机械设计的基本要求、程序与步骤
陈立德第五版-机械设计基础 第1章机械设计概述
一、设计机械零件的基本要求
工作可靠并且成本低廉;
零件的工作能力是指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力，对载荷而言称为承载能力。
设计机械零件要注意以下几点：
（1）合理选择材料，降低材料费用；
（2）保证良好的工艺性，减少制造费用；
（3）尽量采用标准化、通用化设计，简化设计过程从而降低成本。
产品规划 设计任务书 原理方案设计 原理方案图 结构方案设计 总体布局设计 总装配图 施工设计 试制、实验、批 量生产、销售
由设计人员构思出多种可行方案进行分析比较，从中优选出一种方案。
设计结果以工程图及计算书的形式表达出来。
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。
机械设计的内容与过程
市场调查 可行性研究 …… 功能分析 原理方案设计 …… 主参数匹配设计 主结构构形设计 …… 人机工程设计 外观设计 …… 产品部件设计 产品零件设计 …… 技术文档 样机试制 性能试验 定型批产 ……
使用功能要求 经济性要求 可靠性要求 劳动保护要求－操作方便、工作安全 造型美观、减少污染 其它专用要求
二、机械设计的基本要求
机械设计的基本要求
一部机器的质量基本上决定于设计质量，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。它是一个创造性的工作过程，同时也是一个尽可能多地利用已有的成功经验的工作。
§1.1 机械设计的基本要求 §1.2 机械设计的内容与过程 §1.3 机械零件的失效形式及设计计算准则 §1.4 机械零件的接触强度 §1.5 机械零件的标准化 §1.6 现代机械设计理论概述
第1章 机械设计概述
1.1 机械设计的基本要求
机械设计包括以下两种设计:
机械设计课程设计基本要求
机械设计课程设计基本要求一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握机械设计的基本原理和概念；2. 掌握机械设计中的主要参数计算和选择方法；3. 了解机械设计中的工程图纸表达及标准规范；4. 掌握机械结构设计的基本步骤和技巧。
技能目标：1. 能够运用所学知识进行简单的机械设计；2. 能够运用计算机辅助设计（CAD）软件进行机械部件的绘图和设计；3. 能够运用工程手册和资料进行参数查询和选择；4. 能够分析和解决机械设计中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱机械工程，增强对机械设计的兴趣和热情；2. 培养学生的团队合作意识和沟通能力，提高解决问题的自信心；3. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程素养，注重工程伦理和环保意识；4. 培养学生面对复杂工程问题时，敢于创新，勇于实践的精神。
本课程针对高中年级学生，充分考虑学生的认知水平、兴趣和实际需求，结合机械设计课程性质，强调理论知识与实践技能相结合。
课程目标具体、明确，旨在帮助学生掌握机械设计的基本知识和技能，培养他们解决实际问题的能力，同时激发他们对机械工程的热爱，提高工程素养和价值观。
后续教学设计和评估将围绕这些具体学习成果展开。
二、教学内容1. 机械设计基本原理：包括机械设计的基本概念、设计原则、设计方法和流程；- 教材章节：第一章 机械设计概述2. 机械零件设计计算：涵盖传动系统、联接件、轴承、机械密封等主要零件的设计计算方法和步骤；- 教材章节：第二章-第五章 机械零件设计3. 计算机辅助设计（CAD）：介绍CAD软件的基本操作，以及运用CAD进行机械部件的绘制和设计；- 教材章节：第六章 计算机辅助设计4. 机械结构设计：讲解机械结构设计的基本方法、步骤和注意事项，包括结构分析、强度计算等；- 教材章节：第七章 机械结构设计5. 工程图纸表达：学习机械设计图纸的绘制规范，掌握图纸表达的基本技巧；- 教材章节：第八章 工程图纸表达6. 机械设计实例分析：通过分析典型机械设计实例，使学生了解实际工程问题的解决方法；- 教材章节：第九章 机械设计实例分析教学内容根据课程目标进行科学性和系统性的组织，制定详细的教学大纲，确保教学内容的合理安排和进度。
机械设计 分析与思考 简答题专用 参考机械设计第四版和第八版
