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机械设计基础分章知识点第一章：机械设计概述机械设计是一门工程技术学科，主要研究机械系统的结构、工作原理、选材、制造工艺等方面内容。
它是机械工程学科的重要组成部分，对于各个行业的机械产品设计与开发具有重要意义。
第二章：材料力学基础在机械设计中，对材料的力学性能有着重要的考虑。
了解材料力学基础知识对于正确选择合适的材料、设计结构具有指导作用。
材料力学基础涉及弹性、塑性、疲劳等内容。
第三章：机械连接机械连接是机械设计中不可或缺的部分。
它包括螺栓连接、键连接、销连接等，具有固定和传递力的作用。
机械连接的设计需考虑连接强度、连接刚度和连接可靠性等因素。
第四章：轴系设计轴系设计主要涉及轴的强度计算、轴的选择和轴的配合等内容。
合理的轴系设计可以保证机械系统的正常运行，减少故障和失效。
第五章：机械零件设计机械零件设计是机械设计的重要组成部分。
它包括零件的尺寸设计、几何形状设计、加工工艺选择等内容。
合理的零件设计可以提高机械产品的性能和可靠性。
第六章：机械传动机械传动是机械设计中的关键部分。
它包括齿轮传动、带传动、链传动等多种形式。
机械传动的设计需要考虑传动比、传动效率和传动可靠性等因素。
第七章：机械弹性变形机械弹性变形是指机械在受到外力作用时产生的变形。
了解机械弹性变形的原因、计算方法等对于机械结构的设计和使用具有重要意义。
第八章：机械设计的优化机械设计的优化是指通过改变设计参数，使设计方案在满足设计要求的前提下，具有更好的性能和更低的成本等。
机械设计的优化需要综合考虑多个因素，包括力学性能、制造成本、使用寿命等。
第九章：机械设计的检验与试验机械设计的检验与试验是为了验证设计方案的可行性和性能是否满足要求。
它包括静态试验、动态试验和性能测试等内容。
合理的检验与试验可以及时发现问题，提高设计方案的可靠性。
第十章：机械设计的CAD与CAMCAD（计算机辅助设计）和CAM（计算机辅助制造）技术在机械设计中的应用越来越广泛。
机械设计概论知识点一、引言机械设计概论是机械工程学科中的基础课程，涵盖了机械设计的理论、方法和技术。
本文将介绍机械设计概论的一些重要知识点，帮助读者了解机械设计的基本概念和原理。
二、机械设计的概念机械设计是指根据机械工作原理和要求，通过选定工作机构、传动装置、运动参数等，并依照设计规范和标准，对机械进行设计的过程。
机械设计需要考虑机械的功能需求、结构布局、强度刚度、运动稳定性、工艺制造等因素。
三、机械设计的基本原理1. 功能需求：机械设计的首要任务是满足机械的功能需求。
通过分析机械的用途和工作原理，明确机械的功能要求，为后续的设计提供基础。
2. 结构布局：机械设计需要合理布局机械的各个部件和零部件，确保机械的结构紧凑、布置合理，便于安装、使用和维护。
3. 强度刚度：机械设计需要保证机械的强度和刚度满足工作要求，防止在工作过程中产生变形和破坏。
4. 运动稳定性：机械的运动稳定性是指机械在运行过程中不产生震动和失稳的能力。
机械设计需要考虑运动平稳性、振动响应等因素，确保机械的运动稳定性。
5. 工艺制造：机械设计需要考虑工艺制造的可行性，选择合适的工艺方法和加工工艺，确保机械的制造质量和成本。
四、常用的机械设计方法1. 建模与分析：机械设计通常使用计算机辅助设计和分析软件，通过建立机械的数学模型，进行力学分析和运动仿真，优化机械的设计方案。
2. 材料选择：机械设计需要根据机械的工作环境和要求，选择适合的材料，考虑材料的强度、韧性、耐磨性等性能指标。
3. 零件选型：机械设计需要选择合适的零件和标准件，确保零件的互换性和可替代性。
4. 试验验证：机械设计完成后，需要进行试验验证，检验机械的性能和可靠性，并对设计方案进行修正和改进。
