行系統(tǒng)直接完成預(yù)定任務(wù)裝置(4)操縱及控制系統(tǒng)使各部分協(xié)調(diào)動(dòng)作(5)輔助裝置如冷卻、潤(rùn)滑、記數(shù)、照明機(jī)械能機(jī)械設(shè)計(jì)概述第6頁(yè)動(dòng)力系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)操縱及控制系統(tǒng)輔助裝置冷卻、潤(rùn)滑、記數(shù)、照明以汽車為例

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機(jī)械系統(tǒng)組成機(jī)械設(shè)計(jì)概述第7頁(yè)三、機(jī)械設(shè)計(jì)基本要求1、使用功效要求2、經(jīng)濟(jì)性要求提升設(shè)計(jì)和制造經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)主要路徑有：1）采取先進(jìn)當(dāng)代設(shè)計(jì)方法，使設(shè)計(jì)參數(shù)最優(yōu)化，到達(dá)盡可能準(zhǔn)確計(jì)算結(jié)果，確保機(jī)器足夠可靠性；2）最大程度地采取標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化零、部件；3）盡可能采取新技術(shù)、新工藝、新結(jié)構(gòu)和新材料；4）合理地組織設(shè)計(jì)和制造過程；5）力爭(zhēng)改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)工藝性，使其用料少、易加工、易裝配。提升使用經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)主要路徑有：1）合理地提升機(jī)器機(jī)械化和自動(dòng)化水平，以期提升機(jī)器生產(chǎn)率；2）選取高效率傳動(dòng)系統(tǒng)，盡可能降低傳動(dòng)中間步驟，以期降低能源消耗；3）適當(dāng)?shù)夭扇》雷o(hù)及潤(rùn)滑，以延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命；4）采取可靠密封，降低或消除滲漏現(xiàn)象。機(jī)械設(shè)計(jì)概述第8頁(yè)三、機(jī)械設(shè)計(jì)基本要求(續(xù)）

3、勞動(dòng)保護(hù)要求1）要使機(jī)器操作者方便和安全。2）改進(jìn)操作者及機(jī)器環(huán)境。4、可靠性要求5、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求6、操作使用方便要求7、其它專用要求四、機(jī)械零件基本要求（一）防止在預(yù)定壽命期內(nèi)失效要求1、強(qiáng)度⑴采取強(qiáng)度高材料；⑵使零件含有足夠截面尺寸；⑶合理地設(shè)計(jì)零件截面形狀，以增大截面慣性矩；⑷采取熱處理和化學(xué)熱處理方法，以提升材料機(jī)械強(qiáng)度特征；⑸提升運(yùn)動(dòng)零件制造精度，以降低工作時(shí)動(dòng)載荷；⑹合理地配置機(jī)器中各零件相互位置，以降低作用于零件上載荷等。機(jī)械設(shè)計(jì)概述第9頁(yè)四、機(jī)械零件基本要求（續(xù)）

2、剛度⑴增大零件截面尺寸或增大截面慣性矩；⑵縮短支撐跨距或采取多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，以減小撓曲變形等。3、壽命⑴材料疲勞；⑵材料腐蝕；⑶相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件接觸表面磨損；（二）結(jié)構(gòu)工藝性要求（三）經(jīng)濟(jì)性要求（四）質(zhì)量小要求⑴采取緩沖裝置來降低零件上所受到?jīng)_擊載荷；⑵采取安全裝置來限制作用在主要零件上最大載荷；⑶從零件上應(yīng)力最小處減弱部分材料，以改進(jìn)零件受力均勻性，從而提升材料利用率；⑷采取與工作載荷相反方向預(yù)載荷，以降低零件上工作載荷；⑸采取輕型薄壁沖壓件或焊接件來代替鑄、鍛零件，以及采取強(qiáng)重比高材料等。（五）可靠性要求機(jī)械設(shè)計(jì)概述第10頁(yè)第二節(jié)機(jī)械設(shè)計(jì)普通程序

從市場(chǎng)需求出發(fā)，經(jīng)過構(gòu)思、計(jì)劃和決議，確定機(jī)械產(chǎn)品功效、原理方案、技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)等，并把構(gòu)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，這么一個(gè)技術(shù)實(shí)踐活動(dòng)過程，就是機(jī)械設(shè)計(jì)。

產(chǎn)品規(guī)劃結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)原理方案設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)試制、批量生產(chǎn)、銷售可行性匯報(bào)設(shè)計(jì)任務(wù)書

原理方案圖

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖

總裝配圖部裝圖、零件圖技術(shù)文檔機(jī)械設(shè)計(jì)概述第11頁(yè)