第一章 机械设计概论第二章 机械零件的工作能力和计算准则二、分析与思考题1、机械设计的基本要求包括哪些方面？答：功能要求；安全可靠性要求；经济性；其他要求2、机械设计的一般程序如何？答：设计任务→调查研究→开发计划书→实验研究→技术设计→样机试制→样机试验→技术经济评价→生产设计→小批试制→正式投产→销售服务3、对机械零件设计有哪些一般步骤？答：1、选择零件类型、结构；2、计算零件上的载荷；3、选择零件的材料；4、确定计算准则；5、理论设计计算；6、结构设计；7、校核计算；8、绘制零件工作图；9、编写计算说明书及有关技术文件，其中步骤4对零件尺寸的确定起决定性的作用。
4、对机械零件设计有哪些常用计算准则？答：强度准则；刚度准则；寿命准则；振动稳定性准则；可靠性准则。
5、什么是机械零件的失效？机械零件可能的失效形式主要有哪些？答：机械零件丧失工作能力或达不到设计要求性能时，称为失效。
常见失效形式有：因强度不足而断裂；过大的弹性变形或塑性变形；摩擦表面的过度磨损、打滑或过热；连接松动；压力容器、管道等得泄露；运动精度达不到要求等。
6 、什么是零件的工作能力？什么是零件的承载能力？答：零件不发生失效时的安全工作限度称为工作能力；对载荷而言的工作能力称为承载能力。
7、什么是静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷？什么是静应力和变应力？答：不随时间变化或变化缓慢的载荷称为静载荷；随时间作周期性变化或非周期性变化的载荷称为变载荷；在稳定和理想的工作条件下，作用在零件上的载荷称为名义载荷；再设计计算中，常把载荷分为名义载荷和计算载荷，计算载荷等于名义载荷乘以载荷系数Ｋ。
8、什么是变应力的应力比r ？静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力的r 值各是多少？答：最小应力与最大应力之比称为变应力的循环特性ｒ。
静应力ｒ＝１；脉动循环变应力ｒ＝０；对称循环变应力ｒ＝－１．9、图示各应力随时间变化的图形分别表示什么类型的应力？它们的应力比分别是多少？10 、什么是零件的工作应力、计算应力、极限应力和许用应力？答：材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定义单位面积上的这种反作用力为工作应力；根据计算载荷求的应力称为计算应力；工作的时候，工件被破坏的应力值，称为零件的极限应力；机械设计中允许零件或构件承受的最大应力值称为许用应力；11、在静应力下工作的零件其失效形式有哪些？用塑性材料制造的零件和用脆性材料、低塑性材料制造的零件，其极限应力各应是什么？答：静应力时零件的主要失效形式：塑性变形、断裂；脆性材料的极限应力为B （强度极限）；塑性材料的极限应力为s σ（屈服极限）12、如图所示，各轴均受静载荷的作用，试判断零件上A 点的应力是静应力还是变应力，并确定应力循环特性r 的大小或范围。
机械设计的基本步骤
机械设计的基本步骤前言机械设计是指通过运用科学和工程知识来创建、改进和优化机械装置和系统的过程。
在机械设计过程中，需要遵循一系列的基本步骤，以确保设计的准确性、可靠性和可实施性。
本文将介绍机械设计的基本步骤，并深入探讨每个步骤的具体内容。
步骤一：需求分析需求分析是机械设计的第一步，它是确定设计目标和要求的过程。
在需求分析阶段，设计人员需要与客户或使用者进行沟通，了解他们的需求和期望。
在这个阶段，设计人员需要收集尽可能多的信息，包括使用环境、性能要求、安全要求等，以确保设计符合客户的需求。
需求分析的具体步骤：1.与客户或使用者进行会议或访谈，了解其需求和期望。
2.收集和整理客户或使用者提供的资料和文档。
3.分析使用环境，并确定相应的环境要求。
4.确定机械装置或系统的性能要求，如速度、承载能力等。
5.确定安全要求和标准，如符合相应的安全法规和标准要求。
步骤二：概念设计概念设计是机械设计的核心步骤之一，它是在需求分析的基础上进行的。
概念设计阶段的目标是生成多个创新和可行的设计方案，并对其进行评估和选择。
在这个阶段，设计人员需要发散思维，提出各种可能的设计方案，并进行概念选择和评估。
概念设计的具体步骤：1.创造性地提出多种设计方案，并进行记录和整理。
2.根据需求和评估标准，对设计方案进行初步的筛选和评估。
3.选择几个最有潜力和可行性的设计方案进行进一步的深入研究和评估。
4.使用工具和方法对设计方案进行模拟和分析，评估其性能和可行性。
5.根据评估结果选择最佳的设计方案，并进行优化和改进。
步骤三：详细设计详细设计是机械设计的实质性阶段，它是将概念设计转化为具体的产品或系统的过程。
在详细设计阶段，设计人员需要进行具体的构造和参数设计，以确保设计的可实施性和质量。
详细设计的具体步骤：1.进行具体的构造设计，包括零件和组件的选择、布局和配合。
2.根据需求和性能要求，确定设计的关键参数和规格。
3.进行相应的计算和分析，验证设计的可行性和合理性。
机械设计的基本步骤的优化策略