五、机械设计的挑战和发展趋势随着科技的进步和工业的发展，机械设计面临着一些挑战。
其中包括：高性能、低能耗、轻质化、智能化等。
未来的机械设计将趋向于更加高效、环保、先进的方向发展。
第2章机械设计概论机械工业是国家经济发展的主要基础之一，几乎涉及所有的领域和部门。
现代机械设计与生命科学、信息技术、材料科学等一样，是21世纪的主要研究和发展方向。
现代机械设备包括宇宙飞船、智能机械人、全（半）自动工作机械设备、全（半）自动加工机械设备以及全（半）自动控制动力机械设备等等，它们虽然是多学科综合发展的结果，但机械的创新设计是功不可殁的。
机械设计创新思维方法是所有机械设备完善、发展的第一步，现代设计方法的应用使创新思维得以实现。
2.1机械设计的基本要求和一般过程2.1.1 机械设计的基本要求机械设计是指创造性地实现具有预期功能的新产品（设备和机械）或改进现有产品，使其具有新性能的过程。
机械产品的功能、成本，在很大程度上取决于设计工作的质量。
因此，不论是设计新产品，还是对现有设备进行技术改造，设计人员都必须以严肃认真、高度负责的态度对待设计过程的每一个细节，科学缜密的思考，周全细致的校核。
物美价廉是产品获得市场竞争力、创造经济效益和社会效益的先决条件，低性价比是产品的生命力所在，也是设计机械产品的基本要求。
尽管机械的类型很多，形状千差万别，功能各不相同，但设计的基本要求大致相同，主要有以下几方面：1.功能性要求所谓功能，是被设计机械的功用和性能指标，是机械设计的根本出发点。
设计的机械必须能实现预定的使用功能、满足运动和动力性能的要求，并在规定的工作条件下、规定的工作周期内正常运行。
为此，要正确选择机械的工作原理，科学设计或选用原动机、传动机构和执行机构，合理配置机械的辅助系统。
一般机器的预定功能要求包括：运动性能、动力性能、基本技术指标及外形结构、尺寸等方面。
2.可靠性要求机械在预定工作期限内必须具有一定的可靠性，机器的可靠性用可靠度R衡量。
机械的可靠度是指机械在规定期限内和规定工作条件下，无故障地完成规定功能的概率。
而机械在规定期限内和条件下不能完成规定功能的概率则称为不可靠度，或称破坏概率，用F 表示。
机械设计每章节知识点第一章：机械设计基础知识1.1 机械设计的定义与概念机械设计是指根据使用要求和技术指标，进行各种机械产品及系统的设计的工作。
1.2 机械设计的基本要素机械设计的基本要素包括设计目标、设计条件、设计环境和设计方法。
1.3 机械设计的设计步骤机械设计的设计步骤包括需求分析、设计方案的选择、详细设计、制图和文件编制等。
1.4 机械设计的设计过程机械设计的设计过程包括概念设计、初步设计和详细设计等阶段。
第二章：机械设计基本原理2.1 物体的力学平衡物体的力学平衡是指物体在受力作用下，力的合力和力的力矩均为零的状态。
2.2 材料力学基本原理材料力学基本原理包括弹性力学、塑性力学和疲劳力学等。
2.3 运动学基本原理运动学基本原理包括运动学几何、速度和加速度的计算等。
2.4 动力学基本原理动力学基本原理包括牛顿定律、功和能的计算等。
第三章：机械零部件设计3.1 设计轴、轴承和轴承座设计轴、轴承和轴承座时需要考虑受力、运动性能和装配性能等因素。
3.2 设计齿轮传动设计齿轮传动时需要考虑齿轮的模数、压力角、齿数比和传动比等因素。
3.3 设计联轴器设计联轴器时需要考虑传递功率、防止轴向、径向和角向位移的要求。
3.4 设计链传动设计链传动时需要考虑链条的模数、节距和链板的选择等因素。
第四章：机械传动设计4.1 设计齿轮传动设计齿轮传动时需要确定齿轮的参数、选取合适的齿轮材料和进行齿轮强度校核。
4.2 设计带传动设计带传动时需要确定带传动的传动比、带传动的类型和带传动的长度等参数。
