机械设计学机械产品的实用化设计课件.pptx
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机械设计全套课件 ppt课件
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。
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7
机械设计基础
绪论
如图1-1所示的内燃机，
图1-5（a）闭式运动链
机械设计基础
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图1-5（a）开式运动链
16
• 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
• 从动件：其余的活动构件
1)运动副：两构件之间直接接触并能产生一定的相对
运动的连接称为运动副。
运动副元素：两构件上直接参与接触而构成运动副的部分— —点、线或面。
2) 运动副的分类
平面
运 运动副 动 副
空间 运动副
机械设计基础
高副：点、线接触 低副：面接触
球面副 螺旋副
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运动副 转动副
13
图1-2 转动副
图1-3 移动副
是由汽缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4、 小齿轮5、大齿轮6、凸轮7、推杆8等系列 构件组成，其各构件之间的运动是确定的。
0.1.2 构件与零件
机构是由具有确定运动的单元体组成的，这 些运动单元体称为构件。
组成构件的制造单元体称为零件。 零件则是指机器中不可拆的一个最基本的 制造单元体。构件可以由一个或多个零件组成。
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20
机械设计基础
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
机械设计介绍ppt课件
在这样一个迅猛发展的时代 , 人们的要求越来越高, 也就对设计 工作者提出了更高的水准。
设计向什么方向发展, 设计如何解决现代人的需求, 已经成为重 要的研究课题。
机械设计基础课程在产品设计中的作用 ?
精选课件杨家军
3
机械设计的一般进程大体上可划分为
产品规划、概念设计、详细设计试制生产四个阶段
吊钩最大起重量——50 kN 工作能力或承载能力——50 kN
50 kN
精选课件杨家军
41
二、承载能力判定条件
同一零件可能发生各种不同形式的失效
n
F
轴可能的失效形式： 断裂、过大弹性变形、塑性变形、共振
强度条件：
工作应力≤许用应力 σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ]
刚度条件： 实际变形量≤许用变形量 y ≤[y]、 θ ≤[θ] 、φ ≤ [φ]
精选课件
25
本课程的基本学习方法
1 着重基本概念的理解和基本设计方法的掌握， 不强调系统的理论分析；
2 着重理解公式建立的前提、意义和应用,不 强调对理论公式的具体推导；
3 注意密切联系生产实际，努力培养解决工程 实际问题的能力。
精选课件
26
机械(machinery) 机器
机构
精选课件
27
机器(machine) 执行机械运动的装置，它用 来变换和传递能量、物料与信息
t
46
几个应力参数
循环特征：
r min ——表示应力变化的情况 max
对称循环— r =
－1；
脉动循环— r =
0；
非对称循环—
r≠ 0 且 | r | ≠ 1;
静应力— r = +1
平均应力：
设计向什么方向发展, 设计如何解决现代人的需求, 已经成为重 要的研究课题。
机械设计基础课程在产品设计中的作用 ?
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3
机械设计的一般进程大体上可划分为
产品规划、概念设计、详细设计试制生产四个阶段
吊钩最大起重量——50 kN 工作能力或承载能力——50 kN
50 kN
精选课件杨家军
41
二、承载能力判定条件
同一零件可能发生各种不同形式的失效
n
F
轴可能的失效形式： 断裂、过大弹性变形、塑性变形、共振
强度条件：
工作应力≤许用应力 σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ]
刚度条件： 实际变形量≤许用变形量 y ≤[y]、 θ ≤[θ] 、φ ≤ [φ]
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25
本课程的基本学习方法
1 着重基本概念的理解和基本设计方法的掌握， 不强调系统的理论分析；
2 着重理解公式建立的前提、意义和应用,不 强调对理论公式的具体推导；
3 注意密切联系生产实际，努力培养解决工程 实际问题的能力。
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26
机械(machinery) 机器
机构
精选课件
27
机器(machine) 执行机械运动的装置，它用 来变换和传递能量、物料与信息
t
46
几个应力参数
循环特征：
r min ——表示应力变化的情况 max
对称循环— r =
－1；
脉动循环— r =