机械设计的基本步骤的优化策略机械设计的基本步骤的优化策略导言：机械设计是一门既重要又复杂的学科，涉及到众多的领域和概念。
为了在设计过程中取得更好的结果，对于机械设计的基本步骤进行优化是至关重要的。
本文将探讨机械设计的基本步骤以及一些优化策略，以帮助读者深入理解机械设计的流程，并为他们提供一些有价值的观点和理解。
一、机械设计的基本步骤：1. 需求分析：在机械设计的开始阶段，最重要的一步是需求分析。
这包括与客户或用户的讨论，以了解他们的需求和期望。
还需要考虑到设计的可行性、制造成本以及可维护性等因素。
2. 概念设计：概念设计是机械设计的创造性阶段，在这一步骤中，设计师需要产生多个设计方案，并对每个方案进行评估和比较。
这有助于发现不同方案的优缺点，并为后续的详细设计奠定基础。
3. 详细设计：在详细设计阶段，设计师将从概念设计中选择最佳方案，并进行详细的设计和分析。
这包括绘制草图、进行CAD建模、进行性能分析和计算等。
设计师还需要考虑到材料选择、零部件设计和装配方式等。
4. 验证和验证：一旦详细设计完成，验证和验证就变得非常重要。
这包括进行原型制作、实施模拟和测试，并对设计的性能、可靠性和安全性进行验证。
如果有必要，还可以对设计进行修正和调整。
5. 生产和制造：当设计经过验证并满足要求后，就可以进行生产和制造了。
这包括进行材料采购、加工制造、装配和测试等。
在此阶段，需要密切关注制造工艺和质量控制，以确保最终产品符合预期。
二、优化策略：1. 设计模块化：将机械设计划分为多个模块，可以使设计更具有灵活性和可维护性。
通过模块化设计，可以实现模块的重复使用，提高设计效率，并减少设计重复。
2. 利用计算机辅助设计技术：计算机辅助设计（CAD）等技术可以极大地提高机械设计的效率和准确性。
通过使用CAD软件进行建模、分析和仿真，可以更容易地进行设计修改和优化。
3. 借鉴现有设计：在机械设计中，借鉴已有的成功设计是提高效率和降低风险的有效方法。
机械零件设计的基本准则与步骤
机械零件设计的基本准则与步骤引言机械零件设计是机械工程中非常重要的一环。
它涉及到零件的功能、结构、材料、加工工艺等方面的考虑。
在设计过程中，遵循一定的准则和步骤可以提高设计的效率和质量。
本文将介绍机械零件设计的基本准则与步骤，以帮助工程师们更好地完成机械零件的设计工作。
一、机械零件设计准则在进行机械零件设计时，需要考虑以下准则：1. 功能性机械零件的设计首先要满足其预定的功能要求。
因此，在设计之初，需要明确该零件的功能需求，并结合整个机械系统的工作原理和要求，确定该零件所承担的功能角色。
在设计过程中，要时刻关注功能性需求，确保设计的零件能够准确、可靠地完成其预定的功能。
2. 结构合理性机械零件的结构设计要合理，即要考虑零件的外形、尺寸、连接方式、布置等因素。
要尽量使结构简单、紧凑，减少零件的数量和体积。
此外，还要注意结构之间的配合与协调，确保零件可以良好地配合使用。
3. 强度与刚度机械零件在运行过程中会承受一定的载荷，因此要保证设计的零件具有足够的强度和刚度，以防止因载荷引起的变形、断裂等失效问题。
在设计过程中，需要进行强度和刚度的计算与分析，以确定合适的材料选择和尺寸设计。
4. 可靠性与安全性机械零件设计要确保零件的可靠性与安全性。
可靠性是指零件在规定条件下连续正常工作的能力，而安全性则是指零件在工作过程中不会产生意外事故或造成人员伤害的能力。
因此，在设计过程中，需要充分考虑零件的耐久性、稳定性、故障率等因素，并遵循相关的安全标准和规范。
5. 经济性机械零件的设计还要考虑经济性。
设计师应该在保证零件功能和质量的前提下，力求减少材料、加工和使用成本，提高设计的经济效益。
在设计过程中，需要综合考虑成本与性能的平衡，选择合适的材料、工艺和加工方式。
二、机械零件设计步骤在进行机械零件设计时，可以按照以下步骤进行：1. 确定设计要求首先，明确机械零件的功能要求以及所处的工作环境和使用条件。
了解零件的工作原理和特点，分析其受力情况和运动要求。
机械设计的工作流程
机械设计的工作流程
机械设计的工作流程主要包括以下几个步骤：
1.明确设计任务：根据用户需求、市场调研和科研成果，明确设
计任务和目标，确定设计要求和指标。
2.初步设计：根据设计任务书的要求，进行初步设计，包括确定
机械的基本原理和结构形式，进行运动设计和结构设计，并绘制初步总图。
3.技术设计：在初步设计的基础上，进行技术设计，包括修改设
计、绘制全部零部件和新的总图，并进行第二次审查。
4.工作图设计：根据审查意见，进行最后的修改，并绘制全部工
作图，包括零件图、部件装配图和总装配图等，制定全部技术文件。
5.定型设计：对于需要批量或大量生产的机械，需要进行定型设
计。
