机械设计课件综述
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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。
THANKS.
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
• 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
机械设计课件ppt
04
详细设计
对技术设计方案进行优化和完善，完 成图纸绘制和工艺计划，为产品制造 提供根据。
02 机械材料
CHAPTER
金属材料
01
02
03
钢铁
常用的机械材料之一，具 有高强度、良好的塑性和 韧性，易于加工和焊接。
铜及铜合金
具有良好的导电导热性能 ，易于加工，常用于制造 电气和电子元件。
铝及铝合金
质轻、耐腐蚀、易于加工 ，广泛用于航空、汽车和 建筑领域。
非金属材料
工程塑料
具有良好的耐腐蚀、绝缘 、质轻和耐磨等特性，广 泛应用于化工、电子和汽 车等领域。
橡胶
具有弹性好、减震性能良 好、绝缘和耐腐蚀等特点 ，用于制造密封件、减震 器和绝缘材料等。
陶瓷
硬度高、耐磨、耐腐蚀， 常用于制造轴承、阀件和 刀具等高精度零件。
复合材料
玻璃纤维增强塑料
金属基复合材料
由玻璃纤维和有机高分子材料复合而 成，具有轻质、高强、耐腐蚀等特点 。
以金属为基体，加入增强纤维或颗粒 等材料复合而成，具有高强度、耐磨 和耐热等特点。
碳纤维复合材料
由碳纤维和有机高分子材料复合而成 ，具有高强度、高模量、轻质等特点 ，广泛应用于航空、汽车和体育器材 等领域。
链传动的类型
根据链条的结构，链传动可以分为滚子链、齿形链等多种类型。
链传动的特点
链传动具有承载能力强、传动效率高、可靠性好等优点，但同时也 存在结构尺寸较大、对安装精度要求高等缺点。
04 机械制造工艺
CHAPTER
铸造工艺
砂型铸造
利用砂型作为模具进行铸造的方法，适用于各种 形状和大小的铸件。
熔模铸造
轴承结构设计
机械设计全套完整ppt课件
.
8
机械设计基础
绪论
1．熟悉常用机构的组成、工作原理及其特点，掌握通用机构的分析和设计 的基本方法。
2．熟悉通用机械零件的工作原理、结构及其特点，掌握通用机械零件的选 用和设计的基本方法。
3．具有对机构分析设计和零件设计计算的能力，并具有运用机械设计手册、 图册及标准等有关技术资料的能力。
4．具有综合运用所学知识和实践的技能，设计简单机械和简单传动装置的 能力。
凡具备上述（1）、（2）两个特征的实物组合体称为机构。 机器能实现能量的转换或代替人的劳动去做有用的机械功，而 机构则没有这种功能。
仅从结构和运动的观点看，机器与机构并无区别，它们 都是构件的组合，各构件之间具有确定的相对运动。因此，通 常人们把机器与机构统称为机械。
.
5
机械设计基础
绪论
如图1-1所示的内燃机， 是由汽缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4、
.
机械设计基础
图1-5（a）开式运动链
14
• 将运动链中的一个构件固定，并且它的一个 或几个构件作给定的独立运动时，其余构件 便随之作确定的运动，此时，运动链便成为 机构。
• 机构的组成:
• 机 架：固定不动的构件
• 原动件：输入运动的构件
0.3.2 本课程的学习方法
本课程是从理论性、系统性很强的基础课和专业课向实践性较强的 专业课过渡的一个重要转折点。因此，学生在学习过程中，必须多观察、 细思考、勤练习、常总结。观察生活、生产中遇到的各种机械，熟悉典型 结构，增强感性认识；思考明晰本课程的基本概念，注意各种知识的联 系，融会贯通；勤练基本技能，提高分析能力和综合能力；及时总结、消 化掌握课程内容，归纳学到的各种技术方法。特别应注重实践能力和创新 精神的培养，提高全面素质和综合职业能力。
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蜗杆传动
优点是具有自锁性、传动比大、结 构紧凑等；缺点是效率较低、发热 量大、需良好的润滑和冷却等。
链传动
优点包括适用于远距离传动、能在 恶劣环境下工作等；缺点主要有瞬 时传动比不准确、易磨损等。
齿轮传动设计计算与校核方法
设计计算
包括确定传动比、选择齿轮材料、计 算齿轮主要参数和尺寸、进行强度校 核等步骤。
根据实际需求选择合适的机构类型，并确 定构件数目。
根据实际尺寸选择合适的比例尺进行绘制 。
绘制构件及运动副
检查并修正简图
按照约束类型和相对位置关系绘制构件和 运动副。
检查简图是否符合实际情况，并进行必要的 修正。
常见机构运动简图实例分析
平面连杆机构
包括曲柄摇杆机构、双 曲柄机构、双摇杆机构
