《机械设计力学基础》PPT课件

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机械设计基础PPT完整全套教学课件

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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
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CONTENCT

• 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。

机械设计基础全套课件完整版ppt教程

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任务分析
(1)掌握机器和机构的特征。 (2)掌握构件和零件、通用零件和专用零件等概念。
任务目标
夯实理论
机器的特征
(1)它们都是人为实体(构件)的组合; (2)各个运动实体(构件)之间具有确定的相对运动; (3)能够代替或减轻人类劳动,完成有用功或实现能量转换,能进行信息处理、影像处理等功能。
任务实施
识别机器与机构 机械钟表、打字机、发报机用于传递信息都属于机器。
培养技能
机械钟表 打字机 发报机
球磨机的铁球,摇奖机不强调构件间具有确定的相对运动,它们也属于机器。
平面运动副的分类
转动副
夯实理论
转动副
夯实理论
2)移动副 只允许两构件作相对移动。
移动副
夯实理论
移动副
夯实理论
(2)高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。
凸轮副
齿轮副
夯实理论
机构中构件按运动性质分类
机 架 用来支承运动构件,相对于地面固定不动的构件。 原动件 按给定的运动规律独立运动的构件。 从动件 除原动件以外的所有活动构件。
B
4
3
2
A
D
C
计算实例
n = 3, PL = 4, PH = 0
F = 3n - 2PL- PH =3×3 – 2×4 – 0 = 1
n:机构中活动构件数; PL :机构中低副数; PH :机构中高副数; F :机构的自由度数;
构件的图样长度
构件的实际长度
夯实理论
单缸四冲程内燃机
任务实施
任务实施
1.设计要求与数据
单缸四冲程内燃机主体机构。
2.设计内容
绘制单缸四冲程内燃机的运动简图。

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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。
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• 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
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2024版机械设计基础PPT全套完整教学课件pptx

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人机交互优化
通过改进人机交互方式,提高机械操作的便捷性和舒适性。
未来机械设计的创新点与突破
• 跨领域融合:将不同领域的技术和理念融 入机械设计,创造出更具创新性和实用性 的产品。
未来机械设计的创新点与突破
新材料应用
探索和应用新型材料,提高机械 产品的性能和寿命。
先进制造技术
采用先进的制造技术,如精密加工、 超精密加工等,提高机械制造的精 度和效率。
绿色设计
注重环保和可持续发展,减少资源消耗 和环境污染。
机械设计的发展历程与趋势
集成化设计
实现多学科、多领域的协同设计和优化。
个性化设计
满足用户个性化需求,提供定制化的设计方案。
02
机械零件设计基础
机械零件的分类与功能
传动零件
包括齿轮、带轮、链轮 等,用于传递动力和扭
矩。
轴系零件
连接零件
密封零件
机械制造工艺的优化与改进
工艺优化
通过对现有工艺的改进和优化, 提高产品质量和生产效率,降低
生产成本。
新技术应用
积极引进和应用新技术、新工艺、 新材料等,推动机械制造工艺的 创新和发展。
智能化制造
借助人工智能、大数据等先进技 术,实现机械制造工艺的智能化 和自动化,提高生产效率和果
完成齿轮减速器的三维模型设 计、二维工程图绘制及装配图
等。
案例二:轴承座的设计
设计背景
轴承座是支撑轴承并传递载荷的重要部件, 广泛应用于各种机械设备中。
设计步骤
确定轴承类型、选择轴承座结构形式、计算 轴承座尺寸、校核轴承座强度等。
设计目标
实现支撑轴承、传递载荷、保证轴的旋转精 度等功能。
机械设计的发展趋势与挑战

机械设计基础 第2版 教学课件 ppt 作者 周玉丰 第4章 第4章

机械设计基础 第2版 教学课件 ppt 作者 周玉丰 第4章 第4章

方法。
第 4章

截面法
基本步骤:
1. 用假想截面将构件分为两部分,取其一;
2. 将另一部分对保留部分的作用力用截面上
的内力代替;
3. 对保留部分建立平衡方程式,确定截面上 的内力。
第 4章

