劉瑩機械設計教程演講人：日期:CATALOGUE目錄02機械設計方法體系01機械設計基礎理論03典型零件設計專題04機械系統設計實踐05設計軟件應用指導06項目開發案例分析01PART機械設計基礎理論機構的基本組成要素研究構件、運動副及其相互連接方式的特性，為機構綜合與分析奠定基礎。機構自由度與運動確定性分析機構的自由度數目，判斷機構是否具有確定的運動規律，以及如何通過約束條件消除多余自由度。平面連桿機構探討連桿機構的運動特性、動力特性及設計方法，如四桿機構、凸輪機構等。機構運動仿真與優化設計運用計算機輔助技術，對機構進行運動學及動力學仿真，以優化設計方案，提高機構性能。機械原理與機構分析材料力學與選型標準涵蓋應力、應變、強度、剛度等基本概念，以及材料的拉伸、壓縮、扭轉和彎曲等力學特性。材料力學基礎知識根據工作條件，合理選擇零件的材料、截面形狀和尺寸，并進行強度校核，確保零件安全可靠。機械零件選型與強度校核研究材料在交變載荷作用下的疲勞破壞機理，以及斷裂力學的原理和方法，以提高零件的耐久性。疲勞與斷裂力學運用靜力學原理分析機械系統的受力情況，以及動力學原理研究機械系統的運動規律和振動特性。靜力學與動力學分析02040103傳動系統的動態特性與優化分析傳動系統的振動、噪聲等動態特性，并提出優化措施，以改善傳動系統的整體性能。傳動系統的類型與特點分析齒輪傳動、鏈傳動、帶傳動、蝸桿傳動等傳動方式的優缺點及適用場合。傳動比與功率分配探討傳動系統中傳動比的確定方法，以及功率在傳動過程中的分配與損失問題。傳動零件的強度與潤滑研究傳動零件的受力情況、強度計算方法及潤滑技術，以提高傳動效率和使用壽命。傳動系統核心理論02PART機械設計方法體系2014設計流程與規范步驟04010203需求分析明確機械設備的功能、性能、使用環境等要求。概念設計根據需求，進行初步構思，形成設計方案。詳細設計對方案進行細化，包括結構、部件、材料等方面。驗證與優化通過仿真、實驗等方式驗證設計，并進行必要的優化。ABCD逆向思維從現有機械設備出發，思考其不足之處，尋求創新點。創新設計思維方法頭腦風暴團隊成員互相啟發，集思廣益，激發創新思維。跨界融合借鑒其他領域的技術和理念，進行跨界融合，產生新的設計思路。原型制作通過快速原型制作，驗證設計方案的可行性和創新性。結構優化技術要點研究結構在給定條件下的最佳材料分布，實現輕量化設計。拓撲優化通過改變結構的形狀，提高結構的強度和剛度。通過精確計算，確定結構的最優尺寸，以滿足性能要求。同時考慮多個目標，如性能、成本、制造難度等，尋求最佳平衡。尺寸優化形狀優化多目標優化03PART典型零件設計專題設計步驟確定軸的尺寸、結構、強度、剛度、振動穩定性等，繪制軸的設計圖紙。按照設計要求進行加工、熱處理、表面處理等工序，并進行嚴格的檢驗和測試。軸的制造與檢驗優質碳素結構鋼、合金結構鋼、不銹鋼、鑄鐵等，根據強度和韌性要求進行選擇。材料選擇采用軸肩、軸環、軸套、軸承等結構，確保軸上零件的位置穩定、可靠。軸上零件的定位與固定軸類零件設計規范齒輪類型選擇齒輪結構設計齒輪參數計算齒輪材料選擇根據傳動比、功率、轉速等條件，選擇合適的齒輪類型，如直齒、斜齒、錐齒等。包括齒輪的輪轂、輪輻、齒形等結構的設計，以及齒輪與軸的連接方式等。