東華大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

東華大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)演講人：日期:CATALOGUE目錄02機(jī)械零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)01學(xué)科基礎(chǔ)概述03機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)與分析04材料與制造技術(shù)05設(shè)計(jì)實(shí)踐應(yīng)用06課程知識(shí)整合01PART學(xué)科基礎(chǔ)概述機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科定位廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域機(jī)械設(shè)計(jì)成果廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、航空航天、汽車工程、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。03包括力學(xué)、材料科學(xué)、制造技術(shù)、控制理論等，是一門綜合性學(xué)科。02涵蓋多種技術(shù)領(lǐng)域機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的核心學(xué)科研究機(jī)械系統(tǒng)、設(shè)備、裝置等的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行及控制。01古代機(jī)械工程人類最早使用簡(jiǎn)單機(jī)械進(jìn)行生產(chǎn)和生活，如杠桿、滑輪、輪軸等。工業(yè)革命推動(dòng)發(fā)展18世紀(jì)工業(yè)革命以來，機(jī)械工程領(lǐng)域得到了快速發(fā)展，蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)等推動(dòng)了工業(yè)化進(jìn)程?，F(xiàn)代化與智能化20世紀(jì)中后期，隨著計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械工程逐漸向智能化、自動(dòng)化方向邁進(jìn)。機(jī)械工程發(fā)展歷程培養(yǎng)學(xué)生具備扎實(shí)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)，能夠獨(dú)立完成機(jī)械系統(tǒng)、零部件的設(shè)計(jì)。培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)能力了解并掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和技術(shù)，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)等。掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通表達(dá)等綜合素質(zhì)，以適應(yīng)未來機(jī)械工程領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。提高綜合素質(zhì)課程教學(xué)目標(biāo)解析01020302PART機(jī)械零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)01020304采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行零件設(shè)計(jì)，提高零件的互換性和通用性。零件設(shè)計(jì)基本原理標(biāo)準(zhǔn)化和系列化考慮零件的加工、裝配和維修等工藝要求，確保設(shè)計(jì)出的零件便于制造和使用。制造工藝性根據(jù)零件的工作條件和使用要求，選擇適當(dāng)?shù)牟牧弦詽M足其強(qiáng)度和耐磨性等方面的需求。材料選擇根據(jù)機(jī)械的功能和性能要求，確定零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。零件的功能與結(jié)構(gòu)要求ABCD軸類零件如主軸、傳動(dòng)軸等，主要承受扭矩和彎曲載荷。常用機(jī)械零件類型鍵、花鍵和銷類零件用于連接和固定零件，實(shí)現(xiàn)軸與軸上零件的傳動(dòng)。齒輪類零件如直齒輪、斜齒輪等，用于傳遞動(dòng)力和改變轉(zhuǎn)速。軸承類零件如滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承等，支撐軸及軸上零件并減小摩擦和磨損。強(qiáng)度與剛度校核方法強(qiáng)度校核穩(wěn)定性校核剛度校核疲勞強(qiáng)度校核通過計(jì)算零件在受力狀態(tài)下的應(yīng)力大小，與材料的許用應(yīng)力進(jìn)行比較，判斷零件是否滿足強(qiáng)度要求。計(jì)算零件在受力狀態(tài)下產(chǎn)生的變形量，判斷其是否滿足剛度要求，防止零件在工作過程中發(fā)生過大變形。對(duì)于細(xì)長(zhǎng)桿件或薄壁零件，還需進(jìn)行穩(wěn)定性校核，防止零件在受壓狀態(tài)下發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。對(duì)于承受交變載荷的零件，需進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核，預(yù)測(cè)零件在交變應(yīng)力作用下的疲勞壽命。03PART機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)與分析是機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)單元，可以是桿、軸、滑塊等。構(gòu)件機(jī)構(gòu)組成要素是兩個(gè)或兩個(gè)以上構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。運(yùn)動(dòng)副由多個(gè)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接而成的構(gòu)件系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)傳遞。運(yùn)動(dòng)鏈在機(jī)構(gòu)中，能夠主動(dòng)驅(qū)動(dòng)其他構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。原動(dòng)件平面連桿機(jī)構(gòu)由多個(gè)連桿通過運(yùn)動(dòng)副連接而成的機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)平面內(nèi)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。常見機(jī)構(gòu)類型解析01凸輪機(jī)構(gòu)通過凸輪與從動(dòng)件的接觸來實(shí)現(xiàn)特定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，常用于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡。02齒輪機(jī)構(gòu)通過齒輪的嚙合來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞，具有傳動(dòng)精度高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。03棘輪機(jī)構(gòu)利用棘輪與棘爪的嚙合來實(shí)現(xiàn)單向間歇運(yùn)動(dòng)，常用于單向傳動(dòng)和止動(dòng)。