上海交通大学机械设计PPT第二章
机械设计基础PPT完整全套教学课件
介绍可靠性设计的方法和措施,如故障模式与影响分析、故障树分析、可靠性分配与预 计等。
可靠性设计在机械设计中的应用案例
通过具体案例介绍可靠性设计在机械设计中的应用,如航空发动机设计、汽车制动系统 设计等。
05
材料力学在机械设计中的应用
材料力学基本概念及原理回顾
02
01
03
材料力学的定义和研究对象
THANK YOU
感谢聆听
机械设计基础PPT完整全套教 学课件
目
CONTENCT
录
• 机械设计概述 • 机械零件与传动系统 • 机械制造工艺与装备 • 机械设计方法学 • 材料力学在机械设计中的应用 • 现代机械设计技术发展趋势
01
机械设计概述
机械设计定义与目的
定义
机械设计是机械工程的重要组成部分,是根据使用要求对专用机械 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。
人工智能在机械设计领域应用前景
人工智能概述
人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方 法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
人工智能在机械设计中的应用
通过机器学习、深度学习等技术,实现智能设计、智能优化等功能, 提高设计质量和效率。
人工智能与机械设计的未来发展
随着技术的不断进步,人工智能将在机械设计领域发挥越来越重要 的作用,实现更加智能化、自动化的设计过程。
包括原动机、传动装置和工作机三 部分。
100%
工作原理
通过传动装置将原动机的动力和运 动传递给工作机,使其完成预定的 工作。
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优化设计
在满足强度要求的前提下,通过改 进结构形状、减轻重量、降低应力 集中等措施,提高零件的承载能力 和使用寿命。
疲劳强度分析
针对承受交变载荷的零件,进行疲 劳强度分析和寿命预测,确保其在 长期使用过程中不发生疲劳破坏。
03
连接件与紧固件设计
螺纹连接件设计原理及选型
螺纹连接件基本概念
06
液压与气压传动系统设计基础
液压传动系统工作原理及组成
液压泵
将机械能转换为液压 能的装置,提供动力 源。
液压马达和液压缸
将液压能转换为机械 能的执行元件,实现 往复或旋转运动。
控制阀
控制液压系统中油液 的流动方向、压力和 流量,以满足执行元 件的动作要求。
辅助元件
包括油箱、滤油器、 冷却器、加热器等, 保证系统正常工作。
机械设计基础PPT完整全套教学 课件
• 机械设计概述 • 机械零件设计基础 • 连接件与紧固件设计 • 传动装置设计基础 • 轴系零部件设计基础 • 液压与气压传动系统设计基础 • 总结回顾与拓展延伸
01
机械设计概述
机械设计定义与分类
定义
机械设计是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。
实际案例分析与讨论
典型机械产品的设计 案例解析
机械设计中的创新思 维和实践
实际工程问题的分析 和解决方案
行业前沿动态分享
机械设计领域的最新研究成果和趋势 智能制造、数字化和绿色制造等新技术在机械设计中的应用
机械设计面临的挑战和机遇
THANK YOU
上海交通大学机械设计基础课程设计
