机械设计（邱宣怀版）核心知识体系
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CONTENTS
目录
01
教材体系概述
02
机械设计基础理论
03
通用零部件设计规范
04
现代设计方法应用
05
机械系统分析技术
06
典型工程设计案例
01
教材体系概述
机械设计是现代工业的基础
机械设计是制造业的重要组成部分，是现代工业的基础。
机械设计是创新的载体
机械设计是创新的重要载体，通过设计创新可以推动产业升级和科技进步。
机械设计是跨学科的综合体
机械设计涉及力学、材料科学、制造工艺等多个学科，需要综合运用多学科知识。
机械设计学科定位
知识体系架构特点
机械设计知识体系以基础理论为核心，包括力学、机械原理、设计理论等。
机械设计知识体系注重实践应用，强调设计、制造、调试等实践环节。
机械设计知识体系不断融合现代科技，如计算机辅助设计、人工智能等。
强调基础理论
突出实践能力
融合现代技术
学科发展历史脉络
古代机械设计
古代机械设计主要依赖于手工制造和经验积累，但随着科技的发展，逐渐形成了独立的学科体系。
01
现代机械设计
现代机械设计起始于工业革命时期，随着制造业的快速发展，机械设计成为了一门独立的学科，并逐渐形成了较为完整的理论体系。
02
当代机械设计
当代机械设计领域广泛，涉及机械制造、航空航天、汽车工程等多个领域，呈现出多学科交叉、融合发展的趋势。
03
02
机械设计基础理论
机械零件设计原理
零件的功能与结构要求
根据机械系统的工作原理和性能要求，确定零件的功能和结构，并进行合理的结构设计。
材料的选用与强度计算
根据零件的工作条件和失效形式，选用合适的材料，并进行强度、刚度等计算。
加工制造与工艺性
考虑零件的加工制造和装配工艺性，确保零件能够经济、高效地生产出来。
尺寸公差与配合
确定零件的尺寸公差和配合，保证零件间的相互配合和系统的精度。
典型载荷分析方法
研究零件在静止状态下所受的载荷，包括拉伸、压缩、弯曲、扭转等。
静力学分析
研究零件在运动状态下所受的载荷，包括惯性力、动压力等，以及零件的动态响应。
动力学分析
研究零件在交变载荷作用下的疲劳寿命，以及疲劳破坏的机制和预防措施。
疲劳分析
研究零件在受到外部干扰时的稳定性，包括抗倾覆、抗滑移等。
稳定性分析
失效形式与设计准则
断裂失效与预防
磨损失效与润滑
腐蚀失效与防护
变形失效与刚度
了解断裂的力学原理，设计零件时避免应力集中、过载等导致断裂的因素。
了解磨损的机理和类型，设计零件时合理选择耐磨材料、表面粗糙度、润滑方式等。
了解腐蚀的机理和类型，设计零件时选择耐腐蚀材料、进行表面处理、涂层等防护措施。
了解变形的类型和原因，设计零件时保证足够的刚度，防止零件在工作过程中发生过大变形。
03
通用零部件设计规范
传动部件设计要点
齿轮传动设计
包括齿轮的模数、齿数、螺旋角、变位系数等参数的选择，以及齿轮的强度、耐磨性、噪声等方面的计算。
01
链传动设计
包括链的型号、节距、排数、链轮齿数等参数的选择，以及链的抗拉强度、疲劳强度、跳动度等方面的计算。
02
带传动设计
包括带的型号、带宽、带轮直径等参数的选择，以及带的传动能力、应力、弹性滑动等方面的计算。
03
连接部件选型标准
螺纹连接
包括螺栓、螺钉、螺母等标准件的选用，以及螺纹的公差配合、拧紧力矩的确定等。
键连接
包括平键、楔键、花键等连接形式的选用，以及键的公差配合、挤压强度的计算等。
销连接
包括圆柱销、圆锥销、开口销等连接形式的选用，以及销的公差配合、剪切强度的计算等。
支承部件计算流程
根据轴承的类型、尺寸、载荷等参数，选择合适的轴承型号，并进行寿命计算、静动载荷校核等。
滚动轴承选用与计算
包括轴承的材料选择、润滑方式、配合间隙的确定，以及轴承的承载能力、摩擦系数等方面的计算。
滑动轴承设计
根据轴的受力情况，进行轴的强度、刚度、扭转变形等方面的计算，同时考虑轴的结构、工艺性等方面的要求。
轴的设计与校核
04
现代设计方法应用
CAD技术实现路径
几何建模
基于特征、约束的几何建模技术，实现产品三维设计。
工程分析
集成有限元分析、流体动力学分析、优化算法等，进行产品性能评估。
快速原型制造
通过3D打印等技术，快速将设计转化为实物模型。
数据协同管理
基于云平台，实现设计数据的共享与协同管理。
优化设计数学模型
目标函数构建
以产品性能、成本等为目标，建立数学模型。
变量约束条件
考虑设计参数、工艺限制等，确定约束条件。
求解算法选择
根据模型特点，选择合适的优化算法进行求解。
结果验证与评估
通过实验或仿真，验证优化结果的可行性。
01
02
03
04
可靠性预测
基于历史数据，预测产品在设计寿命内的可靠性。
可靠性设计评估体系
01
失效模式分析
识别潜在失效模式，评估其对产品性能