北航机械设计课件
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北航 动力学1C 本科生课件 机械类考研资料共20页
牵连运动(convected motion)： 动系相对定系的运动
6
§1-3、点的复合运动
z'
z x' o' r' M
ro '
o
x
y' r
y
rxiyjzk r'x'i' y'j' z'k ' r o ' x o 'i y o 'j zo 'k rro' r'
•绝对（加）速度：动点相对定系的（加）速度
其中： aan 3RA 2 B aen L2
aet L
arn
vr2 R
速 度： vPr
vh
h: P 点到转轴的距离
加速度：a P r ( r )
z
h P
r
切向加速度 a t h 法向加速度 a n 2 h
xo
y
10
三、速度合成定理
vavevr
（动系为任意的运动）
四、加速度合成定理
aaaear
（动系仅限于平移）
例：已知铅垂摇杆在图示瞬时的角
速度为 ，角加速度为 ，求此瞬
解：动点： 杆上B 点 动系： 半圆滑道 定系： 地面
时水平AB杆的角速度和角加速度。 运动分析
A
R vr
AB=3R
L
r
绝对运动： 圆周运动
B
ve va
相对运动： 圆周运动 牵连运动： 曲线平移
求：B点的绝对（加）速度
1、速度分析： vavevr
vax iy jz k a a x iy jz k
6
§1-3、点的复合运动
z'
z x' o' r' M
ro '
o
x
y' r
y
rxiyjzk r'x'i' y'j' z'k ' r o ' x o 'i y o 'j zo 'k rro' r'
•绝对（加）速度：动点相对定系的（加）速度
其中： aan 3RA 2 B aen L2
aet L
arn
vr2 R
速 度： vPr
vh
h: P 点到转轴的距离
加速度：a P r ( r )
z
h P
r
切向加速度 a t h 法向加速度 a n 2 h
xo
y
10
三、速度合成定理
vavevr
（动系为任意的运动）
四、加速度合成定理
aaaear
（动系仅限于平移）
例：已知铅垂摇杆在图示瞬时的角
速度为 ，角加速度为 ，求此瞬
解：动点： 杆上B 点 动系： 半圆滑道 定系： 地面
时水平AB杆的角速度和角加速度。 运动分析
A
R vr
AB=3R
L
r
绝对运动： 圆周运动
B
ve va
相对运动： 圆周运动 牵连运动： 曲线平移
求：B点的绝对（加）速度
1、速度分析： vavevr
vax iy jz k a a x iy jz k
机械设计基础PPT完整全套教学课件
可靠性设计的方法和措施
介绍可靠性设计的方法和措施，如故障模式与影响分析、故障树分析、可靠性分配与预 计等。
可靠性设计在机械设计中的应用案例
通过具体案例介绍可靠性设计在机械设计中的应用，如航空发动机设计、汽车制动系统 设计等。
05
材料力学在机械设计中的应用
材料力学基本概念及原理回顾
02
01
03
材料力学的定义和研究对象
THANK YOU
感谢聆听
机械设计基础PPT完整全套教 学课件
目
CONTENCT
录
• 机械设计概述 • 机械零件与传动系统 • 机械制造工艺与装备 • 机械设计方法学 • 材料力学在机械设计中的应用 • 现代机械设计技术发展趋势
01
机械设计概述
机械设计定义与目的
定义
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。
人工智能在机械设计领域应用前景
人工智能概述
人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方 法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
人工智能在机械设计中的应用
通过机器学习、深度学习等技术，实现智能设计、智能优化等功能， 提高设计质量和效率。
人工智能与机械设计的未来发展
随着技术的不断进步，人工智能将在机械设计领域发挥越来越重要 的作用，实现更加智能化、自动化的设计过程。
包括原动机、传动装置和工作机三 部分。
100%
工作原理
通过传动装置将原动机的动力和运 动传递给工作机，使其完成预定的 工作。
介绍可靠性设计的方法和措施，如故障模式与影响分析、故障树分析、可靠性分配与预 计等。
可靠性设计在机械设计中的应用案例
通过具体案例介绍可靠性设计在机械设计中的应用，如航空发动机设计、汽车制动系统 设计等。
05
材料力学在机械设计中的应用
材料力学基本概念及原理回顾
02
01
03
材料力学的定义和研究对象
THANK YOU
感谢聆听
机械设计基础PPT完整全套教 学课件
目
CONTENCT
录