上海交通大学成教学院机械设计基础课程设计计算说明书姓名:班级:学号:指导老师:日期:目录引言 (1)一.机构介绍 (2)1.课题要求 (2)2.传动示意图 (2)3.传动过程 (2)二.电机的选择 (3)1.工作机的功率P w (3)2.电机所需输出功率P d (3)3.确定电机计算转速n (3)4.确定电机选型 (3)5.传动比的分配 (5)三.计算传动装置的运动和动力参数 (4)1.皮带输入高速轴 (4)2.Ⅰ轴减速器高速轴 (4)3.Ⅱ轴减速器高速轴 (5)4.Ⅲ轴传动滚筒轴 (8)四.带传动设计 (8)1.确定计算功率 Pc (8)2.选取普通 V 带型号 (8)3.确定带轮基准直径d1.d2 (6)4.验算带速 V (6)5.确定中心距a0 和胶带长L d (6)6.计算实际中心距 a (7)7.演算小带轮包角α1 (7)8.确定V带根数 Z (7)9.求初拉力F0 及带轮轴上的压力F a (8)10.带轮的结构设计 (8)11.设计结果 (8)五.齿轮设计 (9)1.选择齿轮材料及精度等级 (9)2.齿面接触疲劳强度计算 (9)六.轴承选择及实际使用寿命计算 (13)1.轴承类型的选择 (13)2.计算实际寿命 (13)七.润滑密封设计 (15)1.轴承和传动齿轮的润滑 (15)2.润滑油的选用 (15)3.密封形式 (119)八.联轴器的设计 (119)九.设计心得 (16)十.致谢 (16)十一.参考文献 (17)引言机械设计课程设计是机械设计课程的重要实践环节。
通过课程设计,可综合运用机械设计课程和其它先修课程的理论和实际知识,培养解决实际问题的能力,掌握机械设计的一般规律,树立正确的设计思想。
通过课程设计,可学习运用标准,规范,手册,图册和查阅科技文献资料及计算机应用等,培养机械设计的基本技能和获得相关信息的能力。
齿轮变速器广泛应用于机械,冶金,化工,建筑,运输。
船舶等领域,是一个典型的动力传动机构,它是一种利用齿轮角速度的变化,将电机的回转转速减速到所要求的回转速度,并得到较大转矩的装置,具有承载能力强,寿命长,体积小,效率高,重量轻等优点。
第二章机械设计总论PPT课件
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热胶合:润滑不良引起的齿面破坏
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疲劳点蚀
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48
整体塑变
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49
螺栓联接滑移 被联接件断裂
被联件拉断
被联件相对滑移
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机床主轴等弹性变形过大将影响加工精度。
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51
§ 2.5 设计机械零件时应满足的基本要求
5
运动速度的转换
传动装置解决原动机速度和执行装置速度不匹配的问题。
鼠笼式
一般的普通交流电动机速度是固定的。
交流电动机的 同步转速
(r/min)
带、5链00 传动600
一般机器执行部分速度低于原动机的转速, 各种齿50轮1 1705传000 动
需要减速。
减速器502 1500 3000
(也有相反的情况,需要增速)。
§ 2.8 机械零件的设计的一般步骤 § 2.9 机械零件的材料及其选用 § 2.10 机械零件的设计中的标准化
第三部分:机械现代设计方法简介
§ 2.11 机械现代设计方法简介
3
§ 2.1 机器的组成 如牛头刨床、空气压缩机
传统机器都包含如下三个部分:
驱动装置
传动装置
执行装置
常称为原动机,是机器 的动力来源。 常用:电动机、内燃机 、液压缸和气动缸, 以各种电动机的应用最 为普遍。
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36
方案设计阶段
提出机械的工作原理 (通过调查研究和 必要的分析,还可能需要进行原理性试验)