等。
凸轮机构
花键连接优点
承载能力高、定心精度高、导向性好；缺点 ：加工成本高、对设备要求高。
销连接和铆接应用场景分析
销连接应用场景
主要用于定位、传递扭矩或作为安全装置中 的过载剪断元件，适用于轻载或无载的连接 。
铆接应用场景
适用于金属构件的永久连接，如桥梁、建筑 、船舶等重载或承受冲击振动的场合。
弹簧在连接中作用及设计要点
螺纹连接类型
包括螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接等，具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点。
防松措施
采用摩擦防松、机械防松和永久防松等方法，防止螺纹连接在振动或冲击载荷下自行松脱。
键连接和花键连接优缺点比较
键连接优点
结构简单、装拆方便、对中性好；缺点：承 载能力较低、易磨损、对轴和键槽的削弱较 大。
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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
THANK YOU
机械设计基础全套课件pptx
实践环节要求
学生需掌握机械设计的基本原理和方法，具备一 定的创新能力和团队协作精神。
2024/1/27
27
典型机械产品设计案例解析
案例选择原则
具有代表性、启发性、实用性，能够体现机械设计的基本原理和 方法。
案例解析内容
包括产品的功能分析、结构设计、制造工艺、性能测试等方面。
2024/1/27
案例解析方法
发展
现代机械设计已经发展成为一个综合性的学科，涵盖了力学 、材料学、热力学、控制学等多个领域的知识。同时，随着 计算机技术的发展，机械设计也逐渐实现了数字化和智能化 。
5
机械设计的分类与内容
要点一
分类
根据设计对象的不同，机械设计可分为零件设计、部件设 计和总体设计三个层次。根据设计任务的不同，机械设计 可分为新型设计、继承设计和变型设计三种类型。
包括气源、执行元件、控制元件、辅助元件等。
气压传动的基本参数
包括压力、流量、功率等，以及它们之间的关系和计算。
2024/1/27
24
液压与气压元件的选用与计算
液压元件的选用
根据系统需求和性能要求，选择 合适的液压泵、液压马达、液压
缸等元件。
气压元件的选用
根据系统需求和性能要求，选择 合适的气动马达、气缸等元件。
2024/1/27
液压传动的基本原理
利用液体静压力传递动力和运动，实现各种机械功能。
液压系统的组成
包括动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等。
液压传动的基本参数
包括压力、流量、功率等，以及它们之间的关系和计算。
23
气压传动设计基础
气压传动的基本原理
利用气体压力传递动力和运动，实现各种机械功能。
《机械设计基础》课件
疲劳强度设计
针对交变应力作用下的零 件，进行疲劳强度设计和 寿命估算。
零件结构设计及优化
结构设计原则
01
在满足功能要求的前提下，力求结构简单、紧凑、轻量化和易
于制造。
优化设计方法
02
运用优化设计理论和方法，对零件结构进行改进和优化，提高
性能并降低成本。
可靠性设计
03
考虑零件在复杂环境中的可靠性问题，进行可靠性设计和评估
液压与气压传动的特点
传动平稳、调速方便、易于实现自动化、可远距离传输动 力等。
液压与气压元件类型及功能
液压泵和空气压缩机
将原动机的机械能转换为液体 的压力能或压缩空气的压力能
。
控制阀
用于控制液压或气压系统中的 压力、流量和方向，如压力控 制阀、流量控制阀和方向控制 阀等。
执行元件
将液压或气压能转换为机械能 ，如液压缸、液压马达和气缸 等。
由蜗杆和蜗轮组成，具有传动比大、结构 紧凑、自锁性好等特点，但效率相对较低 。
传动比分配与计算
1 2
传动比分配原则
根据各级传动的特点和要求，合理分配各级传动 比，使整个传动系统达到最佳性能。
传动比计算方法
通过齿轮齿数、链轮齿数、带轮直径等参数计算 各级传动的传动比，进而得出总传动比。
3
传动效率考虑
紧固件选择与强度计算
紧固件类型
包括螺栓、螺钉、螺母、垫圈等，根据使用场合和要求选择适当的 类型。
材料选择
紧固件材料应具有足够的强度和耐腐蚀性，常用的有碳钢、合金钢 、不锈钢等。
强度计算
根据紧固件所受载荷和应力情况，进行强度校核和计算，确保紧固件 安全可靠。
连接结构设计及优化
机械零件设计概述PPT课件
机械的润滑
•
（二）机械润滑的作用
•
润滑的作用大致可归纳为：
•
1）减磨作用。减轻零件表面的摩擦、磨损和功率损耗；
•
2）降低温升作用。一方面是减小摩擦使发热量减少；另一方面是润滑油流过摩
擦表面带走摩擦产生的一部分热量；
•