• 机械设计概述 • 机械零件与传动系统 • 机械制造工艺与装备 • 机械设计方法学 • 材料力学在机械设计中的应用 • 现代机械设计技术发展趋势
01
机械设计概述
机械设计定义与目的
定义
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。
人工智能在机械设计领域应用前景
人工智能概述
人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方 法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
人工智能在机械设计中的应用
通过机器学习、深度学习等技术，实现智能设计、智能优化等功能， 提高设计质量和效率。
人工智能与机械设计的未来发展
随着技术的不断进步，人工智能将在机械设计领域发挥越来越重要 的作用，实现更加智能化、自动化的设计过程。
包括原动机、传动装置和工作机三 部分。
100%
工作原理
通过传动装置将原动机的动力和运 动传递给工作机，使其完成预定的 工作。
XXXX秋季第3讲机械制图北京航空航天大学出版社
两直角边
（two right-angle edges）
投影(Projection)
坐标差 (Coordinate difference ) 斜边（Bevel edge ）-- 实长（True length）
斜边与直角边夹角 -- 倾角
Angle between the bevel edge and right-angle edge-- Angle between line and plane)
b
b
d
●
a(b)
c
投影特性:
ef
① 在其垂直的投影面上， 投影有积聚性。
② 另外两个投反映线段实长。且垂直于相应的投 影轴。
When a line is perpendicular to a projection plane, it appears as a point upon that plane.Its projection on the adjacent planes will be perpendicular to the corresponding projection axis and will represent the true length.
Z
a
V
a
A
b`
V
bx
X
H
b
ax
b`
bx
ax
X
OB
O
a
b
a
H
直角三角形法
Right Triangle Method
V
a`
b`
Z
A
a``
W
X A
α B
O
立b
a
标
H
差
（two right-angle edges）
投影(Projection)
坐标差 (Coordinate difference ) 斜边（Bevel edge ）-- 实长（True length）
斜边与直角边夹角 -- 倾角
Angle between the bevel edge and right-angle edge-- Angle between line and plane)
b
b
d
●
a(b)
c
投影特性:
ef
① 在其垂直的投影面上， 投影有积聚性。
② 另外两个投反映线段实长。且垂直于相应的投 影轴。
When a line is perpendicular to a projection plane, it appears as a point upon that plane.Its projection on the adjacent planes will be perpendicular to the corresponding projection axis and will represent the true length.
Z
a
V
a
A
b`
V
bx
X
H
b
ax
b`
bx
ax
X
OB
O
a
b
a
H
直角三角形法
Right Triangle Method
V
a`
b`
Z
A
a``
W
X A
α B
O
立b
a
标
H
差
北航-叶轮机械原理- ch5(4)
边界层理论：L. Prantl于1904年提出 边界层厚度与摩擦损失
摩擦损失计算
l fric
2
d 1 hyd
v2 dx 2
式中， 为摩擦阻力系数，与Re和表面粗糙度相关 f (Re,r / K)
dhyd 为水力直径，对于半径为r的圆截面：dhyd 2r
对于长、宽分别为a、b的矩形截面：dhyd
航空叶轮机械原理
第五章 离心压气机
北京航空航天大学 航空发动机数值仿真研究中心
金东海 2019年春
主要内容
第一节 工作过程及性能参数 第二节 叶轮理论 第三节 固定元件（进气装置、扩压器、排气装置） 第四节 叶轮损失 第五节 性能特性
