机械设计基础第15章 先进设计方法简介
机械设计基础优化方法与应用
机械设计基础优化方法与应用在机械设计的过程中，优化是提高产品性能和质量的重要手段。
通过对设计参量进行精确控制和合理调整，可以使机械设备达到更佳的工作状态。
本文将介绍几种常见的机械设计基础优化方法及其应用。
一、材料优化1. 材料选择材料是机械设计中至关重要的因素之一。
优化材料选择可以通过考虑机械设备的工作环境、使用寿命和负荷要求等因素来确定。
对材料的选择要综合考虑机械设备的功能特点，如强度、刚度、耐磨性等。
2. 材料特性优化在确定适宜的材料后，进一步优化其性能是必要的。
通过改变合金配比、热处理工艺等方式，可以调整材料的硬度、强度和韧性等特性，以适应不同的工况需求。
二、结构优化1. 构件布置优化在机械设计中，构件布置的合理性直接影响到整个机械设备的性能。
通过对构件进行合理的布置，可以减小结构的体积和重量，提高设备的稳定性和可靠性。
2. 结构强度优化结构强度是机械设计中需要严格考虑的因素之一。
通过使用有限元分析等方法，对机械结构进行强度分析，并优化结构布局和构件尺寸，以提高结构的抗弯、抗压等能力。
三、工艺优化1. 加工工艺优化在机械制造中，加工工艺的合理性直接关系到产品的质量和成本。
通过优化加工工艺，如选用合适的切削工具、加工参数等，可以提高加工效率，减少加工误差，从而达到优化机械设计的目的。
2. 装配工艺优化机械设备的装配是一个复杂的过程，优化装配工艺可以提高装配效率，减少装配误差。
通过合理规划装配顺序、设计合适的装配夹具等方式，可以达到优化装配工艺的效果。
四、性能优化1. 摩擦优化摩擦是机械设备普遍存在的现象，优化摩擦性能可以减小机械设备的能耗和磨损。
通过选择适当的润滑方式、使用摩擦副材料等方式，可以降低机械设备的摩擦系数，提高其工作效率。
2. 噪声优化噪声是机械设备使用过程中常见的问题之一，优化噪声性能可以提升产品的质量。
通过合理设计产品的结构和减振措施等，可以减少机械设备产生的噪声，提升用户体验。
杨可桢《机械设计基础》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(第15章~附录)【圣才出品】
杨可桢《机械设计基础》（第6版）笔记和课后习题（含考研真题）详解第15章滑动轴承15.1复习笔记一、摩擦状态1．干摩擦（1）定义当两摩擦表面间无任何润滑剂或保护膜时，即出现固体表面间直接接触的摩擦，工程上称为干摩擦。
（2）特点①有大量的摩擦功损耗和严重的磨损；②在滑动轴承中表现为强烈的升温，使轴与轴瓦产生胶合。
注：在滑动轴承中不允许出现干摩擦。
2．边界摩擦（1）定义金属表面上的边界油膜不足以将两金属表面分割开，所以相互运动时，两金属表面微观的高峰部分仍将互相搓削，这种状态称为边界摩擦。
（2）特点金属表层覆盖一层边界油膜后，虽不能绝对消除表面的磨损，却可以起减轻磨损的作用。
（3）摩擦系数摩擦系数。
3．液体摩擦（液体润滑）（1）定义若两摩擦表面间有充足的润滑油，而且能满足一定的条件，则在两摩擦面间可形成厚度达几十微米的压力油膜。
它能将相对运动着的两金属表面分隔开，此时，只有液体之间的摩擦，称为液体摩擦，又称液体润滑。
（2）特点f ，显著地减少了两摩擦表面被油隔开而不直接接触，摩擦系数很小(0.001~0.01)摩擦和磨损。
4．混合摩擦（非液体摩擦）在一般机器中，摩擦表面多处于边界摩擦和液体摩擦的混合状态，称为混合摩擦。
二、滑动轴承的结构形式1．向心滑动轴承（径向滑动轴承）（1）向心滑动轴承主要承受径向载荷。
（2）轴瓦是滑动轴承的重要零件，其顶部有进油孔，内表面有油沟。
（3）轴瓦宽度与轴颈直径之比B/d称为宽径比，其大小：①对于液体摩擦的滑动轴承，常取B/d＝0.5～1；②对于非液体摩擦的滑动轴承，常取B/d=0.8～1.5。
2．推力滑动轴承（1）轴所受的轴向力F应采用推力轴承来承受。
（2）常见的有固定式推力轴承和可倾式推力轴承。
三、轴瓦及轴承衬材料轴瓦材料应具备的性能有：（1）摩擦系数小；（2）导热性好，热膨胀系数小；（3）耐磨、耐蚀、抗胶合能力强；（4）有足够的机械强度和可塑性。
1．轴承合金轴承合金（又称白合金、巴氏合金）有锡锑轴承合金和铅锑轴承合金两大类。
《机械设计基础》第15章 滑动轴承
τ
P＋dp τ＋dτ
雷诺耳实验（1883年）——层流与湍流的现象
雷诺方程：
h0 - h dp = 6ηv dx h3
其中：p——油膜压力 η——润滑油粘度 V——速度 h——间隙厚度（油膜厚度） h0——油膜压力为极限值时的间隙厚度
分析雷诺方程：
（1）当相对运动的两表面 形成收敛油楔时。即能保 证移动件带着油从大口走 u 向小口。 o
形成动压润滑的条件： （1）相对运动的两表面形成收敛油楔时。 （2）两表面必须有一定的相对速度。