0；
非对称循环—
r≠ 0 且 | r | ≠ 1;
静应力— r = +1
平均应力：
机械设计学ppt课件
§2-1机器的定义 §2-2机器的组成 §2-3机器的分类 §2-4典型机器功能分析—家用缝纫机
精品课件
一、机器（现代机器）：
机器是由两个或两个以上的相互联系配合的构件所组成的联合
体，通过其中某些构件的限定的相对运动，能将某种原动力和运动转变，
以执行人们预期的工作，在人或其他智能体的操作和控制下，实现为之
化设计和商品化设计的特点 §1-4近代设计科学的重大发展
精品课件
§1-1机械设计的地位与作用
一、机械设计的概念 二、 机械设计与其他学科和科技的关系 三、 作用
精品课件
一、机械设计的概念
机械设计
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、润滑方式等进行构思、分析 和计算并将之转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
设计的某种或某几种功能。
注意：1）两个或两个以上的构件
2）联系：联接方式
3）功能和控制
二、包含了两个新的概念：
功能（设计学的核心）和控制（可以由某种智能体来实现）
三、构件（广义）：
式）
构件之间的联系（机械联接，电、磁、气、液等各种联系方
构件：机器中每一个独立的单元体
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§2-2机器的组成
计和商品化设计 2． 实质：原理方案的构思和拟定的过程 3. 设计方法：以简图或示意图来进行方案构思
（例：船用抽水机）
精品课件
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二、 实用化设计 1．工作：设计结构、选择材料、确定尺寸 2．特点：从初步设计到详细设计再到设计完善的
由粗到细的过程 3. 要求：明确、简单、安全可靠、掌握和遵循其
3
1947年麦尔斯提出的功能的概念算起：三个方
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一、机器（现代机器）：
机器是由两个或两个以上的相互联系配合的构件所组成的联合
体，通过其中某些构件的限定的相对运动，能将某种原动力和运动转变，
以执行人们预期的工作，在人或其他智能体的操作和控制下，实现为之
化设计和商品化设计的特点 §1-4近代设计科学的重大发展
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§1-1机械设计的地位与作用
一、机械设计的概念 二、 机械设计与其他学科和科技的关系 三、 作用
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一、机械设计的概念
机械设计
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、润滑方式等进行构思、分析 和计算并将之转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
设计的某种或某几种功能。
注意：1）两个或两个以上的构件
2）联系：联接方式
3）功能和控制
二、包含了两个新的概念：
功能（设计学的核心）和控制（可以由某种智能体来实现）
三、构件（广义）：
式）
构件之间的联系（机械联接，电、磁、气、液等各种联系方
构件：机器中每一个独立的单元体
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§2-2机器的组成
计和商品化设计 2． 实质：原理方案的构思和拟定的过程 3. 设计方法：以简图或示意图来进行方案构思
（例：船用抽水机）
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二、 实用化设计 1．工作：设计结构、选择材料、确定尺寸 2．特点：从初步设计到详细设计再到设计完善的
由粗到细的过程 3. 要求：明确、简单、安全可靠、掌握和遵循其
3
1947年麦尔斯提出的功能的概念算起：三个方
机械设计课程设计ppt课件精选全文
24
4.确定电动机型号
例：P0 = 5.471 kW
根据电动机功率和同步转速，选定 电动机型号为Y132M2-6。查表查表知 其有关参数：
额定功率 P 5.5kW 电动机满载转速 nm 960r/min
电动机轴伸出直径 D 38mm
电动机轴伸出长度 L 80mm
25
四、传动装置总传动比的确定和分配
注意：
1动.按机额工定作功机率所需Pm电计动算机。功率P0 计算，而不按电
2.设计轴时应按其输入功率计算、设计传动零 件时应按主动轴的输出功率计算
30
1.各轴转速
Ⅰ轴
n
nm i带
Ⅱ轴
nII＝
n i1齿
Ⅲ轴
nⅢ
nII i2齿
Ⅳ轴（卷筒轴） nⅣ nⅢ
31
2.各轴输入功率
Ⅰ轴 PI P00 P0带 Ⅱ轴 PⅡ＝PⅡ P轴承１齿轮 Ⅲ轴 PⅢ PⅡⅡⅢ PⅡ轴承2齿轮
12
题目4：搅拌机传动装置设计
6
4
3 5
1
2
1、搅拌机效率0.8，包括搅拌轮与轴承的效率损失；
2、一班制，双向运转，有中等冲击，每年工作300天，工
作寿命10年；
3、动力源为电力，三相交流，电压380V。
13
题目5：设计一型砂运输机用的减速装置。传动方案如下图所 示
鼓轮直径D
输出转矩T 输送带带速V
