机械设计第三章3.pptxVIP

第三章机械设计基础本章将探讨机械设计的基本概念和原理,包括材料选择、力学分析、零件设计等方方面面。通过学习这些基础知识,为后续的复杂机械设计奠定坚实的基础。qabyqaewfessdvgsd

3.1机械设计的基本原理机械设计是将抽象的理论知识转化为具体的产品的过程。设计一款新产品需要经历需求分析、概念设计、方案评价、详细设计等多个阶段。设计过程中要遵循功能性、经济性、可靠性、安全性等基本原则，平衡各种因素得出最佳方案。

设计的一般过程1明确目标首先要明确设计的目标和要求,包括功能、性能、成本、外观等因素。这是整个设计过程的起点。2收集信息搜集相关的技术信息、市场信息和用户需求,为设计方案的确定奠定基础。3方案设计根据目标和信息,构思出多种可行的设计方案,并对其进行分析和评估,选出最优的方案。

3.1.2设计的基本原则目标性设计过程应以明确的目标为导向,不断评估和优化设计方案,确保达成预期目标。系统性设计应从整体出发,考虑各个环节的相互关系和影响,形成一个有机的系统。实用性设计应满足使用需求,兼顾美观性、功能性和可制造性等因素,确保设计方案切合实际。创新性设计应具有创新意识,运用新技术、新工艺或新思路,以实现优化和突破。

3.2力学分析静力学分析静力学分析研究机械系统在静态工况下的受力情况,通过确定各零件上的内力、外力和反力,为设计提供依据。动力学分析动力学分析研究机械系统在动态工况下的运动规律和受力情况,包括速度、加速度和惯性力的分析。

静力学分析静力学分析是机械设计中的重要组成部分。它主要研究机械零件在静负荷作用下的力学行为,包括内力分布、变形状态等。通过静力学分析,可以了解零件在工作条件下的应力水平,为强度设计提供依据。静力学分析通常采用焦点集中法、简化模型法等方法,根据各零件的形状和载荷特点,建立相应的力学模型,运用理论公式或有限元分析得出结果。分析过程需要考虑材料性能、几何尺寸、载荷工况等多方面因素,确保分析结果的准确性和可靠性。

3.2.2动力学分析运动分析动力学分析涉及机械系统的运动特性,包括位置、速度和加速度的计算。力的作用分析作用于机械系统的外部力及惯性力,并评估其对运动的影响。能量分析研究机械系统的动能、势能及其转化,有助于优化设计。

3.3应力分析应力分析是机械设计过程中的关键步骤之一。通过应力分析可以了解零件在各种外载荷作用下的应力状态,为确定合适的材料和几何尺寸提供依据。应力分析的目标是计算出零件各处的应力值,并与允许应力值进行比较,确保零件的安全性和可靠性。应力分析涉及静力学分析和动力学分析两大部分。静力学分析主要研究零件在静态外载荷作用下的应力状态,而动力学分析则关注零件在动态载荷作用下的应力情况。通过应力分析可以确定零件的关键断面,为下一步的强度验算奠定基础。

3.3.1应力的概念应力是物体在受到外力作用时,内部产生的一种响应性质。它描述了物体微元内部力的分布状态,反映了内部物质遭受的力的强度。应力是机械设计的核心概念,是确保结构和机器安全可靠运行的基础。应力可以分为内应力和外应力两种类型。内应力存在于物体内部,由物体自身的重量或外力作用产生;外应力则是来自外界的载荷,如拉伸、压缩、剪切等力。合理控制应力水平是机械设计的关键任务。

3.3.2应力分析方法1静力分析通过平衡方程来确定结构中各个部件的内力和应力。2动力分析考虑结构在动荷载作用下的应力变化规律。3有限元分析利用数值模拟技术对复杂结构进行应力分析。应力分析是机械设计的核心内容之一。根据受力情况的不同,主要有静力分析和动力分析两种方法。静力分析通过平衡方程确定结构零件的内力,从而推算出应力状态。动力分析则考虑结构在时变荷载作用下的应力变化规律。对于复杂结构,还可以采用有限元分析的数值模拟手段进行应力计算。

变形分析1变形的概念机械结构在受到外力作用时会发生形状和尺寸的变化,这种变化称为变形。变形是机械设计中非常重要的一个概念,需要进行深入的分析和计算。2变形的种类变形可分为弯曲变形、剪切变形、拉伸变形和压缩变形等不同类型。每种变形都有其特定的计算方法和应用场景。3变形分析方法常用的变形分析方法包括单元单元法、有限元法和能量法等。这些方法能够较准确地预测机械结构在复杂载荷作用下的变形情况。4变形的影响过大的变形会降低机械结构的使用性能和使用寿命,因此在设计时需要对变形进行合理的控制和限制。

3.4.1变形的概念变形是指机械零件或结构在外力作用下发生形状和尺寸的改变。这种改变可以是弹性变形，也可以是塑性变形。变形的大小和特点,不仅要满足产品的功能要求,还要保证零件在使用过程中不会超出强度极限,从而确保产品的可靠性和安全性。

3.4.2变形分析方法1有限元方法利用数值模拟计算确定材料的应变2经典理论分析采用公式推导分析零件的变形情况3试