（3）润滑油必须有一定的粘度，并供油充分。
（4）油膜的最小厚度应大于两表面不平度之和。
例：试判断下列图形能否建立动压润滑油膜？
v v v v
向心滑动轴承形成动压油膜的过程：
F F FF F
o
o1 o1 o o1 1 o1
润滑脂 （黄油） 固体润滑剂
钙基、钠基、铅基、锂基等。
石墨、二流化钼、聚氟乙烯树脂等 （用于高温下的轴承）。
空气、氢气等（只用于高速、高 温以及原子能工业等特殊场合）
气体润滑剂
●润滑剂的主要指标：
（1） 粘度——是润滑油最重要的物理性能指标，是选择润滑 油的主要依据，它标志着流体流动时内摩擦阻 力的大小。粘度越大，内摩擦阻力越大，即流 动性越差。 （2）凝点——是润滑油冷却到不能流动时的温度。凝点越低越好。 （3） 闪点——是润滑油在靠近试验火焰发生闪燃时的温度。 闪点是鉴定润滑油耐火性能的指标。在工作温度 较高和易燃环境中，应选用闪点高于工作温度 20°~30°C的润滑油。 （4） 油性——是指润滑油湿润或吸附在表面的能力。吸附能力 越强，油性越好。 （5） 滴点——是指润滑脂受热后开始滴落时的温度。润滑脂使 用工作温度应低于滴点20°~30°C，低于40°~ 60°更好。 （6）针入度（稠度）——是表征指润脂稀稠度的指标。针入度越 小，表示润滑脂越稠；反之，流动性越大。
机械设计基础概论
机械设计基础概论1. 引言机械设计是工程设计中的一个重要领域，它涉及到机械元件和系统的设计原理、方法和技术。
机械设计的目标是通过合理的设计来实现机械系统的功能，并满足性能、质量、可靠性和经济性等方面的要求。
本文将介绍机械设计的基础概念、设计流程以及常见的机械设计方法。
2. 机械设计的基础概念2.1. 设计需求机械设计的第一步是明确设计的需求。
设计需求包括产品的功能要求、性能要求、质量要求、可靠性要求、工艺要求等。
设计需求的明确对于后续的设计工作非常重要，只有明确需求，才能有针对性地进行设计。
2.2. 设计原则在机械设计中，有一些基本的设计原则需要遵循：•功能原则：设计的产品应能满足预定的功能需求。
•强度原则：设计的产品应具有足够的强度和刚度，以保证在使用过程中不发生破坏或变形。
•可制造性原则：设计的产品应具备可生产和可加工的特性。
•经济性原则：设计的产品应具备较低的制造成本和运营成本。
2.3. 设计步骤机械设计的一般步骤包括：需求分析、构思设计、详细设计、制造以及测试验证。
这些步骤一般是逐步进行的，每个步骤都具有特定的目标和任务。
在需求分析阶段，需要明确产品的功能需求和性能需求；在构思设计阶段，需要产生多个概念设计方案，并进行比较评估；在详细设计阶段，需要进行工程计算和绘图，确定具体的零部件尺寸和结构；制造阶段则是实际加工制造零部件和组装成整体产品；最后，在测试验证阶段，需要对产品进行性能测试和功能验证。
3. 机械设计方法3.1. 经验设计法经验设计法是一种基于经验和直觉的设计方法。
通过参考类似产品的设计经验和实践，来完成设计工作。
这种方法适用于一些简单的设计问题，但在复杂的设计问题中可能存在不足。
3.2. 可行性设计法可行性设计法是一种探索性的设计方法。
它通过对各种可能的设计方案进行分析和评估，以确定哪种方案最为可行。
这种方法可以在设计的早期阶段就能够发现可能存在的问题和风险。
3.3. 参数化设计法参数化设计法是一种基于参数化建模的设计方法。
机械设计方法简介
§9-4 反求设计创新法
回 章
首
1 . 反求工程
把别的国家的科技成果加以引进，消化吸收，改进提高，再进行创 新设计，进而发展自己的新技术，是发展民族经济的捷径，这一过 程称为反求工程。
2 . 反求设计
反求设计是对已有的产品或技术进行分析研究，掌握其功能原理、零 部件的设计参数、材料、结构、尺寸、关键技术等指标，再根据现代 设计理论与方法，对原产品进行仿造设计、改进设计或创新设计。
逆向推理是根据某一现象、问题或解法，分析其相反的方面、寻找新 的途径。
创造性思维是直觉思维和逻辑思维的综合，这两种包括渐变和突变的
复杂思维过程互相融合、补充和促进，使设计人员的创造性思维得到更加 全面的开发。
退出
3 . 创新方法简介
（1） 群智集中法 （2） 仿生创新法 （3） 反求设计创新法 （4） 类比求优创新设计法 （5） 功能设计创新法 （6） 移置技术创新设计法 （7） 计算机辅助创新法
1 . 机械创新设计的实质 2 . 创新设计过程中的创新思维方法 3 . 创新方法简介 4 . 机械创新设计实例分析
退出
回
章
1 . 机械创新设计的实质
首
机械创新设计(Mechanical Creative Design，MCD)是指充分发挥 设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果，进行创新构思、 设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品(装置)的一种实 践活动。
