机械设计理论与方法
机械设计课件濮良贵
设计软件与工具
设计软件简介
• SolidWorks：三维CAD软件，可广泛应 用于机械、工业设计等领域。
• Pro/E：用于三维CAD和输入输出控制 的工具。
• AN SYS：主要进行工程分析和仿真， 方便分析各种物理和几何现象。
工具和资源推荐
• 濮良贵《机械设计基础》：本课程主 要参考图书，结合实践案例深入浅出 地介绍机械设计的基本理论和方法。
• 计算机辅助设计（CAD）学习网站： 助您掌握各类CAD工具的技巧和操作
• 方机法械。设计专家论坛：请教专业人士和 交流设计心得的优秀平台。
实践和演示
1 小组设计任务和演示
本环节将安排小组进行机械设计任务，通过集思广益、互相审查、讲解展示、评估改进 等工作环节，推动设计思维的全面提高。
概念设计
通过手绘草图、3D模型、软件模拟等方式， 设计出多个不同方案，挑选最优方案。
详细设计
通过CAD、CAM和CAE等工具，进行工艺 分析、材料选择、构件设计、加工排布等， 完成设计方案的细化和优化。
制造和测试
通过数控加工、组装调试、检测测试等环 节，制造出符合规格要求的成品，逐步完 善整个设计过程。
桥梁结构案例
桥梁结构设计需要从多个方 面进行综合考虑，例如跨度、 荷载、材料、地基条件和环 境条件等。而钢筋混凝土梁 桥则是目前常用的桥梁结构 形式之一。
设计思路与技巧
• 多角度、多层次的思考和分析，从宏观到微观，全面细致地考虑整个 设计过程中的各种因素。
• 注重创新和实用性的结合，尽可能在保证产品性能的前提下，实现品 质、安全、可持续发展等方面的提升。
机械理论知识
机械理论知识机械理论是机械工程中的基础理论，是机械设计、制造和使用的理论基础。
它研究了机械系统的运动学、动力学、力学、热力学等方面的基本原理和方法。
通过对机械理论的学习，可以深入了解机械设备的工作原理，提高机械设计的能力和技术水平。
机械理论中最基本的概念之一是运动学。
运动学研究了物体的运动状态和运动规律，包括位置、速度和加速度等方面的概念。
在机械设计中，我们需要了解物体的运动状态以及如何改变它们的运动状态。
运动学可以帮助我们确定机械系统的运动参数和运动轨迹，为后续的设计和分析提供基础。
另一个重要的概念是动力学。
动力学研究了物体的运动状态与受力之间的关系。
在机械系统中，受力是推动物体运动的力量，了解受力的大小、方向和作用点可以帮助我们分析机械系统的平衡和运动稳定性。
动力学还研究了物体的惯性和质量分布对运动状态的影响，为机械系统的设计和优化提供了理论依据。
除了运动学和动力学，力学也是机械理论中的重要内容。
力学研究了物体的静力学和动力学，包括质点力学和刚体力学。
质点力学研究单个物体的力学特性，刚体力学研究由多个物体组成的刚体的力学特性。
力学可以帮助我们分析机械系统的力学性能，确定受力分布和力的传递路径，以及为机械系统的设计和改进提供指导。
此外，热力学也是机械理论中的重要内容。
热力学研究了物体的热传递和能量转换，包括热力学循环、热力学效率和热力学平衡等方面的内容。
在机械系统中，我们需要了解能量转换的原理和效率，为机械系统的能量管理和节能设计提供理论依据。
综上所述，机械理论是机械工程中不可或缺的一部分，它涵盖了运动学、动力学、力学和热力学等方面的内容。
通过对机械理论的学习，我们可以深入了解机械系统的工作原理和性能特点，提高机械设计的能力和技术水平。
机械理论的研究还可以推动机械工程的发展，为解决实际问题和推动科技进步提供理论基础和方法论。
机械创新设计常用方法
机械创新设计的常用方法：1、头脑风爆法；2、6-3-5法；3、类比法；4、查有关参考书浏览网站；5、咨询教授；6、从现有的发明专利中找灵感；7、TRIZ理论。
头脑风暴法头脑风暴法的特点是要求与会者尽可能地解放思想，无拘无束地思考问题，不必顾虑自己的想法是否“离经叛道”或“荒唐可笑”。
创造一种自由、活跃的气氛，激发参加者提出各种荒诞的想法，是与会者思想放松。
这是获得高质量创造性设想的条件。
6-3-5法即每次会议请6个人参加，每人在卡片上默写3个设想，每轮历时5分钟。
这种方法和头脑风暴法很像，针对头脑风暴的局限性，即有的创造性很强的人喜欢沉思，但会议无此条件，会上表现力和控制力强的人会影响他人提出设想，会议严禁批评，虽然保证了自由思考，但难于及时对众多的设想进行评价和集中。