定型设计用于确定成批或大量生产的机械产品的制造工艺和生产设备的最佳参数。
6.审核与批准：在设计过程中，需要不断进行审核与批准，确保
设计的正确性和可行性。
7.试制与试验：完成设计后，需要进行试制和试验，以验证设计
的可行性和可靠性。
8.优化与改进：根据试制和试验结果，对设计进行优化和改进，
以提高产品的性能和质量。
9.标准化与完善：将设计标准化，并完善设计文件和技术资料，
以便生产和维护。
10.交付与售后：完成设计后，将设计文件和技术资料交付给生
产部门，并提供必要的售后服务和技术支持。
以上是机械设计的一般工作流程，具体流程可能会因不同的设计任务和要求而有所不同。
在设计中需要注意细节和精度，并遵循相关标准和规范。
同时，还需要与其他部门和供应商密切合作，以确保设计的可行性和生产的顺利进行。
机械设计基础概述
机械设计基础概述机械设计是一门涉及工程学、物理学、材料学和数学等多学科交叉的学科，旨在通过系统地设计和分析机械产品、机械系统和机械结构，以满足特定需求和目标。
本文将对机械设计的基础知识进行概述，介绍其主要内容和设计方法。
一、机械设计的基本原理机械设计的基本原理包括力学基础、工程材料和结构强度分析。
力学基础涉及牛顿力学、静力学和动力学等，用于分析物体的运动和受力情况。
工程材料研究材料的性能和特性，包括强度、刚度、耐磨性等，并选择合适的材料用于设计。
结构强度分析是通过应力和应变的计算和验证，保证设计的机械结构能够满足使用要求。
二、机械设计的基本步骤机械设计的基本步骤包括需求分析、概念设计、详细设计和制造及试验验证。
需求分析是通过与用户沟通和研究市场需求，明确设计的目标和要求。
概念设计阶段是通过草图、模型和计算，生成初步的设计方案。
详细设计阶段考虑设计的可行性和可制造性，并进行更加精细的设计。
最后，制造及试验验证阶段将设计转化为实际的产品，并进行制造和测试来验证设计的可行性和性能。
三、机械设计的常用工具和软件机械设计中常用的工具包括CAD（计算机辅助设计）软件和CAE （计算机辅助工程）软件。
CAD软件用于绘制、建模和分析机械产品和结构，如AutoCAD、SolidWorks等。
CAE软件用于进行工程分析和仿真，如ANSYS、ABAQUS等。
这些工具和软件能够提高设计效率和准确性，提供全面的设计评估和优化选项。
四、机械设计的发展趋势随着科技的进步和工业的发展，机械设计领域也在不断演变和进步。
其中，数字化设计和智能化制造是当前的发展趋势。
数字化设计利用先进的计算机技术和软件，实现设计的数字化、模拟化和虚拟化，使得设计过程更加高效和精确。
智能化制造则借助人工智能、物联网和大数据等技术，实现机械产品的智能化生产和智能化运行。
结论机械设计是一门应用广泛的学科，涉及面广且复杂。
本文对机械设计的基础概述进行了简要介绍，包括基本原理、设计步骤、常用工具和软件以及发展趋势等。
机械设计基础知识总结
机械设计基础知识总结(总11页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--机械设计基础知识总结关于机械设计基础知识总结第一章绪论1、机械的组成：完整的机械系统由原动机、传动装置、工作机、和控制系统四大基本组成部分2、机械结构组成层次：零件→构件→机构→机器3、机械零件：加工的单元体4、机械构件：运动的单元体5、机械机构：具有确定相对运动的构件组合体第二章机械设计概论1、机械设计的基本要求：使用功能、工艺性、经济性、其他2、机械设计的一般程序：（1）确定设计任务书（2）总体方案设计（3）技术设计（4）编制技术文件（5）技术审定和产品鉴定3、机械零件的失效：机械零件不能正常工作、失去所需的工作效能4、设计计算准则：保证零件不产生失效5、机械零件的结构工艺性：铸造工艺性；模锻工艺性；焊接工艺性；热处理工艺性；切削加工工艺性；装配工艺性；6、工程材料：金属材料、非金属材料7、金属材料的机械性能：强度、刚度、硬度、塑性、韧性和疲劳强度8、金属材料的工艺性能：铸造性、铸造性、焊接性、切削加工性9、钢的热处理方式：退火、正火、淬火与回火、表面淬火、表面化学热处理10、常用金属材料：铸铁、碳素钢、合金钢、有色金属材料11、配合：间隙配合：具有间隙的配合，孔的公差带在轴公差带上过盈配合：具有过盈的配合，孔的公差带在轴公差带下过度配合：可能具有间隙或过盈的配合，孔的公差带与轴的公差带相互交叠12、基准值：基孔制、基轴制（优先选用基孔制）13、运动副：构件与构件之间通过一定的相互接触和制约，构成保持相对运动的可动连接低副：通过面接触构成的运动副，分为回转副和移动副高副：两构件通过电线接触构成的运动副14、机构中的构件：机架、原动件、从动件15、机构具有确定运动的条件：（1）机构的自由度F>0（2）机构的原动件数等于机构的自由度F16、机构自由度的计算：机构自由度计算的注意事项：复合铰链：两个以上的构件同时在一处用转动副相联结就构成复合铰链.由K个构件组成的复合铰链应含有(K-1)个转动副局部自由度：在机构中常会出现一种与输出构件运动无关的自由度，称局部自由度（或多余自由度）。
