机械设计概论

第八章机械设计概论§８.1 机械设计的重要性9０年代末,美国提出了“为竞争的优势而设计”(Ｄesｉｇniｎｇｆｏr Cｏmｐetitive Advａnｔａge)的口号,也有人说“21世纪将是设计的世纪”。

面对国际市场的竞争,一个企业、国家参与竞争的力量就是“设计”，就必须依靠产品的创新设计技术。

20世纪后期所形成的全球经济一体化格局，预示着2１世纪在世界范围内的经济和技术竞争将会更加激烈。

对于包括机械制造在内的制造业来说,这种竞争就具体体现在产品上,即要求：产品上市快(T）、质量高（Ｑ)、成本低(Ｃ）、服务好(Ｓ)，从而才能占领市场。

而这些要求在很大程度上就取决于产品的设计质量和效率。

对于机械设计来说,就是适应市场的需求,以最短的设计周期,拿出功能强、经济性好、便于使用于维护的产品。

机械设计在机器制造业起着十分重要的作用，往往机械产品的技术经济性能和竞争力就在于设计质量的好坏。

据统计分析,虽然机械产品成本中的约80％是制造费用,设计成本只占５％左右,而就是这5%的设计活动决定着70～8０%的产品成本。

而机械制造业是一个国家自立于世界的标志,是国家财政收入的主要创造者,其产值占到国民产值得8０%左右。

所以，作为机电专业的学生必须努力学习,掌握机械设计的基本原理、方法和技能,只有这样才能成为有用之才。

§８.2 机械设计一般过程机械设计过程一般包括四个阶段,即：１）明确任务阶段；２)方案设计阶段;3）技术设计阶段;4)施工设计阶段。

1）明确任务阶段在实际工作中,我们知道有各种各样的、用途各不相同的机器。

但是，所有这些机器的设计过程都有一个共同的特点，即都是从提出设计任务开始的。

而设计任务的提出主要是依据工作和生产的需要。

设计任务一般是以任务书的形式下达的,其中明确规定有:机器的用途、主要性能参数范围、工作环境条件、特殊要求、生产批量、预期成本、完成期限、承制单位等内容。

一般是由主管单位、用户提出。

第1章机械设计概论提示：本章阐述机器、机构等概念，简述机械设计的要求、一般过程及具体设计的有关问题。

扼要地介绍现代机器的特征及其设计思想和方法。

基本要求：掌握机器、机构及其组成，特别是机器及机构的特征；掌握机械设计的基本要求和一般过程；了解方案设计、机械零部件设计的要求及内容；掌握机械零部件设计计算准则、标准化及材料选用；了解现代机器的特征及其设计思想和方法。

1.1.1 机器、机构及其结构组成机械是各类机器的通称。

它是人类改造自然、发展进步的主要工具。

在日常生活和工作中，我们接触到很多机器。

如摩托车、机器人、汽车等。

构件：机器的种类繁多、外形万变、用途各异。

但从机器的结构组成、机械运动的特点进行分析，这些不同的机器都是由能产生相对运动的单元体的组合而成，这些单元体称为构件。

机构：具有特定结构形状和运动特征的构件组合称为机构。

机器组成示例：（内燃机）各机构的功能：曲柄滑块机构：将活塞的往复移动转化为曲轴的连续转动齿轮机构：实现转动的传递凸轮机构：将凸轮的转动变换为顶杆的往复移动。

带传动机构：将曲轴的转动传递给凸轮轴综合：通过上述三个机构的协调工作便能将燃气的热能转换为曲柄转动的机械能。

结论：机器是由各种机构组成的。

一部机器可能由多种机构组成，如上述的内燃机就是由曲柄滑块机构、齿轮机构和凸轮机构、带传动机构等组合而成；也可能仅由一个最简单的机构组成，如电动机就是只包含一个由定子和转子所组成的双杆回转机构。

