机械设计基础全套ppt课件

• 新型设计：应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术，设计 过去没有过的新型机械。
• 继承设计：根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新，以提 高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用。
• 变型设计：为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出 不同于标准型的变型产品。
机械设计原则与方法
机械设计原则与方法
可靠性准则
可靠性是指产品在规定的使用条件下， 在预期的使用寿命内，完成规定功能 的能力。可靠性不仅与产品有关，还 与产品的使用有关。
安全性准则
安全性指产品在流通和使用过程中，有 关危害人身安全与健康的风险大小。
机械设计原则与方法
理论设计
依靠现有的科学理论和试验数据 所进行的设计。它是一种定量设 计，凡属重要和大型的结构均应
分析可靠性设计在实际应用中面临的困难，如数据获取、模型验证等，并探讨未来发展趋势， 如基于大数据和人工智能的可靠性设计等。
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机械设计基础全套ppt 课件
目录
• 机械设计概述 • 机械零件设计基础 • 传动系统设计 • 轴系零部件设计 • 连接与紧固件设计 • 液压与气压传动系统设计 • 现代设计方法在机械设计中的应用
机械设计概述
01
机械设计定义与分类
• 机械设计的定义：根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、 力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构 思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
热处理
提高材料力学性能和使用 寿命，如淬火、回火、渗 碳等。
零件结构设计及优化
结构设计原则
01
满足功能要求，力求简单、紧凑、合理。
优化设计方法
02
运用计算机辅助设计（CAD）和有限元分析（FEA）等手段进
行结构优化，提高设计质量和效率。
典型结构优化案例
03
轴承座结构优化、齿轮轮齿修形优化等。
传动系统设计
3
优化设计的挑战与发展趋势 分析优化设计在实际应用中面临的困难，如多目 标优化、非线性问题等，并探讨未来发展趋势。
可靠性设计方法及案例分析
可靠性设计概述
介绍可靠性设计的基本概念、原理和常用方法。
可靠性设计在机械设计中的应用
阐述可靠性设计在机械产品寿命预测、故障分析、维修策略等方面的应用案例。
可靠性设计的挑战与发展趋势
微型化
微型化指的就是机械制造技术向微观 领域发展的趋势。国外将其称为微电 子机械系统（MEMS），泛指在几厘 米甚至几微米以下的微型或纳米级装 置。它是集微机构、微驱动器、微传 感器、微能源、微制造技术为一体的 现代化制造技术。
机械零件设计基础
02
零件类型及功能
轴类零件
齿轮类零件
轴承类零件
用于传递扭矩和承受径 向或轴向载荷，如曲轴、
传动轴等。
用于传递动力和改变转 速及转向，如圆柱齿轮、
锥齿轮等。
用于支撑旋转轴和减少 摩擦，如滚动轴承、滑
动轴承等。
箱体类零件
用于支撑和固定其他零 件，构成机器的主体， 如机床床身、箱体等。
零件材料选择与处理
01
02
03
常用材料
钢、铸铁、有色金属及其 合金等。
材料选择原则
满足使用性能要求，考虑 工艺性能和经济性。
阐述CAD技术在机械设计各阶段的作用，包括概念 设计、详细设计、分析仿真等。
CAD技术的优势与局限
分析CAD技术提高设计效率、降低成本的优点，以 及其在创新性、经验依赖等方面的局限性。
优化设计方法及案例分析
1 2
优化设计方法概述 介绍优化设计的基本原理、常用算法和软件工具。
优化设计在机械设计中的应用 阐述优化设计在机械结构、传动系统、控制系统 等方面的应用案例。
轴的结构设计
包括轴的直径、长度、轴肩、轴 环、键槽等结构要素的设计，需 满足装配、定位、传动等要求。
轴的强度计算
根据轴的受力情况，进行弯曲强 度、扭转强度等计算，确保轴的
安全可靠。
轴承类型选择及校核
轴承类型
包括滚动轴承和滑动轴承两大类，滚 动轴承又可分为球轴承和滚子轴承等。
轴承选择
需根据轴的转速、载荷、工作环境等 因素选择合适的轴承类型。
采用理论设计。
经验设计
根据已有的经验公式或设计者本 人的工作经验，或借助类比方法 所进行的设计。它主要适用于使 用要求不大变动而结构形状已典
型化的零部件。
类比设计
应用类比推理方法进行的设计。 它适用于有定型产品的零部件和 工艺装备的设计，特别适用于对 系列产品的改进和新产品的开发。
机械设计发展趋势
02
布局原则
03
保证系统安全可靠，便于安装、调试和维护；
04
尽量缩短管道长度，减少压力损失和泄漏；
05
避免或减少管道弯曲和交叉，降低流动阻力；
06
考虑元件的互换性和标准化。