截面法
第 4章
4.3
轴向拉伸或压缩时的内力
4.3.1 轴向拉伸(压缩)的概念
第 4章

FN
FN1=FA=10kN FN2=10kN+40kN=50kN
x
FN3=20kN-25kN = -5kN FN4=20kN
3.画轴力图如图(c)。
第 4章
4.4 拉压杆横截面上的应力
4.4.1 应力的概念 内力在截面上分布的密集程度。
第 4章

平均应力
拉压杆横截面上的应力
p 压杆横截面上的应力
例 题 3
解: (1)求各段轴力
FN1=F1=120kN FN2=F1-F2 =120 kN-220 kN = -100kN
x
FN
FN3=F4=160 kN
(2)作轴力图 (图b)
第 4章

拉压杆横截面上的应力
例 题 3
(3)求最大应力
AB段
AB
FN1 12 104 N 75 MPa (拉应力) 2 A 1600 m m
总应力
p dp p lim A 0 A dA
正应力σ 切应力τ
第 4章

拉压杆横截面上的应力
应力的单位为“帕”,用Pa表示。 1Pa=1N/m2, 1kPa=103Pa=1kN/m2, 常用单位为兆帕MPa, 1MPa=106Pa=1MN/m2=1N/mm2,

机械设计基础课件_第1章_物体的受力分析与平衡

机械设计基础课件_第1章_物体的受力分析与平衡

M= - Fd
M= - Fd1- Fd2= - Fd M= Fd3 - Fd4= -Fd
力偶符号: M
d d2 d1
d4
顺时针 -
F
逆时针 +
d3
性质三:力偶的作用面可以平移而不改变对刚体的作用
2 平面力偶系的合成与平衡 平面力偶系:平面一组力偶
合成:合力偶矩等于各分力偶矩代数和
平衡:合力偶矩等于零
矢量图解法:
矢量首尾相连,图形封闭,长度按比例
比例尺: N
mm
三、 平面汇交力系的平衡应用 例2—4
比例尺:
N
mm
1 3
2
3
2
1
T1 A
T2 W
T2
T1
A
W
1 3
2
T1 A
T2 W
1.3 力对点之矩、力偶
1.3.1 力对点之矩
1、力矩 力矩(力×力臂):力使物体绕O点转动的效应 m0 (F ) F d
RB 2 =(RB ′ )2+ (RB ″ )2
练习:
Fr
i k
Ft Fa
50
j A 50
100 B
Fr Fa
若已知图中Fr=2000N,Fa=700N, Ft=2400N,求A、B的支反力
A
RA′
结果: RA ′ =1100 N; RB ′ =900 N
RA ″ =1600 N; RB ″ =800 N
画受力图的步骤:p7 1)画出研究对象 2)画出主动力 3)画出约束反力 4)画出物体间的相互作用力
关键:找出二力杆 注意:每个物体分离出来画
2 1
3
F13
W F23
例2 : 杆件无重,滑轮半径可忽略,