3）清洗作用。润滑油流过摩擦表面时，带走磨损落下的金属细屑和污物；
•
4）防锈作用。吸附于零件表面的油膜，可保护零部件表面免遭锈蚀。
避免共振的措施：消除引起振动的根源，如改变机械零件自身的固有频率，装设 消振器，改变外界周期性载荷的频率或消除外界周期性载荷等。
第9页/共22页
第二节 机械零件常用材料及其选用原则
一、常用材料
•
钢（含Ｃ量＜1.4％）碳素钢(普通、优质碳素钢)、合金钢、铸钢。
•
铸铁:（含Ｃ＞2.06％）易成型、价廉、吸振、可靠性差。
第17页/共22页
机械的润滑
三、润滑剂的选用原则 在设备事故中，润滑事故占很大比重，而润滑剂选择不当又是造成润滑事故的 一个重要因素，选用润滑剂的基本原则是： 1）载荷大时，宜选用粘度或稠度大的润滑油或脂。粘度愈大，油膜强度愈高， 承载能力愈大； 2）转速高时，宜选用粘度或稠度低的润滑油或脂，以避免过大的运动阻力和发 热； 3）工作温度高时，宜选用粘度或稠度大的润滑油或脂，以保证在工作温度下要 求的粘性。 总之，重载、低速和高温宜选用粘度或稠度大的油或脂；轻载、高速和低温宜 选用粘度或稠度小的油或脂。在实用中，不少机器的润滑剂是根据使用经验来确定 的。
3)当零件以刚度为主要要求时，可选用一般强度的材料； 4)当零件以耐磨性为主要要求时，可选用减摩、耐磨材料；
5)当零件要求重量轻时，应选用轻合金、塑料或高强度材料
机械零件设计概论PPT21页
§6-2 机械零件的强度
•计算准则 :
， lim
S
， lim
S
•载荷：作用在零件上的 外力或外力矩。
•载荷的类型：动静载载荷荷
名义载荷：在理想的平稳工作条件下作用在零件 上的载荷。 载荷系数
计算载荷： 计算载荷=K×名义载荷
不随时间变化的应力。
静 应 力
对 称 循 环
1.应
－－曲率半径；
－－材料的泊松比；
E－－材料的弹性模量。
机械零件的接触强度
1. 失效形式：疲劳点蚀 2. 接触应力的计算
H
11
Fn
1 2
b 1 12 1 22
E1
E2
3. 接触疲劳强度的判定条件 HH，HS H H lim
式 中 Hl： i m实 验 测 得疲 的劳 材极 料限 的； 接
对 于 钢 ，H 经 li m2.验 7H 6公 B 7S式 0M： Pa
§6-3 机械零件的接触强度
1. 失效形式：疲劳点蚀
2. 接触应力的计算
由弹性力学知，当两个轴
线平行的圆柱体相互接触并受
压时，其接触面积为一狭长矩
形，最大接触应力发生在接触
区中线上，其值为:
H
11
Fn
1 2
b 1 12 1 22
E1
E2
式中：
－－
H
最大接触应力；
b－－接触长度；
Fn－－作用在圆柱体上载 的荷；
期
性
变应 非力 对 脉 动
成 循
性 环
循
环
非 周 期 性 变 应 力
平均应力
m
max
min 2
应力幅
a
机械设计基础全套课件
动量定理描述了力的时间累积效应，导致物体动量的变化；动量矩定理描述了力 对旋转运动的效应，即力矩对动量矩的影响。这两个定理在分析机械系统的动态 行为时非常重要。
刚体的平面运动和定轴转动
总结词
描述刚体在平面和旋转运动的运动学和动力学特性
详细描述
刚体的平面运动涉及到刚体在平面内的平移和旋转运动，需要考虑速度和加速度的分析。定轴转动是刚体绕固定 轴线的旋转运动，需要分析转动惯量、角速度和角加速度等参数。这些运动形式在机械系统中广泛存在，对于理 解机械系统的动态行为至关重要。
传动系统
将动力传递至执行机构，包括齿轮 、链条、带轮等。
控制系统
控制机械的运动，如控制器、传感 器等。
04
机械系统的设计流程
方案设计
根据需求分析，制定多个设计 方案，并评估其可行性。
仿真与优化
通过仿真分析验证设计的正确 性和性能，并进行优化。
需求分析
明确机械系统的功能和性能要 求。
详细设计
对选定方案进行详细设计，包 括零件尺寸、材料、工艺等。
弹簧的制造工艺
根据工作需求和弹簧形状，确定弹簧的参 数，如弹簧刚度、圈数、节距等。
根据弹簧的材料和形状，选择合适的制造 工艺，如热卷、冷卷、锻造等。
CHAPTER 03
机械系统设计
机械系统的基本组成
01
动力系统
为机械提供动力，包括发动机、电 动机等。
执行系统
执行机械动作，如连杆、凸轮等。
03
02
淬火
将金属加热到临界点以上，快速冷却以提高 硬度。
回火
将淬火后的金属加热到一定温度，以稳定组 织、消除内应力。
表面处理
通过化学或电化学方法改变金属表面的性质 ，以提高耐腐蚀性、耐磨性等。
刚体的平面运动和定轴转动
总结词
描述刚体在平面和旋转运动的运动学和动力学特性
详细描述
刚体的平面运动涉及到刚体在平面内的平移和旋转运动，需要考虑速度和加速度的分析。定轴转动是刚体绕固定 轴线的旋转运动，需要分析转动惯量、角速度和角加速度等参数。这些运动形式在机械系统中广泛存在，对于理 解机械系统的动态行为至关重要。
