机械设计基础课程设计ppt课件
机械设计基础PPT完整全套教学课件

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
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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。
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针对较优方案进行细节优化,如结构改进、性能提升等,形成最 终设计方案。
设计计算的步骤与注意事项
设计计算步骤
根据设计方案,进行受力分析、强度校核、刚度计算等,确定关键零部件的尺 寸和参数。
注意事项
在设计计算过程中,要遵循相关设计规范和标准,确保计算结果的准确性和可 靠性。同时,要注意考虑制造、装配、调试等环节的实际情况,确保设计的可 实施性。
设计方案应具有创新性和 可行性
设计成果应包含完整的图 纸、说明书和报告
课程设计的评价标准
01
设计方案的创 意性和实用性
02
设计过程的规 范性和严谨性
设计成果的质 量和完整性
03
04
团队合作和沟 通能力
05
课程设计过程与方法
设计思路的确定与拓展
明确设计任务和要求
01
了解设计对象、功能需求、性能指标等,形成初步设计思路。
01
02
03
04
功能需求原理
设计应满足产品的功能需求, 包括使用功能、操作功能、维
护功能等。
可靠性原理
设计应确保产品的可靠性,即 产品在规定条件下和规定时间
内完成规定功能的能力。
安全性原理
设计应考虑产品的安全性,防 止因设计不当导致的意外事故。
经济性原理
设计应在满足功能需求的前提 下,追求最低的成本和最高的
THANKS
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高设计效率和准确性。
绿色设计
环保意识的提高使得绿色设计成 为机械设计领域的重要发展趋势, 通过采用环保材料和优化设计方 案等手段降低机械产品的能耗和
排放。
模块化设计
模块化设计可以提高机械产品的 通用性和互换性,降低生产成本 和维护成本,是机械设计领域的
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3
机械设计的定义与重要性
• 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。
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4
机械设计的定义与重要性
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。
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18
液压与气压传动系统的维护与保养
日常维护
保持系统清洁、定期更换液压油或空 气滤清器滤芯等。
定期保养
检查系统各元件的工作状态,及时更 换损坏的密封件和易损件等。
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故障诊断与排除
熟悉系统故障现象和原因,掌握相应 的排除方法。
系统改进与优化
根据使用情况和实际需求,对系统进 行改进和优化,提高系统性能和效率 。
数字化与智能化融合
借助大数据、人工智能等技术,实现机械设 计的数字化和智能化。
个性化与定制化
满足用户个性化需求,提供定制化的机械设 计服务。
跨界融合与创新
鼓励不同领域的跨界合作,创造全新的机械 设计理念和方法。
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绿色与可持续发展
倡导环保、节能的设计理念,推动机械设计 的绿色化和可持续发展。
等。
创新性原则
设计应鼓励创新思维,探索新 的技术、新的材料和新的工艺
。
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6
机械设计的发展历程与趋势
数字化设计
利用计算机技术和数字化工具 进行高效、精确的设计。
绿色设计
注重环保、节能、可持续发展 等方面的设计。
发展历程
从手工设计到计算机辅助设计 (CAD),再到现在的数字化 、智能化设计。
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5
照相机
第一章 绪论
6
凸轮机构
第一章 绪论
7
齿轮机构
第一章 绪论
8
棘轮机构
第一章 绪论
9
一、机械、机器和机构
机器实例:内燃机
进气阀3
排气阀4 活塞2 1、功能:内燃机 顶杆8 是将燃气燃烧时的热 连杆5 能转化为机械能的机 器。 曲轴6 2、组成包含三种机构: 曲柄滑块机构,将活塞往复 移动转化为曲柄的连续转动; 齿轮9 齿轮机构,改变转速大小和 转向;凸轮机构,将凸轮的 连续转动转变为推杆往复移动。 气缸体 1
第一章 绪论
33
三、机械零件设计的一般步骤
6)细节设计完成后,必要时进行详细的校核计算, 以判定结构的合理性。 7)画出零件的工作图,并写出计算说明书。
第一章 绪论
34
作业
• P13 • 1-1 • 1-2
第一章 绪论 2、机构的特征
只具有机器的前两个特征——机构 如 凸轮机构(配气机构):把回转运动→直线运动 曲柄滑块机构:将活塞的直线运动→曲柄的回转 运动
14
3、机器和机构的关系
机器是由一种或多种机构组成的。
第一章 绪论
15
三、构件和零件
1. 机器由机构组成:
2. 机构是人工组合的构件系统,必须满足两点:若干构
第一章 绪论 2)表面接触强度
产生原因:点、线接触的零件受载后产生的局部应力 失效形式:
21
