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机械设计基础ppt第七章
CATALOGUE
目录
机械设计概述
零件设计与计算
传动装置设计及选型
轴系零部件设计与应用
连接与紧固技术应用
润滑与密封技术在机械设计中应用
总结回顾与拓展延伸
01
机械设计概述
机械设计定义
机械设计是根据使用要求对专用机械的工作原理、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。
机械设计重要性
机械设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能的最主要因素。机械设计的努力目标是：在各种限定的条件下设计出最好的机械，即做出优化设计。
机械设计经历了手工设计、经验设计、模型实验设计、理论设计、计算机辅助设计等阶段。随着科技的进步，机械设计的方法和手段不断更新和发展。
发展历程
未来机械设计将更加注重创新性、智能化、环保性和人性化。例如，利用人工智能技术进行智能设计，采用环保材料和制造工艺降低机械对环境的影响，以及根据人体工程学原理设计更加人性化的机械等。
发展趋势
02
零件设计与计算
传递扭矩和承受载荷，支撑传动件和传递运动。
传递任意两轴间的运动和动力，改变运动方向和速度。
支撑和固定轴类零件，保证各轴之间的相对位置精度。
连接、紧固和密封各类零件，保证机械正常运转。
轴类零件
齿轮类零件
箱体类零件
紧固件与密封件
根据零件工作条件、性能要求和材料性能进行选择。
材料选择原则
静强度计算、疲劳强度计算、断裂力学计算等。
强度计算方法
材料的力学性能决定零件的承载能力，合理选择材料和进行强度计算是零件设计的基础。
材料与强度关系
03
传动装置设计及选型
传递功率大，传动比准确，效率高，结构紧凑，但制造和安装精度要求较高，成本也较高。
适用于两轴中心距较大的传动，带具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收振动，过载时打滑起保护作用，但传动比不准确。
与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率较大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作。但瞬时链速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。
齿轮传动
带传动
链传动
传动比计算
传动比是机构中两转动构件角速度的比值，也称速比。构件a和构件b的传动比为i=ωa/ωb=na/nb，式中ωa和ωb分别为构件a和b的角速度（弧度/秒）；na和nb分别为构件a和b的转速（转/分）。
效率计算
传动装置的效率是输出功率与输入功率的比值。对于不同类型的传动装置，其效率计算方法也有所不同。例如，齿轮传动的效率主要考虑齿轮的啮合效率和轴承效率；带传动的效率主要考虑带的滑动率和轴承效率；链传动的效率主要考虑链的啮合效率和轴承效率等。
传动装置选型
根据工作机的工作要求和条件，选择适当的传动类型和型号。例如，对于大功率、高速度的传动，可以选择齿轮传动；对于中心距较大的传动，可以选择带传动或链传动等。
布局规划
在确定传动装置的类型和型号后，需要进行合理的布局规划。布局规划应考虑传动装置的安装、维护、操作方便以及安全等因素。同时，还需要考虑传动装置与其他部件的协调配合，以确保整个机械系统的正常运行。
04
轴系零部件设计与应用
根据承载情况和工作条件，轴可分为转轴、心轴和传动轴三类。
轴的类型
轴的材料
轴的结构特点
常用材料包括碳素钢、合金钢、球墨铸铁等，选择时需考虑强度、刚度和耐磨性等因素。
为满足功能和工艺要求，轴的结构应具有合理的形状、尺寸和表面粗糙度等。
03
02
01
轴承类型
根据运动方式、承载方向和大小等，可选择滚动轴承或滑动轴承。
轴承尺寸确定
根据轴的直径和轴承的承载能力，选择合适的轴承尺寸。
轴承寿命预测
基于轴承的载荷、转速和工作环境等参数，可预测其使用寿命。
清洗零部件、检查配合尺寸和表面质量等。
装配前准备
装配顺序
调整技巧
注意事项
按照先内后外、先难后易的原则进行装配。
通过调整轴承间隙、同轴度和端面跳动等，确保轴系的正常运转。
避免过紧或过松的配合，防止零部件的损坏和早期失效。
05
连接与紧固技术应用
螺纹连接类型
螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接等，根据使用场景和要求选择合适的类型。
螺纹预紧力控制
预紧力大小对连接可靠性和疲劳强度有重要影响，需通过扭矩控制、转角控制等方法实现预紧力的精确控制。
防松措施
采用摩擦防松、机械防松和永久防松等措施，防止螺纹连接在振动或冲击载荷下自行松脱。
03
花键连接
内花键和外花键组成，具有多齿承载、对中性好、导向性强等优点，适用于高速、重载和精密机械传动。
01
键连接
平键连接、半圆键连接、楔键连接等，通过键的侧面与轴槽和轮毂槽的侧面相互接
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