提出了635法。
635法的特点是，组织者给每个人发几张卡片，每张卡片上标上1、2、3号，在每两个设想之间留出一定的空隙，好让其他人再填写新的设想。
在第一个5分钟内，要求每个人针对议题在卡片上填写3个设想，然后将设想卡传递给右邻的与会者。
在第二个5分钟内，要求每个人参考他人的设想后，再在卡片上填写3个新的设想，这些设想可以是对自己原设想的修正和补充，也可以对他人设想的完善，还允许将几种设想进行取长补短式的综合，填写好后再右传给他人。
这样，半小时内传递5次，可产生108条设想。
从收集上来的设想卡片中，将各种设想，尤其是最后一轮填写的设想进行分类整理，然后根据一定的评判准则筛选出有价值的设想。
类比法类比法即比较分析两个对象之间某些相同或相似之点，从而认识事物或解决问题的方法。
类比法应用比较广泛，比如我们常见的仿生技术的原理也是类比法。
比如雷达的发明灵感是从蝙蝠来的、飞机的发明是根据鸟类的飞行来的、军用越野车的发明是按蜘蛛爬行的原理。
查有关参考书浏览网站现在网络覆盖范围很广，许多人都通过网络来发表自己的看法，所以网上有很多值得我们借鉴的好的想法。
中职机械设计教材知识点
中职机械设计教材知识点机械设计是中职机械工程专业的核心课程之一，它是培养学生掌握机械设计基础知识和技能的重要环节。
下面就从机械设计教材的知识点出发，为大家详细介绍中职机械设计的相关内容。
一、机械设计基础知识1. 机械设计的概念与作用：机械设计是指根据一定的目标和要求，应用机械原理、材料力学和机械工程知识，对机械产品进行设计的过程。
它的作用是以满足产品的性能、质量、寿命和经济等要求为目标，进行设计和计算。
2. 机械设计的基本原则：机械设计应遵循以下基本原则：功能性、可靠性、合理性、独创性和经济性。
3. 机械设计的设计过程：机械设计的设计过程包括：问题分析、产品规划、设计方案、详细设计、制作和试验等步骤。
二、机械工程材料1. 金属材料：金属材料是机械设计中常用的材料，包括常见的钢、铁和铝等。
学生需要了解金属材料的性质、组织结构和处理方法等。
2. 非金属材料：非金属材料是机械设计中不可或缺的材料种类，如塑料、橡胶和复合材料等。
学生需要了解非金属材料的特性、应用范围和加工工艺等。
三、机械制图1. 机械制图的分类：机械制图包括工程制图和机械设计制图。
工程制图主要用于表达工程设计方案和构思，而机械设计制图是机械工程师在设计、制造和维修过程中常用的图形表达形式。
2. 机械制图的基本符号和标注：机械制图中有一些基本符号和标注需要学生掌握，例如尺寸标注、表面质量标注和公差标注等。
四、机械设计的理论知识1. 机械设计的力学基础：机械设计需要依靠力学知识进行计算和分析。
学生需要掌握静力学、动力学和强度学等基础理论。
2. 机械设计的传动原理：传动装置在机械设计中起到了重要的作用，学生需要了解常见的传动方式和传动理论，如齿轮传动、皮带传动和链条传动等。
3. 机械设计的机构原理：机构是机械设计中的基本组成部分，学生需要了解机构的组成和工作原理。
五、机械设计的计算方法1. 机械设计的数值计算：机械设计中需要进行一些数值计算，例如力学计算、材料计算和装配计算等。
自动化部机械设计相关基础理论课件(PPT 44页)
• 2 刚度准则
• 刚度：零件抵抗弹性变形的能力。
• —零件工作时的挠度、挠角、转角；
• —零件工作时的挠度、挠角、转角的许用值；
• 例：机床主轴刚度不足，零件加工精度低
• 注：改变材料对提高刚度无效，改变零件截面，减少跨度是提高刚度的有效措 施。
• 3、寿命准则
• 设计寿命L≥[L]要求寿命
• 4、耐磨性准则
立亚达
Readore
机械零件的失效形式与设计准则
• 一、失效的概念
• 机械零件在规定的使用条件下、规定寿命期限内，不能完 成规定功能—失效。
• 二、常见失效形式
• 1、整体断裂：过载断裂、疲劳断裂塑性变形；
• 2、表面破坏：点蚀、剥落、胶合、磨损、擦伤；
• 3、过大变形：过大弹变—刚度不足
•
塑性变形—强度不足
立亚达
Readore
装配工作的基本内容
校正、调 整与配作
平衡
验收试验
校正是指产品中相关零部件相互位置 的找正、找平及相应的调整工作。 配 作通常指配钻、配铰、配刮和配磨等。