第六节 相似理论的应用——比转速 第七节 水泵的气蚀问题
第四节 叶轮损失
分离损失
易分离位置——进口分离
轮盖处：加速过急、扩压加剧，易 分离
轮盘处：转弯过急，形成冲击分离
迎角特性（冲击损失）
第四节 叶轮损失
尾迹损失
Lwake
wake
v22 2
式中， wake 为尾迹损失系数
总损失系数经验关系
爱盖尔特经验式（后弯式叶轮）
前弯叶片式叶轮气流出口绝对速度比后弯高，易使扩压器进入 跨声速
前弯叶片式叶轮流道短但弯度大、扩张角大，易分离 前弯叶片式叶轮流道出口速度分布更加不均匀
a、后弯叶片式
前、后弯叶片叶轮流道内部速度分布比较
b、前弯叶片式
第二节 叶轮理论
不同形式叶轮的反力度（Reaction ratio）
离心压气机的主要性能参数
流量： 质量流量 G VA 体积流量 Q VA G /
摩擦损失计算
l fric
2
d 1 hyd
v2 dx 2
式中， 为摩擦阻力系数，与Re和表面粗糙度相关 f (Re,r / K)
dhyd 为水力直径，对于半径为r的圆截面：dhyd 2r
对于长、宽分别为a、b的矩形截面：dhyd
航空叶轮机械原理
第五章 离心压气机
北京航空航天大学 航空发动机数值仿真研究中心
金东海 2019年春
主要内容
第一节 工作过程及性能参数 第二节 叶轮理论 第三节 固定元件（进气装置、扩压器、排气装置） 第四节 叶轮损失 第五节 性能特性
第六节 相似理论的应用——比转速 第七节 水泵的气蚀问题
第四节 叶轮损失
分离损失
易分离位置——进口分离
轮盖处：加速过急、扩压加剧，易 分离
轮盘处：转弯过急，形成冲击分离
迎角特性（冲击损失）
第四节 叶轮损失
尾迹损失
Lwake
wake
v22 2
式中， wake 为尾迹损失系数
总损失系数经验关系
爱盖尔特经验式（后弯式叶轮）
前弯叶片式叶轮气流出口绝对速度比后弯高，易使扩压器进入 跨声速
前弯叶片式叶轮流道短但弯度大、扩张角大，易分离 前弯叶片式叶轮流道出口速度分布更加不均匀
a、后弯叶片式
前、后弯叶片叶轮流道内部速度分布比较
b、前弯叶片式
第二节 叶轮理论
不同形式叶轮的反力度（Reaction ratio）
离心压气机的主要性能参数
流量： 质量流量 G VA 体积流量 Q VA G /
北航机械课程设计
北航机械课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械设计的基本原理，理解机械结构的功能和特点。
2. 使学生了解并掌握机械制图的基本知识，能够正确阅读和绘制机械图纸。
3. 让学生熟悉机械加工工艺，了解不同加工方法的特点及适用范围。
技能目标：1. 培养学生运用机械设计原理解决实际问题的能力，能够进行简单的机械结构设计。
2. 培养学生运用CAD软件进行机械图纸绘制的能力，提高制图效率。
3. 培养学生运用机械加工知识，合理选择加工工艺，提高加工质量。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设计的兴趣，激发创新意识，增强实践能力。
2. 培养学生具备良好的团队合作精神，学会与他人沟通交流，提高解决问题的能力。
3. 培养学生严谨细致的工作态度，树立质量意识，为我国航空事业的发展贡献力量。
本课程针对北航机械专业学生，结合学科特点和学生实际情况，注重理论知识与实践操作的相结合。
通过本课程的学习，使学生能够掌握机械设计的基本原理和制图技能，培养具备创新意识和实践能力的机械专业人才。
同时，课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 机械设计基本原理：包括机械结构设计、机械传动设计、机械零件设计等内容，对应教材第1章至第3章。
- 机械结构设计：讲解结构设计的基本原则，分析典型机械结构的应用实例。
- 机械传动设计：介绍传动原理，分析常用传动方式的特点及应用。
- 机械零件设计：讲解零件设计的基本要求，分析各类零件的设计方法和步骤。
2. 机械制图：包括制图基本知识、机械零件表达方法、装配图等内容，对应教材第4章至第6章。
- 制图基本知识：教授制图标准、投影原理等基础知识。
- 机械零件表达方法：介绍视图、剖面图、局部放大图等表达方法。
- 装配图：讲解装配图的绘制方法，培养学生阅读和绘制装配图的能力。
3. 机械加工工艺：包括金属切削加工、特种加工、工艺参数选择等内容，对应教材第7章至第9章。
- 金属切削加工：介绍车、铣、磨等常见切削加工方法。
机械设计基础PPT完整全套教学课件
的强度和刚度。
优化设计
在满足强度要求的前提下，通过改 进结构形状、减轻重量、降低应力 集中等措施，提高零件的承载能力 和使用寿命。
疲劳强度分析
针对承受交变载荷的零件，进行疲 劳强度分析和寿命预测，确保其在 长期使用过程中不发生疲劳破坏。