可以参考《机械设计》教科书的例题。
43
二、减速器内传动零件设计
1.圆柱齿轮传动
已知条件：所需传递的功率(或转矩)； 主动轮转速和传动比；工作条件和尺寸限 制等。
设计内容：选择齿轮的材料及热处理 方式；确定齿轮传动的参数(中心距、齿数、 模数、齿宽等)；设计齿轮的结构及其他几 何尺寸；作用在轴上力的大小和方向；验 算传动比。
4.确定电动机型号
例：P0 = 5.471 kW
根据电动机功率和同步转速，选定 电动机型号为Y132M2-6。查表查表知 其有关参数：
额定功率 P 5.5kW 电动机满载转速 nm 960r/min
电动机轴伸出直径 D 38mm
电动机轴伸出长度 L 80mm
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四、传动装置总传动比的确定和分配
注意：
1动.按机额工定作功机率所需Pm电计动算机。功率P0 计算，而不按电
2.设计轴时应按其输入功率计算、设计传动零 件时应按主动轴的输出功率计算
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1.各轴转速
Ⅰ轴
n
nm i带
Ⅱ轴
nII＝
n i1齿
Ⅲ轴
nⅢ
nII i2齿
Ⅳ轴（卷筒轴） nⅣ nⅢ
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2.各轴输入功率
Ⅰ轴 PI P00 P0带 Ⅱ轴 PⅡ＝PⅡ P轴承１齿轮 Ⅲ轴 PⅢ PⅡⅡⅢ PⅡ轴承2齿轮
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题目4：搅拌机传动装置设计
6
4
3 5
1
2
1、搅拌机效率0.8，包括搅拌轮与轴承的效率损失；
2、一班制，双向运转，有中等冲击，每年工作300天，工
作寿命10年；
3、动力源为电力，三相交流，电压380V。
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题目5：设计一型砂运输机用的减速装置。传动方案如下图所 示
鼓轮直径D
输出转矩T 输送带带速V
可以参考《机械设计》教科书的例题。
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二、减速器内传动零件设计
1.圆柱齿轮传动
已知条件：所需传递的功率(或转矩)； 主动轮转速和传动比；工作条件和尺寸限 制等。
设计内容：选择齿轮的材料及热处理 方式；确定齿轮传动的参数(中心距、齿数、 模数、齿宽等)；设计齿轮的结构及其他几 何尺寸；作用在轴上力的大小和方向；验 算传动比。
机械零件现代设计方法介绍ppt19页PPT学习课件
用艺术手段创造出实用、美观、经济的产品。
• 2．基本特征 • ①批量性：有一定批量有工业属性，不同于工艺品 • ②创造性：区别于仿制，是一种创造活动 • ③实用性：考虑产品的规定功能 • ④艺术性：造型美是产品整体设计体现出来的全部美
的综合
• ⑤舒适性：考虑操作的生理和心理因素 • ⑥经济性：应用价值工程学、设计物美价廉的产品 • ⑦时代性：产品具有时尚性和流行性 • ⑧社会性：考虑消费者的社会属性和社会环境
• ③设计过程。研究各设计阶段的任务与特点寻 找符合设计规律的设计方法。
• ④设计步骤。研究解决问题的合理逻辑步骤。
• ⑤设计类型。研究不同类型的设计特点及方法 步骤。
• ⑥设计信息库。大量设计信息的表达存储和使 用。
• ⑦设计工具。研究先进的高效的设计工具
• 四、工业设计
• 1．概念 • 以工业产品为表现对象，在满足工业属性的前提下，
• 五、价值分析
• 1．概念 设计人员运用科学的创造性思维规律、方法和技术
2．优化设计是现代设计方法追求的目标
• 以功能分析为核心以开发创造性为基础，以科 在专家水平上工作的计算机程序系统。
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。
• 1．概念 • 在满足性能、费用、时间等条件下使
产品的可靠性提高或者在保证可靠性指 标下，使上述因素最佳。
• 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
• 六、专家系统 • 1．概念 • 在专家水平上工作的计算机程序系统。 • 2．应用特点 • ①具有该领域专家的丰富知识
• ②具有该领域专家的专门知识和推理能 力
• 2．基本特征 • ①批量性：有一定批量有工业属性，不同于工艺品 • ②创造性：区别于仿制，是一种创造活动 • ③实用性：考虑产品的规定功能 • ④艺术性：造型美是产品整体设计体现出来的全部美
的综合
• ⑤舒适性：考虑操作的生理和心理因素 • ⑥经济性：应用价值工程学、设计物美价廉的产品 • ⑦时代性：产品具有时尚性和流行性 • ⑧社会性：考虑消费者的社会属性和社会环境
• ③设计过程。研究各设计阶段的任务与特点寻 找符合设计规律的设计方法。
• ④设计步骤。研究解决问题的合理逻辑步骤。
• ⑤设计类型。研究不同类型的设计特点及方法 步骤。
• ⑥设计信息库。大量设计信息的表达存储和使 用。
• ⑦设计工具。研究先进的高效的设计工具
• 四、工业设计
• 1．概念 • 以工业产品为表现对象，在满足工业属性的前提下，
• 五、价值分析
• 1．概念 设计人员运用科学的创造性思维规律、方法和技术
2．优化设计是现代设计方法追求的目标
