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机械设计基础共59张

目录机械设计概述机械零件设计机械传动设计机械结构设计机械制造工艺设计机械设计实践与应用

机械设计概述01

定义机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、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。重要性机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要因素。机械设计的定义与重要性

机械设计的历史可以追溯到古代，如中国的指南车、记里鼓车等都是古代机械设计的杰作。随着工业革命的兴起，机械设计得到了飞速的发展，出现了许多新的设计理论和设计方法。历史现代机械设计已经发展成为一个综合性的学科，涉及到力学、材料学、热力学、控制学等多个领域。同时，随着计算机技术的发展，计算机辅助设计（CAD）已经成为机械设计的重要手段。发展机械设计的历史与发展

环保性原则在设计中应尽量采用可再生资源和环保材料，减少对环境的污染。安全性原则机械设计必须考虑到操作人员的安全，采取必要的防护措施。可靠性原则设计出来的机械应该具有足够的强度和刚度，以保证在规定的条件下能够正常工作。功能原则机械设计必须满足预定的功能要求，这是设计的核心。经济性原则在满足功能要求的前提下，尽量降低制造成本和使用成本。机械设计的基本原则

机械零件设计02

用于支撑旋转部件，传递扭矩和承受弯矩，如轴承、轴颈等。轴类零件用于传递动力和改变转速，包括直齿、斜齿、锥齿等类型。齿轮类零件用于支撑和固定其他零件，构成机器的主体框架，如机座、箱体等。箱体类零件用于连接和固定各个零件，如螺栓、螺母、垫圈等。紧固件零件的类型与功能

设计原则满足使用要求，保证可靠性，实现经济合理，注意工艺性和美观性。设计方法理论设计、经验设计和模型试验设计。其中理论设计基于力学、材料学等基础理论进行计算；经验设计则依赖于设计师的经验和现有资料；模型试验设计通过制作缩小比例模型进行试验，以验证设计的可行性。零件的设计原则与方法

根据零件的受力情况和材料的力学性能，进行应力分析和强度校核，以确保零件在正常工作条件下不会发生破坏。强度计算分析零件在受力作用下的变形情况，计算其刚度指标，以确保零件的变形不会影响机器的正常运行和精度要求。刚度计算零件的强度与刚度计算

选择耐磨材料，降低表面粗糙度，采用合理的润滑方式和润滑剂，以减小零件的磨损速率，延长使用寿命。针对零件可能接触的腐蚀性介质，选用耐腐蚀材料，采取合理的结构设计，如避免缝隙和死角，以防止腐蚀的发生和扩展。零件的耐磨性与耐腐蚀性设计耐腐蚀性设计耐磨性设计

机械传动设计03

010203利用摩擦力传递动力，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动力。具有传动比准确、效率高、结构紧凑等特点。啮合传动利用液体静压力传递动力，如液压泵、液压马达等。具有传动平稳、无级调速、易于实现自动化等特点。液压传动传动类型与特点

传动比与传动效率计算传动比输入转速与输出转速之比，或输入转矩与输出转矩之比。用于描述传动的变速或变矩特性。传动效率输出功率与输入功率之比，用于衡量传动的能量损失情况。影响传动效率的因素包括摩擦、啮合损失、泄漏等。

确保传动件在承受载荷时不会发生破坏或过量变形。需进行应力分析、疲劳强度校核等。强度设计保证传动件在承受载荷时不会发生过量弹性变形，以确保传动的准确性和稳定性。需进行刚度计算、变形分析等。刚度设计传动件的强度与刚度设计

传动系统的振动与噪声控制通过优化结构设计、采用减振措施等方法，降低传动系统的振动幅度和频率，提高系统稳定性。振动控制通过降低噪声源强度、采用隔声措施等方法，减少传动系统产生的噪声对环境和人员的影响。噪声控制

机械结构设计04

01框架式结构由横梁和立柱构成，承载能力强，适用于大型设备。02箱体式结构具有完整的箱壁，刚度高，密封性好，适用于高精度设备。03板块式结构由平板和肋板构成，重量轻，承载能力强，适用于中小型设备。结构类型与特点

静力学分析研究结构在静载荷作用下的应力、应变和位移，确保结构强度和刚度满足要求。动力学分析研究结构在动载荷作用下的振动、冲击和稳定性问题，确保结构动态性能稳定。有限元分析利用有限元方法对结构进行离散化建模和求解，实现复杂结构的精确分析。结构分析与设计方法

拓扑优化通过改变结构拓扑形状实现性能最优，如减少材料用量、提高刚度等。形状优化通过改变结构截面形状实现性能最优，如提高抗弯刚度、降低应力集中等。尺寸优化通过改变结构尺寸实现性能最优，如调整板厚、梁高等。轻量化设计采用高强度轻质材料、优化截面形状和尺寸等措施，实现结构轻量化。结构优化与轻量化设计

断裂力学分析应用断裂力学理论和方法对结构进行裂纹扩展分析和剩