机械设计基础课件第8章 机械零件设计概论
二、机械设计的一般程序 1、机器设计的一般程序
市场调 研
可行性 研究
设 计 任 务 书
原理 方案 设计
技术 设计
试制 试验
定
装配图、 样
出
零件图、 机
最
技术文
评
佳
件
价
方
改
案
进ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
小批生 投 产试销 产
考核
产
工艺
品
性收
销
集用
售
户意
见
1、强度准则
零件在载荷作用下抵抗破坏的能力
2、刚度准则
[ ] lim S
[ ] lim St
B(B) 脆性材料 lim(lim)S (S )塑性材料
Y (Y )疲劳极限
零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力
y [y]
y——可以是挠度、偏转角或扭转角
3、耐磨性准则 作相对运动的零件其工作表面抵抗磨损的能力
p [p ] p v pv
4、振动和噪声准则
fp0.8f5,
fp1.1f5
机械设计基础
第8章 机械零件设计概论
讲授人：邓英剑
§8-1 机械设计的基本要求及设计程序
一、机械设计的基本要求
1、对机械设计的要求 a) 对机器使用功能方面的要求 b) 对机器经济性的要求
2、对机械零件设计的基本要求 a) 在预定工作期限内正常、可靠地工作，保证机器 的 各种功能 b) 要尽量降低零件的生产、制造成本
4、复合材料
二、机械零件材料选用的原则
1、使用要求 2、工艺要求 3、经济性要求
§8-4 机械零件的结构设计工艺性及标准化
一、机械零件的结构设计工艺性
自动机械的设计要求和设计过程
自动机械的设计要求和设计过程一、基本要求设计自动机械应以满足使用要求和保证高生产率为前提，做到技术先进，经济合理，制造方便，安全可靠，一般应具有以下性能：⒈ 使用性能①运动的平稳性。
具有足够的强度和刚度，能保持规定的运动精度。
②可靠性。
设备的在规定的条件下，在规定的时间内完成或保持其规定的工作能力，称为可靠性。
可靠性越高，则故障率越低。
③产品质量的稳定性。
④加工精度的保持性。
⑤对环境的适应性。
⑥使用维修方便，操作简单安全。
⒉ 技术性能①具有一定的灵活性，能适应产品规格，品种一定范围内变化的要求。
②具有合理的自动化程度，要根据需要和可能性来综合考虑，不能脱离具体条件而盲目追求先进性。
③贯彻标准化，系列化和通用化。
⒊经济性能①结构简单，制造容易，成本低。
②生产率高，效率高，能耗少。
③节约材料，特别是要节约贵重和稀有金属材料。
⒋其它①减轻劳动强度，改善劳动条件，不污染环境和产品，讲求人机工程学，创造文明生产条件。
②留有发展余地，要有可能改进而不至于全机报废。
二、自动机械设计的过程自动机械的设计过程可分为四个阶段：初步设计阶段；工作图设计阶段；安装调试阶段。
在整个设计过程中可按以下几个程序进行：①熟悉设计任务书，明确加工对象的材料、性能及要求。
自动机械的使用范围、生产率要求等，然后进行调查研究，收集国内外同类型机械的技术资料，进行工艺分析和方案对比，在此基础上确定所设计的自动机械的工艺方案，绘制工艺原理图。
②确定自动机械的加工循环时间。
对于加工单件产品的自动机械，其加工循环时间是指顺序给出相邻两个产品的时间间隔。
加工循环的确定主要应满足自动机械工艺原理上的要求，在此基础上力求缩短操作时间，提高自动机械的生产率。
③确定自动机械的运动参数，拟定传动原理图，绘制传动系统图。
④决定自动机械的运动特性，选择执行机构的运动规律，进行运动分析和动力分析。
⑤选择自动机械的执行机构，绘制机构运动图，进行执行机构运动循环图和自动机械工作循环图的设计。
机械设计基础课件1.4机械零件设计的基本要求及一般方法
机械设计基础绪论
设计机械零件的基本要求 1．使用要求：设计的零件应在预定的使用寿命周期内按规定的工作条件
可靠地工作。 2．经济性要求：经济性要求贯穿于零件设计的全过程，零件成本低廉，
关键要注意以下几点： （1）在满足强度条件时，合理选择材料；（2）合理确定精度等级；
（3）赋予零件良好的工艺性，降低装配费用；（4）尽可能采用标准化的零、 部件。
Байду номын сангаас
1.4机械零件设计的基本要求及一般方法
机械设计基础绪论