04清晰簡(jiǎn)潔運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)簡(jiǎn)潔明了，能夠清晰地表達(dá)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。符號(hào)統(tǒng)一使用標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)和表示方法來表示運(yùn)動(dòng)副、構(gòu)件和原動(dòng)件等要素。比例適當(dāng)繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)，應(yīng)適當(dāng)選擇構(gòu)件的長(zhǎng)度和比例，以便于觀察和分析。突出重點(diǎn)在繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)，應(yīng)突出表達(dá)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性和關(guān)鍵部件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制規(guī)范04PART材料與制造技術(shù)根據(jù)零件的工作條件和要求，選擇具有相應(yīng)強(qiáng)度、硬度、韌性、耐磨性、耐腐蝕性等性能的材料。性能原則考慮材料的可加工性，包括鑄造、鍛造、焊接、切削等工藝性能。加工性原則在滿足性能要求的前提下，選擇成本較低的材料，提高經(jīng)濟(jì)效益。成本原則根據(jù)工作環(huán)境和使用要求，選擇對(duì)環(huán)境敏感程度低、穩(wěn)定性好的材料。環(huán)境適應(yīng)性原則機(jī)械材料選擇原則典型制造工藝分類包括砂型鑄造、熔模鑄造、壓力鑄造等多種方法，適用于形狀復(fù)雜、尺寸精度要求不高的零件。鑄造工藝通過塑性變形改變金屬材料形狀和性能，分為自由鍛和模鍛兩種，適用于生產(chǎn)大型、復(fù)雜、高強(qiáng)度的零件。鍛造工藝通過切削工具從原材料上切除多余部分，獲得所需形狀和尺寸的零件，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)中。切削加工工藝通過加熱或加壓使兩個(gè)或多個(gè)零件連接在一起，具有重量輕、強(qiáng)度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但需要嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量和變形。焊接工藝02040103包括車床、銑床、刨床、磨床等，主要用于金屬材料的切削加工，具有高精度和高效率的特點(diǎn)。包括鍛錘、液壓機(jī)、機(jī)械壓力機(jī)等，主要用于金屬的塑性變形加工，可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜、性能優(yōu)良的零件。包括熔煉爐、造型機(jī)、澆注設(shè)備等，主要用于金屬材料的鑄造加工，適用于生產(chǎn)大型、復(fù)雜形狀的零件。包括焊機(jī)、切割機(jī)等，主要用于金屬材料的連接和切割，具有操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。零件加工設(shè)備概述金屬切削機(jī)床鍛壓設(shè)備鑄造設(shè)備焊接與切割設(shè)備05PART設(shè)計(jì)實(shí)踐應(yīng)用ABCD需求分析明確機(jī)械系統(tǒng)或裝置的功能需求，確定設(shè)計(jì)目標(biāo)。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程方案評(píng)估對(duì)多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、可行性等評(píng)估，選出最佳方案。概念設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)意構(gòu)思，運(yùn)用機(jī)械原理和設(shè)計(jì)方法，形成多種可行方案。詳細(xì)設(shè)計(jì)對(duì)選定方案進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)，包括零部件結(jié)構(gòu)、尺寸、材料等方面。課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置如機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、裝配與調(diào)試等，提升學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)能力。綜合性實(shí)驗(yàn)如機(jī)械零件測(cè)繪、材料性能測(cè)試等，培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能。基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)鼓勵(lì)學(xué)生自主選題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)工程案例分析框架介紹案例來源、背景及實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。案例背景針對(duì)案例中的具體問題，進(jìn)行深入剖析和原因查找。提出切實(shí)可行的解決方案，包括設(shè)計(jì)原理、技術(shù)方案和實(shí)施步驟。對(duì)解決方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，評(píng)估其可行性和優(yōu)劣。解決方案問題分析效果評(píng)價(jià)06PART課程知識(shí)整合核心知識(shí)體系梳理包括機(jī)械設(shè)計(jì)的基本理念、原則、方法等，為后續(xù)內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)概念涵蓋常見機(jī)械零部件（如齒輪、軸承、連桿等）的工作原理、選型、設(shè)計(jì)與計(jì)算方法。機(jī)械零部件設(shè)計(jì)介紹機(jī)械設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)方法、創(chuàng)新思路及實(shí)際應(yīng)用，提升設(shè)計(jì)水平。機(jī)械設(shè)計(jì)理論與方法涵蓋計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、有限元分析（FEA）等現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)與方法?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)強(qiáng)度與剛度問題分析機(jī)械零件在受力作用下的強(qiáng)度與剛度要求，探討合理設(shè)計(jì)方法。典型設(shè)計(jì)問題解析01耐磨與潤(rùn)滑問題研究機(jī)械零件間的摩擦、磨損及潤(rùn)滑機(jī)理，提出減少磨損、提高耐磨性的措施。02振動(dòng)與噪聲控制探討機(jī)械系統(tǒng)中的振動(dòng)與噪聲產(chǎn)生原因，提出減振降噪的設(shè)計(jì)方案。03結(jié)構(gòu)與工藝性考量結(jié)合實(shí)際加工與裝配工藝，分析機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的工藝性問題，提出改進(jìn)措施。04后續(xù)學(xué)習(xí)方向建議深入學(xué)習(xí)專業(yè)選修課程如機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、特種機(jī)械設(shè)計(jì)等，拓寬知識(shí)面和視野。02