防止运转平稳性要求较高的机器在使 用中出现振动。
根据有关技术标准和规定，对其进行 比较全面的检验和试验。
立亚达
Readore
表面粗糙度对零件质量的影响：
零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大， 主要有以下几个方面： 1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触
和理论正确尺寸所确定的理想位置上的圆
柱面公差带内.
計算公式:
立亚达
Readore
常见符号及标注
名称 材料厚度
直径 球面直径
半径 球面半径
平方 公制螺纹 英制螺纹
机械设计原理
机械设计原则(1)构件多功能设计所谓构件多功能就是一个构件具有多个作用功能.在机构运作过程中能产生多个有用的动作。
例如：在进料机构中推料构件既有推料到位的作用又有定位夹紧的功能在夹紧机构中，压紧构件既起压紧作用又有定位的功能；在作往复运动的机构中，对行程开关触动构件。
既起触发机构作反向运动的作用，又有推动计数器作记录的功能。
采用构件多功能的设计，可使结构简单、紧凑和灵巧，可使机构运行稳定可靠。
(2)运动交换机构简单可靠运动变换机构的设计，要根据使用的功能要求和技术条件，选择合理的机构，力求机构能简单可靠地实现运动形式和运动方向的变换能方便地进行作用力和工作位里的调节。
机构类型的选择，要考虑其固有的特性，例如：减速机构必有省力和运行较平稳的功能。
反之，增速机构不省力也不大平稳但有增大行程(或增大转角)和延时的作用。
编辑本段机械工程机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，都需要机械工程的服务。
概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研制和提供从事各种服务的机械、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制和提供各种机械武器。
不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有：建立和发展机械工程的工程理论基础。
例如，研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金属和非金属材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、传导和转换的热力学；研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机械原理和机械零件学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等等。
研究、设计和发展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械产品，以适应当前和将来的需要。
机械产品的生产，包括：生产设施的规划和实现；生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具；确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的控制。
机设辅导—第一讲 机械设计总论(极限应力)
a与 m的比值必须保持不变
• C点位于OA′E′O疲劳安全区时
σ • 疲劳极限应力点 C( rm , ra ) ——OC 射线与零件疲劳极限曲线的交点
a
AA ′
(0, 1) C(
rm
,
B
( 0
2
ra
)
B
′
,
0
2
)
E
(0, kN 1 ) 疲劳 安全区
E′
K
C( m , a )
塑性安全区
135°
S( s ,0)
• 无限寿命设计 • 有色金属和高强度合金钢没有无限寿命区
3．循环次数为N时的疲劳极限
• 疲劳曲线方程式
m rN
m rN
N N
m r
N
0
m r
N
0
C C'
• 循环次数为N时的疲劳极限
• 寿命系数
rN
m
N0 N
r
k N r
rN
m
N0 N
r
kN r
kN
m
N0 N
三、影响机械零件疲劳强度的主要因素
• 零件的屈服强度安全系数