提出几种机械系统运动方案 (进行必要 的运动学设计,一般是初步的、粗略的)
机械设计第二章优秀课件
该公理对变形体只是必要条件,而 非充分条件。
(力系的等效代换条件)
静力学基本概念与受力图
基本公理与定理
*只适用于刚体,
由此可得如下推论:(力的可传性)
作用于刚体的力可沿其作用线移至刚体的任一点, 而不改变此力对刚体的效应。
机械设计第二章课件
静力学基本概念与受力图
力的概念
力是物体间相互的机械作用,其结果是使 物体的运动状态发生改变(外效应)或使 物体产生变形(内效应)。
力对物体的作用效果与力的大小、方 向、作用点相关,其称为力的三要素 。因此,力是矢量。
静力学基本概念与受力图 集中力
力的概念
用黑体大写字母表示是矢量,如F,Q,W
1)力在坐标轴上的投影
y
X F cos Y F sin
b1 Fy Y
a1 A
B
F
Fx
a
O
X
bx
1、平面汇交力系合成的解析法 2)合力投影定理
合力在任意轴上的投影,等于各分力在同一轴上投 影的代数和。
Rx X Ry Y
RR R 2 2( X)2( Y)2 xy
tg Ry Y Rx X
3)平面汇交力系平衡方程及其应用
为研究平衡规律
进行力系简化
力系简化:
用一个简单且与之等效的力系代替一 个复杂力系
等效力系: 两力系对同一物体作用效果相同,则此二 力系等效
合力: 若一个力与一个力系等效,则该力称 为力系的合力
分力: 力系中各个力称为分力
静力学基本概念与受力图
基本公理与定理
公理一、力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个 合力,合力的作用点也在该点,其大小和方向 由以这两个力为边的平行四边形的对角线所确 定。
机械设计课件及PPT
重要情况下或受力分析等精确性较差时 [S] 取大些; 否则,[S] 取小些。
静应力作用时的强度问题常称为静强度。
机械设计
第二章 约束分析-强度问题
三、变应力作用下的强度问题(疲劳强度)
1、变应力作用下零件的失效机理
静应力作用下:危险剖面塑性变形或脆性断裂
变应力作用下:疲劳破坏
初始裂纹
轴截面
疲劳区 (光滑)
机械设计
二、设计机械零件的基本要求
第二章 约束分析-一般问题
1、满足功能要求 能够准确实现预定的功能 2、工作可靠 在预定的工作期限内不能失效 3、成本低廉 经济、实用
三、机械零件的失效形式
失效—丧失工作能力或达不到设计要求的性能, 不仅仅指破坏。失效形式主要有:
—断裂 如轴、齿轮轮齿发生断裂 —表面点蚀 表面材料片状剥落 —塑性变形 零件发生永久性变形 —过大弹性变形 —过度磨损 —过大振动和噪声、过热等
机械设计
五、机械零件的设计步骤
1)拟订零件的设计简图; 2)确定载荷的大小及位置;
L1 F L2
第二章 约束分析-一般问题
受力分析
3)选择材料; 4)根据失效形式选用承载能力判定条件,
设计或校核零件的主要参数;
强度条件(或刚度) 设计计算 尺寸 设计式
尺寸 校核计算 强度条件(或刚度) 校核式
5)结构设计,绘制零件工作图。
思路:通过试验求得材料的σ-1、σ0、σs 和σb ,
作出极限应力图
极限应力图 (σm –σa 图): 以σm 为横坐标,σa为纵坐标 r =-1时, σm=0 ,σa=σmσax-1
求出任意 r 时的疲劳极限σr
极限应力点
● A(0,σ-1) ●B(σ0/2 ,σ0/2)
上海交大机械设计——第二章
4.尺寸标注
(1)规格(性能)尺寸 表示机器或部件的规格、性能和特性 的尺寸。 (2)配合尺寸 装配图中凡有公差配合要求之处,要标出基本 尺寸和配合代号。
(3)安装尺寸 机器或部件安装在地基或机架上,和外界发生 联系的尺寸。
(4)外形尺寸 机器或部件的总长、总宽和总高尺寸。 (5)其他重要尺寸 如某些重要零件之间及到尺寸基准的定位 尺寸、主要运动件的运动行程及极限位置等。