静载荷:脆性材料的表面压碎和塑性材料的表面塑性变形;
循环接触:表面疲劳磨损,疲劳点蚀(在交变应力的反复作 用下,零件表面的金属成小片状脱落下来而形成一些小凹坑 的现象) 不发生失效的强度条件:σH≤[σH]
5.部件:若干个零件的装配体
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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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实践环节要求
学生需掌握机械设计的基本原理和方法,具备一 定的创新能力和团队协作精神。
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27
典型机械产品设计案例解析
案例选择原则
具有代表性、启发性、实用性,能够体现机械设计的基本原理和 方法。
案例解析内容
包括产品的功能分析、结构设计、制造工艺、性能测试等方面。
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案例解析方法
发展
现代机械设计已经发展成为一个综合性的学科,涵盖了力学 、材料学、热力学、控制学等多个领域的知识。同时,随着 计算机技术的发展,机械设计也逐渐实现了数字化和智能化 。
5
机械设计的分类与内容
要点一
分类
根据设计对象的不同,机械设计可分为零件设计、部件设 计和总体设计三个层次。根据设计任务的不同,机械设计 可分为新型设计、继承设计和变型设计三种类型。
包括气源、执行元件、控制元件、辅助元件等。
气压传动的基本参数
包括压力、流量、功率等,以及它们之间的关系和计算。
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24
液压与气压元件的选用与计算
液压元件的选用
根据系统需求和性能要求,选择 合适的液压泵、液压马达、液压
缸等元件。
气压元件的选用
根据系统需求和性能要求,选择 合适的气动马达、气缸等元件。
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液压传动的基本原理
利用液体静压力传递动力和运动,实现各种机械功能。
液压系统的组成
包括动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等。
液压传动的基本参数
包括压力、流量、功率等,以及它们之间的关系和计算。
23
气压传动设计基础
气压传动的基本原理
利用气体压力传递动力和运动,实现各种机械功能。
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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
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机械设计基础全套ppt 课件•机械设计概述•机械零件设计基础•传动系统设计•轴系零部件设计目录•连接与紧固件设计•液压与气压传动系统设计•现代设计方法在机械设计中的应用机械设计概述01机械设计定义与分类•机械设计的定义: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。
•新型设计:应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术,设计过去没有过的新型机械。
•继承设计:根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新,以提高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用。
•变型设计:为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出不同于标准型的变型产品。
机械设计原则技术性能准则:技术性能包括产品功能、制造和运行状况在内的一切性能,既包含静态性能,又包含动态性能。
经济性准则:提高设计经济性的途径有:选择适当的设计准则,避免或减小过剩设计;采用现代设计方法,合理地设计零部件或系统;设计高效率的零部件;提高制造精度,采用可靠性设计,优化产品设计结构,减少维修频次和维修量,延长产品寿命。
可靠性准则可靠性是指产品在规定的使用条件下,在预期的使用寿命内,完成规定功能的能力。
可靠性不仅与产品有关,还与产品的使用有关。
安全性准则安全性指产品在流通和使用过程中,有关危害人身安全与健康的风险大小。
经验设计根据已有的经验公式或设计者本人的工作经验,或借助类比方法所进行的设计。
它主要适用于使用要求不大变动而结构形状已典型化的零部件。
理论设计依靠现有的科学理论和试验数据所进行的设计。
它是一种定量设计,凡属重要和大型的结构均应采用理论设计。
类比设计应用类比推理方法进行的设计。
它适用于有定型产品的零部件和工艺装备的设计,特别适用于对系列产品的改进和新产品的开发。
绿色是从环境保护领域中引用来的,人类社会的发展必将走向人类社会与自然界的和谐。
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级精度查表)。 电机所需功率:
Pd
Pw
kW
精选
6
2、选择电动机
类型选择:
推荐选用Y系列三相异步电动机,安装形式为B3。
型号确定:
由P147表16-1确定电动机型号及技术数据。
同步转速nt:推荐选用1500 r/min。 额定功率Pe:应使Pe ≥Pd。 满载转速nm:为传动比计算提供依据。 例:选用电机为Y132M-4-B3。