根據齒輪的幾何尺寸、傳動比、模數等參數，進行齒輪的強度、磨損、振動等性能的計算。根據齒輪的工作條件，選擇合適的齒輪材料，如鑄鐵、合金鋼、有色金屬等。齒輪傳動設計計算連接件選型與校核常用的連接件包括螺栓、螺母、銷、鍵等，根據連接件的用途和工作條件進行選擇。連接件類型根據連接件的受力情況，計算連接件的尺寸和強度，并進行必要的校核。連接件尺寸與強度校核連接件的配合公差、表面粗糙度、安裝方法等，影響連接件的緊固效果和可靠性。連接件的配合與安裝在使用過程中，定期檢查連接件的緊固狀態，及時更換損壞或磨損的連接件。連接件的維護與更換04PART機械系統設計實踐動力源選擇根據機械系統的需求，選擇合適的動力源，包括電動機、發動機、液壓動力等。動力傳輸設計和優化動力傳輸系統，包括傳動比、傳動鏈、減速器等，確保動力高效、穩定地傳遞到執行機構。動力匹配合理匹配動力源和執行機構的功率、扭矩等參數，以保證系統性能和穩定性。動力系統匹配設計控制器選擇與編程選擇適合的控制器，并編寫相應的控制程序，實現自動控制、監測和故障診斷等功能。傳感器與執行器配置合理配置傳感器和執行器，實現系統信息的采集和執行機構的控制，確保系統響應迅速、準確。控制原理設計根據機械系統的功能需求，設計合理的控制原理，確保系統能夠準確、穩定地實現預期目標。控制系統集成方案整機結構布局原則結構合理性整機結構應緊湊、合理，便于安裝、調試和維護。01穩定性與可靠性保證整機在各種工況下的穩定性和可靠性，避免結構變形、振動和松動等問題。02安全性考慮到操作人員的安全，設計必要的防護裝置和緊急停機措施，確保整機在使用過程中安全可靠。0305PART設計軟件應用指導圖紙布局創建標準圖紙布局，包括圖框、標題欄、圖層和標注樣式等。CAD制圖標準操作01基本繪圖命令掌握直線、圓、弧、矩形等基本繪圖命令，以及修改命令如移動、旋轉、縮放等。02標注與注釋了解尺寸標注、公差標注、文字注釋和符號標注等方法，確保圖紙清晰易懂。03圖紙打印與輸出設置打印參數，調整圖紙比例和打印區域，確保輸出圖紙質量。04ABCD前處理建立有限元模型，定義材料屬性、網格劃分、載荷和邊界條件等。CAE仿真分析流程仿真運行與監控運行仿真計算，監控關鍵參數變化，及時調整分析設置。求解設置選擇合適的求解器，設置分析類型和時間步長等參數。后處理與結果分析查看和分析仿真結果，提取所需數據，進行驗證和優化。01020304學習如何創建和編輯復雜曲面，包括自由曲面、網格曲面等。三維建模實戰技巧復雜曲面建模學習如何為模型添加材質和紋理，設置燈光和陰影，以及渲染出逼真的視覺效果。渲染與視覺效果了解部件裝配的方法和技巧，以及如何應用約束來確保部件之間的相對位置和運動關系。裝配與約束掌握三維建模的基本概念和技巧，如草圖繪制、拉伸、旋轉、放樣等。基礎建模06PART項目開發案例分析任務目標明確將機械設計任務分解成若干個具體的子任務，明確每個子任務的目標和約束條件。責任到人明確每個子任務的負責人和完成時間，確保任務按時按質完成。流程清晰按照機械設計的流程和規律，將各個子任務進行有序排列，形成完整的設計流程。設計任務分解流程典型機械案例解析對案例進行全面剖析，包括設計思路、結構特點、工作原理等。全面剖析選擇具有代表性和典型性的機械案例，如機器人、數控機床等。案例選擇總結案例中的成功經驗和失敗