机器的共同特征：从上述例子以及对其他不同机器的分析可以得到机器的共同特征：（1）它们都是人们根据某种使用要求而设计创造的一种装置。

（2）它们必须执行确定的机械运动。

（3）用于完成包括机械力、运动和能量转换等动力学任务。

相对于机器而言，机构主要反映机器的机械运动传递和运动形式转换的特征。

构件和零件：零件：从制造和装配的观点看，机器是由许多独立加工、独立装配的单元体所组成，这些单元体称为零件。

一个构件可以是一个零件，如图中的曲轴:但往往由于结构、工艺等方面的原因，构件可由几个零件所组成，这些零件被刚性地连接在一起成为一个运动整体。

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。

第一章机械设计概论（一）教学要求了解机械设计一般步骤和方法，掌握机械零件常见失效形式和计算准则（二）教学的重点与难点失效形式和计算准则（三）教学内容§1—1 机械设计课程的性质与任务一、本课程的研究对象机械系统-主体机架零件电气系统各种机构部件通用零件机器（机械）机械零件液压气动系统构件零件专用零件控制监测系统标准零件机械零件，“三化”一系列化、标准化、通用化—三化程度是衡量产品优劣的非标准件重要指标机械设计：是为了机器的某些特定功能要求而进行的创造性工作。

本课程的研究对象：为一般参数的通用零件的设计理论与设计方法本课程的性质：是以一般通用零件的设计计算为核心的设计性课程，是一门设计性、综合性和实践性都很强的技术基础课。

见教材本课程的任务：1）树立正确的设计思想2）掌握通用机械零部件的设计原理、方法和一般规律。

3）掌握一定的设计技能（查阅资料，运用标准、规范。

）4）掌握典型机械零件的实验方法，获得基本的实验技能。

5）了解机械设计的最新动态。

学习本课程的注意事项：1）注意理论联系实际，将机械零件的设计放到整个机械系统中加以考虑。

2）注意掌握零部件的共性3）掌握机械零部件设计的一般思路§1—2 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要注意协调、平衡！b) 对机器经济性的要求设计经济性，阶段目标 使用经济性 要有最佳的性能价格比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、制造成本对机器的设计要求和对机械零件的要求、两者相互联系、相互影响二、机械设计的一般程序1、机器设计的一般程序，如表1-1设计任务书 定出最佳方案 装配图零件图 样机评价 考核工艺性 产品 及其它技术文件 改进 收集用户意见 销售对具体的机器，其设计程序可能各不相同。

2、机械零件设计的一般步骤1）建立零件的受力模型，确定零件的计算载荷KP P ca —名义载荷（公称载荷、额定载荷） K ——载荷系数2）选择零件的类型与结构3）选择零件的材料4）按可能的失效形式确定零件的计算准则．．．．，并确定零件的基本尺寸，并加于标准化和圆整5）零件的结构设计6）绘制零件的工作图，并编写计算说明书。

现代机械设计概论知识点现代机械设计概论是机械工程专业的基础课程，主要介绍机械设计的基本原理、方法和流程。

下面将从机械设计的定义、设计流程、设计原则、设计标准以及机械设计软件等几个方面来介绍现代机械设计的概论知识点。

一、机械设计的定义机械设计是指利用机械原理和工程方法对机械产品进行构思、设计和改进的过程，以满足特定的功能、质量和经济要求，实现预期目标的技术活动。

二、机械设计的流程1. 需求分析：了解用户需求，明确机械产品的功能要求和技术指标。

2. 概念设计：构思设计方案，进行初步的参数估算和初步布置设计。

3. 详细设计：根据设计方案进行详细设计，包括尺寸优化、零部件设计、选择材料等。

4. 制造加工：根据设计图纸进行制造加工，包括加工工艺、装配工艺等。

5. 试验测试：对机械产品进行性能测试、可靠性试验等。

6. 产品改进：根据试验结果对机械产品进行改进和优化。

三、机械设计的原则1. 安全性原则：设计应保证机械产品的安全可靠性，减少事故和损伤的发生。

2. 可制造性原则：设计应考虑到产品的制造工艺和加工工艺，合理选择材料和加工方式。

3. 可拆卸性原则：设计应便于维护和修理，方便零部件的更换和调整。

4. 经济性原则：设计应考虑到成本和效益，合理利用资源，降低制造和使用成本。

四、机械设计的标准机械设计的标准是为了保证机械产品质量和安全性，提高设计效率和设计一致性。

常用的机械设计标准包括国家标准、行业标准和企业内部标准等。

五、机械设计软件现代机械设计常利用计算机辅助设计软件进行设计和分析。

常用的机械设计软件包括AutoCAD、SolidWorks、Pro/Engineer等，它们可以实现三维建模、结构分析、运动仿真等功能，提高设计的精度和效率。

总结：现代机械设计概论是机械工程专业的基础课程，通过学习机械设计的定义、流程、原则、标准和软件等知识点，可以为学生提供机械设计的基本理论和实践技能，培养学生的创新思维和解决实际问题的能力。