机械设计概论
七多表现为:
关系多——因与诸多先修课关系密切。 要求多——强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、 经济性。 门类多——各类零件,各有特点,设计方法各异。 公式多——有解析式、半解析式、经验式、半经验式 以及定义式的。 参数多——机械零件的结构是由许多尺寸参数组成的, 而这些尺寸参数都是由设计计算和经验确 定的。 图形多——结构图、分析图、原理图、示意图、曲线 图。 表格容:
学习机械系统设计的基础知识; 学习一般尺寸和参数的通用零件设计方法。 本课程中“设计”的含义是指: 机械装置的实体设计; 涉及零件的应力、强度的分析计算; 材料的选择; 结构设计; 考虑加工工艺性; 标准化以及经济性; 环境保护等。
▲ 特点及学习方法:“三性”和 “七多 ”。
“三性”表现为: 1.知识性 由于本课程是针对常用零部件进行分析讲解,所以首先要掌握 常用零部件的基本知识,例如各零部件的主要类型、结构、功能、 材料、制法、标准、优缺点、适用场合等 2.设计性 由于本课程是一门从理论性课程过渡到结合工程实际的设计性 课程,因此它非常强调各种常用零部件的设计。 3.综合性 由于本课程是在机械制图、理论力学、材料力学、工程材料、 机械制造基础、 互换性与技术测量、机械原理等先修课程的基础上开设的设计 性课程,因此具有较强的综合性。
确定计算准则 选择零件的材料 确定零件的基本尺寸 结构设计 校核计算
画出零件工作图
写出计算说明书
▲ 机械设计学习解决的问题: (1)工作原理 (2)结构特点 (3)设计和计算(选用) (4)维护和改进
§1-4 典型机械简介
典型机械实例: 全自动洗衣机; 减速器; 工业机器人。
在学习机械设计课程之初,有必要对机械的组成、机械的基本要素有一个感 性的认识。下面先看几个例子。
机械设计的一般过程: ▲ 计划阶段
▲ 方案设计阶段
▲ 技术设计阶段 ▲ 技术文件编制阶段
机器设计的一般流程
提出任务 分析对机器的要求
确定任务要求 机器功能分析
计 划
明确构形要求 结构化 选择材料、确定尺寸 评价 决策—确定结构形状与尺寸 技 术 设 计 零件设计 部件设计 总体设计 编制技术文件
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
设计题目
设计一带式输送机,其设计数据与工作要求:输送带毂轮的传 动效率为0.97(包括毂轮和轴承的效率损失),该输送机为两班 制工作,连续单向运转,用于输送散粒物料,如谷物、型砂、 煤等,工作载荷较平稳,使用寿命为10年,每年300个工作日。 一般机械厂中等批量制造。运输带从动轴扭矩T=950N· m,运输 带工作速度v=0.8m/s,滚筒直径D=345mm。
通用零件包括: 齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动; 轴、联轴器、离合器;滚动轴承、滑动轴承; 螺栓、键、花键、销;铆、焊、胶结构件; 弹簧、机架、箱体等。 专用零件,例如叶片、犁铧等。
本课程学习对象
▲ 任务:本课程的主要任务是培养学生:
(1)树立正确的设计思想,初步掌握设计方法并培养一定的 设计能力。 (2)掌握通用机械零部件的工作原理、结构特点、设计原理 和计算方法。 (3)综合运用机械零件、各种机构的知识及先修课程的知识, 掌握设计机械传动装置和一般机械的能力。 (4)具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料 的能力。 (5)掌握典型机械零件的实验方法,获得工程实验技能的基 本训练。 (6)掌握计算机技术在机械设计中的应用,对机械设计新发 展有所了解。
§1-1 课程性质和任务
▲ 性质:机械设计课程是一门培养学生机械设计能力的 技术基础课,属于设计性的课程 。
▲ 术语: 机械系统=机械结构 + 驱动动力 + 检测与控制
一台机器的机械结构总是由一些机构组成的,每个机构又是由 若干零件组成的。有些零件是在各种机器中常用的,称之为通用 零件;有些零件只有在特定的机器中才用到,称之为专用零件。
(4) 根据零件的失效形式,确定零件的计算准则,通 过计算,确定零件的基本尺寸。
(5) 根据工艺性和标准化,进行零件的结构设计。 (6) 细节设计完成之后,必要时]进行详细的校核计算, 以判定结构的合理性。 (7) 绘制零件工作图,并撰写计算说明书。
零件的设计流程图
选择零件类型、结构
计算零件上的载荷
1.全自动洗衣机;
潘存云教授研制
机械控制式
电气控制式
模糊控制式
除了控制方式以外,上述三种洗衣机的主要传动系统 没有很大的差别。
自动洗衣机的组成:
上盖
进水口 控制面板
外箱体
排水管
潘存云教授研制
▲ 要求:使用、经济、外型、噪音等
▲ 设计程序: (1)调查决策 (2)研究设计 (3)试制 (4)投产销售
▲ 技术经济评价
设计机器的一般程序
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 保证设计质量的重要因素。因此,要求设计者特别注意 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。 经验的积累。
§1-3 机械零件设计概述
▲ 要求:工作可靠、成本低廉。从设计和制造入手 ▲ 设计步骤: (1)确定零件的载荷 (2)选择零件的材料 (3)根据工作能力确定零件的主要尺寸,并加以标 准化和圆整 (4)设计结构,绘制零件工作图
机械零件设计的详细步骤
(1) 根据零件的使用要求,选择零件的类型和结构。 为此,必须对各种零件的不同类型、优缺点、特 性和使用范围等,进行综合对比与正确选用。 (2) 根据机器的工作要求,计算作用在零件上的载荷。 (3) 根据零件的工作条件及对零件的特殊要求(如高温 环境等)选择适当的材料。
▲ 要求:(纪律、作业、听课、考试)
上课注意听讲,课后善于归纳,要认清设计 和计算的关系,计算只是为结构设计提供一个基础, 而零部件和机器的最后尺寸和形状,通常都是由结 构设计取定的,计算所得的数字,最后往往会被结 构设计所修改。同时在做作业时或看例题时要清楚 正确的答案并不是唯一的。
§1-2 设计机器的基本原则和设计程序