S
σlim σ
σm ax σmax
rm ra m a
σS σm σa
[S ]
4. 平均应力为常数
m (或 m ) 常数
5. 最小应力为常数 min(或 min) 常数
1. 不同循环次数 N 时材料的疲劳曲线
在某种循环特性下，试验所得某种材料的极限应力和应力循环次数 的关系曲线如下
• 影响零件疲劳强度的主要因素：
应力集中、零件尺寸、表面状态
• 实际零件的疲劳极限要小于标准试件的疲劳极限
机械原理与设计知识点汇总
机械原理与设计知识点汇总 一、机械原理 机械原理是研究机械中机构的结构和运动，以及机器的动力与传动的学科。
（一）机构的组成和结构 1、 构件 构件是机器中独立的运动单元，它可以是一个零件，也可以是由若干个零件刚性连接而成的一个整体。
2、 运动副 两个构件直接接触并能产生相对运动的活动联接称为运动副。运动副分为低副和高副。低副包括转动副、移动副和螺旋副，面接触，压强低；高副包括滚动副、凸轮副和齿轮副等，点或线接触，压强高。
3、 机构运动简图 用简单的线条和符号来表示机构的组成和运动情况的图形称为机构运动简图。它能够清晰地展示机构的运动传递关系。
（二）平面连杆机构 1、 铰链四杆机构 由四个杆件通过铰链连接而成的机构。根据杆件长度和条件的不同，可分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
2、 急回特性 当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同，返回时速度较快，这种特性称为急回特性。
3、 压力角和传动角 压力角是作用在从动件上的驱动力与该力作用点速度方向之间所夹的锐角。传动角则是压力角的余角。传动角越大，机构的传动性能越好。
（三）凸轮机构 1、 凸轮的类型 包括盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮等。 2、 从动件的运动规律 常见的运动规律有等速运动、等加速等减速运动、余弦加速度运动和正弦加速度运动等。
3、 凸轮机构的压力角 压力角过大可能导致机构自锁，设计时应控制压力角在许用范围内。 （四）齿轮机构 1、 齿轮的类型 有直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、人字齿圆柱齿轮、锥齿轮等。 2、 渐开线齿廓 渐开线具有传动平稳、能实现定传动比传动等优点。 3、 齿轮的基本参数 包括模数、压力角、齿数、齿顶高系数和顶隙系数等。 4、 齿轮的啮合条件 一对渐开线齿轮正确啮合的条件是模数和压力角分别相等。 （五）轮系 1、 定轴轮系 轮系中所有齿轮的轴线位置固定不变。 2、 周转轮系 至少有一个齿轮的轴线位置不固定，绕着其他齿轮的轴线转动。 3、 混合轮系 由定轴轮系和周转轮系组成的轮系。 （六）机械的运转及其速度波动的调节 1、 机械的等效动力学模型 将复杂的机械系统简化为一个等效构件，便于分析其运动和动力特性。 2、 机械的速度波动 分为周期性速度波动和非周期性速度波动，可通过安装飞轮或调速器进行调节。
机电一体化机械系统设计理论
机电一体化机械系统设计理论1. 简介机电一体化是指在机械设计和控制系统设计中将机械部分和电气部分紧密结合，形成一个整体的系统。
机电一体化机械系统设计理论是探讨如何将机械和电气两个领域的知识结合起来，实现机械系统的高效运行和精确控制的理论体系。
本文将介绍机电一体化机械系统设计的基本原理、设计过程和设计方法。
2. 基本原理机电一体化机械系统设计的基本原理主要包括：机械工程原理、控制理论和电气工程原理。
2.1 机械工程原理机械工程原理是机械系统设计的基础，它包括力学、材料学、机械设计等方面的内容。
在机电一体化机械系统设计中，需要根据力学原理来确定机械结构的受力情况，选取合适的材料来满足机械系统的要求，并设计合理的机械结构。
2.2 控制理论控制理论是机电一体化机械系统设计中的重要组成部分，它主要包括自动控制和控制系统的理论。
在设计过程中，需要根据控制理论来确定机械系统的控制策略和参数，以实现对机械系统的精确控制。
2.3 电气工程原理电气工程原理是机电一体化机械系统设计中电气部分的基础，它主要包括电路理论、电机原理和电子技术等方面的内容。
