機(jī)械設(shè)計公共課《機(jī)械設(shè)計》是機(jī)械類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，既直接面向工程實(shí)際，又是后面所學(xué)設(shè)計類專業(yè)課的基礎(chǔ)。是初步掌握機(jī)械設(shè)計能力的必然環(huán)節(jié)。課程的性質(zhì)：機(jī)械機(jī)構(gòu)：傳遞或變換運(yùn)動。機(jī)器：執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動，代替人類的勞動，變換或傳遞能量、物料、信息。研究對象：一、機(jī)器的概念天然工具——→簡單機(jī)器——→工業(yè)革命——→現(xiàn)代機(jī)器如：火車發(fā)展：蒸汽機(jī)車—→內(nèi)燃機(jī)車—→電力機(jī)車—→磁浮列車（常導(dǎo)—→高溫超導(dǎo)）—→高速列車-----機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個國家現(xiàn)代化建設(shè)水平的重要標(biāo)志。機(jī)器組成：原動機(jī)傳動裝置—→工作機(jī)—→控制系統(tǒng)輔助系統(tǒng)（如儀表、照明等）轎車組成：

任何機(jī)器都是由許多零件組合而成的。二、機(jī)械零件的概念零件：組成機(jī)器的不可拆的基本單元（即制造的基本單元）。部件：為完成同一使命而協(xié)同工作的許多零件的組合。滾動軸承聯(lián)軸器。用途專用零部件：只在一定類型機(jī)器中使用的零件，如曲軸。通用零部件：各種機(jī)器中普遍使用的零部件，如齒輪、螺栓。標(biāo)準(zhǔn)件：制定了國家標(biāo)準(zhǔn)，并由專門工廠生產(chǎn)的零部件。如：滾動軸承、螺栓等。機(jī)器與零件的關(guān)系：對于一臺機(jī)器來說，所有的零件都是它的局部，它們必須受到全局的制約，共同為完成機(jī)器的功能發(fā)揮各自的作用。所以任何機(jī)器的性能都是建立在它的主要零件的性能基礎(chǔ)上的，要設(shè)計出一臺很好的機(jī)器，必須很好的設(shè)計或選擇它的零件。本課程是以一般通用零件的設(shè)計為核心，論述它們的基本設(shè)計理論與方法的設(shè)計性技術(shù)基礎(chǔ)課三、機(jī)械設(shè)計的概念：根據(jù)市場的需求，在滿足各種約束條件下，為最好地實(shí)現(xiàn)給定的具體目標(biāo)，制定出機(jī)械系統(tǒng)及零部件具體結(jié)構(gòu)的決策過程。（1）市場是設(shè)計的動力（2）設(shè)計的本質(zhì)是革新及創(chuàng)造；（3）所提出的機(jī)械系統(tǒng)是給定約束下的“最優(yōu)解”；（4）機(jī)械設(shè)計不僅僅是計算和繪圖，應(yīng)把它與銷售及制造作為一個整體考慮。任務(wù)1、通用機(jī)械零部件的設(shè)計計算。2、綜合運(yùn)用本課程和其他先修課程的知識，設(shè)計機(jī)械傳動裝置和一般機(jī)械。1.2機(jī)械設(shè)計的要求和設(shè)計程序一、設(shè)計機(jī)器應(yīng)滿足的基本要求1、功能要求實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能，工作可靠。措施：2、經(jīng)濟(jì)性要求三方面：生產(chǎn)成本低、使用消耗小、維護(hù)費(fèi)用低。1）設(shè)計中采用“三化”零部件；標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化2）應(yīng)用成熟的新技術(shù)、新材料。3）選用高效率設(shè)備，減少動力、燃料消耗。3、外觀造型要求顏色、造型4、環(huán)保要求噪音、廢氣、廢液。二、設(shè)計方法1.內(nèi)插式設(shè)計:這種方法有成功的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。例如類比設(shè)計，通過對一系列同類型機(jī)器在功能和性能方面的對比，分析其與設(shè)計對象在各方面的異同，并以此為經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計2.外推式設(shè)計:有部分經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，但外推部分處于未知領(lǐng)域。3.開發(fā)性設(shè)計:應(yīng)用新原理，新技術(shù)設(shè)計新型技術(shù)裝備。。機(jī)械設(shè)計的一般程序市場調(diào)研可行性研究原理方案設(shè)計技術(shù)設(shè)計試制試驗(yàn)小批生產(chǎn)試銷投產(chǎn)設(shè)計任務(wù)書定出最佳方案裝配圖、零件圖、技術(shù)文件樣機(jī)評價改進(jìn)考核工藝性收集用戶意見產(chǎn)品銷售機(jī)械設(shè)計是一個創(chuàng)新與借鑒相結(jié)合的過程1.3機(jī)械零件的設(shè)計要求和設(shè)計過程一、機(jī)械零件設(shè)計要求：零件：滿足功能、安全可靠、成本低廉。1.安全可靠：需要根據(jù)可能發(fā)生的失效，確定零件在強(qiáng)度、剛度、振動穩(wěn)定性、耐磨性、耐溫性等方面必須滿足的條件。（這些條件是判斷零件工作能力準(zhǔn)則）2.成本低廉：設(shè)計和制造考慮：正確選材，結(jié)構(gòu)合理，公差等級合理，加工和安裝的工藝性。3.設(shè)計是一個比較、優(yōu)化的過程二、設(shè)計過程1.確定零件的載荷----根據(jù)零件的工作情況和簡化計算方案----名義載荷：根據(jù)額定功率，用力學(xué)公式計算出作用在零件上的載荷。F----計算載荷：反映了實(shí)際載荷不均勻性及其它影響。Fc=KF由于載荷作用的不平穩(wěn)性、分布的不均勻性等因素，實(shí)際載荷大于名義載荷?！d荷系數(shù)K2.選擇零件的材料----根據(jù)零件的工作要求，考慮材料的力學(xué)性能、物理、性質(zhì)、經(jīng)濟(jì)因素、可獲得性3.確定零件的主要尺寸----根據(jù)工作能力準(zhǔn)則，標(biāo)準(zhǔn)化或圓整。4.繪制零件圖1.4零件的計算方法和標(biāo)準(zhǔn)化原理一、零件的計算方法：1.設(shè)計計算----根據(jù)零件的工作情況和選定的工作準(zhǔn)則擬定安全條件----求出危險剖面尺寸2.校核計算----參照現(xiàn)有的圖紙、實(shí)物、和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬定有關(guān)尺寸，根據(jù)工作準(zhǔn)則----校核危險剖面安全性精確校核計算----充分考慮各有關(guān)因素的校核計算。3.條件性計算(設(shè)計、校核）----合理的簡化計算。4.“安全---壽命”和“破損---安全”的設(shè)計思想“安全---壽命”：沒有裂紋為基礎(chǔ)。為本教材所介紹的方法“破損---安全”：允許裂紋存在，掌握裂紋的擴(kuò)展規(guī)律。5.經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),模型試驗(yàn),實(shí)物實(shí)驗(yàn)的重要性機(jī)械零件的設(shè)計不能完全依賴于理論計算，對于復(fù)雜的零件，有時可以通過模型試驗(yàn)或?qū)嵨镌囼?yàn)進(jìn)行確定，尤其是復(fù)雜零件。