传动系统
将动力传递至执行机构，包括齿轮 、链条、带轮等。
控制系统
控制机械的运动，如控制器、传感 器等。
04
机械系统的设计流程
方案设计
根据需求分析，制定多个设计 方案，并评估其可行性。
仿真与优化
通过仿真分析验证设计的正确 性和性能，并进行优化。
需求分析
明确机械系统的功能和性能要 求。
详细设计
对选定方案进行详细设计，包 括零件尺寸、材料、工艺等。
弹簧的制造工艺
根据工作需求和弹簧形状，确定弹簧的参 数，如弹簧刚度、圈数、节距等。
根据弹簧的材料和形状，选择合适的制造 工艺，如热卷、冷卷、锻造等。
CHAPTER 03
机械系统设计
机械系统的基本组成
01
动力系统
为机械提供动力，包括发动机、电 动机等。
执行系统
执行机械动作，如连杆、凸轮等。
03
02
淬火
将金属加热到临界点以上，快速冷却以提高 硬度。
回火
将淬火后的金属加热到一定温度，以稳定组 织、消除内应力。
表面处理
通过化学或电化学方法改变金属表面的性质 ，以提高耐腐蚀性、耐磨性等。
机械设计介绍(共52张PPT)
机构的组成和运动副
机构的组成要素是构件和运动副
构件和零件
构件
机器中的独立运动单元
• 零件
• 机器中的制造单元
构件分成以下几种
机架（固定构件）
主动件 活动构件
从动件
其中，运动规律的活动构件称为原动件， 输出运动或动力的从动件称为输出件。
由假设干零件组成的构 件——连杆
1--连杆体 2--螺栓 3--螺母 4--连杆盖
如灵巧许机用械应手、力航：天飞机的创造符合科学性原那l么im 。 [ ] ;[ ] ——随时间作周期性或非周期性变化
s s σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ]
lim σlim 、τlim — 极限应力 s — 平安系数
学起于思，思缘于疑，如生活中会出现饮水机在倒水时手推开关会把一次性水杯压扁；
塑性材料： 脆性材料：
σlim = σs ；τlim = τs σlim = σB ；τlim = τB
σs、τs— 材料屈服极限 σB、τB— 材料强度极限
三、变应力作用下的强度问题
主要失效形式：疲劳破坏
强度条件：σ≤ [σ]
lim
s
疲劳破坏与零件的变应力循环次数有关
轴
σlim = ？
初始裂纹
疲劳区 (光滑) 粗糙区
课程的性质与任务
是一门介绍常用机构和通用机械零件的根 本知识和根本设计方法的技术根底课。
教学内容
1、研究机构的组成及具有确定运动的条 件。
2、研究四种根本机构的特性和设计方 法。
3、讨论机械零部件的设计方法，如零部 件的工作能力、参数设计、结构设计、加
本课程的根本学习方法
1 着重根本概念的理解和根本设计方法的掌握， 不强调系统的理论分析；
机械设计基础完整全套教学课件
成规定功能的能力。
经济性原则
在满足功能和可靠性要 求的前提下，尽量降低 制造成本和提高经济效
益。
创新性原则
鼓励采用新技术、新工 艺、新材料，提高产品 的技术含量和附加值。
机械设计的发展历程与趋势
传统设计阶段
依赖经验、试错法进行设计，缺乏 系统性。
现代设计阶段
引入计算机辅助设计（CAD）、有 限元分析等先进技术，实现设计过 程的数字化、自动化。
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建模技术
详细讲解CAD建模的方法、步骤和技巧，包括 二维图形绘制、三维实体建模、曲面造型等。
CAD在机械设计中的应用
通过实例展示CAD技术在机械设计中的应用，如零件设计、装配设计、工程图 绘制等。
有限元分析（FEA）技术
FEA技术概述
量、配合公差等。
传动零件设计
齿轮传动
01
包括圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗杆蜗轮等的设计，涉及齿轮类型、
模数、齿数、压力角等。
带传动
02
包括平带传动、V带传动等的设计，涉及带型、带宽、带轮直径
等。
链传动
03
包括滚子链传动、齿形链传动等的设计，涉及链条类型、节距、
链轮齿数等。
轴系零件设计
轴的设计
包括轴的类型、尺寸、公差、配合等 的设计，涉及轴的强度计算、刚度计 算等。
03
机械零件设计
连接零件设计
01
02
03
04
螺纹连接
包括螺栓、螺母、垫圈等的设 计，涉及螺纹类型、尺寸、公
差、拧紧力矩等。
键连接
包括平键、半圆键、楔键等的 设计，涉及键的类型、尺寸、
经济性原则
在满足功能和可靠性要 求的前提下，尽量降低 制造成本和提高经济效
益。
创新性原则
鼓励采用新技术、新工 艺、新材料，提高产品 的技术含量和附加值。
机械设计的发展历程与趋势
传统设计阶段
依赖经验、试错法进行设计，缺乏 系统性。
现代设计阶段
引入计算机辅助设计（CAD）、有 限元分析等先进技术，实现设计过 程的数字化、自动化。
