机械设计学(全套课件782P)

《机械设计学》课程
1
第一章 绪论
第一节 概述

1、机械的概念
机械是机器和机构的统称。

2、机械设计的定义和特点 1)设计的定义:
“设计”是把各种先进技术成果转化为生产力的一种手段和 方法。它是从合理的目标参数出发，通过各种方法和手段创造 出一个所需的优化系统或结构的过程。 图1—1展示了人类自古至今的各种设计创造的产物。
18
第四节 机械产品设计的一般过程 •从设计构思的角度看．可以归纳为三大步，即 创意、构思和实现。 •创意的重点在于新颖性，但这种新颖性必须具 有潜在的需求。 •构思的重点在于创造．即要构思一种新的技术 方向或功能原理来实现某创意。 •实现的重点在于验证构思的合理性，可以通过 模型或原理样机来检查构思的合理性。即制作出 实用化的样机并通过实用样机的试验才能考虑进 行商品化设计和投产的可能性。
4)机械设计具有如下主要特点 : (1)多解性 (2)系统性 (3)创新性
4
3、“机械设计学”的学科组成 机械设计学学科体系是以机械设计学 为核心构成的。包括以下三方面: (1)功能原理设计 (2)实用化设计 (3)商 品化设计
5
6
4、现代机械设计在中国的发展简史 早在 20 世纪 20 年代，中国的 —些工科大学就开 设了机械设计课程，主要由外籍教授讲授。 50 年代以后，全面引进了当时苏联的机械原理 和机械零件教材以及全面的教学手段 (习题、模 型、实验、课程设计……) 。
14
(3)变型性设计 在功能原理和结构都 保持不变的情况下．变动产品部分零部 件的技术性能和结构尺寸参数，扩大规 格或补齐系列，以满足更大范围功能参 数需要的设计，又称变参数设计。变型 性设计是产品系列化的手段。
15
2、机械设计的基本程序 其基本程序可以分为四个阶段： 1）设计规划：机械设计首先必须明确任务和 要求。 2）方案设计：就是新产品的功能原理设计 3）技术设计：其任务是将功能原理方案具体 化，寻求机器及其零部件的合理结构。
2
2 ）机械设计的定义：是设计者为满足社会 和人们对机械产品功能的需要，运用基础 知识、专业知识、实践经验和系统工程等 方法，进行设想和构思、计算和分析，最 后以技术文件的形式，提供产品制造依据 的全过程工作。
3
3)机械设计的任务:都是围绕着开发新的机械 产品或改造老的机械产品而进行的，机械设计 的最终目的是提供满足人们需求、具有一定功 能、优质高效、价廉物美，并具有市场竞争力 的机械产品。
12
二、机械设计的基本程序
1、机械设计的类型
机械设计按其创新程度可分为以下三 种类型： (1)开发性设计 在全部功能或主要功 能的实现原理和结构未知的情况下，运 用成熟的科学技术成果所进行的新型的 机械产品设计。
13
(2)适应性设计 在主功能的实现原理或者 结构方案保持基本不变的情况下，增补或 减少产品的某些功能，或局部更改某些功 能的原理或结构，使产品适应特定的使用 条件或者用户特殊要求所进行的设计。
10
(3)优化原则
设计者初步判定的设计方案或模型常是原始 的，并且有经验性的，必须经过推理、分析 和计算，使设计成果达到当代科学技术的先 进水平和该产品制造及使用条件的最佳水平， 在技术、经济等方面，经全面分析和计算而 达到最优化的结果。 (4)可靠性原则 可靠性是衡量机械产品质量好坏的947年美国工程师麦尔 斯(L．D．Miles)提出“功能”的概念。 三个重大发展。
17
二、近代“设计学”的重大发展
l “功能”(Function)思想的提出和发展
2 “人机学”(Ergonomics，Human Factor)思 想的形成和发展
3 “工业设计”(Industrial Design)学科体 系的发展相成熟 以上三项是近代设计学发展的核心内容。 同时：CAD/CAM技术、可靠性技术、有限元、 优化、并行工程等。
7
进入70年代以后，世界各先进工业国家逐渐 认识到面对世界市场竞争，人们手中的重要武器 就是“设计”。它们很早就把“设计学”从“机 械学”中分列出来，并逐渐发展了各有持色的面 向市场竞争的设计技术和设计教育体系。 面对21世纪、我们必须清醒地认识到，只有 改善设计教育、研究和实践，使之和“市场竞争 ”紧密联系起来，我们的设计工作才能真正发挥 对国民经济的重要支持作用。这对中国的未来是 至关重要的。
8
第二节 机械设计的原则和基本程序
一、机械设计原则 在设计工作中应遵循如下基本原则： (1)实用性原则 又称功能明确原则。主要表 现为机器应具有明确合理的功能，能完成一定 的功能。
9
(2)创造性原则 创造性设计是机械设 计最基本的特点。设计者只有大胆创新，才 能有所发明、有所创造、有所改进。 设计者应处理好创新和继承的关系。
4）施工设计：其主要内容是完成产品制造所 需的全部图样和技术文件
16
第三节 近代设计科学的重大发展
一、“设计学”从古代到现代的三个发展阶段
阶段1：这一时期可以以16世纪达芬奇的创造活动为顶点。 达芬奇构想：齿轮、螺旋。 阶段2：设计学发展的第二阶段以 1854年德国学者劳莱克 kr 斯作为起点．他写了《机械制造中的设计学》一书 。将 设计学分为机原、机零课程开设，基础是理论力学和材 料力学。这一阶段的设计学其实是机械学。
11
(5)安全性原则 机械产品的不安全因素常会 导致机械和人身事故，甚至造成重大的经济损 失和严重的社会影响。 (6)经济性原则 产品的经济性好坏是产品具 有市场竞争力的一个重要方面，主要表现又在 确保产品功能的前提下，尽力降低产品成本， 提高经济效益。 (7)评价审核原则 机械设计是一个复杂的工 作过程，涉及到很多因素和方面，因而设计过 程也是一种信息加工、处理分析、判断决策和 修正的过程。
19
第五节 一、课程教学基本要求
课程教学基本要求
以及课程教学主要内容 （1）掌握功能原理设计的基本方法； （2）了解方案评价与选择的基本方法； （3）了解总体设计的基本原则； （4）理解和掌握进行机械产品结构设计的基本原理和方法；