第一章 多媒体CAI课件设计基础
5.技术要求
(1)装配要求 机器在装配过程中应注意的事项。
(2)检验要求 机器装配后的试验、性能检验、操作等方面的 要求等。 (3)使用要求 对于机器的使用、维修、保养等方面的要求。
6.读装配图
(1)概括了解
(2)分析视图
(3)尺寸关系和技术要求 (4)归纳总结
3.几种常见要素的尺寸的标注
(1)圆和圆弧尺寸的标注
第一章 多媒体CAI课件设计基础
(2)角度尺寸的标注
(3)对称尺寸的标注
第一章 多媒体CAI课件设计基础
2.2 投影与视图
2.2.1 投影的基本概念 1.正投影与斜投影
第一章 多媒体CAI课件设计基础
2.正投影的基本性质
• 不变性 直线或平面与投影面平行时,其投影反映实长或
第一章 多媒体CAI课件设计基础
• 间隙配合——孔总是比轴大,用于动联接。 • 过盈配合——孔总是比轴小,用于静联接。 • 过渡配合——可能具有间隙,也可能具有过盈,用于要
求具有良好同轴性而又便于装拆的静联接。
国家标准规定:孔与轴的公差带位置各有28个,分别用
大写和小写拉丁字母表示。还规定了20个公差等级(即尺 寸精度等级),用阿拉伯数字表示。 例如:H7表示孔的公差带为H,后面数字表示7级公差等 级;f8表示轴的公差带为f,8级公差等级。 机械制造中最常用的公差等级是4~11。4,5级用于特 别精密的零件。6,7,8级用于重要零件,它们是生产中 应用最多的精度等级。8、9级用于工作转速中等及具有中 等精度要求的零件。10,11级用于低精度零件,主要用于 低速机器中。
机械设计课件濮良贵版本02 机械设计总论
出现反反复复,在设计中要注意运用先进的设计方法、设计手段来进行设计,如
缩短开发周期,使产品尽快地进入市场、占领市场,获得最大的经济效益和社会
采用优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计等来提高设计质量,加快设计速度,
效益。
计划阶段 (提出问题) 方案设计阶段 (分析问题) 技术设计阶段 (解决问题)
市场调研、比较分析并拟定设计任务书如:开发的吨位、 市场的占有率、社会效益、经济效益、性能的先进性等 对机器进行功能分析,组合出设计方案以供选择,评价 决策、选择最终方案。如:四轮、三轮;柴油机、汽油 机;有无驾驶室;传动方案(皮带、链、传动轴)等 机器运动学设计:原动机参数--各运动构件的运动参数 机器动力学计算:由运动参数计算零件所受载荷的大小 零件工作能力设计:由载荷进行零件的初步设计 部件装配草图及总装配草图设计:绘图(总装图、部件 图、零件图 主要零件的校核 初步计算及设计 设计说明书、工艺文件、标准件、自制件、外协件明细 表、使用说明书等 样机试制、检测、验收、改进原型的设计
优越性: 1)提高质量,降低成本; 2)统一了材料和零件的性能指标,提高了零件性能的可靠性; 3)简化设计工作,提高设计质量,简化机器的维修。
系列化:对同一产品,为了适应不同的使用条件,在同一基本结构或基本尺寸
的条件下,规定出若干个辅助尺寸不同的产品,称为不同的系列(如:滚动轴 承的直径系列、宽度系列,工程机械的系列化)。
2)加工批量和加工费用;
3)材料的利用率; 4)局部品质原则;
5)节约稀有材料(尽量用廉价材料来代替价格相对昂贵的稀有材料);
6)材料的供应状况。
§2-10 机械零件设计中的标准化
标准化:对零件的尺寸、结构要素、材料特性、检验方法、设计方法、制图要 求等制定出统一的共同遵守的标准(如:螺纹联接件,滚动轴承等用途最广的零 件进行大量的、集中制造,用户根据要求选用)。
机械设计基础全套ppt课件
3
4
D
机架
连 曲柄:可回转360°的连架杆 架 摇杆:摆角小于360°的连架杆 杆 滑块:作往复移动的连架杆