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建模技术
详细讲解CAD建模的方法、步骤和技巧，包括 二维图形绘制、三维实体建模、曲面造型等。
CAD在机械设计中的应用
通过实例展示CAD技术在机械设计中的应用，如零件设计、装配设计、工程图 绘制等。
有限元分析（FEA）技术
FEA技术概述
量、配合公差等。
传动零件设计
齿轮传动
01
包括圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗杆蜗轮等的设计，涉及齿轮类型、
模数、齿数、压力角等。
带传动
02
包括平带传动、V带传动等的设计，涉及带型、带宽、带轮直径
等。
链传动
03
包括滚子链传动、齿形链传动等的设计，涉及链条类型、节距、
链轮齿数等。
轴系零件设计
轴的设计
包括轴的类型、尺寸、公差、配合等 的设计，涉及轴的强度计算、刚度计 算等。
03
机械零件设计
连接零件设计
01
02
03
04
螺纹连接
包括螺栓、螺母、垫圈等的设 计，涉及螺纹类型、尺寸、公
差、拧紧力矩等。
键连接
包括平键、半圆键、楔键等的 设计，涉及键的类型、尺寸、
机械设计基础概论PPT课件
目的
机械设计的目的是在满足预定功能的前提下，优化机械产品的性能、提高效率和降低成本。
机械设计发展历程
手工设计阶段
01
早期的机械设计主要依靠设计者的经验和手工计算，设计效率
低下且精度不高。
计算机辅助设计阶段
02
随着计算机技术的发展，CAD等设计软件广泛应用于机械设计
领域，大大提高了设计效率和精度。
智能化设计阶段
根据连接件和紧固件的受力情况和工作环境等因素，选择合适的类型（如螺栓、螺母、 销钉等）和尺寸。
进行连接件和紧固件的强度计算
根据连接件和紧固件的载荷和应力分布等参数，进行必要的强度计算，以确保连接件和 紧固件在运转过程中不发生失效。
考虑连接件和紧固件的防松和防腐措施
为保证连接件和紧固件的可靠性和使用寿命，应采取有效的防松和防腐措施，如采用锁 紧装置、表面涂层等。
轴上需要安装轴承、齿轮等零件时，应设计相应的轴肩、键槽等结 构，以实现零件的准确定位和紧固。
保证轴的加工和制造工艺性
轴的结构应尽量简单，易于加工和热处理，以降低制造成本和提高 生产效率。
齿轮传动零件设计要点
1 2 3
选择合适的齿轮类型和材料 根据传动功率、转速和工作环境等因素，选择适 合的齿轮类型（如直齿、斜齿、锥齿等）和材料 （如钢、铸铁等）。
包括强度、塑性、硬度、韧性等指标，以及影响材料力学性能的 因素。
材料的种类与选用
介绍常用工程材料的种类、性能特点及应用范围，如金属、非金属、 复合材料等。
材料的热处理与表面工程
讲解材料的热处理原理、方法及应用，以及表面工程技术的种类、 特点及应用。
制造工艺基础
铸造工艺
介绍铸造工艺的原理、 特点及应用范围，包括 砂型铸造、特种铸造等。
机械设计的目的是在满足预定功能的前提下，优化机械产品的性能、提高效率和降低成本。
机械设计发展历程
手工设计阶段
01
早期的机械设计主要依靠设计者的经验和手工计算，设计效率
低下且精度不高。
计算机辅助设计阶段
02
随着计算机技术的发展，CAD等设计软件广泛应用于机械设计
领域，大大提高了设计效率和精度。
智能化设计阶段
根据连接件和紧固件的受力情况和工作环境等因素，选择合适的类型（如螺栓、螺母、 销钉等）和尺寸。
进行连接件和紧固件的强度计算
根据连接件和紧固件的载荷和应力分布等参数，进行必要的强度计算，以确保连接件和 紧固件在运转过程中不发生失效。
考虑连接件和紧固件的防松和防腐措施
为保证连接件和紧固件的可靠性和使用寿命，应采取有效的防松和防腐措施，如采用锁 紧装置、表面涂层等。
轴上需要安装轴承、齿轮等零件时，应设计相应的轴肩、键槽等结 构，以实现零件的准确定位和紧固。
保证轴的加工和制造工艺性
轴的结构应尽量简单，易于加工和热处理，以降低制造成本和提高 生产效率。
齿轮传动零件设计要点
1 2 3
选择合适的齿轮类型和材料 根据传动功率、转速和工作环境等因素，选择适 合的齿轮类型（如直齿、斜齿、锥齿等）和材料 （如钢、铸铁等）。
包括强度、塑性、硬度、韧性等指标，以及影响材料力学性能的 因素。
材料的种类与选用
介绍常用工程材料的种类、性能特点及应用范围，如金属、非金属、 复合材料等。
材料的热处理与表面工程
讲解材料的热处理原理、方法及应用，以及表面工程技术的种类、 特点及应用。
制造工艺基础
铸造工艺
介绍铸造工艺的原理、 特点及应用范围，包括 砂型铸造、特种铸造等。
1、2机械设计总论66页PPT文档
7、答疑 每周一次集中答疑,周三下午,机电楼房306 电话： 82902253，13623036583
机械零件设计 第一章 机械设计总论
15
§2 机械零部件设计