退出
回
7 . 绿色设计
章 首
（1) 绿色设计的基本概念及其特点
绿色设计(GD：Green Design)，通常也称为生态设计、环境设 计、生命周期设计或环境意识设计等。
（2） 绿色设计过程
机械设计基础PPT课件(共15章)第十五章回转体的平衡和机器的调速
动平衡试验需在特殊的动平衡试验机上进 行，采用电子检测、激光去质量等方法，可大 大提高平衡精度与动平衡试验过程的自动化。
任务三 机械速度波动的调节
一、机械速度波动的原因及类型
各类机械都是在外力（驱动力和阻力）作用下运转的，机械从启动到停止一般经历三 个阶段，如图15-6所示。
启动阶段 稳定运转阶段
这种非周期性速度波动不能用飞轮来进行 调节，只能用特殊的调速装置使驱动力与阻力 趋于平衡。
图15-8 机械式离心调速器
知识总结
（1）如果发生不平衡，则是由于质心不在回转体轴线上，由此产生的不平衡状态在回转体静 止时即可显示出来，故称为静不平衡，相应的平衡方法则称为静平衡。
（2）对于轴向尺寸较大的回转体，其质量不能视为分布于同一平面内，即使回转体的质心在 回转体轴线上，也可能发生不平衡，这是由于各偏心质量所产生的离心惯性力不在同一回转平面 内，因而形成了惯性力偶。这种不平衡状态只有在回转体运动时才显示出来，故称为动不平衡， 相应的平衡方法则称为动平衡。
（c）
任务一 回转体的静平衡
二、回转体的静平衡试验
如图15-3所示，当对回转体作静平衡试验时，应将其放置在静平衡架上的两相互平行 的刀口形导轨上。若回转体不平衡，则回转体将在重力矩的作用下发生滚动，当停止滚动 时质心必在正下方。
图15-3 回转体的静平衡试验
任务二 回转体的动平衡
一、回转体的动平衡计算
（3）各类机械都是在外力作用下运转的，机械从启动到停止一般经历启动阶段、稳定运转阶 段、停止阶段三个阶段。
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回转体的平衡和机器的调速
项目十五
主1
回转体的静平衡
目
2
回转体的动平衡
录
3
机械设计基础复习精要：第15章 滑动轴承
191第15章 滑动轴承15.1考点提要15.1.1 重要术语及基本概念轴瓦、轴承衬、油沟与油孔、宽径比、不完全液体润滑、液体动力润滑、止推轴承、摩擦的特点及状态（干摩擦，边界摩擦，液体摩擦，混合摩擦），静压轴承15.1.2 滑动轴承的材料和主要失效形式滑动轴承的主要失效形式有磨粒磨损、刮伤、胶合、疲劳剥落和腐蚀等。
针对滑动轴承的主要失效形式，轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。
轴承材料的性能应着重满足良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性，良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性，足够的强度和抗腐蚀能力，良好的导热性、工艺性、经济性等。
常用轴承材料及性能详见教材。
15.1.3 滑动轴承设计设计内容包括：1）决定轴承的结构型式；2）选择轴瓦和轴承衬的材料；3）决定轴承结构参数；4）选择润滑剂和润滑方法；5）计算轴承工作能力。
在设计滑动轴承时，如果速度高，温升大，可相对间隙大些，速度低时，温升小，可相对间隙小些，有利于提高承载能力。
滑动轴承的承载能力与相对间隙的平方成反比，因此载荷大时，相对间隙应取小些，载荷小时则可取大些，有利于温度降低。
不完全液体润滑径向滑动轴承处于混合润滑，这类径向滑动轴承的计算准则是p ≤[]p 、pv ≤[]pv 和v ≤[]v 。
设计中，轴承所承受径向载荷F （单位为：Ｎ），轴径转速n （单位为：min /r ），轴颈直径d （单位为：ｍｍ）。
然后进行以下验算： （１）轴承的平均压力P （单位为：Mpa ）][p dBF p ≤= （１５－１） 式中：B —轴承宽度，单位为mm ；][p —轴瓦材料的许用应力，单位为Mpa（２）轴承的pv 值（单位为：s m Mpa /．）][19100100060pv BFn dn Bd F pv ≤=⨯=（１５－２） 式中：v —轴颈圆周速度，单位为s m /（３）滑动速度v （单位为：s m /） ][v v ≤ （１５－３）非液体摩擦滑动轴承的计算内容是：限制压强p ，以保证润滑油不被过大的压力挤出，使得轴瓦不至于过度磨损。
机械设计基础习题解答第15章
15.1 弹簧主要有哪些功能？试举例说明。
答：弹簧的主要功能有（1）缓冲和减振，如车辆中的缓冲弹簧、联轴器中的吸振弹簧；（2）控制运动，如内燃机中的阀门弹簧、离合器中的控制弹簧；（3）储蓄能量，如钟表中的弹簧；（4）测力，如测力器和弹簧秤中的弹簧等。