运输带拉力F(N) 6100 6180 6030 6000 6060 6150 6090 6120 6200 6300 6180 6250
运输带速度V(m/s2) 1.50 1.55 1.42 1.45 1.40 1.54 1.60 1.48 1.55 1.58 1.56 1.52
卷筒直径D(mm) 280 300 300 300 250 300 250 260 280 300 260 270
机械设计基础 课程设计
精选
1
第一讲 设计任务布置
精选
2
一、设计题目
设计题目:带式输送
机中单级斜齿圆柱齿轮减速 器。
工作条件:两班制工 作,使用年限为5年,单向 连续运转,载荷平稳。
运动简图: 原始数据:
皮带传动
高速轴Ⅰ
联轴器 卷筒
电机 低速轴Ⅱ
减速器 运输带
数据 题号 1 2
34
567
8 9 10 11 12
参考图样:《机械设计课程设计》P198~P201。
精选
3
二、设计任务
1)在A1图纸上完成减速器装配图一张。 。
2)在A2图纸上绘制轴零件工作图一张。 低速轴,参考图样见P53。 3)完成设计计算说明书一份。 说明书内容、要求及书写格式见P62。
三、设计方法和步骤
参照P1~P64进行。 注:除另外说明,以上所标页码均为《机械设计课程设计》 页码,下同。
D:卷筒直径,mm,见原始数据。
总传动比:
i nm
nm:电动机满载转速n,w r/min。
2.分配传动比
各种传动中每级传动比的推荐值见P7表2-3。
取带传动比为2~4,则齿轮传动比
应使
i1= i/2~4 i1≤5
精选
8
三、传动装置的运动和动力参数计算(见P8)
1.各轴转速
nⅠ= nw·i 1 r/min
精选
4
第二讲 传动装置的总体设计
精选
5
一、选择电动机(见P5~P6)
1、确定电动机所需功率
输出功率:
FV
Pw
kW 1000
F:运输带拉力,N。
V:运输带速度,m/s2。
总效率:
1 2 3 4 2 5
η1 :带传动效率; η2 :圆柱齿轮传动效率; η3 :联轴器传动效率; η4 :滚动轴承效率; η5 :运输机滚筒效率。 以上各传动装置机械效率查P6表2-2确定( 齿轮效率按8
nⅡ= nw r/min nⅠ, nⅡ:分别为高速轴、低速轴转速。 nW:滚筒转速,r/min。 2.各轴功率
按电动机的所需功率Pd计算:
PⅠ=Pd η1 kW
PⅡ=PⅠη2 η4 kW PⅠ, PⅡ:分别为高速轴,低速轴功率。 各效率值同前。
3.各轴转矩
TⅠ=9550PⅠ/nⅠ N·m
TⅡ=9550PⅡ/nⅡ N·m
L1 L
J型轴孔
L1 J1型轴孔
13
2.型号选择 按不小于轴的转矩T,转速n和初算最小轴径dmin的值选取 联轴器型号。 低速轴最小轴径应由所选联轴器标准孔径最终确定。 联轴器标记示例说明:
T6 L 联 轴 J3 A 器 860 G4B 3 2 83 4 J1A 3 860
型号为TL6的弹性销联轴器。
精选
11
二、轴的最小直径(见P13)
1.初算轴的最小直径 计算见《机械设计基础》P240。 高速轴Ⅰ:最小轴径轴段与皮带轮合,一个键槽,得
dⅠmin 1.0
51
137pⅠ nⅠ
mm
低速轴Ⅱ :最小轴径轴段与联轴器配合,一个键槽,得
dⅡmin1.051036n pⅡ Ⅱ mm
PⅠ、 PⅡ:已计算轴功率,kW。 nⅠ、 nⅡ :已计算轴转速,r/min。 2.轴的最小直径确定
精选
15
第四讲 减速器装配草图设计
精选
16
一、概述(见P21)
基本方法:边画、边算、边改。
二、设计装配图的准备(见P21~P24)
1.箱体结构型式的确定 箱体结构介绍见P15~P17。 铸造箱体结构尺寸见P24表5-1。 2.润滑方式的选择 减速器的润滑说明见P17~P20。 1)齿轮的润滑 采用油池浸油润滑。
高速轴最小轴径应由皮带轮孔径确定,也可参考电机轴径
确定。 低速轴最小轴径应由以下所选联轴器标准孔径确定。
应保证: 高速轴最小轴精径选<低速轴最小轴径
12
三、选择联轴器(见P13)
1.类型 推荐选用弹性套注销联轴器(见P128表13-5)。
L1
L
L
Z型轴孔
Y型轴孔
Z型轴孔:阶梯形圆锥轴孔。 Y型轴孔:长圆柱轴孔。 J型轴孔: 阶梯形圆柱轴孔。 J1型轴孔:短圆柱轴孔。 精选
TⅠ, TⅡ:分别为高速轴,低速轴转矩。
精选
9
第三讲 零部件的设计计算和选择
精选
10
一、齿轮设计计算(见P12)
1.参数选择和强度计算 按标准斜齿圆柱齿轮传动设计。
设计计算仿照《机械设计基础》P110例5-1。 齿轮结构及尺寸见P188~P189。 2.参数和计算要求 1)模数应取标准值; 2)中心距,齿宽,结构尺寸应圆整; 3)不允许圆整的尺寸应精确到小数点后三位,角度应精 确到秒。
主动端:
J型轴孔,A型(圆头)键槽,d1=38mm,L1=60mm。 从动端:
J1型轴孔,A型(圆头)键槽,d2=38mm,L1=60mm。 d1:主动端轴孔孔径。 d2:从动端轴孔孔径。 dz:圆锥轴孔公称直径。
精选
14
四、初选滚动轴承(见P13)
1.类型 推荐选用: 圆锥滚子轴承(3类)02系列或03系列(见P113表12-3)。 角接触球轴承(7类)02系列或03系列(见P119表12-6)。 2.型号选择 轴承型号由轴承类型、尺寸系列和内径代号组成。 轴承内径由所定最小轴径加8~10mm的值查上述表确定。 应保证: 低速轴轴承内径》高速轴轴承内径
Y系列三相异步电动机,机座中心高为132mm,中机座,
磁极数为4,安装形式为B3。
相关数据:
为选择联轴器等,需由P148表16-2确定电动机以下数据:
1)中心高H;
2)外伸轴径D;
3)外伸轴长E。
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7
二、计算传动比(见P6~P7)
1.总传动比
滚筒转速:
6104V
nw D r/min
V:运输带速度,m/s,见原始数据。