• 以功能分析为核心以开发创造性为基础，以科 在专家水平上工作的计算机程序系统。
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。
• 1．概念 • 在满足性能、费用、时间等条件下使
产品的可靠性提高或者在保证可靠性指 标下，使上述因素最佳。
• 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
• 六、专家系统 • 1．概念 • 在专家水平上工作的计算机程序系统。 • 2．应用特点 • ①具有该领域专家的丰富知识
• ②具有该领域专家的专门知识和推理能 力
机械设计学-第05章 机械产品的实用化设计(黄靖远、高志、陈祝林版教材)
（ 4）系统运动方案确定 （ 5）总体布局
（ 6）驱动系统设计
二、各分系统设计
（ 7）控制系统设计 （ 8）人机学设计
（ 9）附属装置设计
（ 10）产品造型设计 三、配套服务部分（ （ 1112） ）产 绘品 制故 全障 部分 装析 配与 图对 和策）编制易损件、产品包装及运输要求
(3)质量参数：整机质量、主要部件质量、重心位置等 (4)总体结构参数：结构尺寸和作业位置尺寸
二、经验公式法：有多次设计经验的机械产品，可以根据经验总结归纳出经验公式和图表
三、相似类比法：以相似理论为基础，选用国内外先进品牌为典型样机。（山寨产品）
四、实验法——摸石头过河法。
第六节 机械总体布局设计
二、设计的外围问题
产品设计过程中的各种设计要求是设计的依 据，也是设计的外围问题。
主要要求：功能、性能、
设计要求
技术经济
其他要求：针对产品质量
提出的间接要求
（ 1）功能要求：产品功能越全，价值越高
（ 2）适应性要求：产品适应工作情况变化的程度
（ 3）性能要求：产品的技术特征(动力、载荷、运动参数等)
机械总体布局
机械化生产线的总体布局 单体机械的总体布局
机械装备的总体布局关系到机械的性能、质量
和机构的合理性，也关系到操作的方便性、工
作的安全性及工作效率。
一、机械化生产线的总体布局
机械化生产线：按产品生产的工艺过程，把 主要设备和辅助设备运输和中间存储设备等连 接起来，组成独立控制和连续生产的系统。
绘制完成零部件工 工作图和总装配图
编制技术文件
第三节 总体设计的基本任务和内容
总体设计是产品设计的中心环节，对技术性 能、经济指标和造型设计有决定性的意义。
机械设计基础课件PPT.pptx
辅助运动：配气 ——启闭进排气阀
第一章 绪论
12
总结：
机器：既能实现确定的机械运动，又能完成有用的机 械功，或者能传递或转换能量、物料、信息等。如
车床——实现确定的机械运动，又作有用的机械功 内燃机——转换能量 机械手——传递物料 照相机——传递信息
机构：仅能传递或转换运动。如
齿轮机构——传递运动 凸轮机构——转换运动
具有以上三个特征——机器
第一章 绪论
14
2、机构的特征
只具有机器的前两个特征——机构
如 凸轮机构（配气机构）：把回转运动→直线运动 曲柄滑块机构：将活塞的直线运动→曲柄的回转 运动
3、机器和机构的关系
机器是由一种或多种机构组成的。
第一章 绪论
15
三、构件和零件
1. 机器由机构组成:
2. 机构是人工组合的构件系统，必须满足两点:若干构件
极限应力σlim,τlim应根据零件材料性质及所受应力类 型作如下选择：
１)静应力下工作的塑性材料零件，失效为塑性变形，应 按不发生塑性变形的强度条件计算，常以材料的屈服点σ ｓ，τｓ作为极限应力σlim,τlim。
２)静应力下脆性材料，失效为断裂，应按不发生断裂 的强度条件计算，常以材料的强度极限σｂ，τｂ作为极限 应力σlim,τlim。
5
照相机
第一章 绪论
6
凸轮机构
第一章 绪论
7
齿轮机构
第一章 绪论
8
棘轮机构
第一章 绪论
一、机械、机器和机构
进气阀3
机器实例：内燃机
1、功能：内燃机是 将燃气燃烧时的热能转 化为机械能的机器。
活塞2
顶杆8 连杆5
曲轴6
2、组成包含三种机 曲柄滑构块：机构，将活塞往复 移动转化为曲柄的连续转动； 齿轮9 齿轮机构，改变转速大小和 转向；凸轮机构，将凸轮的 连续转动转变为推杆往复移动。
第一章 绪论
12
总结：
机器：既能实现确定的机械运动，又能完成有用的机 械功，或者能传递或转换能量、物料、信息等。如
车床——实现确定的机械运动，又作有用的机械功 内燃机——转换能量 机械手——传递物料 照相机——传递信息
机构：仅能传递或转换运动。如
齿轮机构——传递运动 凸轮机构——转换运动
具有以上三个特征——机器
第一章 绪论
14
2、机构的特征
只具有机器的前两个特征——机构
如 凸轮机构（配气机构）：把回转运动→直线运动 曲柄滑块机构：将活塞的直线运动→曲柄的回转 运动
3、机器和机构的关系
机器是由一种或多种机构组成的。
第一章 绪论
15
三、构件和零件
1. 机器由机构组成:
2. 机构是人工组合的构件系统，必须满足两点:若干构件
极限应力σlim,τlim应根据零件材料性质及所受应力类 型作如下选择：
１)静应力下工作的塑性材料零件，失效为塑性变形，应 按不发生塑性变形的强度条件计算，常以材料的屈服点σ ｓ，τｓ作为极限应力σlim,τlim。
２)静应力下脆性材料，失效为断裂，应按不发生断裂 的强度条件计算，常以材料的强度极限σｂ，τｂ作为极限 应力σlim,τlim。
5
照相机
第一章 绪论
6
凸轮机构
第一章 绪论
7
齿轮机构
第一章 绪论
8
棘轮机构
第一章 绪论
一、机械、机器和机构
进气阀3