现代设计方法在机械
07
设计中的应用
计算机辅助设计（CAD）技术
CAD技术概述
介绍CAD技术的发展历程、基本原理和常用软件。
CAD在机械设计中的应用
销连接 通过销实现轴与轴上零件的连接，具有结构简单、装拆方 便等优点。需考虑销的类型、尺寸和配合等问题，以及连 接的紧固和防松措施。
连接与紧固件设计
05
螺纹连接类型及应用
螺纹连接类型
包括螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接等。
螺纹连接应用
广泛应用于各种机械设备和结构工程中，如机床、汽车、桥梁、 建筑等。
螺纹连接特点
具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点，但也存在松动、疲 劳断裂等问题。
螺栓组连接结构设计
螺栓组连接结构类型
包括普通螺栓连接、铰制孔用螺栓连接和特殊 结构螺栓连接等。
螺栓组连接结构设计原则
保证连接的可靠性、合理布置螺栓位置、考虑 被连接件的刚度等。
螺栓组连接结构设计步骤
确定螺栓直径和长度、选择螺栓材料和性能等级、计算螺栓预紧力等。
轴承校核
包括基本额定动载荷和基本额定静载 荷的校核，确保轴承的承载能力和寿 命满足要求。
轴承配置
考虑轴承的安装、调整、润滑和密封 等问题，确保轴承的正常运转。
键连接、花键连接和销连接
键连接 通过键实现轴与轴上零件的连接，包括平键连接、半圆键 连接、楔键连接等。需考虑键的类型、尺寸和配合等问题。
花键连接 通过花键实现轴与轴上零件的连接，具有较高的承载能力 和定心精度。需考虑花键的类型、尺寸和配合等问题。
03
传动类型及特点
齿轮传动
带传动
效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长，适 用于平行轴间传动。
结构简单、成本低廉、维护方便，适用于中 心距较大的两轴间传动。
链传动
蜗杆传动
与带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现 象，适用于中心距较大、多轴、平均传动比 要求准确的传动。
结构紧凑、传动比大、工作平稳、噪声小， 适用于垂直相交两轴间的传动。
传动比分配与计算
传动比分配原则
使各级传动的承载能力接近相等， 以充分发挥各部件的性能，提高传 动的整体效率。
传动比计算方法
根据总传动比和各级传动的类型、 特点，合理分配各级传动的传动比， 并进行详细的计算校核。
传动系统布局与调整
传动系统布局原则
在满足使用要求的前提下，尽量简化结构、降低成本、便于维护和操作。
胶接技术
利用胶粘剂将两个构件粘合在一起的方法。具有应力分布均匀、耐疲劳
等优点，但对环境和使用条件要求较高。
液压与气压传动系统
06
设计
液压传动原理及特点
液压传动原理及特点
液压传动特点 传动平稳，易于实现无级调速； 能实现较大的力和力矩输出；
液压传动原理及特点
结构紧凑，布局灵活；
易于实现自动化和远程控制。
铆接、焊接和胶接技术
01 02
铆接技术
利用铆钉将两个或两个以上的构件（一般为板材或型材）连接在一起的 方法。具有工艺简单、连接强度高、耐冲击和振动等优点，但密封性较 差。
焊接技术
通过加热或加压或两者并用，使工件达到原子结合的一种加工方法。具 有连接强度高、密封性好等优点，但存在变形、裂纹等问题。
03
气压传动原理及特点
气压传动原理：以压缩空气为工作介 质，通过压力差或流量变化来传递动
力和信号。气压传动特点来自空气来源方便，无污染；
动作迅速，反应快；
维护简单，成本低；
但因空气可压缩性大，工作稳定性较 差。
液压与气压元件选用及布局
01
元件选用：根据系统工作压力、流量、控制精度等要求，选 择合适的液压泵、马达、缸、阀等元件。
绿色化
智能化
绿色是从环境保护领域中引用来的， 人类社会的发展必将走向人类社会与 自然界的和谐。人与人类社会本质上 也是自然世界的一个部分，部分不能 脱离整体，更不能对抗与破环整体。 因此，人类必须从各方面促使人与人 类社会同自然界和谐一致，制造技术 的绿色化是这种趋势的重要体现。
智能化是21世纪制造技术发展的一个 大方向。智能加工是一种基于神经网 络控制、模糊控制、数字化网络技术 和理论的加工，它是要在加工过程中 模拟人类专家的智能活动，以解决加 工过程许多不确定性的、要由专家决 策才能解决的问题。
机械设计原则
技术性能准则：技术性能包括产品功能、 制造和运行状况在内的一切性能，既包 含静态性能，又包含动态性能。
经济性准则：提高设计经济性的途径有： 选择适当的设计准则，避免或减小过剩 设计；采用现代设计方法，合理地设计 零部件或系统；设计高效率的零部件； 提高制造精度，采用可靠性设计，优化 产品设计结构，减少维修频次和维修量， 延长产品寿命。
传动系统调整方法
通过调整各部件的位置和参数，使传动系统达到最佳的工作状态，包括调整轴 承间隙、齿轮啮合间隙、皮带张紧力等。
轴系零部件设计
04
轴类零件设计
轴的基本类型
根据承载方式，轴可分为转轴、 心轴和传动轴三类。
轴的材料选择
常用材料包括碳素钢、合金钢等， 需考虑轴的强度、刚度、耐磨性、 耐腐蚀性等因素。