一.铰链四杆机构基本类型 (按连架杆类型)
铰链四杆机构
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
一曲一摇
二曲
二.(铰链四杆机构)演变类型
二摇
1.曲柄摇杆机构: 连架杆 ┌曲柄→(一般)原动件→匀速转动
本章重点:平面四杆机构主要特性和设计 本章难点:平面四杆机构的设计
第二章 平面连杆机构
铰链四杆机构的基本型式 铰链四杆机构有整转副的条件 铰链四杆机构的演变 平面四杆机构的设计
§2-1铰链四杆机构的基本型式 p.20
平面连杆机构-平面机构+低副联接 (转动、移动副) 最常用→平面四杆机构( 四个构件→四根杆)
(3)过C1、C2、 B1 A
D
P 作圆
O
在圆上任选一点A (4)AC1=L2-L1,
AC2=L2+L1→
θ
→无数解
L1=1/2(AC2-AC1)
以L1为半径作圆,交B1,B2点
P
→曲柄两位置
NM
2.导杆机构: P.31
已知:机架长L4 , K
解:
180
K
1
n
m
K 1
(1)任选固定铰链中心C→
B A
C D
解: (1)连接B1B2,C1C2并作其垂直平分线b12,c12
(2)在b12线上任取一点A, 在C12...任取一点D
步骤:
B1
1、连接B1B2, C1C2
2、作B1B2, C1C2中垂线
3、在中垂线上取一点作A, D
机械设计基础课件第2章
第2章 平面机构的运动简图及自由度 图2-16 机车车轮联动机构中的虚约束
第2章 平面机构的运动简图及自由度
按照上述计算结果,一般而论,这类机构是不能运动的。 但在某些特定的几何条件下,出现了虚约束,机构就能够产生 运动。
为了便于分析,将构件4及回转副E、F拆除,得图(c)所 示机构运动图。又由题中给定的构件长度关系可知,ABCD为 一平行四边形,BC始终平行于AD,所以连杆BC作平动,其上 任一点的轨迹形状相同,连杆上E点的轨迹是以F为中心,EF为 半径的圆弧。显然,无论构件4及回转副E、F是否存在对整个 机构的运动都不发生影响。也可以说,构件4和回转副E、F引 入的一个约束不起限制作用,是虚约束。
各构件之间的联接方式如下:5和6, 7和8之间构成高副; 1和4,8和4之间构成移动副;7和4, 2和1, 2和3, 3和4之间均 为相对转动, 构成回转副。
第2章 平面机构的运动简图及自由度 图2-9 内燃机及其机构运动简图
第2章 平面机构的运动简图及自由度
2.3 平面机构的自由度
2.3.1 平面运动的自由构件具有三个自由度。当两个构件组成运
第2章 平面机构的运动简图及自由度
2.1 运动副及其分类
图2-1 平面机构的自由度
第2章 平面机构的运动简图及自由度
2.1.1
1.
若组成运动副的两个构件只能在一个平面内作相对转动, 这种运动副称为回转副,或称铰链。如图2-2(a)所示的轴承1与轴 2组成的回转副,它有一个构件是固定的,故称为固定铰链。图 2-2(b)所示构件1与构件2也组成了回转副,它的两个构件都未固 定,故称为活动铰链。例如图1-1中曲轴与气缸体所组成的回转 副是固定铰链,活塞与连杆、连杆与曲轴所组成的回转副是活动 铰链。
机械设计基础第2章PPT
技能训练目标
●能够将实际机构或机构的结构图绘制成机构运动简图;能看懂 各种复杂机构的机构运动简图
●能够设计一对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构
4
第2章 常用机构
【生产机器 应用导入例】
颚式破碎机
1一电动机 2、4一带轮 3一v带 5一偏心轴 6一动颚(板) 7一肘板 8一定颚(板) 9一飞轮
的视图平面
⑷ 选择适当的比例,用规 定的构件和运动副的符号, 并正确将同一构件上运动副 连接起来,绘制出机构运动
简图
9