4.3 设计蜗杆传动设计蜗杆传动时需要确定蜗杆的蜗杆材料、蜗杆的模数和传动比等因素。
4.4 设计链传动设计链传动时需要确定链条的参数、选择适当的链条类型和进行链条的强度校核。
第五章：机械零部件制造工艺5.1 切削加工工艺切削加工工艺包括车削、铣削、钻削、镗削和磨削等。
5.2 成形加工工艺成形加工工艺包括冲压、锻造、铸造和压缩等。
第2章机械设计概论机械工业是国家经济发展的主要基础之一，几乎涉及所有的领域和部门。
现代机械设计与生命科学、信息技术、材料科学等一样，是21世纪的主要研究和发展方向。
现代机械设备包括宇宙飞船、智能机械人、全（半）自动工作机械设备、全（半）自动加工机械设备以及全（半）自动控制动力机械设备等等，它们虽然是多学科综合发展的结果，但机械的创新设计是功不可殁的。
机械设计创新思维方法是所有机械设备完善、发展的第一步，现代设计方法的应用使创新思维得以实现。
2.1机械设计的基本要求和一般过程2.1.1 机械设计的基本要求机械设计是指创造性地实现具有预期功能的新产品（设备和机械）或改进现有产品，使其具有新性能的过程。
机械产品的功能、成本，在很大程度上取决于设计工作的质量。
因此，不论是设计新产品，还是对现有设备进行技术改造，设计人员都必须以严肃认真、高度负责的态度对待设计过程的每一个细节，科学缜密的思考，周全细致的校核。
物美价廉是产品获得市场竞争力、创造经济效益和社会效益的先决条件，低性价比是产品的生命力所在，也是设计机械产品的基本要求。
尽管机械的类型很多，形状千差万别，功能各不相同，但设计的基本要求大致相同，主要有以下几方面：1.功能性要求所谓功能，是被设计机械的功用和性能指标，是机械设计的根本出发点。
设计的机械必须能实现预定的使用功能、满足运动和动力性能的要求，并在规定的工作条件下、规定的工作周期内正常运行。
为此，要正确选择机械的工作原理，科学设计或选用原动机、传动机构和执行机构，合理配置机械的辅助系统。
一般机器的预定功能要求包括：运动性能、动力性能、基本技术指标及外形结构、尺寸等方面。
2.可靠性要求机械在预定工作期限内必须具有一定的可靠性，机器的可靠性用可靠度R衡量。
机械的可靠度是指机械在规定期限内和规定工作条件下，无故障地完成规定功能的概率。
而机械在规定期限内和条件下不能完成规定功能的概率则称为不可靠度，或称破坏概率，用F 表示。
显然，可靠度与破坏概率间应满足=1R-F提高机械可靠度的关键是提高其组成零、部件的可靠度。
从机械设计的角度，可通过确定适当的可靠性水平，简化结构，减少零件数目，选择标准件及选择等可靠度零件，合理设计机器中的组件和部件，以及选取较大安全系数等措施，提高机器的可靠度。
3.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，包括设计制造经济性和使用经济性，即制造成本和运行成本。
设计制造经济性表现为机械的成本低；使用经济性表现为高生产率、高效率、较低的能源与材料消耗，以及较低的管理和维护费用等。
设计机械时应最大限度的考虑其经济性。
考虑经济性的要求有：合理选择零件的材料；合理设计零件结构，使之具有良好的工艺性和适当的精度；加工时，装夹设备简单；机械在使用过程中便于维护和保养等。
在机械设计中尽量采用标准件，既可以简化设计、保证互换性、便于安装和修配，又有利于保证零件的质量及降低成本。
4.安全性和社会性要求在设计机械产品时，必须注意操作者的人身安全，加强劳动保护，改善使用条件和减轻劳动强度，使操作者在安全舒适的环境工作。
具体措施有：1）对外露的运动零件加设防护罩。
设置保险、报警装置以消除和避免不正确操作引起的危害；操纵应简便省力，简单而重复的劳动要利用机械本身的机构完成。
2）降低机械工作时的振动与噪音。