通用机械零件设计的一般方法可概括为： （1）根据零件的功能及使用要求，选择零件类型并拟定计算简图； （2）分析零件的受力状况，考虑各种因素对载荷的影响，确定计算载荷； （3）根据零件的工作条件，合理选择材料及热处理方法，并确定许用应力； （4）分析零件可能的失效形式，确定设计准则，确定零件的基本尺寸； （5）确定零件的主要参数和几何尺寸，确定零件结构； （6）绘制零件工作图，拟定技术要求。 （7）上述设计步骤，对于不同的零件和工作条件，可以有所不同。另外，在 设计过程中有些步骤是相互交错，反复进行的。
第一章机械设计概述
N0个），在一定的工作条件下进行实验，如在经过 时间t后，还有Ns个正常工作，有Nf个损坏了，则 这批零件在该工作条件下能正常工作达到时间t的
可靠度R为
RNs N0Nf 1Nf
N0 N0
N0
我们称F=Nf/N0为零件的失效概率（即不可靠度）， 它与可靠度的和为1。
按可靠性理论，机械是零件的串联、并联或混 联系统。系统的可靠度取决于零件的可靠度。
n
RS1－Fi (i1,2, ,n) i1
式中，Fi为各个零件的失效概率。可见，并联系统 失效概率低于任一零件的失效概率，因此，其可靠 度高于任一零件的可靠度。
为了提高系统可靠度，在设计时可采取下列 措施： •在满足机器性能要求的前提下，力求结构简单， 零件数目少； •尽可能采用有可靠度保证的标准件； •安全系数要留有余地； •增加重要环节的备用系统； •合理规定维修期等。
•应使零件形状简单合理。 •适应生产条件和规模。 •合理选用毛坯类型。 •便于切削加工。 •便于装配和拆卸。 •易于维护和修理。
人机学要求 在结构设计中必须考虑安全问题，应优先采用具
有直接（本身）安全作用的结构方案。此外应使结构 造型美观，操作舒适，有利于环境保护。
第七节 机械零件的标准化
机械零件的标准化，就是对零件的尺寸、结构要 素、材料性能、检验方法、设计方法、制图要求等， 制定出各种大家共同遵守的标准。
一般来讲各种零件都应满足一定的强度要求， 因而强度准则是零件设计最基本的准则。
二、刚度准则
刚度指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。
其表达式为
y≥[y]
y——弹性变形量； [y]——许用变形量。
弹性变形量可用各种求变形量的理论或实验方 法确定，而许用变形量则应随不同的使用场合，按 理论或经验来确定其合理的数值。
机械设计课程设计流程图
机械设计课程设计流程图一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握机械设计的基本原理和方法，培养学生具备一定的机械设计能力和创新意识。
具体来说，知识目标包括：了解机械设计的基本概念、原理和流程；掌握常用机械设计方法和技巧；了解机械设计中的创新思路和实例。
技能目标包括：能够运用所学知识进行简单的机械设计；具备分析问题和解决问题的能力；能够运用创新思维进行机械设计。
情感态度价值观目标包括：培养学生的团队合作意识和沟通能力；培养学生的创新意识和持续学习的习惯；使学生认识到机械设计在工程实践中的重要性。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括机械设计的基本原理、方法和应用。
具体来说，教学大纲如下：1.机械设计的基本概念和原理：介绍机械设计的基本概念、目标和要求，以及机械设计的基本原理和方法。
2.机械设计的流程和步骤：讲解机械设计的流程和步骤，包括需求分析、方案设计、详细设计、制造和测试等。
3.常用机械设计方法：介绍常用的机械设计方法，如力学分析法、运动学分析法、材料选择法等。
4.机械设计的创新思维：讲解机械设计中的创新思路和实例，培养学生的创新意识和创新能力。
5.机械设计实例分析：分析典型的机械设计实例，使学生能够运用所学知识进行实际的机械设计。
三、教学方法为了实现教学目标，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
具体来说：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握机械设计的基本原理和方法。
2.讨论法：通过小组讨论，培养学生的团队合作意识和沟通能力。
3.案例分析法：通过分析典型的机械设计实例，使学生能够运用所学知识进行实际的机械设计。
4.实验法：通过实验操作，使学生能够亲自体验机械设计的流程和方法。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本课程将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，如《机械设计基础》等。
2.参考书：提供相关的参考书籍，供学生深入学习和拓展知识。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频等多媒体资料，丰富学生的学习体验。