6.優(yōu)化設(shè)計的思想首先是建立能反映設(shè)計變量與工作性能關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，然后在給定的約束條件下，每改變一組設(shè)計變量即可構(gòu)成一種設(shè)計方案，經(jīng)過若干次計算機(jī)運(yùn)算，可從中選擇最佳的設(shè)計方案。二、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化標(biāo)準(zhǔn)化：通過對零件的尺寸、結(jié)構(gòu)要素、材料性能、檢驗(yàn)方法、設(shè)計方法、制圖要求等，制定出各式各樣的大家共同遵守的標(biāo)準(zhǔn)。系列化：按尺寸大小系列化。通用化：系列之間和之內(nèi)盡量采用同一結(jié)構(gòu)和尺寸。目前我國的標(biāo)準(zhǔn)化體系分為：國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）、專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國際標(biāo)準(zhǔn)等。目前的標(biāo)準(zhǔn)體系正逐漸向國際標(biāo)準(zhǔn)靠近和接軌。采用三化具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：1)減輕設(shè)計工作量，避免重復(fù)勞動，節(jié)省精力以應(yīng)用于關(guān)鍵設(shè)計的活動中；2)可以減少技術(shù)過失的重復(fù)出現(xiàn)，增大互換性，便于維修和裝配；3)可以安排專門工廠采用專業(yè)設(shè)備和先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)零件，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能；4)有利于提高產(chǎn)品的設(shè)計、制造速度，增加產(chǎn)品品種、擴(kuò)大生產(chǎn)批量，達(dá)到產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低消耗。三化程度是衡量產(chǎn)品性能的重要指標(biāo)之一。1.5機(jī)械設(shè)計學(xué)科現(xiàn)狀和對設(shè)計人員的要求一、機(jī)械設(shè)計學(xué)科的發(fā)展1．相關(guān)新學(xué)科的出現(xiàn)帶動機(jī)械設(shè)計學(xué)科的進(jìn)步摩擦學(xué)，斷裂力學(xué)；2．動態(tài)設(shè)計成為機(jī)械設(shè)計的發(fā)展方向傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計每個零件的設(shè)計過程相對孤立，隨著機(jī)械動力學(xué)學(xué)科的發(fā)展，特別是計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前正向以多種零件的綜合或整機(jī)系統(tǒng)為對象的動態(tài)設(shè)計方向發(fā)展；

3．計算機(jī)輔助設(shè)計推動了機(jī)械設(shè)計的新發(fā)展一系列先進(jìn)的設(shè)計方法的出現(xiàn)，如：優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計、可靠性設(shè)計、設(shè)計方法學(xué)、價值工程、造型設(shè)計、模塊化設(shè)計、并行設(shè)計、反求設(shè)計、優(yōu)勢設(shè)計、綠色設(shè)計、有限元方法、數(shù)值模擬、人工智能等；4．機(jī)械設(shè)計學(xué)科正面臨重要的機(jī)遇和挑戰(zhàn)機(jī)械設(shè)計的CAD技術(shù)的發(fā)展，其功能已經(jīng)不是簡單地數(shù)值計算和繪圖，已經(jīng)能夠利用計算機(jī)進(jìn)行邏輯推理、智能化設(shè)計、方案構(gòu)思、決策判斷等人力難以完成的工作，因此，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計學(xué)科正面臨新的轉(zhuǎn)折和挑戰(zhàn)；5．微納米技術(shù)為機(jī)械設(shè)計提出了新的發(fā)展領(lǐng)域以納米尺度的機(jī)器和零部件為設(shè)計對象。二、對設(shè)計人員的要求1．要不斷學(xué)習(xí)新知識、富于探索和進(jìn)取精神；2．要有高度的責(zé)任心，強(qiáng)化法律和道德觀念；3．要培養(yǎng)和具備創(chuàng)新的能力。復(fù)習(xí)思考題

1、通用零件和專用零件有何區(qū)別？

2、本課程的學(xué)習(xí)目的是什么？

3、設(shè)計機(jī)器應(yīng)滿足的