防止有毒、有害物质的渗漏；治理废水、废气、废液，美化机械的外表，使设计的机械符合劳动法规的要求。
新设计的机械应具有前瞻性、符合新时代的社会要求。
在满足前几项要求的基础上，应力求其造型美观大方、精巧流畅、色彩明快、雅致，赏心悦目，尤其应满足环保的“绿色”要求，尽量降低噪音、振动，减少废气、废液和粉尘排放，避免对环境的污染，各项环保指标应符合国家的相关规定。
同时尽量预测到机器报废后的处理，各个部件都有合理的处理方法，为实现环保的长远目标奠定基础。
5.其他特殊要求有些机械还有特殊的要求。
如食品机械必须保持清洁、不能污染产品；机床必须能长期保持精度；飞机必须质量小、飞行阻力小等。
设计时不仅要满足前述共同的基本要求，还应满足其特殊要求。
应统筹兼顾，力求选择各项指标综合评定最优者。
2.1.2 机械设计的一般过程机械产品设计是一个通过分析、综合与创新获得满足某些特定要求和功能的机械系统的过程。
设计一种新的机械产品是一项科学、复杂、细致的工作。
其科学性在于它必须符合现已证实的各学科的公理、定理及实践证实的一些常识，同时，又必须有前瞻性，使新设计的机械在一段时间内有其用武之地，能发挥作用，具有社会价值和经济效益。
通常机械设计过程可以分为五个阶段，见表2-1。
表2.1 机械设计的一般过程表2-1中介绍的只是一个直线链的设计流程。
实际上，在论证、校核、评价及选择的过程中，都有改进原设计方案甚至推翻原方案进行再设计的可能。
因此。
在每个设计阶段中或在各设计阶段之间，都有反复再设计的循环链式的设计流程。
设计永远是一个创新、变革的过程，是一个各阶段紧密相连、缺一不可的过程。
1.规划阶段设计任务是一种市场经济需求。
在设计新机器前，必须进行科学的市场调研，从实践中找到设计任务，也可由用户或生产制造商直接提出，应尽可能具有前瞻性。
切实可行地提出设计任务。
根据设计任务书进行项目可行性研究，提出评价报告。
详见表2-2。
表2.2 可行性研究内容和要求如可行性研究报告的结论是可行的，则将其完善并提出具体的、详尽的设计任务书。
详见表2-3。
表2.3 设计任务书内容参考表2.方案设计阶段在机械设计程序中，方案设计是具有战略意义的关键阶段，又称为功能原理设计阶段。
产品的功能是指产品的用途和功用。
设计新产品时首先分析其功能。
通常，一台机器总是由若干个部件组成，它的功能可以分解为各个部件的分功能，而分功能还可以分解为若干个更小的功能单位，称之为功能元。
每个功能元通常可由多种原理予以实现，也有多种解决方案。
机械系统主要由原动机、传动系统、执行系统和信息处理控制系统所组成。
每个系统都由若干子系统组成，完成相应的功能。
实现这些功能都有许多原理可应用，在诸多方案中择优选择。
具体步骤详见表2-4。
表2.4 方案设计内容3.技术设计阶段方案设计简图类似机器的骨架，必须使其具体化，设计出具有实际意义的总体结构图，即装配图。
进一步拆分出各个运动单元（部件）和制造单元（零件）。
具体设计步骤见表2-5。
表2.5 技术设计一般步骤4.样机试制这是设计工作的最后一个阶段。
根据技术设计完成的图纸，试制样机并试验，测试各项技术指标是否达到设计要求。
在改进原设计达到设计任务书要求后，可组织鉴定，进行全面的技术经济评价，一切达到预定的要求才报批投产。
5.跟踪反馈、完善产品投入市场后，要跟踪收集用户的反馈信息。
切实做到以人为本，用户至上，诚实守信。
在广泛听取各方意见的同时，根据市场的新要求，完善产品的功能，推出符合时代气息的新一代产品，使设计工作迈向新台阶。
2.2现代设计法应用概述机械设计的目的是将预定的目标，经过一系列的规划、分析、决策，形成一定的信息，即文字、数据、图形等工程语言，并通过制造，使其成为产品。
