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陈浩机械设计基础课程大纲.pptx

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陈浩机械设计基础课程大纲

日期:

目录

CATALOGUE

02.

核心设计原理

04.

系统集成设计

05.

典型应用案例

01.

机械设计概述

03.

机械零件设计

06.

课程实践安排

机械设计概述

01

机械设计的目的

实现预期的功能,满足使用要求,保证机械的性能、可靠性、经济性等方面的指标。

机械设计定义

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、各零件的材料和形状尺寸等进行构思、分析和计算,并将其转化为具体的描述以制造的过程。

机械设计的重要性

是机械工程的重要组成部分,决定机械产品的质量、效率、性能、可靠性和经济性。

机械设计基本定义

现代机械设计

设计方法和手段发生了重大变革,计算机辅助设计、仿真技术、优化设计等现代设计方法和技术得到了广泛应用,设计质量和效率大大提高。

古代机械设计

主要依靠手工制造,设计简单,材料主要是木材、金属等天然材料。

工业革命时期机械设计

随着工业革命的兴起,开始使用机器制造机器,设计成为独立的学科,出现了许多著名的机械设计师和发明家。

机械设计发展历程

需求分析和定义

明确机械的功能、性能、使用环境等方面的要求,进行市场调研和用户需求分析。

概念设计和方案选择

进行多种方案的设计,比较和分析各种方案的优缺点,选择最佳方案。

详细设计

进行机械的具体结构设计,包括零件的形状、尺寸、材料等方面的设计,完成图纸和文档。

试制和测试

根据设计图纸制造样机或原型,进行各种测试和试验,发现和解决潜在的问题。

生产和制造

根据试制和测试的结果,进行批量生产,并制定相应的生产工艺和质量控制标准。

使用和维护

提供机械的使用说明和维护保养等服务,保证机械的正常运行和延长使用寿命。

现代设计流程框架

01

02

03

04

05

06

核心设计原理

02

静力学基本原理

静力学是研究物体在静止状态下的受力情况和平衡条件的科学,包括力的合成与分解、力系简化、平衡条件等。

质点与刚体

质点是忽略形状和大小的物体,刚体是形状和大小不能忽略的物体,研究它们的受力和运动特性。

动力学基本原理

动力学是研究物体运动与力之间关系的科学,包括牛顿第二定律、动量定理、动能定理等。

静力学在工程中的应用

如结构分析、力学平衡、重心计算等。

静力学与动力学基础

机械运动学原理

运动的描述

刚体运动

平面运动

运动学在工程中的应用

描述物体在空间的位置、速度和加速度的方法,包括直角坐标、极坐标和自然坐标等。

平面运动是指物体在平行于某一固定平面的平面内进行运动,包括直线运动、圆周运动和一般曲线运动。

刚体运动是指刚体在空间中的运动,包括平移、旋转和复合运动等。

如机构设计、运动仿真、轨迹规划等。

材料力学特性应用

材料的力学性能是指材料在外力作用下的变形和破坏特性,包括弹性、塑性、强度、硬度等。

材料的力学性能

弹性力学是研究材料在弹性变形范围内的应力和应变关系的科学,包括胡克定律、弹性模量等。

弹性力学

如结构强度分析、材料选择、制造工艺等。

材料力学在工程中的应用

塑性力学是研究材料在塑性变形和破坏过程中的应力和应变关系的科学,包括屈服准则、塑性流动规律等。

塑性力学

02

04

01

03

机械零件设计

03

齿轮传动设计

皮带传动设计

链传动设计

蜗杆传动设计

包括齿轮的几何参数计算、强度校核、材料选择及润滑等方面的内容。

介绍皮带的选型、传动比计算、张紧与调整方法等。

讲解链条的选型、链轮设计、链的受力分析及磨损与防护等。

阐述蜗杆传动的特点、蜗轮蜗杆参数计算及材料选择等。

传动部件设计规范

A

B

C

D

螺纹连接

包括螺纹副的受力分析、螺纹连接的类型选择、紧固力矩的确定等。

连接部件选型标准

销连接

阐述销的类型、应用场合及强度计算方法,包括圆柱销和圆锥销等。

键连接

介绍键的类型、强度计算及选用原则,以及花键连接的优缺点。

无键连接

探讨胀紧连接、型面连接等无键连接的原理、特点及适用场合。

支撑结构优化方法

分析支承结构的受力情况,合理布置支承点,提高结构刚性。

支承结构设计

通过改变截面形状,如采用空心截面、工字形截面等,提高截面惯性矩和抗弯能力。

截面形状优化

在支撑结构中增加肋板或加强筋,以增强结构的整体刚度和稳定性。

肋板与加强筋设计

运用有限元方法对支撑结构进行应力、应变分析,优化结构设计方案。

有限元分析应用

系统集成设计

04

机械系统架构设计

根据功能需求,构思机械系统总体布局和主要组成部分。

机械系统方案设计

包括传动装置、执行装置、控制装置、动力源等。

机械系统基本组成

通过改进设计、选用新型材料和优化结构等方法,提高机械系统性能。

架构优化

模块化设计策略

将机械系统划分为若干独立模块,实现功能独立和结构独立。

模块化设计原理

确定模块之间的接口形式和连接方式,

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