東華大學機械設計基礎演講人：日期:CATALOGUE目錄02機械零件設計基礎01學科基礎概述03機構(gòu)運動與分析04材料與制造技術05設計實踐應用06課程知識整合01PART學科基礎概述機械設計學科定位廣泛應用于工業(yè)領域機械設計成果廣泛應用于制造業(yè)、航空航天、汽車工程、交通運輸?shù)阮I域。03包括力學、材料科學、制造技術、控制理論等，是一門綜合性學科。02涵蓋多種技術領域機械設計是機械工程的核心學科研究機械系統(tǒng)、設備、裝置等的設計、制造、運行及控制。01古代機械工程人類最早使用簡單機械進行生產(chǎn)和生活，如杠桿、滑輪、輪軸等。工業(yè)革命推動發(fā)展18世紀工業(yè)革命以來，機械工程領域得到了快速發(fā)展，蒸汽機、內(nèi)燃機、電動機等推動了工業(yè)化進程。現(xiàn)代化與智能化20世紀中后期，隨著計算機、信息技術、人工智能等技術的不斷發(fā)展，機械工程逐漸向智能化、自動化方向邁進。機械工程發(fā)展歷程培養(yǎng)學生具備扎實的機械設計基礎知識，能夠獨立完成機械系統(tǒng)、零部件的設計。培養(yǎng)機械設計能力了解并掌握現(xiàn)代設計方法和技術，如計算機輔助設計（CAD）、優(yōu)化設計、可靠性設計等。掌握現(xiàn)代設計方法培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維、團隊協(xié)作、溝通表達等綜合素質(zhì)，以適應未來機械工程領域的挑戰(zhàn)。提高綜合素質(zhì)課程教學目標解析01020302PART機械零件設計基礎01020304采用國家標準或行業(yè)標準進行零件設計，提高零件的互換性和通用性。零件設計基本原理標準化和系列化考慮零件的加工、裝配和維修等工藝要求，確保設計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?shù)牟牧弦詽M足其強度和耐磨性等方面的需求。材料選擇根據(jù)機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、傳動軸等，主要承受扭矩和彎曲載荷。常用機械零件類型鍵、花鍵和銷類零件用于連接和固定零件，實現(xiàn)軸與軸上零件的傳動。齒輪類零件如直齒輪、斜齒輪等，用于傳遞動力和改變轉(zhuǎn)速。軸承類零件如滾動軸承、滑動軸承等，支撐軸及軸上零件并減小摩擦和磨損。強度與剛度校核方法強度校核穩(wěn)定性校核剛度校核疲勞強度校核通過計算零件在受力狀態(tài)下的應力大小，與材料的許用應力進行比較，判斷零件是否滿足強度要求。計算零件在受力狀態(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。對于細長桿件或薄壁零件，還需進行穩(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。對于承受交變載荷的零件，需進行疲勞強度校核，預測零件在交變應力作用下的疲勞壽命。03PART機構(gòu)運動與分析是機構(gòu)中的運動單元，可以是桿、軸、滑塊等。構(gòu)件機構(gòu)組成要素是兩個或兩個以上構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對運動的聯(lián)接。運動副由多個運動副聯(lián)接而成的構(gòu)件系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)復雜的運動傳遞。運動鏈在機構(gòu)中，能夠主動驅(qū)動其他構(gòu)件運動的構(gòu)件。原動件平面連桿機構(gòu)由多個連桿通過運動副連接而成的機構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)平面內(nèi)的復雜運動。常見機構(gòu)類型解析01凸輪機構(gòu)通過凸輪與從動件的接觸來實現(xiàn)特定的運動規(guī)律，常用于實現(xiàn)復雜的運動軌跡。02齒輪機構(gòu)通過齒輪的嚙合來實現(xiàn)運動和動力的傳遞，具有傳動精度高、穩(wěn)定性好的特點。