机器实例：内燃机
1、功能：内燃机是 将燃气燃烧时的热能转 化为机械能的机器。
活塞2
顶杆8 连杆5
曲轴6
2、组成包含三种机 曲柄滑构块：机构，将活塞往复 移动转化为曲柄的连续转动； 齿轮9 齿轮机构，改变转速大小和 转向；凸轮机构，将凸轮的 连续转动转变为推杆往复移动。
机械设计方案(PPT91页)
造性。 ● 从较单一的应用力学体系发展到多学科融合的系统工
程，更具多元性。 ● 从设计的指导思想、理论体系以及设计技法、设计的物
质手段都充分体现了最新的科学技术成就，更具完美 性。 ● 设计“绿色机器”成了现代机械设计追求的目标。
13
二、创造性设计与创造性思维 创造性思维的主要特点 ● 独特性； ● 多向发散性； ● 非逻辑性； ● 连动性； ● 综合性。
17
方法名称
方法的主要特点
方法的主要目的
专利利用法 移植法 黑箱法
假拟设计 优化设计 反求设计
利用专利文献寻求改进、完善设 防止盲目，避免重复劳
想
动
把一个对象的原理、方法运用于 使已有技术在新领域中
另一个对象中
延续和拓展
根据输入、输出内容，探求黑箱 内部的原理和结构
用因果逻辑关系寻求输 入与输出的最佳联系方 式
组合法 功能分析法
综摄法 转向法 仿生法 函询集智法
按一定技术原理，将两个或多个 功能元素合并，形成新产品、新 产生新功能 工艺、新材料
紧紧围绕功能分析、求解、组合 满足产品的功能要求是
寻找方案
设计的核心
把初次接触的事物或发现，联系 到熟悉的事物中，用新眼光变熟 悉为陌生，以新观点、新方式思 考问题
第七章 机械系统运动方案设计
第一节 机械总体方案设计
重要性 直接决定产品的性能、质量及其在市场上的竞争力和企 业效益。 核心内容 机械运动方案设计，最具创造性和综合性。 一、机械产品的设计过程 五个阶段 产品规划(概念设计)、总体方案设计、结构技术设计、 生产施工设计(工艺设计)、改进设计。
1
机械产品设计一般进程
顺序的安排 各级传动比的分配
程，更具多元性。 ● 从设计的指导思想、理论体系以及设计技法、设计的物
质手段都充分体现了最新的科学技术成就，更具完美 性。 ● 设计“绿色机器”成了现代机械设计追求的目标。
13
二、创造性设计与创造性思维 创造性思维的主要特点 ● 独特性； ● 多向发散性； ● 非逻辑性； ● 连动性； ● 综合性。
17
方法名称
方法的主要特点
方法的主要目的
专利利用法 移植法 黑箱法
假拟设计 优化设计 反求设计
利用专利文献寻求改进、完善设 防止盲目，避免重复劳
想
动
把一个对象的原理、方法运用于 使已有技术在新领域中
另一个对象中
延续和拓展
根据输入、输出内容，探求黑箱 内部的原理和结构
用因果逻辑关系寻求输 入与输出的最佳联系方 式
组合法 功能分析法
综摄法 转向法 仿生法 函询集智法
按一定技术原理，将两个或多个 功能元素合并，形成新产品、新 产生新功能 工艺、新材料
紧紧围绕功能分析、求解、组合 满足产品的功能要求是
寻找方案
设计的核心
把初次接触的事物或发现，联系 到熟悉的事物中，用新眼光变熟 悉为陌生，以新观点、新方式思 考问题
第七章 机械系统运动方案设计
第一节 机械总体方案设计
重要性 直接决定产品的性能、质量及其在市场上的竞争力和企 业效益。 核心内容 机械运动方案设计，最具创造性和综合性。 一、机械产品的设计过程 五个阶段 产品规划(概念设计)、总体方案设计、结构技术设计、 生产施工设计(工艺设计)、改进设计。
1
机械产品设计一般进程
顺序的安排 各级传动比的分配
机械产品设计PPT课件
平面机构中，设n个活动构件，PL个低副，PH个高副
F3n2P LP H
12
铰链四杆机构：
2
1 1
3 4
F 3 n 2 PL PH 33 24 0 1
13
2）机构具有确定运动的条件
F≤0，构件间无相对运动，不成为机构 。
F>0,
原动件数=F，运动确定。
原动件数<F，运动不确定 。 机构具有确 定运动的条
机器自锁条件： 0
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3.2.3 机械零件的设计准则
计算准则——以防止产生各种可能失效为目的而拟定 的零件工作能力计算依据的基本原则
1、强度准则
强度：零件在载荷作用下抵抗破坏的能力
[ ] lim
S
[ ] lim
St
lim(lim)SB((SB))塑 脆性 性材 材料 料 Y (Y )疲劳极限
3) 机构运动简图的绘制 （1）分析机构，观察相对运动，确定构件的数目。
（2）找出每个构件上所有的运动副，用简单的线条 联接该构件上的所有运动副元素，以表示每个构件。
（3）按一定比例尺将每个构件“装配”成机构运动简图。
l
实 际 尺 寸m
图上尺寸(mm )
10
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3、机构具有确定运动的条件 1）平面机构的自由度
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2．机器的装配工艺性设计 装配过程的难易、装配成本的高低以及装配质量的优 劣，在很大程度上取决于装配件的结构工艺性，其评 价原则表现于下列几个方面。
(1)有利于保证装配质量 两轴装配有同轴要求时，应有装配基面
共振，破坏正常工作 因此，要求机器的振动频率fp远离其固有频率， 尤其是一阶固有频率f
fp0.8f5, fp1.1f5