了解机械设计的一般步骤和方法
机械零件的失效形式和计算准则。
第1章 机械设计总论
1．1 机械设计概述 1.机械设计的任务
设计具有使用功能的机械技术系统．
１）实现能量转换（电动机） ２）实现物料转换（各种机床）
３）实现信息转换（计算机）
2 机械设计的基本要求
１）使用要求：指机器能有效地执行预期的全部职
能。
２) 经济性要求（设计经济性和使用经济性） ３）安全性要求
2 ） 基于计算机的枚举寻优（利用
计算机计算结合人工判断对事物进行优化。 ）
3 ） 数学规划寻优（是量化的优化方法，适
用于机械设计中的参数设计）。
4 ）人工智能寻优（根据专家系统技术，实 现优化的自动选择和优化过程的自动控制）。
1．1．3机械设计中的标准化
1．1．4 机械设计的最新进展
1、 设计理论的不断完善与发展,设计手段和方法的 不断更新。由于计算机的进步和发展，产生了许多新的设计方法如
2）刚度准则
[ ] lim
S
[ ] lim
St
y [y]
3 ）耐磨准则
p [ p]
pv pv
4）振动稳定性准则 f p 0.85 f ,
f p 1.15 f
5）散热性准则
t t
6）可靠性准则 系
统、机器或零件在规定 的条件下和规定K8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z- w&t!qY mVjRgOdL9I6F3B0y) v%s# oXlUiQf NcK8H5D2A+ x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z) w&t!pYmVjRgOcL9I 6E3B0y (v%r# oXlTiQ fNbK8G5D2A- x*u$qZnVkShPdMaJ7F 4C1z)
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的。为了提高零件的可靠性，就应当在工作条件和零
件性能两个方面使其变化尽可能小。
中南大学专用
优化,达到尽可能精确的计算结果,保证机器足够 的可靠性。 2）最大限度地采用标准化、系列化及通用化的零、 部件。 3）尽可能采用新技术、新工艺、新结构和新材料。
4）合理地组织设计和制造过程。
5）力求改善零件的结构工艺性，使其用料少、易加 工、易装配。
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作者： 潘存云教授
提高使用经济性指标的主要途径有:
1)要使机器的操作者方便和安全。因此设计时要按照人 机工程学的观点布置各种按钮、手柄，使操作方式符合 人们的 心理和习惯。同时，设置完善的安全装置、报警 装置、显示装置等。
2）改善操作者及机器的环境。所设计的机器应符合劳
动保护法规的要求。降低机器运转时的噪声水平，防止
有毒、有害介质的渗漏，对废水、废气和废液进行治理
1）合理地提高机器的机械化和自动化水平，以期提 高机器的生产率。
2）选用高效率的传动系统，尽可能减少传动的中间 环节，以期降低能源消耗。
3）适当地采用防护及润滑，以延长机器的使用寿命。
4）采用可靠的密封，减少或消除渗漏现象。
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作者： 潘存云教授
▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
一、机械设计的一般程序
一般而言，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键一 环。机械设计是一个创造性的工作过程，实践经验是保
一部完整的机器是一个复杂的系统。要提高设计质量，必须有一个科学的设计程序
证设计质量的。重要因素。因此，要求设计者特别注意经 验的积累。
▲ 计划阶段
▲ 方案设计阶段
▲ 技术设计阶段
▲ 技术文件编制阶段
作者： 潘存云教授
为了确定零件的基本尺寸，必须完成以下工作：
1）机器的运动学设计 确定原动机的参数（功率、转速、线速度等）。
求解构件的运动参数（转速、速度、加速度等）。
2）机器的动力学设计
计算构件所受公称载荷（名义载荷）的大小和特性。
3）零件的工作能力设计
由公称载荷大小和特性，根据工作能力准则作零 部件的初步设计。通过计算或类比得出零件的基本 尺寸。
1、计划阶段 包括：需求分析、明确功能、制定设计任务书。
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作者： 潘存云教授
设计任务书
机器的功能 经济性估计 制造要求的大致估计 基本使用要求 预计的设计周期
