机械设计基础 力学基础PPT
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机械设计基础PPT完整全套教学课件
可靠性设计的方法和措施
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。
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
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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。
机械设计基础ppt课件完整版
3
机械设计的定义与重要性
• 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。
2024/1/28
4
机械设计的定义与重要性
重要性
机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最 主要因素。
2024/1/28
18
液压与气压传动系统的维护与保养
日常维护
保持系统清洁、定期更换液压油或空 气滤清器滤芯等。
定期保养
检查系统各元件的工作状态，及时更 换损坏的密封件和易损件等。
2024/1/28
故障诊断与排除
熟悉系统故障现象和原因，掌握相应 的排除方法。
系统改进与优化
根据使用情况和实际需求，对系统进 行改进和优化，提高系统性能和效率 。
数字化与智能化融合
借助大数据、人工智能等技术，实现机械设 计的数字化和智能化。
个性化与定制化
满足用户个性化需求，提供定制化的机械设 计服务。
跨界融合与创新
鼓励不同领域的跨界合作，创造全新的机械 设计理念和方法。
2024/1/28
绿色与可持续发展
倡导环保、节能的设计理念，推动机械设计 的绿色化和可持续发展。
等。
创新性原则
设计应鼓励创新思维，探索新 的技术、新的材料和新的工艺
。
2024/1/28
6
机械设计的发展历程与趋势
数字化设计
利用计算机技术和数字化工具 进行高效、精确的设计。
绿色设计
注重环保、节能、可持续发展 等方面的设计。
发展历程
从手工设计到计算机辅助设计 （CAD），再到现在的数字化 、智能化设计。
机械设计基础PPT完整全套教学课件
的强度和刚度。
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
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。
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• 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
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2024版机械设计基础PPT全套完整教学课件pptx
人机交互优化
通过改进人机交互方式，提高机械操作的便捷性和舒适性。
未来机械设计的创新点与突破
• 跨领域融合：将不同领域的技术和理念融 入机械设计，创造出更具创新性和实用性 的产品。
未来机械设计的创新点与突破
新材料应用
探索和应用新型材料，提高机械 产品的性能和寿命。
先进制造技术
采用先进的制造技术，如精密加工、 超精密加工等，提高机械制造的精 度和效率。
绿色设计
注重环保和可持续发展，减少资源消耗 和环境污染。
机械设计的发展历程与趋势
集成化设计
实现多学科、多领域的协同设计和优化。
个性化设计
满足用户个性化需求，提供定制化的设计方案。
02
机械零件设计基础
机械零件的分类与功能
传动零件
包括齿轮、带轮、链轮 等，用于传递动力和扭
矩。
轴系零件
连接零件
密封零件
机械制造工艺的优化与改进
工艺优化
通过对现有工艺的改进和优化， 提高产品质量和生产效率，降低
生产成本。
新技术应用
积极引进和应用新技术、新工艺、 新材料等，推动机械制造工艺的 创新和发展。
智能化制造
借助人工智能、大数据等先进技 术，实现机械制造工艺的智能化 和自动化，提高生产效率和果