机械设计基础课件 第1章 物体的受力分析与平衡

机械设计基础课件 第1章 物体的受力分析与平衡
21
1.1.3 物体的受力分析与受力图
(3)取整体为研究对象 由于铰链C处所受的力FC、 FC 为作用与反作用关系,这些力成对地出 现在整个系统内,称为系统内力。内力 对系统的作用相互抵消,因此可以除去 ,并不影响整个系统平衡,故内力在整 个系统的受力图上不必画出,也不能画 出。在受力图上只需画出系统以外的物 体对系统的作用力,这种力称为外力。
作用于圆柱销上有重力G,杆AB和AC的反力FAB和FAB; 因杆AB和AC均为二力杆,指向 暂假设如图示。圆柱销受力如图所示,显然这是一个平面汇交的平衡力系。
(2)列平衡方程
Fx 0 : FAB FAC cos60 0 F 0 : F sin 60 G 0 y AC
y
G E
FRx Fx1 Fx 2 Fx 3 Fx
FRy Fy1 Fy 2 Fy 3 Fy
Fry
Fy2 D Fy3 Fy1 F3 A F2
C
FR
α FR1
F1 B
合力投影定理:
合力在某轴上的投影,等于各 分力在同一轴上投影的代数和。
FR = F + F = tan Fy Fx
1.力在坐标轴上的投影 2.力的合成、合力投影定理
FR1 F1 F2 FR FR1 F3 F1 F2 F3 FRx ab gb ab ( ge be )
ab be ge
ab ac ad
o x
d Fx3 a c Fx2 Fx1 g b e
2.力系 是指作用在物体上的一组力的集合
5
1.1 基本概念和物体的受力分析
3.静力学公理
公理1:力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力,可以合成为一个合力,合力的 大小和方向由这两力为边构成的平行四边形的对角线来表示。

机械设计基础全套ppt课件

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3
4
D
机架
连 曲柄:可回转360°的连架杆 架 摇杆:摆角小于360°的连架杆 杆 滑块:作往复移动的连架杆
一.铰链四杆机构基本类型 (按连架杆类型)
铰链四杆机构
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
一曲一摇
二曲
二.(铰链四杆机构)演变类型
二摇
1.曲柄摇杆机构: 连架杆 ┌曲柄→(一般)原动件→匀速转动
本章重点:平面四杆机构主要特性和设计 本章难点:平面四杆机构的设计
第二章 平面连杆机构
铰链四杆机构的基本型式 铰链四杆机构有整转副的条件 铰链四杆机构的演变 平面四杆机构的设计
§2-1铰链四杆机构的基本型式 p.20
平面连杆机构-平面机构+低副联接 (转动、移动副) 最常用→平面四杆机构( 四个构件→四根杆)
(3)过C1、C2、 B1 A
D
P 作圆
O
在圆上任选一点A (4)AC1=L2-L1,
AC2=L2+L1→
θ
→无数解
L1=1/2(AC2-AC1)
以L1为半径作圆,交B1,B2点
P
→曲柄两位置
NM
2.导杆机构: P.31
已知:机架长L4 , K
解:
180
K
1
n
m
K 1
(1)任选固定铰链中心C→
B A
C D
解: (1)连接B1B2,C1C2并作其垂直平分线b12,c12
(2)在b12线上任取一点A, 在C12...任取一点D
步骤:
B1
1、连接B1B2, C1C2
2、作B1B2, C1C2中垂线
3、在中垂线上取一点作A, D
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1.1.2 机械零件的强度
强度反映机械零件承受载荷时抵抗破坏的能力
按工作条件分
按破坏部位和 破坏形式分
静强度 疲劳强度 整体强度 表面强度
1.1.3 载荷 静载荷
变载荷
周期性变载荷 非周期性变载荷
名义载荷
额定功率或名义功率
计算载荷
引入载荷系数K
计算载荷=K*名义载荷
1.1.4 应力 P113
1.应力
7.整体强度和表面强度
零件受载时在本体内产生应力为整体强度问题,整 体强度的形式有拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切
整体强度
F
d2
4
零件受载时,在传力的接触表面上产生应力,引起 表面强度问题。
表面强度
P
F
d
p
8.接触强度
接触应力:是在两个零件通过点接触或线接触传递 载荷时,在接触部位产生弹性变形,同时产生的很 大的应力。
第一章 机械设计力学 基础知识
1.1 载荷和应力
1.1.1 机械零部件的工作能力
以传动为主的零件一般要求有一定的强度 和刚度,即在工作负荷下不发生破坏和过大的变形 ;具有相对运动并传力的零件需要有较好的耐磨性 ;而高速转动的零件则要具有较高的振动稳定性。
工作能力
需求
强度、刚度
耐磨性
振动稳定性 ……
➢选择合理的耐磨材料,可以减少磨损
3. 采用合理的结构 4. 合理的使用和维护
1.2.2 设计准则
设计机械零件时保证零部件不产生失效所依据 的基本原则,称为设计准则。
(1) 强度设计准则
(2) 刚度设计准则 一般用途的轴
y y
y (0.0003 ~ 0.0005 )L
感谢下 载
静应力 变应力
静应力 r=1
(a)对称循环
r=-1 -1<r<1
(b)脉动循环
(c)非对称循环
r=0
循环特性系数 r min max
2.应力
工作应力 计算应力 ca
工作应力:按照材料力学的基本公式求出的、作用在零件剖 面上的应力
计算应力:零件危险剖面上呈复杂应力状态时,按照某一强 度理论求出、与单向应力等效的应力。
3.极限应力 lim lim
按照强度准则设计机械零件时,根据材料性质及应力种类而 采用材料的某个应力极限值。
极限应力
强度极限 b b 屈服极限 s s 疲劳极限 r r
脆性破坏,断裂 塑性变形 疲劳破坏
4.标准试件的疲劳极限和疲劳曲线 P114
疲劳破坏应力
N0
循环基数,对应的

