机械设计基础机器部分
演讲人：
日期:
目录
CATALOGUE
02.
机构运动原理
04.
材料与制造工艺
05.
动力与传动系统
01.
03.
典型零部件设计
06.
设计案例分析
机械系统概述
01
机械系统概述
PART
机械系统定义与分类
机械系统定义
由多个机械元件、部件、组件等组成的，能够完成某种特定功能的整体。
01
机械系统分类
按照功能、结构、运动方式等多种方式进行分类，如传动系统、执行系统、控制系统等。
02
机械系统特点
具有一定的运动规律、功能特性和结构特征，可以通过设计和制造来实现预期的功能。
03
机器组成要素分析
机械部件
控制系统
传动系统
动力源
包括各种零件、组件和装配体，是机器实现功能的基础。
将动力传递到执行部件，完成运动形式的转换和能量的传递。
对机器的运动、工作状态等进行监测、控制和调节，确保机器正常工作。
为机器提供动力支持，如电机、液压马达等。
需求分析
明确机器的功能需求、性能要求和使用条件等。
方案设计
选择最佳的设计方案，进行详细设计和计算。
零件设计
根据设计方案，进行零件的结构设计和工艺设计。
装配与调试
将零件按照设计方案进行装配，并对整机进行调试和测试。
基本设计流程框架
01
03
05
04
概念设计
根据需求分析结果，提出多种可行的设计方案。
02
02
机构运动原理
PART
运动学基础概念
参照系
描述物体位置和运动时所选的假定不动的参照物体。
02
04
03
01
位移、速度和加速度
描述物体位置变化的物理量，分别为位置矢量、速度矢量和加速度矢量。
质点
忽略物体的大小和形状，将其视为具有质量的几何点。
刚体
在运动中形状和大小保持不变的物体，其内部任意两点的相对位置保持不变。
常见机构类型解析
平面连杆机构
由连杆、滑块等构件组成的平面运动机构，如曲柄滑块机构、凸轮机构等。
凸轮机构
利用凸轮轮廓曲线实现预期运动的机构，具有结构简单、运动可靠的特点。
齿轮机构
利用齿轮的啮合传递运动和动力的机构，具有传动准确、效率高的特点。
蜗轮蜗杆机构
由蜗轮和蜗杆组成的传动机构，具有自锁性和大传动比的特点。
自由度计算方法
平面机构自由度计算
虚位移原理
空间机构自由度计算
约束条件分析
通过构件数、运动副类型和数目等信息，利用自由度公式计算出机构的自由度。
考虑机构在三维空间中的运动，需要计算空间自由度和转动自由度等参数。
通过机构在某一瞬时的虚位移，分析机构的运动状态和受力情况，从而确定机构的自由度。
根据机构的运动要求和工作条件，分析机构受到的约束类型和数量，从而确定机构的自由度。
03
典型零部件设计
PART
轴类零件设计规范
材料选择
根据使用要求和工作环境，选择合适的材料，如碳素钢、合金钢、铸铁等，并考虑其强度、耐磨性、韧性等特性。
01
结构设计
轴的截面形状应合理，通常采用圆形，避免应力集中；阶梯轴的过渡部分应圆滑，避免应力突变。
02
强度校核
根据轴所受的弯矩、扭矩等载荷，进行强度校核，确保轴的安全可靠性。
03
刚度校核
轴的刚度应满足设计要求，避免在载荷作用下产生过大的变形，影响传动精度和稳定性。
04
根据传动比、载荷、转速等因素，选择合适的齿轮参数，如模数、齿数、螺旋角等。
根据齿轮的工作条件和要求，选择合适的齿轮材料，如高强度、高耐磨性、高韧性等。
根据传动精度要求，选择合适的齿轮精度等级，确保齿轮传动的平稳性和准确性。
合理设计齿轮的润滑和冷却系统，减少齿轮磨损和胶合，提高齿轮的传动效率和使用寿命。
齿轮传动设计要点
齿轮参数选择
齿轮材料选择
齿轮精度等级
齿轮润滑与冷却
连接件类型选择
连接件材料选择
根据连接件的用途、工作环境和受力情况，选择合适的连接件类型，如螺栓、螺母、销钉等。
根据连接件的重要性和受力情况，选择合适的连接件材料，如高强度钢、不锈钢等。
连接件选型标准
连接件规格选择
根据连接件的尺寸和受力情况，选择合适的连接件规格，确保连接的安全可靠性。
连接件安装与拆卸
连接件的安装和拆卸应方便、快捷，避免损坏连接件和连接部件，同时应符合相关的安装和拆卸标准。
04
材料与制造工艺
PART
机械材料选型原则
6px
6px
6px
根据机械的使用场景和受力情况，选择强度和韧性适当的材料。
力学性能
选择易于加工和成型的材料，降低制造成本和时间。
加工性
考虑材料在特定工作环境中的抗腐蚀性能，避免材料过快失效。
耐腐蚀性
01
03
02
在满足性能要求的前提下，选择价格合理的材料以降低生产成本。
经济性
04
加工工艺匹配策略
铸造工艺
适用于形状复杂、尺寸精度要求不高的零件。
01
锻造工艺
通过锤击或压力使材料塑性变形，提高零件的强度和韧性。
02
焊接工艺
通过熔化两个或多个金属接头来实现永久连接，