15.2 分析图示自行车，它采用了那些弹性连接？采用这些连接有什么优点？
答：采用了弹簧、油压减震器。
主要有点就是减振。
15.3 查找资料，写出有关“空气弹簧”结构及工作原理的调研报告。
参考：
空气弹簧是在一个密封的容器中充入压缩空气，使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍，利用气体可压缩性实现其弹性作用。
空气弹簧具有较理想的非线性弹性特性，加装高度调节装置后，车身高度不随载荷增减而变化，弹簧刚度可设计得较低，乘坐舒适性好。
但空气弹簧悬架结构复杂、制造成本高。
空气弹簧按气囊的结构型式可分成囊式、膜式和复合式三种。
通常在初始状态下，空气弹簧充气到规定压力，当载荷发生变化时，在高度
题15.2图 山地自行车
调整阀的配合下，自动调整空气弹簧内的气压与之适应，以维持车体高度不发生变化。
如车体静载荷增加时，车体高度降低，高度控制阀控制向空气弹簧充气，空气弹簧内气压升高，使车体恢复到原来平衡的高度。
机械设计基础第五版第十五章
二、青铜
强度高，承载能力大，耐磨性和导热性
都优于轴承合金。可以在较高温度下工作。 可塑性差，不易跑合，与之相配的轴必 须淬硬。 应用广泛
三、具有特殊性能的轴承材料
粉末冶金：含油轴承 ，用于加油不方便的场合
灰铸铁、耐磨铸铁：用于不重要或低速轻载的
轴承。
非金属材料：
15-4 润滑剂和润滑装置 轴承润滑的目的：
轴颈表面与轴承孔表面构成楔形间隙，
开始启动时，轴颈沿轴承孔内壁向上爬。
当转速继续增加时，楔形间隙内形成的油膜
压力将轴颈抬起与轴承脱离接触。
当达到工作转速时：
此时油膜内各点压力，
其垂直方向的合力与载荷F
平衡，其水平方向的压力， 左右自行抵消。
3—油杯体
2—弹簧
4—铝管
5—毛线（棉纱绳）
依靠毛线或棉纱的毛
细管作用，将油杯中
的润滑油滴入轴承。
3、润滑脂用的油杯
杯中填满润滑脂，定期 旋转杯盖，使空腔体积 减小而将润滑脂注入轴 承内，它只能间歇润滑。
4、油环润滑 油环浸入油池内深度约为其直径的1/4。
常用于大型电机的润滑轴承中。
轴颈
油环
5、利用油泵循环润滑 润滑效果好，但设备费用较高， 常用于高速且精密的重要机器中。
第十五章 滑动轴承
轴承的功用：
（1）支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度
（2）减少转轴与支承之间的摩擦和磨损 分类： 滚动轴承：应用广泛
滑动轴承：适用于高速、高精度、重载、
结构上要求剖分等场合。
15-1 摩擦状态 1、干摩擦
固体表面间直接接触的摩擦。
（不加任何润滑剂）
2、边界摩擦 金属表面上形成极薄的边界油膜（<1um），
《机械设计基础 》课件第15章
图15-4 半圆键联接
2.紧键联接
1)楔键联接 楔键联接用于静联接，如图15-5所示。楔键上、下面 是工作表面，上表面有1∶100的斜度，轮毂键槽底面也有 1∶100的斜度。装配后，键的上、下表面与轮毂和轴上键 槽的底面压紧；工作时靠工作表面的摩擦力传递转矩，并 能承受单向轴向力和起轴向固定作用。楔键分为普通楔键 (如图15-5(a)所示)和钩头楔键(如图15-5(b)所示)两种。楔 键联接时，由于工作表面产生很大预紧力，轴和轮毂的配 合会产生偏心和偏斜。因此楔键联接主要用于轮毂类零件 的定心精度要求不高和低转速的场合。
15.2 花键联接
花键联接由具有周向均匀分布的多个键齿的花键轴和 具有同样数目键槽的轮毂组成，如图15-8(a)所示。花键依 靠键齿侧面的挤压传递转矩，因为是多齿传递载荷，所以 承载能力强。由于齿槽浅，故对轴的削弱小，应力集中小， 且具有定心好和导向性能好等优点，但需要专用设备加工， 生产成本高。
图15-5 楔键联接
2)切向键联接 切向键是由一对斜度为1∶100的楔键组成的，如图 15-6(a)所示。装配时，两个键分别自轮毂两端楔入，装配 后两个相互平行的窄面是工作面；工作时依靠工作面的挤 压传递转矩。一对切向键只能传递单向转矩，当传递双向 转矩时，应装配两对相互成120°～130°的切向键，如图 15-6(b)所示。切向键能传递很大的转矩，常用于重型机械。
销的主要用途是固定零件间的相互位置，并可传递不 大的转矩，也可作为安全装置中的过载剪断元件。
按销的形状不同可分为圆柱销(如图15-9(a)所示)和圆 锥销(如图15-9(b)、(c)所示)。圆柱销利用过盈配合固定， 多次拆卸会降低其定位精度和可靠性。圆锥销常用的锥度 为1∶50，装配方便，定位精度高，多次拆卸不会影响其 定位精度。
机械设计基础习题含答案
