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机械设计基础第三章
目录
contents
机械设计概述
机械设计基础知识
机械零件设计
机械传动设计
机械制造工艺与装备设计
机械设计实践与应用
01
机械设计概述
定义
机械设计是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、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
分类
机械设计可分为新型设计、继承设计和变型设计3类。
机械设计努力的目标是
在各种限定的条件（如材料、加工能力、理论知识和计算手段等）下设计出最好的机械，即做出优化设计。
优化设计需要综合地考虑许多要求，一般有
最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低的消耗和最少的环境污染。
技术性能包括产品功能、制造和运行状况在内的一切性能，既保证设计的产品能用，又能可靠的用。
技术性能准则
经济性指产品的制造成本和使用费用低，是设计与制造领域追求的目标。
经济性准则
强度是机械零部件首先应满足的基本要求。
强度准则
刚度是指机械零部件在载荷的作用下，抵抗弹性变形的能力。
刚度准则
振动稳定性准则
耐热性准则
振动稳定性是指机械零部件在运转过程中受到各种激振力的作用，而能保持其原有平衡状态的能力。
耐热性是指机械零部件在高温条件下，能保持其原有的机械性能的能力。
03
02
01
耐磨性是指机械零部件在摩擦磨损的条件下，能抵抗磨损的能力。
耐磨性准则
耐腐蚀性是指机械零部件在腐蚀性介质中，能抵抗腐蚀的能力。
耐腐蚀性准则
02
机械设计基础知识
功能需求
结构设计
材料选择
制造工艺
01
02
03
04
明确设计对象需要实现的功能和性能要求。
根据功能需求，进行整体和局部的结构设计，包括形状、尺寸、配合等方面的确定。
根据设计要求和实际条件，选择合适的材料，考虑其力学性能、物理性能、化学性能等。
确定产品的制造工艺，包括加工方法、加工精度、热处理等。
设计准备
方案设计
技术设计
施工设计
明确设计任务，收集相关资料，了解设计对象的背景和要求。
对选定的方案进行详细设计，包括结构设计、材料选择、制造工艺等。
提出多种设计方案，进行比较和分析，选择最优方案。
在技术设计的基础上，进行施工图设计，包括零件图、装配图等。
具有优良的力学性能、加工性能和热稳定性，广泛应用于机械制造中。
金属材料
非金属材料
复合材料
新材料
具有一些特殊的物理和化学性能，如耐腐蚀性、绝缘性、耐磨性等，适用于特定场合。
由两种或两种以上不同性质的材料组成，具有优异的综合性能，如强度高、重量轻等。
随着科技的不断进步，新型材料不断涌现，如纳米材料、生物材料等，为机械设计提供了更多的选择。
03
机械零件设计
根据零件在机械系统中的作用和要求，合理设计其结构和形状。
功能性原则
确保零件在规定的工作条件下能够可靠地工作，并具有足够的强度和刚度。
可靠性原则
在满足功能和可靠性的前提下，尽量降低零件的制造成本和维护费用。
经济性原则
考虑零件的加工工艺和装配工艺，以便于制造和维修。
工艺性原则
强度设计
根据零件所受载荷和应力情况，选择合适的材料和热处理工艺，确保零件具有足够的抵抗破坏的能力。
疲劳强度设计
针对承受交变载荷的零件，进行疲劳强度分析和设计，以防止零件在长时间使用后发生疲劳破坏。
刚度设计
考虑零件在受力作用下的变形情况，通过合理的结构设计和材料选择，提高零件的刚度，以保证机械系统的稳定性和精度。
耐磨性设计
对于需要承受摩擦或磨损的零件，通过选择合适的材料和表面处理技术，提高零件的耐磨性能，以延长其使用寿命。
04
机械传动设计
啮合传动
利用齿轮、链轮等啮合元件传递运动和动力。具有传动效率高、结构紧凑、工作可靠等特点，但制造和安装精度要求较高。
摩擦传动
利用摩擦力传递运动和动力，如带传动、摩擦轮传动等。具有结构简单、传动平稳、缓冲吸振等特点，但传动效率较低，一般用于低速、轻载场合。
液体传动
利用液体传递运动和动力，如液压传动和液力传动。具有传动平稳、无级调速、易于实现自动化等特点，但效率较低且对密封性要求高。
1
2
3
根据机器的工作条件和性能要求，选择合适的传动类型和参数，确保传动的可靠性、稳定性和经济性。
满足使用要求
在满足使用要求的前提下，通过优化设计降低制造成本、提高传动效率和延长使用寿命。
优化设计
在传动设计中要考虑环境因素，如温度、湿度、腐蚀等，以确保传动的稳定性和可靠性。
考虑环境因素
传动效率
机械传动的效率是指输出功率与输入功率之比。设计时需考虑提高传动效率的措施，如减少摩擦损失、降低风阻和选用高效传动元件等。
寿命设计
机械传动的寿命是指其在规定工作条件下能够正常工作的总时间或总次数。设计时需根据使用要求和预期寿命，选择合适的材料和制造工艺，以及
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