CAD/CAM是先進(jìn)設(shè)計(jì)工具概念設(shè)計(jì)工程分析詳細(xì)設(shè)計(jì)性能仿真工藝設(shè)計(jì)數(shù)控編程加工仿真數(shù)控機(jī)床CADCAMCAPP機(jī)械設(shè)計(jì)概述第12頁(yè)

產(chǎn)品建模

加工仿真

結(jié)構(gòu)分析

運(yùn)動(dòng)仿真CAD/CAM系統(tǒng)外形＋運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)結(jié)果參數(shù)化設(shè)計(jì)載荷運(yùn)動(dòng)學(xué)建模機(jī)械設(shè)計(jì)概述第13頁(yè)了解機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)過程機(jī)器組成(從運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)看)由機(jī)構(gòu)組成(從制造觀點(diǎn)看)由零件組成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)機(jī)械設(shè)計(jì)概述第14頁(yè)失效：零件失去正常工作能力第三節(jié)機(jī)械零件主要失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（一）整體斷裂齒輪輪齒斷裂軸承內(nèi)圈斷裂（二）過大殘余變形

零件上應(yīng)力超過了材料屈服極限

齒輪齒面塑形變形軸承外圈塑性變形

危險(xiǎn)截面應(yīng)力超出零件強(qiáng)度極限

一、主要失效形式機(jī)械設(shè)計(jì)概述第15頁(yè)（三）零件表面破壞齒面接觸疲勞軸瓦磨損

零件表面破壞主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞（點(diǎn)蝕）。（四）破壞正常工作條件引發(fā)失效

1）液體摩擦滑動(dòng)軸承，只有在存在完整潤(rùn)滑油膜時(shí)才能正常工作。2）帶傳動(dòng)只有在傳遞有效圓周力小于臨界摩擦力時(shí)才能正常工作。3）高速轉(zhuǎn)動(dòng)零件，只有在轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)動(dòng)件系統(tǒng)固有頻率避開一個(gè)適當(dāng)間隔才能正常工作。機(jī)械設(shè)計(jì)概述第16頁(yè)

二、機(jī)械零件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則確保零件不發(fā)生斷裂破壞或過大塑性變形，是最基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。σ≤[σ]=σlim/Sτ≤[τ]=τlim/S1、強(qiáng)度準(zhǔn)則安全系數(shù)S為大于1數(shù)，S過大，雖安全但浪費(fèi)材料；S過小，雖節(jié)約材料但趨于危險(xiǎn)，故S選取應(yīng)適當(dāng)。

2、剛度準(zhǔn)則3、壽命準(zhǔn)則4、耐磨性準(zhǔn)則p<[P]v<[V]pv<[PV]5、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則6、可靠性準(zhǔn)則機(jī)械設(shè)計(jì)概述第17頁(yè)第四節(jié)機(jī)械零件設(shè)計(jì)方法與基本標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械零件設(shè)計(jì)方法通常分為常規(guī)設(shè)計(jì)方法和當(dāng)代設(shè)計(jì)方法兩大類。常規(guī)設(shè)計(jì)方法是指采取一定理論分析和計(jì)算，結(jié)合人們?cè)陂L(zhǎng)久設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出方法、公式、圖表等進(jìn)行設(shè)計(jì)方法。一、常規(guī)設(shè)計(jì)方法1、理論設(shè)計(jì)

1）設(shè)計(jì)計(jì)算2）校核計(jì)算2、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)3、模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)二、當(dāng)代設(shè)計(jì)方法1、可靠性設(shè)計(jì)2、優(yōu)化設(shè)計(jì)3、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)概述第18頁(yè)三、機(jī)械零件設(shè)計(jì)步驟

確定零件計(jì)算簡(jiǎn)圖確定作用在零件上載荷選擇適當(dāng)材料確定零件形狀和主要尺寸繪制工作圖，標(biāo)注技術(shù)條件選取對(duì)應(yīng)判定條件設(shè)計(jì)計(jì)算法校核計(jì)算法參考實(shí)物(圖紙)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定零件結(jié)構(gòu)和尺寸驗(yàn)算零件結(jié)構(gòu)和尺寸驗(yàn)算，修改零件選取對(duì)應(yīng)判定條件機(jī)械設(shè)計(jì)概述第19頁(yè)四、機(jī)械零件設(shè)計(jì)基本標(biāo)準(zhǔn)1、機(jī)械零件材料選取標(biāo)準(zhǔn)1）載荷及應(yīng)力大小和性質(zhì)極其分布情況2）零件尺寸及重量3）