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机械设计基础(北京科技大学)
汇报人：AA
2024-01-14
机械设计概述
机械零件设计基础
机械传动设计基础
机械制造工艺基础
机械设计中的材料选择与处理
机械设计中的创新方法与实践
contents
目
录
01
机械设计概述
定义
机械设计是机械工程的重要组成部分，它涉及到研究、构思、分析和优化机械系统的过程，旨在创造出满足特定功能要求、性能优良且经济合理的机械产品。
重要性
机械设计是制造业的基础，对于提高产品质量、降低成本、增强市场竞争力具有重要意义。一个优秀的机械设计能够带来高效、可靠且易于维护的机械产品，从而推动工业进步和社会发展。
机械设计的历史可以追溯到古代，如中国的指南车、记里鼓车等机械发明。随着工业革命的到来，机械设计逐渐发展为一门独立的学科，并经历了从经验设计到科学设计的转变。
历史
随着计算机技术的飞速发展，现代机械设计已经实现了数字化、智能化和自动化。CAD、CAE、CAM等技术的应用使得机械设计更加高效、精确和灵活。同时，新材料、新工艺和新能源的不断涌现也为机械设计提供了更多的可能性和挑战。
发展
环保原则
设计应关注环保和可持续性发展，减少对环境的负面影响。
经济原则
设计应考虑制造成本和使用成本，力求以最低的成本实现最佳的性能和功能。
美学原则
设计应注重产品的外观和造型，使其具有美感和吸引力。
功能原则
机械设计应首先满足产品的功能要求，确保产品能够完成预定的任务。
性能原则
设计应追求优良的性能，包括动力性、经济性、安全性、可靠性等。
02
机械零件设计基础
设计准则
确保零件在预定的工作条件下能够正常、安全、经济地运行，同时满足使用性能和寿命要求。
设计方法
包括理论设计、经验设计和试验设计等。其中，理论设计基于力学、材料学等基础理论进行计算和优化；经验设计则依赖于设计师的经验和现有资料进行设计；试验设计则通过试验验证和优化设计方案。
根据零件的受力情况和材料性能，进行应力分析和强度校核，以确保零件在工作过程中不会发生破坏或过量变形。
强度计算
分析零件在受力作用下的变形情况，通过刚度校核保证零件的变形量在允许范围内，以确保机器的正常运行和精度要求。
刚度计算
03
机械传动设计基础
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、制造容易、运转平稳、过载打滑等特点。
摩擦传动
利用齿轮、链轮等啮合元件传递运动和动力。具有传动比准确、结构紧凑、效率高、寿命长等特点。
啮合传动
利用液体静压力传递运动和动力。具有传动平稳、无级调速、易于实现自动化等特点。
液压传动
保证传动装置具有足够的强度、刚度、稳定性和耐磨性，同时满足使用要求，如传递的功率、转速、运动形式等。
根据传动类型和使用要求，选择合适的设计公式和参数，进行强度计算、校核和优化设计。同时考虑制造工艺性、经济性和环保性等要求。
设计方法
设计准则
根据传动类型和具体结构，考虑摩擦损失、啮合损失等因素，计算传动的效率。对于复杂传动系统，可采用功率流分析方法进行效率计算。
效率计算
根据传动的使用条件、材料特性、制造工艺等因素，采用疲劳强度理论或磨损理论进行寿命估算。对于关键传动件，可进行加速寿命试验以验证设计寿命。
寿命计算
04
机械制造工艺基础
规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。
工艺规程的定义
指导生产的重要技术文件，是工厂进行生产准备、计划调度、加工操作、安全生产、技术检测等的重要依据。
工艺规程的作用
分析产品图样、确定毛坯类型及制造方法、拟定工艺路线、确定各工序的加工余量及工序尺寸、选择设备及工艺装备、确定切削用量及工时定额等。
工艺规程的制定步骤
工艺装备的定义
机械制造过程中所使用的各种刀具、夹具、量具和辅具的总称。
工艺装备的选择原则
根据加工要求选择适当的刀具、夹具等，同时要考虑其精度、刚度、耐用度及经济性等因素。
工艺装备的设计原则
满足加工要求，保证加工精度和产品质量；结构简单，制造容易，使用方便；安全可靠，有足够的强度和刚度；有利于提高生产效率和降低成本。
工艺装备的作用
保证加工精度、提高生产效率、降低制造成本等。
05
机械设计中的材料选择与处理
非金属材料
具有优良的绝缘性、耐腐蚀性和耐磨性，如塑料、橡胶、陶瓷等。
金属材料
具有良好的导电性、导热性和延展性，广泛应用于机械制造中，如钢、铁、铜、铝等。
复合材料
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，如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。
根据机械零件的使用要求选择材料，如强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性、高温性能等。
使用性能原则
工艺性能原则
经济性原则
考虑材料的加工性能，如铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性等。
在满足使用性能和工艺性能的前提下，尽量选择价格低、来源广的材料。
03
02
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