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F3n2P LP H
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铰链四杆机构：
2
1 1
3 4
F 3 n 2 PL PH 33 24 0 1
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2）机构具有确定运动的条件
F≤0，构件间无相对运动，不成为机构 。
F>0,
原动件数=F，运动确定。
原动件数<F，运动不确定 。 机构具有确 定运动的条
机器自锁条件： 0
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3.2.3 机械零件的设计准则
计算准则——以防止产生各种可能失效为目的而拟定 的零件工作能力计算依据的基本原则
1、强度准则
强度：零件在载荷作用下抵抗破坏的能力
[ ] lim
S
[ ] lim
St
lim(lim)SB((SB))塑 脆性 性材 材料 料 Y (Y )疲劳极限
3) 机构运动简图的绘制 （1）分析机构，观察相对运动，确定构件的数目。
（2）找出每个构件上所有的运动副，用简单的线条 联接该构件上的所有运动副元素，以表示每个构件。
（3）按一定比例尺将每个构件“装配”成机构运动简图。
l
实 际 尺 寸m
图上尺寸(mm )
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3、机构具有确定运动的条件 1）平面机构的自由度
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2．机器的装配工艺性设计 装配过程的难易、装配成本的高低以及装配质量的优 劣，在很大程度上取决于装配件的结构工艺性，其评 价原则表现于下列几个方面。
(1)有利于保证装配质量 两轴装配有同轴要求时，应有装配基面
共振，破坏正常工作 因此，要求机器的振动频率fp远离其固有频率， 尤其是一阶固有频率f
fp0.8f5, fp1.1f5
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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。
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二、设计的外围问题
1、主要设计要求 （1）功能要求 （2）适应性要求 （3）性能要求 （4）生产能力要求（5）可靠性要求 （6）使用寿命要求 （7）效率要求 （8）成本要求 （9）人机工程要求 （10）安全性要求（11）包装、运输要求
2、其它设计要求 （1）强度、刚度要求 （2）制造工艺要求 （3）零件加工技术要求 （4）工作循环图要求
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由销售反馈信息，进行市场分析，改进技术要求，再进行设计 的循环，是一个相互作用不断完善的迭代过程，使产品不断地发 展。产品设计过程中的各种设计要求，是设计的依据和前提，它 们就是设计的外围问题。
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第二节 实用化设计的任务和主要内容
1、实用化设计：
实用化设计是在功能原理设计成熟的基础上， 把原理方案结构化、实体化，使原理构思转化为具 有实用水平的实体机械．达到实用的要求。
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3、实用化设计步骤一般为： 1）绘制总体布置和总装草图； 2）由总装草图画出部件、零件草图； 3）经审核再由零件工作图、部件装配图画出
总装图和总图； 4）最后编制技术文件如设计说明书、使用说
明书、标准件、外购件明细表等等。
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第三节 总体设计的基本任务和内容 一、总体设计的基本任务
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第五章 机械产品的实用化设计
第一节 产品设计核心 和外围问题 一、产品设计的核心 1、设计理解为一个“空间”： 整个设计“空间”分为两部分： 1）内部空间：设计应遵循的主 要阶段，其任务是使设计要求 转化为“硬件”以满足需求， 这也是设计的最终目的，故称 内部空间为设计核心工作。 2）外部空间：所列举的问题为 对设计的各种要求和应用的技 术方法，是设计的外围问题。
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总之：总体设计是产品设计的中心环节，它对机械产品的技术 性能、经济指标和外观具有决定意义。 总体设计的任务：
(1)完善和扩大方案设计和结构设计内容 (2)使各部件、零件得到合理的组合； (3)综合人一机器一环境三者关系，使之协调和适应，以保证 全面满足机械产品的技术性能、经济性能和美学性能的所有要 求。 二、总体设计的内容 各种具体机器总体设计内容虽然有所不同，但纵观全局，总体 设计内容包括： 1）工艺方案的确定。在进行机械总体设计时，应对不同类型 的工艺方案进行分析比较，选择符合实际情况的具有先进性的 工艺方案。