《机械设计基础课程》习题第1章机械设计基础概论1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同？1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件？1-3 机械设计过程通常分为几个阶段？各阶段的主要内容是什么？1-4 常见的零件失效形式有哪些？1-5 什么是疲劳点蚀？影响疲劳强度的主要因素有哪些？1-6 什么是磨损？分为哪些类型？1-7 什么是零件的工作能力？零件的计算准则是如何得出的？1-8 选择零件材料时，应考虑那些原则？1-9 指出下列材料牌号的含义及主要用途：Q275 、40Mn 、40Cr 、45 、ZG310－570 、QT600－3。
第2章现代设计方法简介2-1 简述三维CAD系统的特点。
2-2 试写出优化设计数学模型的一般表达式并说明其含义。
2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。
2-4 优化设计的一般过程是什么？2-5 机械设计中常用的优化方法有哪些？2-6 常规设计方法与可靠性设计方法有何不同？2-7 常用的可靠性尺度有那些？2-8 简述有限元法的基本原理。
2-9 机械创新设计的特点是什么？2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。
第3章平面机构的组成和运动简图3-1 举实例说明零件与构件之间的区别和联系。
3-2 平面机构具有确定运动的条件是什么?3-3 运动副分为哪几类？它在机构中起何作用？3-4 计算自由度时需注意那些事项？3-5 机构运动简图有何用途？怎样绘制机构运动简图？3-6 绘制图示提升式水泵机构的运动简图，并计算机构的自由度。
3-7 试绘制图示缝纫机引线机构的运动简图，并计算机构的自由度。
3-8 试绘制图示冲床刀架机构的运动简图，并计算机构的自由度。
3-9 试判断图a、b、c所示各构件系统是否为机构。
若是，判定它们的运动是否确定（图中标有箭头的构件为原动件）。
3-10 计算图a、b、c、d、e、f所示各机构的自由度，如有复合铰链、局部自由度、或虚约束请指出。
并判定它们的运动是否确定（图中标有箭头的构件为原动件）。
机械设计基础第十五章轴
弹性挡圈定位
圆螺母定位
轴的结构设计
5）圆锥形轴端与压板定位。定位可靠，装拆方便，适用于 经常装拆或有冲击的场合。
6）圆柱形轴端与轴端挡圈定位。定位可靠，方便，常用。 7）紧定螺钉定位。承受的轴向力较小，不适用于高速。
圆锥形轴端与压板定位 圆柱形轴端与轴端挡圈定
紧定螺钉定位
轴的结构设计
三、确定各轴段的直径和长度
直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴。阶梯轴便于轴 上零件的装拆和定位，省材料重量轻，应用普遍。
曲轴是专用零件，主要用在内燃机一类的活塞式机械中。 轴一般是实心轴，有特殊要求时可制成空心轴，如车床主轴。
除了刚性轴外，还有钢丝软轴，可以把回转运动灵活地传到 不开敞地空间位置，常用于医疗器械和小型机具中。
带式输送机传动简图
轴的结构设计
方 案
一
齿轮与轴分开制造，齿轮与带轮均从轴的左端装入，轴段⑤ 最粗。该方案较常采用。
轴的结构设计
方 案 二
齿轮与轴分开制造，齿轮从轴的右端装入，带轮从轴的左端 装入，轴段⑤最粗。该方案也有采用。
轴的结构设计
方 案 三
齿轮与轴一体，结构简单，强度和刚度高，但工艺性较差， 轴与齿轮同时失效。适用于轴的直径接近齿根圆直径的情况。
轴的常用材料及其力学性能表
第三节 轴的结构设计
轴的结构设计目标：确定轴的结构形状和尺寸。
轴的结构设计应满足： 轴上零件相对于轴、轴相对于机座的定位应准确可靠； 轴应具有良好的制造工艺性，轴上零件应便于装拆和调整； 轴的结构应有利于提高轴的强度和刚度 。
一、拟定轴上零件的装配方案 轴上零件的装配方案不同，则轴的结构形状也不相同。设计 时可拟定几种装配方案，进行分析与选择。在满足设计要求的情 况下，轴的结构应力求简单。 以下是带式输送机减速器中高速轴的三个装配方案及分析。
机械零件现代设计方法介绍(ppt 19页)
• 五、价值分析
• 1．概念 • 以功能分析为核心以开发创造性为基础，以科
学分析为工具，寻求功能与成本最佳比例，是 产品获得最大价值的一种现代管理技术。 • 2．分析程序（过程） • ①确定价值分析对象 • ②进行成本分析和功能价值估算 • ③应用最新成果进行革新和创造提出新方案。 • ④对新方案进行评价和决策。
• 2．过程
• ①进行模型试验
• ②对模型进行仿真
• 九、优化设计
• 1．概念 • 将设计问题的物理模型转化成数学模型
运用最优化的数学理论、选适当的优化 方法，用计算机求解数学模型。 • 2．优化设计是现代设计方法追求的目标
• 十、可靠性设计
• 1．概念 • 在满足性能、费用、时间等条件下使
产品的可靠性提高方法学
• 1．概念 • 用系统观点，考虑自然科学、社会科学
