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机械设计基础机电版电子教案

目录contents机械设计概述机电系统基本概念传动装置选择与计算机构运动学与动力学分析零件强度与刚度校核方法润滑与密封技术在机械设计中应用

01机械设计概述

机械设计是机械工程的重要组成部分，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。定义机械设计是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。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，即优化设计。重要性机械设计定义与重要性

历史机械设计的发展历程可以追溯到古代，但真正意义上的机械设计则是在工业革命之后开始发展起来的。随着科技的不断进步，机械设计也在不断发展和完善。发展趋势未来机械设计将更加注重创新性、智能化、环保性和高效性。同时，随着新材料、新工艺、新技术的不断涌现，机械设计也将迎来更多的发展机遇和挑战。机械设计历史与发展趋势

基本原则机械设计应遵循的基本原则包括满足使用要求、经济性原则、安全性原则、可靠性原则和美观性原则等。要求在进行机械设计时，需要满足一系列的要求，包括功能要求、制造要求、使用要求等。同时，还需要考虑机械零件的互换性、标准化和模块化等因素。机械设计基本原则及要求

优化设计：优化设计是一种追求最优解的设计方法，通过建立数学模型并运用数值计算方法进行求解，以获得最佳设计方案。有限元分析：有限元分析是一种数值计算方法，可以对复杂机械结构进行力学分析和优化设计。可靠性设计：可靠性设计是指在满足功能要求的前提下，通过提高零件的强度和降低应力来提高机械的可靠性。模块化设计：模块化设计是指将机械划分为若干个具有独立功能的模块，通过组合不同的模块来实现不同的功能需求。这种设计方法可以提高设计效率、降低制造成本并方便维修和更换。同时，模块化设计还有利于实现机械的标准化和系列化，提高产品的通用性和互换性。现代设计方法简介

02机电系统基本概念

机电系统是指将机械技术与电子技术相结合，通过对机械运动、能量流和信息流的协同控制，实现特定功能的系统。机电系统定义机电系统主要由机械部分、电子部分和控制部分组成，其中机械部分负责执行动作和传递力，电子部分负责处理信号和传输能量，控制部分则负责协调各部分的工作。组成要素机电系统定义与组成要素

机电系统可根据不同的分类方式分为多种类型，如按照功能可分为传动系统、控制系统和检测系统等；按照结构可分为开环系统和闭环系统等。机电系统具有高精度、高效率、高可靠性、智能化和柔性化等特点，能够广泛应用于各种工业领域。机电系统分类及特点分析特点分析分类方式

典型机电产品举例说明数控机床数控机床是一种典型的机电产品，它将计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床技术相结合，实现了对复杂工件的高精度加工。工业机器人工业机器人是另一种典型的机电产品，它能够在恶劣环境下代替人类完成各种作业，具有高度的灵活性和适应性。

机电系统发展趋势预测智能化随着人工智能技术的不断发展，机电系统的智能化水平将不断提高，能够实现更加复杂的控制和决策功能。网络化机电系统将与互联网、物联网等技术相融合，实现远程监控、故障诊断和数据分析等功能。绿色化机电系统将更加注重环保和节能设计，减少对环境的影响，提高能源利用效率。

03传动装置选择与计算

传递功率大，传动比准确，效率高，结构紧凑，但制造成本高，对安装精度要求高。齿轮传动带传动链传动蜗杆传动传动平稳，能缓冲吸振，过载保护，但传动比不准确，效率低，使用寿命较短。传动比准确，效率高，适用于较大中心距传动，但瞬时链速和瞬时传动比不是常数，传动平稳性较差。传动比大，结构紧凑，传动平稳，无噪音，但效率低，发热量大，需良好的润滑。传动类型及其特点比较

根据传动装置中各级传动的转速比和齿数比计算总传动比。传动比计算考虑传动装置的功率损失，包括齿轮啮合、轴承摩擦、润滑油搅拌等，计算传动效率。效率计算传动比和效率计算方法

选型原则根据工作机的工作要求、原动机的类型和性能、传动装置的尺寸和重量限制等条件进行选择。布局规划考虑传动装置的整体布局，包括各级传动的排列顺序、轴向尺寸和径向尺寸等，以满足工作机的安装和使用要求。传动装置选型和布局规划

03设计结果通过实例分析，展示减速器的设计过程和结果，包括各级传动的详细参数、结构特点和使用注意事项等。01设计要求根据工作机的转速、扭矩和功率要求，设计一款满足使用要求的减速器。02设计步骤选择传动类型、计算传动比和效率、进行结构设计和强度校核、绘制装配图和零件图等。实例分析：某型号减速器设计

04机构运动学与动力学分析

用简单线条和符号表示机构各构件相对运动关系。机构运动简图绘制机构自由度计算机构运动副分类根据机构运动简