一、设计机械零件时应满足的基本要求
1、满足功能要求（强度、刚度、寿命）； 2、满足工艺性要求（便于加工、装配）； 3、能保证使用者安全，操作方便； 4、外形美观； 5、经济性要求（材料、加工方法、精度等级） 6、有市场竞争能力
机械零件设计 第一章 机械设计总论
19
S——安全系数，S＞1—→ S↑：安全，浪费材料 S↓：经济，不安全
2、刚度准则
刚度：抵抗弹性变形的能力。 y[y]， []
机床主轴等弹性变形过大将影响加工精度。
机械零件设计 第一章 机械设计总论
20
3、寿命准则
实际使用寿命大于或等于预期寿命，L≥[L]。
机械零件设计 第一章 机械设计总论
9
三、机械设计的一般程序 机械设计是一个创新与借鉴相结合的过程，一般程序如下： 明确任务 调——研方案设计——技术设计——施工设计——投产
修改
试验
机械零件设计 第一章 机械设计总论
10
五、 设计机器的一般步骤
设计准备
达成目标 首先应明确设计任务、设计要求及其 工作条件，针对设计任务和要求进行 分析调研，查阅有关资料，有条件的 可参观有相似机械装置的现场或实物。
机械零件设计 第一章 机械设计总论
7
专用零部件：只在一定类型机器中使用的零件，如曲轴。 用途
通用零部件：各种机器中普遍使用的零部件，如齿轮、螺栓。 标准件：制定了国家标准，并由专门工厂生产
的零部件。 如：滚动轴承、螺栓等。
机械零件设计 第一章 机械设计总论
机械设计 机械设计总论PPT课件
第二章 机械设计总论
§2-1 机器的组成 §2-2 设计机器的一般程序 §2-3 对机器的主要要求 §2-4 机械零件的主要失效形式 §2-5 设计机械零件时应满足的基本要求 §2-6 机械零件的计算准则 §2-7 机械零件的设计方法 §2-8 机械零件设计的一般步骤 §2-9 机械零件材料的选用原则 §2-10 机械零件设计中的标准化 §2-11 机械现代设计方法简介
塑性变形实例
塑性变形实例
三、表面损伤
绝大多数零件都与别的零件发生静的或 动的接触和配合关系或暴露在空气中。
大多数失效出现在零件表面。 零件的使用寿命在很大程度上受到表面
损伤的限制。
齿面磨损实例
磨损轴瓦
轴瓦磨损
四、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工作， 正常工作条件被破坏了，零件就不能工作，也就 失效了。
[X]表示许用应力，可为[]、[t]等。
Y表示极限应力，可为s、b、-1e、Hlim。
许用安全系数的选择
合理地选择许用安全系数[S]是机械设计中的一项重 要工作。
设计人员的任务在于：在保证零件工作安全可靠的 前提下，尽可能减少许用安全系数的数值，或者说 尽可能提高许用应力的数值。
影响许用安全系数（或许用应力）数值大小的因素 主要有：
第一节 机器的组成 第一节机器的组成
人们为了满足生产和生活的需要，设计和制造了类型繁多、功 能各异的机器。
一台完整的机器的组成大致可包括：
润滑、显示、照明等辅助系统
原动机部分
传感器
传动部分
传感器
执行部分
传感器
控制系统
第二节 设计机器的一般程序
机械设计有一个一
设计任务的研究和制订
§2-1 机器的组成 §2-2 设计机器的一般程序 §2-3 对机器的主要要求 §2-4 机械零件的主要失效形式 §2-5 设计机械零件时应满足的基本要求 §2-6 机械零件的计算准则 §2-7 机械零件的设计方法 §2-8 机械零件设计的一般步骤 §2-9 机械零件材料的选用原则 §2-10 机械零件设计中的标准化 §2-11 机械现代设计方法简介
塑性变形实例
塑性变形实例
三、表面损伤
绝大多数零件都与别的零件发生静的或 动的接触和配合关系或暴露在空气中。
大多数失效出现在零件表面。 零件的使用寿命在很大程度上受到表面
损伤的限制。
齿面磨损实例
磨损轴瓦
轴瓦磨损
四、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工作， 正常工作条件被破坏了，零件就不能工作，也就 失效了。
[X]表示许用应力，可为[]、[t]等。
Y表示极限应力，可为s、b、-1e、Hlim。
许用安全系数的选择
合理地选择许用安全系数[S]是机械设计中的一项重 要工作。
设计人员的任务在于：在保证零件工作安全可靠的 前提下，尽可能减少许用安全系数的数值，或者说 尽可能提高许用应力的数值。
影响许用安全系数（或许用应力）数值大小的因素 主要有：
第一节 机器的组成 第一节机器的组成
人们为了满足生产和生活的需要，设计和制造了类型繁多、功 能各异的机器。
一台完整的机器的组成大致可包括：
润滑、显示、照明等辅助系统
原动机部分
传感器
传动部分
传感器
执行部分
传感器
控制系统
第二节 设计机器的一般程序
机械设计有一个一
设计任务的研究和制订
机械设计课件ppt