经济学诸因素以获得优质，价廉新颖的 产品，所应用的设计思想、设计规律及 设计中的设计过程、设计方法和设计工 具的总和。
• 2．主要研究内容
• ①设计规律。设计工作应符合客观事物发展规 律
• ②设计思维规律。设计人员运用科学的创造性 思维规律、方法和技术
• 2．失效率曲线
• Ⅰ区-早期失效期 • Ⅱ区-偶然失效期 • Ⅲ区-损耗失效期
不知道自己缺点的人，一辈子都不会想要改善。成功的花，人们只惊慕她现时的明艳！然而当初她的芽儿，浸透了奋斗的泪泉，洒遍了牺牲的血雨。成功的条件在于勇气和 信乃是由健全的思想和健康的体魄而来。成功了自己笑一辈子，不成功被人笑一辈子。成功只有一个理由，失败却有一千种理由。从胜利学得少，从失败学得多。你生而有 前进，形如蝼蚁。你一天的爱心可能带来别人一生的感谢。逆风的方向，更适合飞翔。只有承担起旅途风雨，才能最终守得住彩虹满天只有创造，才是真正的享受，只有拚 活。知识玩转财富。志不立，天下无可成之事。竹笋虽然柔嫩，但它不怕重压，敢于奋斗、敢于冒尖。阻止你前行的，不是人生道路上的一百块石头，而是你鞋子里的那一 爱，不必呼天抢地，只是相顾无言。最值得欣赏的风景，是自己奋斗的足迹。爱的力量大到可以使人忘记一切，却又小到连一粒嫉妒的沙石也不能容纳。生活不可能像你想 不会像你想的那么糟。时间告诉你什么叫衰老，回忆告诉你什么叫幼稚。不要总在过去的回忆里缠绵，昨天的太阳，晒不干今天的衣裳。实现梦想往往是一个艰苦的坚持的 到位，立竿见影。那些成就卓越的人，几乎都在追求梦想的过程中表现出一种顽强的毅力。世界上唯一不变的字就是“变”字。事实胜于雄辩，百闻不如一见。思路决定出 细节决定成败，性格决定命运虽然你的思维相对于宇宙智慧来说只不过是汪洋中的一滴水，但这滴水却凝聚着海洋的全部财富；是质量上的一而非数量上的一；你的思维拥 所有过不去的都会过去，要对时间有耐心。人总会遇到挫折，总会有低潮，会有不被人理解的时候。如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希 个人不知道他要驶向哪个码头，那么任何风都不会是顺风。沙漠里的脚印很快就消逝了。一支支奋进歌却在跋涉者的心中长久激荡。上天完全是为了坚强你的意志，才在道 碍。拥有资源不能成功，善用资源才能成功。小成功靠自己，大成功靠团队。炫耀什么，缺少什么；掩饰什么，自卑什么。所谓正常人，只是自我防御比较好的人。真正的 防而又不受害。学习必须如蜜蜂一样，采过许多花，这才能酿出蜜来态度决定高度。外在压力增加时，就应增强内在的动力。我不是富二代，不能拼爹，但为了成功，我可 站在万人中央成为别人的光。人一辈子不长不短，走着走着，就进了坟墓，你是要轰轰烈烈地风光下葬，还是一把骨灰撒向河流山川。严于自律：不能成为自己本身之主人 他周围任何事物的主人。自律是完全拥有自己的内心并将其导向他所希望的目标的惟一正确的途径。生活对于智者永远是一首昂扬的歌，它的主旋律永远是奋斗。眼泪的存 伤不是一场幻觉。要不断提高自身的能力，才能益己及他。有能力办实事才不会毕竟空谈何益。故事的结束总是满载而归，就是金榜题名。一个人失败的最大原因，是对自 的信心，甚至以为自己必将失败无疑。一个人炫耀什么，说明内心缺少什么。一个人只有在全力以赴的时候才能发挥最大的潜能。我们的能力是有限的，有很多东西飘然于 之外。过去再优美，我们不能住进去；现在再艰险，我们也要走过去！即使行动导致错误，却也带来了学习与成长；不行动则是停滞与萎缩。你的所有不甘和怨气来源于你 你可以平凡，但不能平庸。懦弱的人只会裹足不前，莽撞的人只能引为烧身，只有真正勇敢的人才能所向披靡。平凡的脚步也可以走完伟大的行程。平静的湖面锻炼不出精 生活打造不出生活的强者。人的生命似洪水在奔流，不遇着岛屿、暗礁，难以激起美丽的浪花人生不怕重来，就怕没有将来。人生的成败往往就在于一念之差。人生就像一 为你在看别人耍猴的时候，却不知自己也是猴子中的一员！人生如天气，可预料，但往往出乎意料。人生最大的改变就是去做自己害怕的事情。如果不想被打倒，只有增加 你向神求助，说明你相信神的能力；如果神没有帮助你，说明神相信你的能力。善待自己，不被别人左右，也不去左右别人，自信优雅。活是欺骗不了的，一个人要生活得 象这杯浓酒,不经三番五次的提炼呵,就不会这样一来可口！生命不止需要长度，更需要宽度。时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。世上最累人的事，莫过于 你感到痛苦时，就去学习点什么吧，学习可以使我们减缓
机械设计基础学习如何进行机械结构的优化设计
机械设计基础学习如何进行机械结构的优化设计机械设计是工程领域中一门重要的学科，涉及到机械制造与结构的设计。
机械结构的优化设计是机械设计的核心内容之一，它通过改进机械结构的参数和拓扑形状，以提高机械性能的同时降低成本和能耗。