由于科学技术和生产能力的不断进步，设计方法学和创造方法学的开发运用，计算机技术的广泛应用，一系列现代设计方法得以实现，使机械设计的步伐加快，设计质量提高。
目前广泛应用的现代设计方法有：计算机辅助设计、优化设计、可靠性设计、价值工程、工业艺术造型设计、模块化设计、有限元法设计、创新设计等。
2.2.1 计算机辅助设计简介常规的机械设计方法，是以实践经验为基础，依据力学、数学和专业知识建立的理论公式和经验公式，运用数表、图形和手册等技术资料，进行方案拟定、设计计算、绘图和编写设计说明书。
而现代设计方法是以产品为总目标的一系列种类繁多的现代设计法和技术的综合运用。
由于计算机具有运算速度快、数据处理准确、存储量大和具有逻辑判断功能等特点，因此，它已经成为现代工程设计中分析、计算、综合、决策、数据处理、图形处理与各种现代设计法相结合的不可替代的重要工具。
这种人机交互的设计方法，就是计算机辅助设计，即CAD （computer aided design ）。
在设计阶段CAD 的运用，包括初始设计、详细设计和工艺设计，是针对设计方案的：“信息流”过程。
形成设计方案后，制造阶段采用计算机辅助制造，即CAM （computer aided manufacture ）的运用，包括材料准备、加工、装配、检测等许多环节。
联接CAD 和CAM 的关键纽带是计算机辅助工艺规程设计CAPP （computer aided process planning ）,它是在成组技术的基础上，用计算机编制合理的零件加工工艺过程，从而将产品的设计信息转化为制造信息。
数控技术的迅速发展，使机械制造工程由产品设计到制造能全面自动化。
能更好地满足现代社会对产品的多品种、中小批量和高性能的要求，并降低了产品的成本，提高了其质量。
1.计算机辅助设计的常用软件系统CAD 的软件系统包括系统软件、支撑软件和应用软件3个层次。
（1）系统软件 与硬件和操作系统密切相关的操作系统（D OS ），用于对系统资源的管理（包括内存分配管理、文件管理、外部设备管理、作业和中断管理），常用的是Windows 。
（2）支撑软件 指各种CAD 工具软件和系统。
工具不同的作用分为图形处理软件、集成化CAE CAM CAD //软件、工程分析和计算软件、数据管理系统软件等。
1）图形处理软件 主要用于生成和编辑基本图形，解决零件图详细设计问题，输出符合工程要求的零件图和装配图。
美国Autodesk 公司推出的AutoCAD 是为微机开发的以二维功能为主的交互式工程绘图软件，也具有三维造型和绘图的功能。
2）集成化CAE CAM CAD //软件系统 它们提供了定义产品的几何信息和各种非几何信息，以及控制制造过程的工具。
目前流行的主要优秀软件有：Engineer o /Pr 是美国PTC （Parametric Technology Corporation ）公司为微机的参数化设计和基于特征设计的实体造型的三维集成化软件。
该系统建立在统一的数据库上，有完整和统一的模型，是一种相关性的软件，设计者在产品设计过程中所做的任何修改，都会自动扩展到整个设计中，自动更新零件、装配、工程图等模块中的D 2和D 3的尺寸与工程文件，确保了数据的正确性。
它将工业设计、功能仿真与制造过程集成在一起，同时提供了集运动、结构、热力学于一体的大型分析模块，能够进行静态、动态、疲劳冲击等多种分析。
)(UG s Unigraphic 和Solid Edge ：UG 是美国麦道（MD ）公司推出的适用于航空航天器、汽车、通用机械和模具等的设计、分析和制造的工程软件，它采用基于特征的实体造型，具有尺寸驱动编辑功能的统一的数据库，实现了CAD 、CAE 、CAM 之间无数据交换的自由切换，具有强大的数控加工功能，可以在HP 、Sun 、SGI 等工作站上运行。