在设计过程中，需要根据电气工程原理来确定机械系统中的电气组件的选型和电路的设计，以满足机械系统的要求。
3. 设计过程机电一体化机械系统设计的过程包括需求分析、概念设计、详细设计、制造和测试等阶段。
3.1 需求分析需求分析阶段是机械系统设计的起点，需要明确机械系统设计的目标和功能要求。
在这个阶段，需要与用户进行沟通，了解用户的需求和系统的使用环境，根据需求分析的结果来确定机械系统的设计要求。
3.2 概念设计概念设计阶段是机械系统设计的创造性阶段，需要根据需求分析的结果来确定机械系统的整体结构和工作原理。
在这个阶段，需要进行创新思维，产生多种设计方案，并评估各种方案的优缺点。
3.3 详细设计详细设计阶段是将概念设计转化为具体的技术方案的过程，需要根据概念设计的结果来进行具体的构造和计算。
现代机械设计方法研究探讨
现代机械设计方法研究探讨摘要：对现代机械设计特点及方法与理论进行了阐述，最后就现代机械设计的研究进展情况进行了分析探讨。
关键词：现代机械；设计方法；理论；研究1. 现代机械设计概述1.1.现代机械设计的内涵当前，随着我国经济、科技的发展迅速，产品技术的发展不再单纯依赖于设计者的思想灵感或经验技术，而是逐渐发展成为一门科学，并且是以知识为基础，具有科学设计手段的现代机械设计技术。
随后，现代机械设计又引进了多种不同的设计方法理念，例如系统科学、信息科学、计算机技术等，这些都为我国的机械设计理念增色不少。
1.2. 现代机械设计的特点现代机械设计种类繁多，其结构也越来越复杂。
现代机械设计可以从实现功能的角度来考查，其中包括系统功能、传统功能、执行功能和操作功能等，这些功能都可以用来协助机械的运作，每一种功能都有其自身的特点。
现代机械设计方法一般都是凭借计算机网络或其他一些现代化机械设备，引进先进的现代化设计理念及方法，创造出具有现代化机械设计特点的作品。
现代机械设计的主要工具也是计算机，如利用计算机计算、分析、绘图等，可以大大提高现代机械设计的效率。
2. 国内外现代机械设计的方法与理论随着科技的不断发展，人们对于机械产品的质量要求越来越高，许多科研工作者对现代机械设计方法都进行了研究。
在国外有许多现代机械设计方法，比较著名的有普适设计理论方法、公理化设计理论方法和三次设计法理论。
2.1. 国外现代机械设计的方法2.1.1 .普适设计理论方法普适设计理论产生于德国，其理论方法的精华就是经验的累积和总结。
现代机械设计种类较多，这就需要有一个系统的理论方法对其进行总结与归纳。
普适设计理论方法是一种典型的设计方法学，这种理论建立起了一系列系统的理论设计方法，从策略、规则、方法到实施都有其具体的设计规则模型。
普适设计理论方法的重点就是构建机械设计的功能结构，其每一步的能量输入与输出都是根据已有的经验作为基础所构建出来的，所以普适设计理论方法是一种基于经验的方法。
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机械设计理论与方法
机械设计理论与方法是指在进行机械产品设计过程中所涉及的理论知识和方法论。
它涉及到了机械工程学科的多个领域，包括机构学、机械动力学、机械强度学、工程设计基础等。
机械设计理论与方法的目标是通过科学的方法和技术手段，提高机械产品的性能、质量和可靠性，减少生产成本，并满足用户的需求和要求。
它包括以下几个方面的内容：
1. 机械系统构成与设计：机械设计需要从整体上考虑机械系统的构成和设计。
这包括确定机械产品所需功能和性能，选择合适的结构和部件，进行配合和布局等。
2. 机械运动与传动：机械产品设计中需要考虑到运动与传动的问题。
这包括确定机械系统的运动方式，选择合适的传动装置，进行动力分析和控制等。
3. 机械强度与刚度：机械产品的强度和刚度是设计中非常重要的考虑因素。
设计师需要根据应力分析和变形分析确定合适的材料和结构，以保证机械产品的安全性和稳定性。
4. 工程设计基础：机械设计还需要掌握一些工程设计基础知识和方法，包括设计原理、设计计算、CAD/CAM技术等。
这些基础知识可以帮助设计师更好地
进行机械产品的设计和优化。
通过学习和应用机械设计理论与方法，设计师可以更加科学和高效地进行机械产品设计，提高设计质量和效率，满足用户的需求和市场竞争。