完成齿轮减速器的三维模型设 计、二维工程图绘制及装配图
等。
案例二：轴承座的设计
设计背景
轴承座是支撑轴承并传递载荷的重要部件， 广泛应用于各种机械设备中。
设计步骤
确定轴承类型、选择轴承座结构形式、计算 轴承座尺寸、校核轴承座强度等。
设计目标
实现支撑轴承、传递载荷、保证轴的旋转精 度等功能。
机械设计的发展趋势与挑战
机械设计基础课件_第1章_物体的受力分析与平衡
M= - Fd
M= - Fd1- Fd2= - Fd M= Fd3 - Fd4= -Fd
力偶符号： M
d d2 d1
d4
顺时针 －
F
逆时针 ＋
d3
性质三：力偶的作用面可以平移而不改变对刚体的作用
2 平面力偶系的合成与平衡 平面力偶系：平面一组力偶
合成：合力偶矩等于各分力偶矩代数和
平衡：合力偶矩等于零
矢量图解法：
矢量首尾相连，图形封闭，长度按比例
比例尺： N
mm
三、 平面汇交力系的平衡应用 例2—4
比例尺：
N
mm
1 3
2
3
2
1
T1 A
T2 W
T2
T1
A
W
1 3
2
T1 A
T2 W
1.3 力对点之矩、力偶
1.3.1 力对点之矩
1、力矩 力矩（力×力臂）：力使物体绕O点转动的效应 m0 (F ) F d
RB 2 =(RB ′ )2+ (RB ″ )2
练习：
Fr
i k
Ft Fa
50
j A 50
100 B
Fr Fa
若已知图中Fr=2000N，Fa=700N， Ft=2400N，求A、B的支反力
A
RA′
结果： RA ′ =1100 N； RB ′ =900 N
RA ″ =1600 N； RB ″ =800 N
画受力图的步骤：p7 1）画出研究对象 2）画出主动力 3）画出约束反力 4）画出物体间的相互作用力
关键：找出二力杆 注意：每个物体分离出来画
2 1
3
F13
W F23
例2 ： 杆件无重，滑轮半径可忽略，
《机械设计基础》全套PPT课件(完整版)
机械设计基础全套PPT课件（完整版）简介《机械设计基础》是一门介绍机械设计基本理论和方法的课程。
本套PPT课件是全套课程的完整版，旨在帮助学生全面了解机械设计的基础知识和技术，培养学生的机械设计能力。
课件目录1.机械设计基础概述–机械设计概述–机械设计的重要性–机械设计的基本流程2.材料与力学基础–材料工程概述–材料的力学性能–弹性力学基础–塑性力学基础3.物体的几何参数–几何图形的表示方法–构建三维几何模型–几何参数的计算与分析4.连接零件的设计–轴的设计–轴承的选择与设计–轴承的寿命计算5.传动装置的设计–齿轮传动–带传动–传动装置的计算与优化6.结构件的设计–结构件的设计原则–加工工艺与工装设计–结构件的计算与优化7.机械设计的检查与验证–设计的检查原则–设计验证的方法–机械设计的可靠性分析8.机械设计的案例分析–常见机械设计案例分析–机械设计的创新与应用学习建议1.注重课堂笔记的整理，重点记录课程重要概念和公式。
2.完成课后习题和实践任务，巩固所学知识。
3.多查阅相关参考书籍和资料，拓宽机械设计的知识面。
4.参加实验室和工程实习，锻炼机械设计实际操作能力。
5.加强与同学的讨论和交流，共同学习、提高。
结语《机械设计基础》全套PPT课件是学习这门课程的重要辅助资料，帮助学生快速全面掌握机械设计的基础理论和方法。
通过学习本课程，学生能够了解机械设计的基本原理，掌握机械设计的基本流程和方法，并在实际应用中能够独立进行机械设计与分析。
希望本套课件对学生的机械设计学习有所帮助，祝愿大家学习顺利！。
机械设计基础ppt第一章
行力的合成与分解。
力矩与力矩平衡
力矩是力与力臂的乘积，它对物 体产生旋转运动或平衡状态的作 用。在静力学中，我们通过分析 力矩的平衡来研究物体的平衡状
态。
动力学基础
01
动力学基本概念
动力学是研究物体运动状态变化规律的学科。在动力学中，我们主要关
注物体的加速度、速度和位移等运动参数pt第一章
• 机械设计概述 • 机械零件的类型与功能 • 机械设计材料选择 • 机械设计中的力学基础 • 机械设计制图与标准
01
机械设计概述
机械设计的定义与特点
总结词
机械设计是一种将理论和实践相结合的过程，旨在创造满足特定需求的机械设备 。
详细描述