本文将介绍机械设计基础中的机械结构优化设计的方法和步骤。
一、需求分析在进行机械结构优化设计之前，首先需要明确设计的需求和限制条件。
需要确定的因素包括产品的功能要求、工艺流程、成本预算、使用环境等。
这些因素将直接影响到机械结构的设计方案和优化目标。
二、初步设计初步设计是在满足需求和限制条件的前提下，通过对产品功能和结构的初步构思和设计，形成一个初始的设计方案。
初步设计要考虑到产品的整体性能、可靠性和可制造性。
三、数值分析数值分析是机械结构优化设计中的重要环节，通过使用计算机辅助设计软件，对机械结构进行力学分析、疲劳分析等工作，以确定机械结构的强度和刚度是否满足需求，并找出可能存在的问题和缺陷。
四、参数优化参数优化是优化设计的关键步骤，通过对机械结构的参数进行调整和优化，以达到最佳的设计效果。
主要方法包括参数敏感性分析、正交试验设计等。
通过参数优化，可以找到最佳的设计参数组合，显著提高机械结构的性能。
五、拓扑优化拓扑优化是一种基于结构形状的优化方法，通过在事先定义好的设计空间内对结构形状进行调整和优化，以减轻结构的重量、提高刚度和强度等。
常用的方法有拓扑优化方法、形状优化方法等。
拓扑优化可以在不改变结构功能的前提下，获得更优的结构形态。
六、验证和优化设计验证是机械结构优化设计的最后一步，通过对优化后的结构进行实验、测试和模拟分析，以验证设计的可行性和有效性。
如果验证结果不理想，可以根据实际情况对结构参数进行修正和优化，直到达到设计要求。
通过以上的步骤，可以完成机械结构的优化设计。
在整个设计过程中，需要充分发挥工程师的创造力和经验，并结合计算机辅助设计软件的功能，以提高设计效率和质量。
陈立德版机械设计基础第15章课后题答案
第15章 轴承15.1 滚动轴承的主要类型有哪些？各有什么特点？ 答：（1）深沟球轴承。
主要承受径向载荷，也能承受一定的双向轴向载荷、可用于较高转速。
（2）圆锥子轴承。
内、外圆可分离，除能承受径向载荷外，还能承受较大的单向轴向载荷。
（3）推力球轴承。
套圈可分离，承受单向轴向载荷。
极限转速低。
（4）角接触球轴承。
可用于承受径向和较大轴向载荷，α大则可承受轴向力越大。
（5）圆柱滚子轴承。
有一个套圈（内、外圈）可以分离，所以不能承受轴向载荷。
由于是线接触，所以能承受较大径向载荷。
（6）调心球轴承。
双排球，外圈内球面、球心在轴线上，偏位角大，可自动调位。
主要承受径向载荷，能承受较小的轴向载荷。
15.2 绘制下列滚动轴承的结构简图，并在图上表示出轴承的受力主向：6306、N306、7306ACJ ，30306、51306。
答：按表15.2中表示的简图及受力方向绘制。
15.3滚动轴承的基本额定动载荷C 与基本额定静载荷C ο在概念上有何不同，分别针对何种失效形式？答：（1）基本额定动载荷C 与基本额定静载荷C ο在概念上区别在于“动”与“静”二字的区别。
C 是指轴承在L 10（单位为106r ）时轴承能承受的最大载荷值；C ο是指在静载荷下极低速运转的轴承。
（2）C 下的失效形式为点蚀破坏；C ο下为永久塑性变形。
15.4 何谓滚动轴承的基本额定寿命？何谓当量动载荷？如何计算？答：基本额定寿命是指一批同型号的轴承在相同条件下运转时，90%的轴承未发生疲劳点蚀前运转的总转教，或在恒定转速下运转的总工作小时数，分别用L 10、L 10h 表示。
当量动载荷是轴承在当量动载荷P 作用下的寿命与在实际工作载荷（径向和轴向载荷）条件下的寿命相等。
其计算方式为()P r a P f XF YF =+15.5滚动轴承失效的主要形式有哪些？计算准则是什么？ 答：对于一般转速的轴承（10Y /min<n <n Lim ），如果轴承的制造、保管、安装、使用等条件均良好时，轴承的主要失效形式为疲劳点蚀，因此应以疲劳强度计算为依据进行轴承的寿命计算。
机械设计基础了解机械设计中的常见创新与优化方法
机械设计基础了解机械设计中的常见创新与优化方法在机械设计中，常见的创新与优化方法是为了提高机械产品的性能、降低成本、增强可靠性和减少能源消耗。
本文将介绍几种常见的创新与优化方法。
一、设计创新设计创新是指通过改变原有的设计思路和方法，创造出全新的机械产品。
设计创新可以采用以下几种常见的方法：1.1 概念创新概念创新是指从基本的原理出发，提出全新的思路和理念。
例如，在飞机设计中，传统的翼型设计采用固定形状的翼，在研究过程中提出了变形翼的概念。
变形翼可以根据飞行状态的变化自动调整翼型，从而提高了飞机的性能。
1.2 结构创新结构创新是指通过改变机械产品的结构形式，改进性能和功能。
例如，在汽车设计中，传统的汽车结构采用了前置发动机和后轮驱动的方式。
而现代的电动车则采用了集成电机和电池的结构，从而提高了能源利用效率和驾驶体验。
1.3 材料创新材料创新是指通过使用新型材料或改进传统材料的性能，达到提升机械产品性能和降低成本的目的。