2、方案设计阶段
对机器的功能进行综合分析、确定功能参数、提出
实现方案。 在制定功能参数时一定要注意恰当处理需要与可能、
理想与现实、长远目标与当前目标等之间的关系。
同类机器的成功的先例应 当借鉴，但其中的薄弱环节和 不符合现有任务要求的部分应 当加以改进或替换。
潘存云教授研制
设计制
使用费用
造费用
复杂程度
保守和照搬原有设计 坚决反对 一味求新而把合理的原有经验弃置不用
3、技术设计阶段
绘制总装配草图、部件装配草图，由草图确定零部
件的外形、基本尺寸和零件工作图。
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产品验收条件 ………….
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作者： 潘存云教授
机器设计的一般流程
提出任务
计
划
分析对机器的要求
确定任务要求
机器潘功存云能教授分研析制
提出可能的解决办法 方 案
组合几种可能的方案 设 计
评价
决策----选定方案
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明确构形要求 结构化
选择材潘料存云、教授确研定制 尺寸
评价
决策—确定结构形状与尺寸
。
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作者： 潘存云教授
▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
机器的可靠度----指在规定的使用时间内和预定的环境 下机器能够正常工作的概率。
机器由于某种故障而不能完成预定的功能称为失
效，它是随机发生的，其原因是零件所受的载荷、环
境温度、零件本身物理和机械性能等因素是随机变化
技
零件设计
术
部件设计
设
计
总体设计
编制技术文件 作者： 潘存云教授
二、 机械设计的主要要求
----在满足预期功能的前提下，要求性能好、效率高 、成本低，造型美观，在预定使用期限内要安全可 靠，操作方便、维修简单。具体要求如下：
▲使用功能要求 ▲经济性要求
设计机器的任务是在当前技术发展所能达到的条件下，根 据生产及生活的需要提出的。不管机器的类型如何，一般 来说，对机器都要提出以下的基本要求：
第2章 机械设计基础知识
2.1 机械设计的基本要求和一般程序 2.2 机械零件的主要失效形式和工作能力 2.3 机械零件的设计准则和一般设计步骤 2.4 机械零件的材料及热处理 2.5 摩擦、磨损与润滑
2.6 机械零件的结构工艺性和标准化
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作者： 潘存云教授
2.1 机械设计的一般程序和基本要求
▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
使用功能要求----机器应具有预定的使用功能。这主要
靠正确地选择机器的工作原理，正确地设计或选用能
够全面实现功能要求的执行机构、传动机构和原动机
，以及合理地配置必要的辅助系统来实现。
中南大学专用
作者： 潘存云教授
▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
4）部件装配草图及总装配草图的设计----结构设计
5）主要零件的校核计算
以结构设计尺寸为依据，对零件进行精确的受力分
析和工作能力、技术文件编制 技术文件----用来说明产品性能、设计、制造、操
作使用、维护、或其它所有与产品相关的文档资料。
技术文件
设计说明书 使用说明书 零件明细表 标准件汇总表
一般而言，实现同一个功能，有多种可能的方案。
以螺纹制造为例：有车削、滚压、板牙加工等方法。
方法不同，其执行部分的工作原理也不同。
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因此，存在一个方案的比较和取舍问题。
作者： 潘存云教授
方案评价原则：经济性、技术上可行。
经济性----总费用最低。
费用
总费用
方案设计阶段要正确处理好 借鉴与创新的关系。
经济性要求----机器的经济性体现在设计、制造和使用 的全过程中，设计机器时就要全面综合地进行考虑。 设计制造的经济性表现为机器的成本低，使用经济性 表现为高生产率，高效率，低能耗，以及低的管理和 维护费用等。
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作者： 潘存云教授
提高设计和制造经济性指标的主要途径有: 1）采用先进的现代设计方法(CAD)，使设计参数最