机械设计涉及对机械系统的整体设计和详细设计，包括对机械的工作原理、结构 、材料、制造工艺等方面的研究和规划。机械设计的特点在于其将理论和实践相 结合，需要综合考虑多种因素，如功能、性能、成本、可靠性等。
VS
详细描述
轴承类零件是支撑和引导轴类零件的重要 元件，主要作用是减小摩擦和磨损，提高 机械效率和使用寿命。轴承通常由内圈、 外圈和滚动体组成，根据不同的工作需求 和应用场景，轴承有多种类型，如深沟球 轴承、角接触轴承和圆柱滚子轴承等。
弹簧类零件
总结词
吸收和释放能量的弹性元件
详细描述
弹簧类零件是吸收和释放能量的弹性元件， 广泛应用于各种机械中，起到减震、缓冲和 平衡的作用。根据不同的工作需求和应用场 景，弹簧有多种类型，如螺旋弹簧、板弹簧 和橡胶弹簧等。弹簧通常由高弹性材料制成， 如钢丝、不锈钢和天然橡胶等。
橡胶
具有弹性好、耐磨损和隔 震等特性，用于制造密封 件、减震器和轮胎等。
陶瓷
硬度高、耐高温和化学稳 定性好，用于制造刀具、 发动机零件和耐腐蚀设备 等。
力矩与力矩平衡
力矩是力与力臂的乘积，它对物 体产生旋转运动或平衡状态的作 用。在静力学中，我们通过分析 力矩的平衡来研究物体的平衡状
态。
动力学基础
01
动力学基本概念
动力学是研究物体运动状态变化规律的学科。在动力学中，我们主要关
注物体的加速度、速度和位移等运动参数pt第一章
• 机械设计概述 • 机械零件的类型与功能 • 机械设计材料选择 • 机械设计中的力学基础 • 机械设计制图与标准
01
机械设计概述
机械设计的定义与特点
总结词
机械设计是一种将理论和实践相结合的过程，旨在创造满足特定需求的机械设备 。
详细描述
机械设计涉及对机械系统的整体设计和详细设计，包括对机械的工作原理、结构 、材料、制造工艺等方面的研究和规划。机械设计的特点在于其将理论和实践相 结合，需要综合考虑多种因素，如功能、性能、成本、可靠性等。
VS
详细描述
轴承类零件是支撑和引导轴类零件的重要 元件，主要作用是减小摩擦和磨损，提高 机械效率和使用寿命。轴承通常由内圈、 外圈和滚动体组成，根据不同的工作需求 和应用场景，轴承有多种类型，如深沟球 轴承、角接触轴承和圆柱滚子轴承等。
弹簧类零件
总结词
吸收和释放能量的弹性元件
详细描述
弹簧类零件是吸收和释放能量的弹性元件， 广泛应用于各种机械中，起到减震、缓冲和 平衡的作用。根据不同的工作需求和应用场 景，弹簧有多种类型，如螺旋弹簧、板弹簧 和橡胶弹簧等。弹簧通常由高弹性材料制成， 如钢丝、不锈钢和天然橡胶等。
橡胶
具有弹性好、耐磨损和隔 震等特性，用于制造密封 件、减震器和轮胎等。
陶瓷
硬度高、耐高温和化学稳 定性好，用于制造刀具、 发动机零件和耐腐蚀设备 等。
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§4 圆轴的扭转
在外力偶矩作用下使轴发生绕轴线的转动，即扭转变形。
在物体对称两侧作用大小相等、方向相反的一对力。
过程控制系统与仪表 第1章
扭矩图
扭矩正负：右手螺旋法则 拇指背离截面为正 拇指指向截面为负
过程控制系统与仪表 第1章 切应力分布如图，扭转强度条件为：
过程控制系统与仪表 第1章
§5 弯曲
机器运转时载荷不均匀， 分布也不均匀，故：
实际载荷>名义载荷
Fca=KF， Tca=KT， Pca=KP
K——载荷系数
过程控制系统与仪表 第1章
应力的分类
静应力 应力
变应力
过程控制系统与仪表 第1章
r=1 静应力
r=0 脉动循环应力
r = -1 对称循环应力
非对称循环应力
过程控制系统与仪表 第1章
CB段： M(x)=FRAx-F(x-a) (a≤x≤L) =FRB(L-x) (a≤x≤L)
过程控制系统与仪表 第1章 二、弯曲应力与强度条件
强度条件为：
弯曲应力分布
抗弯截面系数Wz：
过程控制系统与仪表 第1章
§6 疲劳强度概述
一、载荷与应力的分类
载荷的分类
静载荷 载荷
变载荷
名义载荷 载荷
计算载荷
弹性阶段：Oa段+ab段，弹性 变形，a点应力比例极限，b点 应力弹性极限。
屈服阶段：bc段，不增大载荷 时，应变明显增大，失去抵抗， 称为屈服现象，最低点c点应力
屈服极限s。 lim =s
强化阶段：cd段，增大变形， 需增大拉力，称为材料的强化，