03
连接件与紧固件设计
螺纹连接件设计原理及选型
螺纹连接件基本概念
06
液压与气压传动系统设计基础
液压传动系统工作原理及组成
液压泵
将机械能转换为液压 能的装置，提供动力 源。
液压马达和液压缸
将液压能转换为机械 能的执行元件，实现 往复或旋转运动。
控制阀
控制液压系统中油液 的流动方向、压力和 流量，以满足执行元 件的动作要求。
辅助元件
包括油箱、滤油器、 冷却器、加热器等， 保证系统正常工作。
机械设计基础PPT完整全套教学 课件
• 机械设计概述 • 机械零件设计基础 • 连接件与紧固件设计 • 传动装置设计基础 • 轴系零部件设计基础 • 液压与气压传动系统设计基础 • 总结回顾与拓展延伸
01
机械设计概述
机械设计定义与分类
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。
实际案例分析与讨论
典型机械产品的设计 案例解析
机械设计中的创新思 维和实践
实际工程问题的分析 和解决方案
行业前沿动态分享
机械设计领域的最新研究成果和趋势 智能制造、数字化和绿色制造等新技术在机械设计中的应用
机械设计面临的挑战和机遇
THANK YOU
优化设计
在满足强度要求的前提下，通过改 进结构形状、减轻重量、降低应力 集中等措施，提高零件的承载能力 和使用寿命。
疲劳强度分析
针对承受交变载荷的零件，进行疲 劳强度分析和寿命预测，确保其在 长期使用过程中不发生疲劳破坏。
03
连接件与紧固件设计
螺纹连接件设计原理及选型
螺纹连接件基本概念
06
液压与气压传动系统设计基础
液压传动系统工作原理及组成
液压泵
将机械能转换为液压 能的装置，提供动力 源。
液压马达和液压缸
将液压能转换为机械 能的执行元件，实现 往复或旋转运动。
控制阀
控制液压系统中油液 的流动方向、压力和 流量，以满足执行元 件的动作要求。
辅助元件
包括油箱、滤油器、 冷却器、加热器等， 保证系统正常工作。
机械设计基础PPT完整全套教学 课件
• 机械设计概述 • 机械零件设计基础 • 连接件与紧固件设计 • 传动装置设计基础 • 轴系零部件设计基础 • 液压与气压传动系统设计基础 • 总结回顾与拓展延伸
01
机械设计概述
机械设计定义与分类
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。
实际案例分析与讨论
典型机械产品的设计 案例解析
机械设计中的创新思 维和实践
实际工程问题的分析 和解决方案
行业前沿动态分享
机械设计领域的最新研究成果和趋势 智能制造、数字化和绿色制造等新技术在机械设计中的应用
机械设计面临的挑战和机遇
THANK YOU
北航机械设计基础Chapter1
产品见表2
BACK
第二十五页，编辑于星期六：十九点 分。
表2 机械发展过程
第二十六页，编辑于星期六：十九点 分。
表3 机械设计理论的发展过程
第二十七页，编辑于星期六：十九点 分。
表4 机械制造技术的发展过程
第二十八页，编辑于星期六：十九点 分。
环保
机械工程的发展，提高了人类的生活 生存水平，同时带来了负面影响——环境 污染，废气、废水，资源的消耗，破坏自 然环境。人们逐渐认识到环保的重要性。 降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治 理和减轻以致消除环境污染是我们的发展 目标。
• 采油机 点击观看
• 内燃机 点击观看 • 牛头刨床 点击观看
BACK
第五页，编辑于星期六：十九点 分。
机器的特征
• 由许多机件组合而成 • 各机件之间具有确定的相对运动 • 能实现能量转换或做有用的机械功的装置
第六页，编辑于星期六：十九点 分。
机器的组成
• 机器通常是机电一体化产品，有机械与电 控两部分组成
BACK
第三十五页，编辑于星期六：十九点 分。
5、机械零件设计的基本要求
• 强度 • 刚度 • 耐磨性 • 振动稳定性 • 耐热性
BACK
第三十六页，编辑于星期六：十九点 分。
强度
• 零件抵抗断裂破坏和塑性变形的能力
刚度
• 零件抵抗弹性变形的能力
BACK
第三十七页，编辑于星期六：十九点 分。
耐磨性
常用机构
• 机器中普遍使用的机构称为常用机构。 例如：曲柄滑块机构 点击观看 凸轮机构 点击观看 齿轮机构 点击观看 蜗轮蜗杆机构 点击观看
BACK
第十页，编辑于星期六：十九点 分。
构件
BACK
第二十五页，编辑于星期六：十九点 分。
表2 机械发展过程
第二十六页，编辑于星期六：十九点 分。
表3 机械设计理论的发展过程
第二十七页，编辑于星期六：十九点 分。
表4 机械制造技术的发展过程
第二十八页，编辑于星期六：十九点 分。
环保
