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机械设计基础第13章

汇报人：AA

2024-01-12

contents

目录

机械设计概述

机械零件设计基础

连接设计

传动设计

轴系设计

机械设计实践与应用

01

机械设计概述

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，旨在满足特定功能要求并优化性能。

定义

机械设计在现代工业中占据核心地位，它是产品创新、提高生产效率、降低成本和增强竞争力的关键。一个优秀的机械设计能够确保产品的可靠性、耐用性和高效性，从而为企业创造更大的价值。

重要性

设计应首先满足产品的功能要求，确保机械系统能够按照预期目标进行工作。

功能原则

设计应鼓励创新思维，探索新的技术、材料和方法，以提高产品的竞争力和附加值。

创新性原则

设计应考虑成本效益，力求以最低的成本实现所需功能，提高产品的经济效益。

经济性原则

设计应确保产品的可靠性，使其在规定的条件和时间内能够正常工作，减少故障和维修成本。

可靠性原则

设计应遵循安全标准和规范，确保产品在使用过程中不会对人员和环境造成伤害。

安全性原则

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古代机械设计

古代机械设计主要依赖于工匠的经验和技艺，设计过程缺乏科学性和系统性。然而，一些古代文明如古希腊、古罗马和古埃及等，在机械设计方面仍取得了显著成就，如阿基米德的水泵和螺旋扬水机等。

近代机械设计

随着工业革命的兴起和科学技术的发展，近代机械设计逐渐形成了以力学、热力学、材料力学等为基础的理论体系。同时，新的设计工具如绘图仪、计算尺等也逐渐出现，为机械设计提供了更多的便利。

现代机械设计

现代机械设计在继承和发展近代机械设计的基础上，引入了计算机科学、优化理论、有限元分析等先进技术和方法。这使得机械设计更加精确、高效和智能化，能够满足日益复杂的工程需求。

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机械零件设计基础

保证零件在正常工作条件下具有足够的强度，不发生断裂或塑性变形。

强度准则

保证零件在受到外力作用时具有足够的刚度，不发生过大的弹性变形。

刚度准则

保证零件在长期使用过程中具有足够的耐磨性，不发生过度的磨损。

耐磨性准则

保证零件在恶劣环境下具有足够的耐腐蚀性，不发生锈蚀或腐蚀。

耐腐蚀性准则

根据零件的工作条件和性能要求，选择合适的材料，如钢、铸铁、铝合金等。

材料选择

热处理

表面处理

精密加工

通过淬火、回火、渗碳等热处理方法，改善材料的力学性能和加工性能。

通过喷涂、电镀、化学镀等表面处理方法，提高零件的耐磨性、耐腐蚀性和美观性。

采用高精度机床和先进的加工工艺，保证零件的精度和表面质量。

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连接设计

如焊接、铆接、过盈连接等，连接牢固，不可拆卸，适用于长期固定连接。

不可拆连接

可拆连接

弹性连接

如螺纹连接、键连接、销连接等，可方便地进行装拆，适用于需要经常拆卸的场合。

如弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器等，能吸收振动和冲击，适用于有振动和冲击的场合。

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保证连接的可靠性、紧固性和经济性，同时考虑装拆方便和维修便利。

设计原则

根据连接类型、使用要求和工作环境等因素，选择合适的连接方式和标准件，进行连接的结构设计和强度校核。

设计方法

采用预紧力、增加摩擦力、利用变形等方法提高连接的紧固性。

采用锁紧装置、增加防松元件、采用特殊螺纹等方法防止连接松动。

防松措施

紧固措施

04

传动设计

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、制造容易、运转平稳、噪音低、过载保护等优点，但传动效率低，且不能保证准确的传动比。

啮合传动

利用两构件的相互啮合来传递运动和动力，如齿轮传动、链传动等。具有结构紧凑、效率高、寿命长等优点，但制造和安装精度要求较高，且噪音和振动较大。

设计原则

根据工作条件和设计要求，选择合适的传动类型；保证传动装置具有足够的强度、刚度和稳定性；尽量减小传动装置的体积和重量，提高传动效率；考虑制造、安装、维护和成本等因素。

设计方法

根据已知条件，计算所需传动的功率、转速和扭矩等参数；选择合适的传动类型和结构形式；进行传动装置的强度、刚度和稳定性校核；优化设计方案，满足各项性能指标。

指传动装置输出功与输入功之比。不同类型的传动装置效率差异较大，如齿轮传动的效率可达95%以上，而带传动的效率一般只有80%左右。提高传动效率的措施包括减小摩擦损失、降低风阻和轴承摩擦等。

传动效率

为保证传动装置的正常运转和延长使用寿命，必须采取适当的润滑措施。常用的润滑方式有油润滑、脂润滑和固体润滑等。选择合适的润滑剂和润滑方式，定期检查和更换润滑剂，保持传动装置的清洁和良好润滑状态。

润滑措施

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轴系设计

设计原则

确保轴系的刚度、强度、稳定性和耐久性满足使用要求；尽量减小轴系的重量和体积，提高经济效益；考虑轴系的制造工艺性和装配工艺性。

设计方法