2.1 平面机构的运动简图及其自由度
第2章 常用机构
【实例2-3】 绘 制图2-3的单缸
四冲程内燃机 机构运动简图
10
F
=
3n
2
p1
=
ph
2.1 平面机构的运动简图及其自由度
2.1.3 平面机构自由度
第2章 常用机构
F = 3n 2 p1 ph
1) 复合铰链
2) 局部自由度 2) 局部自由度
转动副C有两个铰链形成复合铰链。实际低副
数Pl=7. F = 3 5 2 7 0 1 n=3, p1 3 ph 1
F 3 2 2 2 1 1
3) 虚约束 F 3 9 2 12 2 1
(2)双曲柄机构 2) 局部自由度
摄影平台升降机构
图2-15 铰链四杆机构
(3)双摇杆机构
图2-21港口起重机构
12
2.2 平面连杆机构的分析和设计
1 .2.铰链四杆机构形式的判
第2章 常用机构
2
别-------存在曲柄的条件
表2-2 铰链四杆机构的 演化及应用
上海交大机械设计
强度极限B ——由于截面减小,载荷也随之下降,直至F点时,试件在“缩颈”处断裂。材料在断裂前的最大应力称为强度极限。
冷作硬化——在常温下经过塑性变形使材料的强度提高、塑性降低的现象称为冷作硬化。在机械零件中常利用冷作硬化提高强度。 几种不同材料拉伸时的应力-应变曲线见图。
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3.3 影响钢材力学性能的主要因素(1)含碳量的影响 (2)合金元素的影响(3)温度的影响(4)热处理工艺的影响热处理——将工件加热到一定温度,进行必要的保温,然后以一定的方法冷却,以改善其组织结构,从而得到所需的3页
退火——将工件加热到临界温度以上,进行必要的保温,然后随炉冷却,这种工艺方法称为退火;正火——将工件加热到临界温度以上,进行必要的保温,如果在空气中冷却称之为正火;淬火——将工件加热到临界温度以上,进行必要的保温,如果在水或油中冷却称之为淬火。回火——如果加热到临界温度以下,保温后空冷或油冷,称之为回火。调质——淬火后高温回火称为调质。表面淬火——如果将工件表面迅速加热到临界温度以上,不等热量传至工件中心就快速冷却的工艺方法称之为表面淬火。化学热处理——即将不同元素的活性原子渗入到工件表面的热处理方法,如渗碳、氮化和氰化等。
第1页/共33页
3.1 机械常用材料
第2页/共33页
第3页/共33页
机械常用材料的分类和应用举例 续表
第4页/共33页
3.2 金属材料的力学性能3.2.1 材料的应力极限
低碳钢拉伸应力-应变图
力学性能:弹性、刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧性及疲劳强度等。
基本要求: 1) 了解机械中常用材料及其力学性能。 2) 了解热处理中与本课相关的基本概念。 3) 了解毛坯的制取方法和常用的切削加工方法。重点、难点: 1) 金属材料的力学性能。 2) 热处理工艺对钢材综合机械性能的影响。 3) 机械零件的制造工艺性。作业: 3.1;3.3;3.4;3.5;3.6
上海交通大学机械设计PPT课件
机械零件应满足的要求及 一般设计步骤
• 机械零件应满足的要求
>工作能力要求 (强度,刚度,耐磨性,热 平衡,振动稳定性,压杆稳定性要求)
>结构工艺性要求 >经济性要求 >可靠性要求
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失效 零部件不能满足工作要求称为失效。
机 械
整体断裂:拉,压,弯,扭
零
件
过大的过残大余的应残力余:应加力工,热处理
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对整个机器的整体要求