机械设计的重要性
机械设计对于工业制造、工程应用、 科研开发等领域具有重要意义，是实 现产品创新、提高产品质量和降低成 本的关键环节。
机械设计不仅决定了机器或设备的性 能、可靠性和寿命，还直接影响到生 产成本和市场竞争。
机械设计的基本步骤
初步设计
制定设计方案，进行必要的技 术和经方案的有效性和可靠性。
结构设计
根据详细设计，进 行机器的结构设计 。
需求分析
根据实际需求，分 析机器的功能和性 能要求。
详细设计
根据总体方案，对 每个零件进行详细 设计。
性能测试
对机器进行性能测 试，验证其是否满 足设计要求。
机械系统的优化设计
优化目标
机械系统的优化设计旨在寻找最优的设计方 案，以满足机器的功能和性能要求。
05 材料选择与处理
材料的基本性能
力学性能
包括强度、硬度、韧性、塑性等，影响机械零件的承载能力和使用 寿命。
物理性能
如密度、导热性、导电性等，影响机械零件的重量、热量传导和电 磁性能。
化学性能
如耐腐蚀性、抗氧化性等，影响机械零件的稳定性和寿命。
材料的选用原则
满足使用要求
根据机械零件的工作环境和性能要求，选择 具有相应特性的材料。
考虑加工工艺
不同的材料具有不同的加工特性，应结合制 造工艺选择合适的材料。
降低成本
在满足使用要求的前提下，选用价格低廉、 资源丰富的材料。
材料处理技术
热处理
通过加热和冷却等工艺，改变材料内部的组 织结构，以达到改善材料性能的目的。
表面处理
通过涂层、镀层、氧化等工艺，改变材料表面的性 质，以提高其耐磨性、耐腐蚀性和美观度。
式可以延长轴承的使用寿命。
机械设计概述
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机械设计概述
1.3机械零件的失效形式及设计计算准则
机械零件的失效：机械零件丧失预定功能或预定功能 指标降低到许用值以下的现象。
1.3.1失效形式 1、断裂： （1）零件在外载荷的作用下，某一危险截面上的
应力超过零件的强度极限时将发生断裂（如螺栓的折 断）；
（2）零件在循环变应力的作用下，危险截面上的 应力超过零件的疲劳强度而发生疲劳断裂。
常规设计方法：
理论设计、经验设计、模型实验设计
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机械设计概述
机械设计的过程通常分为以下几个阶段：
（1）产品规划
产品规划的主要工作是提出设计任务和明确设计要求。
（2）方案设计
由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中 优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可行 以及成本低廉的方案。
标准件：按规定标准生产的零件。如螺纹连接件等通用零 件。查手册和产品目录选型号。
优点： （1）由专门化工厂大量生产标准件，能保证质量、节约
材料、降低成本； （2）选用标准件可以简化设计工作，缩短产品的生产周
期； （3）选用参数标准化的零件，在机械制造过程中可以减
少刀具和量具的规格； （4）具有互换性，从而简化机器的安装和维修。
（3）技术设计
在既定设计方案的基础上，完成机械产品的总体设计、 部件设计、零件设计等，设计结果以工程图及计算书的形 式表达出来。
（4）制造及试验 经过加工、安装及调试制造出样机，对样机进行试运
行或在生产现场试用。
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机械设计概述
设计机械零件的一般步骤如下：
（1）根据机器的具体运转情况和简化的计算方案确定零 件的载荷。
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静连接
§10-1 螺纹参数
一、螺纹的形成：
将一倾斜角为ψ的直线绕在圆柱体上便形成 一条螺旋线。取一平面图形，使它沿着螺旋线运 动，运动时保持此图形通过圆柱体的轴线，就得 到螺纹。 d2
ψ
πd2
S
二、螺纹的分类
1、按平面图形的形状分：三角形螺纹、梯形螺
纹、锯齿形螺纹、矩形螺纹等；
2、按应用可分：连接螺纹和传动螺纹； 3、按几何参数可分：公英制螺纹； 4、按螺纹的旋向分：左旋螺纹和右旋螺纹； 5、按螺旋线的数目分：单线螺纹和多线螺纹； 6、按螺纹的位置分：内螺纹和外螺纹； 7、按母体形状分：圆柱螺纹和圆锥螺纹。 8、按螺距分：粗牙螺纹和细牙螺纹；
S
放松过程：
Fn
θ
FR
ψ
FR
F
ψ－ρ
Fa
F Fa ψ
平衡力：F F tan( ) a
平衡力矩： T Fa tan( )
驱动力Fa，有效阻力F W总 Fa S Fa d2 tan W有 T 2
1 Fa d 2 tan( － ' ) 2 2
P P P