机械工程的发展，提高了人类的生活 生存水平，同时带来了负面影响——环境 污染，废气、废水，资源的消耗，破坏自 然环境。人们逐渐认识到环保的重要性。 降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治 理和减轻以致消除环境污染是我们的发展 目标。
• 采油机 点击观看
• 内燃机 点击观看 • 牛头刨床 点击观看
BACK
第五页，编辑于星期六：十九点 分。
机器的特征
• 由许多机件组合而成 • 各机件之间具有确定的相对运动 • 能实现能量转换或做有用的机械功的装置
第六页，编辑于星期六：十九点 分。
机器的组成
• 机器通常是机电一体化产品，有机械与电 控两部分组成
BACK
第三十五页，编辑于星期六：十九点 分。
5、机械零件设计的基本要求
• 强度 • 刚度 • 耐磨性 • 振动稳定性 • 耐热性
BACK
第三十六页，编辑于星期六：十九点 分。
强度
• 零件抵抗断裂破坏和塑性变形的能力
刚度
• 零件抵抗弹性变形的能力
BACK
第三十七页，编辑于星期六：十九点 分。
耐磨性
常用机构
• 机器中普遍使用的机构称为常用机构。 例如：曲柄滑块机构 点击观看 凸轮机构 点击观看 齿轮机构 点击观看 蜗轮蜗杆机构 点击观看
BACK
第十页，编辑于星期六：十九点 分。
构件
机械设计基础全套PPT电子课件教案完整版
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。
功能需求原则
可靠性原则
经济性原则
安全性原则
设计应满足机器或设备的预定功能要求。
设计应追求最佳的经济效益，包括降低成本、提高生产率和产品质量等。
设计应确保机器或设备的可靠性，使其在规定的条件下和规定的时间内完成规定的功能。
04
CHAPTER
连接与紧固设计
详细解释螺纹的形成过程、不同类型螺纹的特点以及螺纹的主要参数，如螺距、牙型角等。
螺纹的形成、类型和参数
螺纹连接的基本类型
螺纹连接的预紧和防松
螺旋传动的应用和分类
介绍常见的螺纹连接类型，如螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接等，并分析其适用场合和优缺点。
阐述螺纹连接预紧的目的和方法，以及防松措施，如摩擦防松、机械防松等。
02
CHAPTER
机械零件设计基础
满足功能要求，保证可靠性，降低成本，便于制造和装配。
设计准则
理论设计、经验设计、模型试验和有限元分析等。
设计方法
运用数学优化方法，寻求最佳设计方案。
优化设计
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、有色金属等。
材料选择
根据零件的受力情况和材料的力学性能，进行强度校核和寿命估算。
06
CHAPTER
轴系零部件设计
轴的结构设计
确定轴的合理外形和全部结构尺寸。
轴的设计计算
包括强度计算和刚度计算。
轴的校核
对设计完成的轴进行强度和刚度校核，以确保其满足使用要求。
联轴器的选用与设计
离合器的选用与设计
制动器的选用与设计
07
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。
功能需求原则
可靠性原则
经济性原则
安全性原则
设计应满足机器或设备的预定功能要求。
设计应追求最佳的经济效益，包括降低成本、提高生产率和产品质量等。
设计应确保机器或设备的可靠性，使其在规定的条件下和规定的时间内完成规定的功能。
04
CHAPTER
连接与紧固设计
详细解释螺纹的形成过程、不同类型螺纹的特点以及螺纹的主要参数，如螺距、牙型角等。
螺纹的形成、类型和参数
螺纹连接的基本类型
螺纹连接的预紧和防松
螺旋传动的应用和分类
介绍常见的螺纹连接类型，如螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接等，并分析其适用场合和优缺点。
阐述螺纹连接预紧的目的和方法，以及防松措施，如摩擦防松、机械防松等。
02
CHAPTER
机械零件设计基础
满足功能要求，保证可靠性，降低成本，便于制造和装配。
设计准则
理论设计、经验设计、模型试验和有限元分析等。
设计方法
运用数学优化方法，寻求最佳设计方案。
优化设计
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、有色金属等。
材料选择
根据零件的受力情况和材料的力学性能，进行强度校核和寿命估算。
06
CHAPTER
轴系零部件设计
轴的结构设计
确定轴的合理外形和全部结构尺寸。
轴的设计计算
包括强度计算和刚度计算。
轴的校核
对设计完成的轴进行强度和刚度校核，以确保其满足使用要求。
联轴器的选用与设计
离合器的选用与设计
制动器的选用与设计
07