• 使用功能的要求 • 经济性要求 “三化”--标准化、系列化、通用化 • 劳动保护要求 • 可靠性要求 • 其 避免在预期寿命期内失效 • 结构工艺性的要求 • 经济性要求 • 质量小的要求 • 可靠性要求
设计机器的一般程序
计划阶段
方案设计
信
息
技术设计
反 馈
、
修
试制、试验、鉴定、生产
改
技术文件的编制
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对机器的主要要求
➢ 使用功能要求; ➢ 经济性要求; ➢ 劳动保护和环境保护要求; ➢ 可靠性要求; ➢其它专用要求。
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机械设计基本要求
工作能力要求:强度、刚度、寿命、稳定性、耐磨性。
主要现代设计理论与方法
计
设 计 方 法 学
优 化 设 计
可 靠 性 设 计
算 机 辅 助 设
有 限 元 法
工 业 设 计
专 家 系 统
价 值 工 程
相 似 性 设 计
动 态 设 计
人 工 智 能
模 块 化 设 计
摩 擦 学 设 计
反 求 工 程
计
第22页/共23页
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能正常工作。 带传动只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时才能 正常工作。 高速转动的零件,只有在转速与转动件系统的固有频率 避开一个适当的间隔才能正常工作。
机械设计
第二章
机械设计总论
机械零件的计算准则
设计准则 强度准则 计算公式 失效形式 典型零部件
lim
机械设计
第二章
机械设计总论
机械零件设计步骤
选择零件类型、结构 计算零件上的载荷
确定计算准则
选择零件的材料 确定零件的基本尺寸
结构设计
校核计算 画出零件工作图 写出计算说明书
机械设计
第二章
机械设计总论
机械设计的一般程序 • • • • • • • 计划或规划 方案设计 技术设计 施工设计 样机试制 小批投产 产品定型与批量生产
机械设计
第二章
机械设计总论
设计准则
强度准则、刚度准则 寿命准则 振动稳定性准则 可靠性准则
机械设计
第二章 设计方法
机械设计总论
设计方法分两种:常规设计方法和现代设计方法
理论设计——满足工作能力要求。
校核计算:
A
常规设 计方法
设计计算:
F lim A S FS
经验设计——满足结构工艺要求。 模型实验设计
机械设计
第二章
机械设计总论
•
> > > > > > > >
一般设计步骤
零件选型 确定零件所受载荷 应力计算 判断失效形式 选择材料和热处理要求 进行工作能力计算 零件结构设计 零件施工设计
机械设计
第二章
机械设计总论
• • • • • #
机械零部件的标准化,系列化和 通用化 减轻设计工作量,缩短设计周期 “三化”零部件有利于组织大批量生产,提高 产品质量,降低成本 具有互换性,便于维修 有利于不断开发和扩大新品种 有利于新产品或新机器的模块化,组合化设计 现行标准:GB, JB, YB, QB, ISO, ANSI, DIN, JIS, BS, AGMA, QS
机械设计
第二章
机械设计总论
主要现代设计理论与方法
设 计 方 法 学
优 化 设 计
可 靠 性 设 计
计 算 机 辅 助 设 计
有 限 元 法
工 业 设 计
专 家 系 统
价 值 工 程
相 似 性 设 计
动 态 设 计
人 工 智 能
模 块 化 设 计
摩 擦 学 设 计
反 求 工 程
机械设计
第二章
机械设计总论
对整个机器的整体要求
• 使用功能的要求 • 经济性要求 “三化”--标准化、系列化、通用化 • 劳动保护要求 • 可靠性要求 • 其它专业要求
机械设计
第二章
机械设计总论
机械零件设计的基本要求