最高点d点应力强度极限b。
颈缩阶段：de段，试件局部变 细，出现颈缩现象，继续变形 所需拉力减小，e点试样断裂。
1. 拉伸
2. 压缩
过程控制系统与仪表 第1章
3. 挤压和剪切
4. 扭转
5. 弯曲
过程控制系统与仪表 第1章
§2 轴的拉伸和压缩
一、横截面上的内力和应力
F F
F
F
受拉 拉伸变形
F
F
受压 压缩变形
过程控制系统与仪表 第1章
外力 内力
根据内力并不能判断轴的强度。 应力：截面上单位面积所受内力。
轴向拉压时的强度条件：
A——危险截面面积，mm2； F——轴向力，N；
——应力，MPa。
过程控制系统与仪表 第1章 四、应力集中
零件截面突变的地方，应力急剧增大，即应力集中。
应力集中往往是零件破坏的根源，零件截面突变越 明显，应力集中越大，因此设计零件时应减少截面突变。
过程控制系统与仪表 第1章
低碳钢拉伸试验时，在比例极限内，应力与应变成正比。
E——弹性模量，碳钢一般E=190~210 GPa
过程控制系统与仪表 第1章
三、轴向拉压的强度条件
零件轴向拉压时要满足强度条件： < lim 塑性材料：lim= s，脆性材料：lim= b。
实际强度计算中，需留出一定安全裕度，引入许用应力[]。
S——安全系数，其取值要恰当，可查手册。
例题：铁水包吊杆为矩形截面，尺寸如图。吊杆材料许用 应力[]=80MPa，铁水包自重8kN，最多可装30kN 重的铁水，试校核吊杆的强度。
过程控制系统与仪表 第1章
§3 剪切和挤压
FS——剪力，F——挤压力
过程控制系统与仪表 第1章
剪切强度
挤压强度
两个零件相互挤压时，被挤压面受挤压应力：
过程控பைடு நூலகம்系统与仪表 第1章
F
a
n
σ
0
t
a
静应力只能由静载荷产生，
σ 0
变应力可能由变载荷或静载荷
t
产生。
在变应力下，零件的主要
失效形式为：疲劳破坏
过程控制系统与仪表 第1章
二、疲劳破坏 产生微小裂纹
表面光滑
微裂纹逐渐扩展
突然脆性断裂 疲劳断裂具有以下特征：
表面粗糙
最大应力远小于材料极限应力。 疲劳断口：无明显塑性变形的脆性突然断裂。 疲劳断裂是微观损伤累积到一定程度的结果。 断裂面累积损伤区：表面光滑；折断区：表面粗糙。
过程控制系统与仪表 第1章
过程控制系统与仪表 第1章
铸铁拉伸时的力学性能
• 弹性变形无直线部分 • 无屈服现象和颈缩现象 • 断裂时强度极限不高，应变小
lim =b
过程控制系统与仪表 第1章
金属材料压缩时的力学性能
低碳钢受压
铸铁受压 铸铁抗压能力大于抗拉能力。
过程控制系统与仪表 第1章
胡克定律和泊松比
平衡方程：ΣFx=0
FA=F
应力单位：MPa=N/mm2 根据应力也不能判断轴的强度。
过程控制系统与仪表 第1章 二、金属材料的力学性能
低碳钢拉伸时的力学性能
标准试样 尺寸d0，L0
拉伸试验力-伸长量线图 消除尺寸影响：
F 应力 =F/A0 l 应变 =l/L0
过程控制系统与仪表 第1章
应力-应变线图
过大的弹性变形、连接松动、打滑等。
过程控制系统与仪表 第1章
对受载零件而言，零件的工作能力为承载能力，主要包 括强度和刚度两个方面。
强度：指零件在外载下抵抗断裂和塑性变形的能力。 刚度：指零件在外载下抵抗过大弹性变形的能力。
刚度不足影响强度
刚度不足影响加工精度
过程控制系统与仪表 第1章 二、机械零件变形的基本形式
外力垂直于杆件轴线，使轴 线由直线变为曲线，即弯曲变形。
梁，载荷作用于纵向对称面。
过程控制系统与仪表 第1章 一、弯曲内力
F
简支梁
F
F
外伸梁 悬臂梁
F 弯矩：M=FRAL1-F1(L1-a) 剪力：FS=FRA-F1
过程控制系统与仪表 第1章 弯矩正负：
AC段： M(x)=FRAx (0≤x≤a)
工业设过计程机械控基制础系统与仪表 第1章
第三章 机械设计力学基础
§1 机械零件工作能力及变形形式 §2 轴的拉伸和压缩 §3 剪切和挤压 §4 圆轴的扭转 §5 弯曲 §6 疲劳强度概述
过程控制系统与仪表 第1章
§1 机械零件工作能力及变形形式
一、机械零件的工作能力
工作能力：机械零件不发生失效的安全工作限度。 失效：零件丧失工作能力或达不到设计要求。≠ 破坏 常见失效形式：断裂、塑性变形、疲劳破坏、表面磨损、