r
称r 为 疲
弹性力学中的赫兹Hertz公式
H
Fn
L
1
1
1
12
E1
1
2
1 22
E2
ZE
Fn 1
L
Fn ------作用在圆柱体上的压力,N
L ------接触线长度,mm
------综合曲率半径
1 11
1 2
1 2 ------两圆柱体材料的泊松比
ZE ------材料弹性系数,E1 E2 圆柱体材
感谢下 载
失效
失稳
压杆稳定(侧弯) 振动失稳(共振)
其他
不自锁(斜面、螺旋) 打滑(摩擦传动) 松脱(如螺钉) 过热 噪声过大 腐蚀等
采用的对策
1. 控制零件尺寸 2. 合理选择材料和热处理方式 3. 合理设计机构 4. 合理使用和维护
1. 控制零件尺寸
按强度、刚度等工作能力准则计算零件尺寸,使在满 足工作要求条件下尺寸尽量紧凑。
1)校验计算
F
d2
4
2)设计计算
d
4F
3)计算承载力
F d2
4
2. 合理选择材料和热处理
➢从考虑强度出发选择强度极限高的材料
破坏
同样尺寸的零件可以承受更大载荷而不被
➢从考虑刚度出发选择弹性模量较大的材料
相同工况下可以减小变形量
➢从考虑零件的表面硬度和整体韧性出发
选择合理的热处理工艺方法
料的弹性模量
ZE
1
1
12
E1
1 22
E2
1.2 机械零部件失效形式与设计准则 1.2.1 失效形式及对策
机械零部件由于某种原因丧失工作能力而不能正常工作时称为失效。
整体破坏 拉、弯、扭、剪
强度失效
表面破坏
挤压(面接触) 接触(点、线)
刚度失效 变形过大
磨损
磨粒磨损 胶合磨损
劳极限
工程上常用对称循环 r=-1 的应力极限值
1和 1作为材料的疲劳极限
循环次数
有限寿命疲劳极限
N
1m
N0 N
5.零件的疲劳极限 P115
影响疲劳 极限的因素
1.应力集中 2.绝对尺寸 3.表面状态
K
1 ( 1)k
K
1 ( 1)k
( 1)d ( 1)d 0
( 1) ( 1) ( 1) 0
零件的对称循环疲劳极限应力
1e
K
1
1e
K
1
6.许用应力及(许用)安全系数
许用应力:计算应力允许达到的最大值。在实现条件下 找出极限应力值,在现场情况下,考虑各方面的影响, 加一个安全系数。
lim
S
lim
S
安全系数的采取原则:
在保证安全的可靠的前提下,尽可能选择较小的安全系数
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