§10-2 螺旋副的受力分析、效率和自锁
摩擦力复习
1.底面为平面 FR Ff Fa
Ff Fnf
ρ
Fn Fa
Fn
Ff Fa f
F FR与Fn之间的夹角为摩擦角ρ F Ff Fnf 2 n sin Fa 2 F Fn a sin Fa f Ff f Fa ＝Fa f ' sin sin Fn/2 f 令：f ' 称为当量摩擦系数 sin ' arctan f ' 称为当量摩擦角
开口销 开槽螺母 装配图
止动垫片防松
止动垫片防松
串联钢丝防松
正确
错误
3、不可拆卸防松
焊接
铆冲
§10-6 螺栓连接的强度计算
螺栓连接的失效形式及计算准则
1、失效形式 A、螺栓杆拉断； B、螺纹的压溃和剪断； C、经常装拆时因磨损而发生滑扣现象。 2、计算准则
三、螺纹的基本参数
大径d，小径d1，中径d2 线数n，螺距P，导程S 升角ψ 牙型角α、牙侧角β
nP ψ arctan d 2
S nP
内 内 内 螺 螺 螺 纹 纹 纹
β α
P
6 0 ° 6 0 ° 60 °
外 外 外 螺 螺 螺 纹 纹 纹
d d d d22 d d2 d11 d d1
Fn/2
θ
Fa Fn/2
二、螺旋副的效率
拧紧过程：
FR Fn
θ ψ
F FR F Fa
ψ+ρ
Fa
驱动力：
F Fa tan( )
ψ
d2 T Fa tan( ) 2 驱动力F，有效阻力Fa W总 T 2
ψ驱动Leabharlann 矩：πd21 Fa d 2 tan( ) 2 2 W有 Fa S Fa d2 tan tan tan( ')
§10-4 螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件
一、螺纹连接的基本类型 1.螺栓连接： 普通螺栓连接：应用广泛，两被连接件不太厚， 便于从两边装配。 铰制孔用螺栓连接：受横向载荷。 2.双头螺栓连接：被连接件之一较厚，常拆卸。 3.螺钉连接：被连接件之一较厚,不常拆卸。
4.紧定螺钉连接
5.其它类型
吊环螺栓
ψ
放松过程：
Fn
ρ
FR
ψ
FR
F
ψ－ρ
Fa
F Fa ψ
平衡力：
F Fa tan( )
平衡力矩： T Fa tan( )
d2 2
2、非矩形螺纹
轴 线
Fa
螺杆
轴 线
β
Fa
螺母
α
螺母
Fn
螺杆 Fn
Fa cosβ
非矩形螺纹，只要把 摩擦角ρ替换为当量摩擦 角ρ'
θ
θ
2.底面为槽面 θ
θ Fn/2
θ
Fa
一、受力分析
1、矩形螺纹
三点假设：
1.螺纹拧紧过程相当于滑块沿斜面上升的过程；
2.拧紧过程中螺纹各圈的变形量相等；
F Fa
3.力作用在螺纹中径上。
拧紧过程：
FR Fn
ρ
F FR F Fa
ψ
ψ+ρ
Fa
d2
F
驱动力： F Fa tan( )
驱动力矩： d2 T Fa tan( ) 2
第10章
连
接
连 接 概 述
连接的分类 静连接：在机器工作中，不允许零部件之间存 在相对运动的连接。 动连接：机器工作时，零部件之间可以有相对 运动。例如：机械原理中，各种运动副之间的 连接。 可拆连接：不须毁坏连接中的任何一个零件就可 拆开的连接。例如：螺纹连接、键连接，过盈连 接。 不可拆连接：至少毁坏连接中的一部分才能拆开 的 连接。例如：铆接、焊接等。
T形槽螺栓
地脚螺栓
二、螺纹紧固件（查阅手册）
螺栓：也应用于螺钉连接 双头螺柱： 螺钉、紧定螺钉：头部和尾部形状 螺母： 垫圈 ：形状和作用
§10-5 螺纹连接的预紧和防松
一、预紧的目的
1.提高连接的紧密性
2.防止连接松动
二、拧紧力矩
Fa d 2 T T1 T2 tan( ' ) f c Fa rf 2
d2 2
tan( ') tan
三、螺旋副的自锁
Fn
θ
FR
ψ
F Fa ψ
F Fa tan( )
tan( ') tan
自锁条件：
ψ≤ρ′或η ≤ 0
§10-3 机械制造常用螺纹
普通螺纹（α＝60°的三角形米制螺纹）：紧 固连接。 管螺纹：紧密连接。 细牙螺纹：薄壁零件、受动载荷的连接和微调 机构（升角小、小径大、自锁性能好、强度高， 不耐磨、易滑扣） 传动螺纹：梯形螺纹、锯齿形螺纹
螺纹连接松动的原因：冲击、振动和变载荷的作用。
螺纹连接防松的实质：在于防止螺旋副的相对转动， 以防止连接的松动，影响正常工作。
螺纹连接的防松按工作原理可分为三类： 1、摩擦防松 2、机械防松 3、不可拆卸防松（铆冲；粘接；焊接）
1、摩擦防松
弹簧垫圈防松 自锁螺母防松
对顶螺母防松
2、机械防松
螺栓
f c —螺母与被连接件支承面之间的
d w d0 支撑面摩擦半径: rf 4
摩擦系数 d0
T 0.2Fa d
N mm
对M12以下的螺栓，应注意控制预紧力，以防过载拉断。
三、控制预紧力的方法
控制应力或应变 控制拧紧力矩
应变片
控制拧紧力矩
定力矩扳手
测力矩扳手
四、螺纹连接的防松