03棘輪機構(gòu)利用棘輪與棘爪的嚙合來實現(xiàn)單向間歇運動，常用于單向傳動和止動。04清晰簡潔運動簡圖應簡潔明了，能夠清晰地表達機構(gòu)的運動關系。符號統(tǒng)一使用標準的符號和表示方法來表示運動副、構(gòu)件和原動件等要素。比例適當繪制運動簡圖時，應適當選擇構(gòu)件的長度和比例，以便于觀察和分析。突出重點在繪制運動簡圖時，應突出表達機構(gòu)的運動特性和關鍵部件的運動關系。運動簡圖繪制規(guī)范04PART材料與制造技術根據(jù)零件的工作條件和要求，選擇具有相應強度、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)濟效益。成本原則根據(jù)工作環(huán)境和使用要求，選擇對環(huán)境敏感程度低、穩(wěn)定性好的材料。環(huán)境適應性原則機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、復雜、高強度的零件。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，廣泛應用于機械制造業(yè)中。切削加工工藝通過加熱或加壓使兩個或多個零件連接在一起，具有重量輕、強度高、成本低等優(yōu)點，但需要嚴格控制焊接質(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。包括鍛錘、液壓機、機械壓力機等，主要用于金屬的塑性變形加工，可以生產(chǎn)形狀復雜、性能優(yōu)良的零件。包括熔煉爐、造型機、澆注設備等，主要用于金屬材料的鑄造加工，適用于生產(chǎn)大型、復雜形狀的零件。包括焊機、切割機等，主要用于金屬材料的連接和切割，具有操作簡便、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。零件加工設備概述金屬切削機床鍛壓設備鑄造設備焊接與切割設備05PART設計實踐應用ABCD需求分析明確機械系統(tǒng)或裝置的功能需求，確定設計目標。機械創(chuàng)新設計流程方案評估對多種設計方案進行技術、經(jīng)濟、可行性等評估，選出最佳方案。概念設計進行創(chuàng)意構(gòu)思，運用機械原理和設計方法，形成多種可行方案。詳細設計對選定方案進行細化設計，包括零部件結(jié)構(gòu)、尺寸、材料等方面。課程實驗項目設置如機構(gòu)運動方案設計、裝配與調(diào)試等，提升學生綜合運用知識能力。綜合性實驗如機械零件測繪、材料性能測試等，培養(yǎng)學生基本實驗技能。基礎性實驗鼓勵學生自主選題、設計實驗方案，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實踐能力。創(chuàng)新性實驗工程案例分析框架介紹案例來源、背景及實際工程應用價值。案例背景針對案例中的具體問題，進行深入剖析和原因查找。提出切實可行的解決方案，包括設計原理、技術方案和實施步驟。對解決方案進行技術經(jīng)濟分析，評估其可行性和優(yōu)劣。解決方案問題分析效果評價06PART課程知識整合核心知識體系梳理包括機械設計的基本理念、原則、方法等，為后續(xù)內(nèi)容奠定基礎。機械設計基礎概念涵蓋常見機械零部件（如齒輪、軸承、連桿等）的工作原理、選型、設計與計算方法。機械零部件設計介紹機械設計的理論基礎、設計方法、創(chuàng)新思路及實際應用，提升設計水平。機械設計理論與方法涵蓋計算機輔助設計（CAD）、有限元分析（FEA）等現(xiàn)代設計技術與方法。現(xiàn)代機械設計技術強度與剛度問題分析機械零件在受力作用下的強度與剛度要求，探討合理設計方法。典型設計問題解析01耐磨與潤滑問題研究機械零件間的摩擦、磨損及潤滑機理，提出減少磨損、提高耐磨性的措施。02振動與噪聲控制探討機械系統(tǒng)中的振動與噪聲產(chǎn)生原因，提出減振降噪的設計方案。03結(jié)構(gòu)與工藝性考量結(jié)合實際加工與裝配工藝，分析機械結(jié)構(gòu)設計中的工藝性問題，提出改進措施。04后續(xù)學習方向建議深入學習專業(yè)選修課程如機械優(yōu)化設計、特種機械設計等，拓寬知識面和視野。02