• • • • • 避免在预期寿命期内失效 结构工艺性的要求 经济性要求 质量小的要求 可靠性要求
机械设计
第二章
机械设计总论
技术设计的一般过程如下:
• 具体确定动力机的类型型号、运动参数和动力参数; • 对传动装置和执行装置进行运动学和动力学计算,确定各级传动的传 动比,确定传动零件、轴系零件、联接零件、执行零件等主要零件 的载荷和运行速度等, • 判定各主要零件的主要失效形式, 确定工作能力(如强度、刚度等)计 算准则; • 选定零件的材料(品种、牌号、毛坯形式和热处理方法等),并对主 要零件进行相应的工作能力计算,确定主要尺寸和参数 • 对传动零件、轴系零件、联接零件、箱体零件、执行零件等主要零 件进行结构设计基本确定这些零件的全部尺寸。在此基础上,完成 所有非主要零件的设计, • 结合考虑满足装配、润猾、密封、维修、运输等要求设计井绘制出 各个部件装配图,进而绘制出机器总装配图。必要时还应绘出电气、 润滑系统固等; • 提出设计计算说明书,外购件明细表等。
机械设计总论
过大的残余变形
零件所受的应力超过了材料 的屈服极限,则零件将产生 残余变形。
齿轮面塑形变形
轴承外圈塑性变形
机械设计
第二章
机械设计总论
零件的表面破坏
腐蚀、磨损、接触疲劳
轴瓦磨损
齿面接触疲劳
机械设计
第二章
机械设计总论
破坏正常工作条件引起的失效
有些零件只有在一定的工作条件下才能正常的工 作,如:
计划阶段 方案设计 技术设计
试制、试验、鉴定、生产
技术文件的编制
信 息 反 馈 、 修 改
机械设计
第二章
机械设计总论
对机器的主要要求
使用功能要求;
经济性要求;
劳动保护和环境保护要求;
可靠性要求;
其它专用要求。
机械设计
第二章
机械设计总论
机械设计基本要求
工作能力要求:强度、刚度、寿命、稳定性、耐磨性。 结构工艺性及经济性要求。 质量小及可靠性要求。
机械设计
第二章
机械设计总论
• 机器的组成及应满足的要求 • 机器设计的一般程序 • 机械零件应满足的要求及一般设计步骤 • 机械零部件的标准化,系列化和通用化 • 现代机械设计方法简介
机械设计
第二章
机械设计总论
机器的组成
辅助系统
原动机
传动装置
控制系统
执行部件
机械设计
第二章
机械设计总论
设计机器的一般程序
机械设计
第二章
机械设计总论
机械零件应满足的要求及 一般设计步骤 • 机械零件应满足的要求
> 工作能力要求 (强度,刚度,耐磨性,热平 衡,振动稳定性,压杆稳定性要求) > 结构工艺性要求 > 经济性要求 > 可靠性要求
机械设计
失效
第二章
机械设计总论
零部件不能满足工作要求称为失效。
整体断裂:拉,压,弯,扭 过大的残余应力:加工,热处理 过大的残余应力
齿轮、带 lim/S 断裂、疲劳 轴、 破坏、残余 轮等 变形 弹性变形 轴、蜗杆等 y[y] 满 足 额 定 寿 腐 蚀 、 磨 滚动轴承等 损、疲劳 命 共振产生的 滚 动 轴 承 、 工作失常 齿轮、滑动 轴承
刚度准则 寿命准则
振动稳定性 0.85f >fp 或 1.15f<fp 可靠性准则 R=N/N0
机械设计
分析工作原理
第二章
类型选择
机械设计总论
受力分析
改进与发展
结果分析与设计 机械设计的内容
失效分析
结果分析与设计
建立计算准则
简化模型
机械设计
第二章
机械设计总论
机械创新设计能力的培养
• • • • •
对环境事物的敏感性 善于联想、有预见 不断掌握新技术信息 有较强的机械设计能力 有坚强的意志、广泛的兴趣、活跃的性 格
机 械 零 件 的 主 要 失 效 形 式
零件表面的破坏:磨损,热处理
破坏正常工作条件引起的失效: 打滑,共振,胶合
机械设计
第二章
机械设计总论
零件的主要失效形式
整体断裂
零件危险截面的应力超过其强度极 限而导致的断裂,或在变应力作用下, 危险截面发生的疲劳断裂。
齿轮轮齿断裂
轴承内圈断裂
机械设计
第二章