例如，在航空航天领域，采用轻质高强度的复合材料代替传统的金属材料，可以减轻重量，提高飞行性能。
二、工艺优化工艺优化是指通过改进生产工艺和制造工艺，实现机械产品性能的提升和成本的降低。
工艺优化可以采用以下几种常见的方法：2.1 数值模拟数值模拟是指通过计算机仿真的方法，对机械产品的工艺过程进行模拟和优化。
例如，在铸造工艺中，使用数值模拟可以模拟熔融金属的流动和凝固过程，从而优化铸件的质量和减少缺陷。
2.2 自动化生产自动化生产是指通过自动化设备和控制系统，实现机械产品的自动化生产。
自动化生产可以提高生产效率和产品质量，并降低人工成本。
例如，在汽车制造中，采用机器人进行车身焊接和喷涂，可以提高生产速度和焊接质量。
2.3 精益生产精益生产是指通过去除生产过程中的浪费，优化生产流程和提高生产效率。
精益生产可以采用一系列的方法和工具，如价值流分析、5S整理、标准作业和持续改进等。
例如，在零部件加工过程中，通过优化工艺流程和减少不必要的操作，可以提高零部件的加工精度和降低生产成本。
机械基础-熟悉设计方法
措施：
（1）采用先进的设计理论和方法，提高设计质量，缩短 设计周期，降低设计费用；
（2）设计中采用“标准化、系列化、通用化”零部件； （3）应用成熟的新技术、新材料； （4）采用各种措施减轻产品重量，减少传动的中间环节，
提高机械效率和降低能源消耗。
二、机械设计的基本要求
04 劳动保护要求
（1）注意操作者的操作安全，减轻操作时的劳动强度； （2）努力改善操作者的工作环境。
二、机械设计的基本要求
05 其他特殊要求
巨型机器：有起重、运输的要求 生产食品的机器：有保洁和不污染环境的要求等
三、总结
机器设计方法
常规设计方法 现代设计方法 机械创新设计
机器设计 方法
机器设计要求
功能性要求 可靠性要求 经济性要求 劳动保护要求 其他特殊要求
优化设计
强度校核
运动仿真
一、机械设计的方法
薯条加工机的设计 1、常规设计 第一道工序：清洗：设计清洗机 第二道工序：削皮：设计削皮机红薯固定，刀旋转，完成削皮的任务。 第三道工序：切片后再切条。
一、机械设计的方法
（三）机械创新设计
机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力，在机械设计 过程中，对各个阶段的某些设计内容进行创造性设计，使之具有 首创性和新颖性。
（三）机械创新设计
4、逆向设计
逆向设计是将实物转换成 CAD数据模型的数字化技术（数据 采集技术）、几何模型重构技术和 产品制造技术的总称。
二、机械设计的基本要求
01 功能性要求
实现预定功能。
02 可靠性要求
可靠性表示系统、机器或零件在规定的条件下和规定的时间内完成 规定功能的能力。
二、机械设计的基本要求
机械设计基础机械设计中的优化方法与工具
机械设计基础机械设计中的优化方法与工具机械设计是一门综合性的工程学科，目的是设计和开发各种机械产品。
在机械设计的过程中，优化方法与工具起着至关重要的作用。
优化方法能够有效地改善机械设计的性能，并满足设计需求。
本文将介绍机械设计中常用的优化方法与工具。
一、参数优化方法参数优化方法是指在机械设计中，通过改变设计参数来寻找最佳设计。
常见的参数优化方法有传统的试验法和基于计算机仿真的优化方法。
传统试验法是通过设计样品，经过一系列的试验和测试，得到最佳设计参数。
这种方法操作简单，但成本高，耗时长。
而基于计算机仿真的优化方法则利用计算机模拟设计过程，通过优化算法来搜索最佳设计参数。
这种方法快速、准确，且成本低。
要实现参数优化，需要使用一些工具。
常用的工具有MATLAB、SolidWorks等。
MATLAB是一种通用的数学计算工具，能够进行复杂的数值计算和仿真。
而SolidWorks是一个三维CAD软件，可以进行机械设计和分析。
二、拓扑优化方法拓扑优化方法是指通过优化材料分布来提高机械结构的性能。
这种方法可以在保持结构强度和刚度的前提下，减小结构的重量。
常见的拓扑优化方法有拓扑优化和尺寸优化。
拓扑优化是通过改变材料的分布，使机械结构在限制条件下的性能最优。
这种方法能够在结构保持足够刚度的情况下，最大程度地减少结构的重量。
尺寸优化是指在保持材料分布不变的情况下，通过调整结构尺寸来改善其性能。
为实现拓扑优化，可以使用一些专用的工具，如OptiStruct、ANSYS等。
OptiStruct是一种拓扑优化软件，能够通过有限元分析和材料优化算法来进行结构优化。
而ANSYS是一种通用有限元分析软件，可以对结构进行优化和分析。
三、参数设计方法参数设计方法是指通过对机械设计参数的合理选择，来满足设计要求。
常见的参数设计方法有参数化设计和灵敏度分析。
参数化设计是将机械设计中的参数进行数学建模，通过对参数进行优化来满足设计目标。