关键技术：其中厚度、压力、位置传感器、数据处理系统等组 成的电液闭环控制系统则是解决核心技术问题的关键技术(参见 图5—2、图5—3)。
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轧钢机主传动装置是由联轴器、减速机、齿轮座和接轴等 部件所组成，作用是将电动机的运动和力矩传设计学》课件
实用化设计的前期工作：工作原理确定后首先要进 行工艺动作构思和分解，初步拟定各执行构件的动 作和各动作的相互协调关系，即进行机械运动方案 设计和机械简图设计。
该阶段总的任务：完成产品的总体设计、部件、 零件设计、完成交付制造的和施工的图样资料，同 时编制全套技术文件。
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2、具体工作：
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2）确定机器的总体参数
如果说功能原理设计是产品创新和保证质量的 关键，则实用化设计就是得到高质量产品的保证。 在实用化设计阶段。工作既要具体化又要精细化， 要处理大量的结构设计等方面的问题，主要有：
零部件的形状、装配关系、材料选择、尺寸大小、 加工要求、表面处理、总体布置、安装等。这些问 题处理合理与否，对产品功能、性能指标和技术经 济指标，对机器的强度、刚度、寿命、对靠性、振 动、噪声等有着直接的影响。
是指产品实现总功能和主要要求的技术。对不同 的机械其核心技术是不相同的。核心技术对于产品设 计主要体现为产品的性能指标：
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a)对于以能量转换为主的机械如动力机械，其主要性能指标是 热效率； b)对于轻工机械，常要完成各种繁杂灵巧的动作，其机构设计 问题比较突出，主要性能指标是生产率、有节奏地可靠工作、 自动化程度高； c)重型机械特点是巨型、重载，其承载能力、强度和刚度是其 性能指标； d)对于金属切削机床，主要性能指标是生产率、加工精度和加 工范围； e)对于以信号为主的仪器，主要性能指标是灵敏度、精度和稳 定性； f)对于以材料转换为主的各种离心机、筛选机和过滤器的主要 性能指标是生产效率和分离出物料的纯净度。
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4、关键技术和核心技术是两个不同的概念：
关键技术是实现某种功能过程中需要解决的技术难题。它与核 心技术是两个不同的概念，在核心技术中也有关键技术问题。 例如，对于板(带)轧钢机：可采用液压弯辊，利用液压缸的压 力，在轧制过程中随时根据轧制条件变化迅速对轧辊施以附加 弯曲力、使产生附加弯曲变形。为了实现对板厚偏差和板型的 合理控制，在轧制过程中希望轧机当量刚度系数K’能够根据不 同工艺要求随时调整，一般是采用液压压下系统来实现。核心 技术问题：液压弯辊和液压压下。
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2、设计含义： 是为提供社会所需的产品进入市场所必要的一系
列创新思维和活动。最后以技术文件的形式，提供产 品制造依据的全过程工作。
设计活动主要经过以下几个阶段：了解市场需求、 拟定设计任务和技术要求、功能原理设计、实用化设 计、商品化设计、制造和销售。 3、产品设计的核心即核心技术(内部空间设计）：
机械产品设计通过原理方案设计、结构设计，使主要功能 得到满足。但是，从系统论观点分析，机器本身不是独立的系 统，它不能孤立存在。它需要人操纵和控制，需要人装配和安 装。机器工作在环境之中，环境对它有约束，相反机器对环境 又施加影响，并受到有关规范和法律限制，它与其它机器还有 关联等等。这些问题有些在结构设计中考虑到了，但大部分没 有涉及，需要在总体设计中，全面综合考虑。与此同时，总体 设计对各部件、零件设计要提出主要参数和设计要求，以保证 各部件、零件在设计时满足总体设计各种约束条件。
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二、设计的外围问题
1、主要设计要求 （1）功能要求 （2）适应性要求 （3）性能要求 （4）生产能力要求（5）可靠性要求 （6）使用寿命要求 （7）效率要求 （8）成本要求 （9）人机工程要求 （10）安全性要求（11）包装、运输要求
2、其它设计要求 （1）强度、刚度要求 （2）制造工艺要求 （3）零件加工技术要求 （4）工作循环图要求
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由销售反馈信息，进行市场分析，改进技术要求，再进行设计 的循环，是一个相互作用不断完善的迭代过程，使产品不断地发 展。产品设计过程中的各种设计要求，是设计的依据和前提，它 们就是设计的外围问题。
《机械设计学》课件
第二节 实用化设计的任务和主要内容
1、实用化设计：
实用化设计是在功能原理设计成熟的基础上， 把原理方案结构化、实体化，使原理构思转化为具 有实用水平的实体机械．达到实用的要求。
10
《机械设计学》课件
3、实用化设计步骤一般为： 1）绘制总体布置和总装草图； 2）由总装草图画出部件、零件草图； 3）经审核再由零件工作图、部件装配图画出
总装图和总图； 4）最后编制技术文件如设计说明书、使用说
明书、标准件、外购件明细表等等。
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第三节 总体设计的基本任务和内容 一、总体设计的基本任务
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第五章 机械产品的实用化设计
第一节 产品设计核心 和外围问题 一、产品设计的核心 1、设计理解为一个“空间”： 整个设计“空间”分为两部分： 1）内部空间：设计应遵循的主 要阶段，其任务是使设计要求 转化为“硬件”以满足需求， 这也是设计的最终目的，故称 内部空间为设计核心工作。 2）外部空间：所列举的问题为 对设计的各种要求和应用的技 术方法，是设计的外围问题。
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总之：总体设计是产品设计的中心环节，它对机械产品的技术 性能、经济指标和外观具有决定意义。 总体设计的任务：
(1)完善和扩大方案设计和结构设计内容 (2)使各部件、零件得到合理的组合； (3)综合人一机器一环境三者关系，使之协调和适应，以保证 全面满足机械产品的技术性能、经济性能和美学性能的所有要 求。 二、总体设计的内容 各种具体机器总体设计内容虽然有所不同，但纵观全局，总体 设计内容包括： 1）工艺方案的确定。在进行机械总体设计时，应对不同类型 的工艺方案进行分析比较，选择符合实际情况的具有先进性的 工艺方案。
关键技术：其中厚度、压力、位置传感器、数据处理系统等组 成的电液闭环控制系统则是解决核心技术问题的关键技术(参见 图5—2、图5—3)。
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轧钢机主传动装置是由联轴器、减速机、齿轮座和接轴等 部件所组成，作用是将电动机的运动和力矩传设计学》课件
实用化设计的前期工作：工作原理确定后首先要进 行工艺动作构思和分解，初步拟定各执行构件的动 作和各动作的相互协调关系，即进行机械运动方案 设计和机械简图设计。
该阶段总的任务：完成产品的总体设计、部件、 零件设计、完成交付制造的和施工的图样资料，同 时编制全套技术文件。
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2、具体工作：
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2）确定机器的总体参数
如果说功能原理设计是产品创新和保证质量的 关键，则实用化设计就是得到高质量产品的保证。 在实用化设计阶段。工作既要具体化又要精细化， 要处理大量的结构设计等方面的问题，主要有：
零部件的形状、装配关系、材料选择、尺寸大小、 加工要求、表面处理、总体布置、安装等。这些问 题处理合理与否，对产品功能、性能指标和技术经 济指标，对机器的强度、刚度、寿命、对靠性、振 动、噪声等有着直接的影响。
是指产品实现总功能和主要要求的技术。对不同 的机械其核心技术是不相同的。核心技术对于产品设 计主要体现为产品的性能指标：
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a)对于以能量转换为主的机械如动力机械，其主要性能指标是 热效率； b)对于轻工机械，常要完成各种繁杂灵巧的动作，其机构设计 问题比较突出，主要性能指标是生产率、有节奏地可靠工作、 自动化程度高； c)重型机械特点是巨型、重载，其承载能力、强度和刚度是其 性能指标； d)对于金属切削机床，主要性能指标是生产率、加工精度和加 工范围； e)对于以信号为主的仪器，主要性能指标是灵敏度、精度和稳 定性； f)对于以材料转换为主的各种离心机、筛选机和过滤器的主要 性能指标是生产效率和分离出物料的纯净度。
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4、关键技术和核心技术是两个不同的概念：
关键技术是实现某种功能过程中需要解决的技术难题。它与核 心技术是两个不同的概念，在核心技术中也有关键技术问题。 例如，对于板(带)轧钢机：可采用液压弯辊，利用液压缸的压 力，在轧制过程中随时根据轧制条件变化迅速对轧辊施以附加 弯曲力、使产生附加弯曲变形。为了实现对板厚偏差和板型的 合理控制，在轧制过程中希望轧机当量刚度系数K’能够根据不 同工艺要求随时调整，一般是采用液压压下系统来实现。核心 技术问题：液压弯辊和液压压下。
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2、设计含义： 是为提供社会所需的产品进入市场所必要的一系
列创新思维和活动。最后以技术文件的形式，提供产 品制造依据的全过程工作。
设计活动主要经过以下几个阶段：了解市场需求、 拟定设计任务和技术要求、功能原理设计、实用化设 计、商品化设计、制造和销售。 3、产品设计的核心即核心技术(内部空间设计）：
机械产品设计通过原理方案设计、结构设计，使主要功能 得到满足。但是，从系统论观点分析，机器本身不是独立的系 统，它不能孤立存在。它需要人操纵和控制，需要人装配和安 装。机器工作在环境之中，环境对它有约束，相反机器对环境 又施加影响，并受到有关规范和法律限制，它与其它机器还有 关联等等。这些问题有些在结构设计中考虑到了，但大部分没 有涉及，需要在总体设计中，全面综合考虑。与此同时，总体 设计对各部件、零件设计要提出主要参数和设计要求，以保证 各部件、零件在设计时满足总体设计各种约束条件。