機械設(shè)計基礎(chǔ)說課終結(jié)稿課件1目錄contents課程介紹機械設(shè)計基本概念常用機構(gòu)和傳動類型零件材料選擇與熱處理工藝零件強度計算和校核方法連接類型及選用原則課程總結(jié)與展望201課程介紹3機械設(shè)計基礎(chǔ)課程是機械類專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，主要研究常用機構(gòu)和通用零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、基本的設(shè)計理論及計算方法。課程任務是培養(yǎng)學生掌握常用機構(gòu)和通用零件的設(shè)計原理、方法和機械設(shè)計的一般規(guī)律,具有設(shè)計簡單機械傳動裝置的能力，樹立正確的設(shè)計思想，具備運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程概述4掌握常用機構(gòu)和通用零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、基本設(shè)計理論和計算方法。知識目標培養(yǎng)學生具備機械設(shè)計的基本技能，能運用所學知識解決工程實際問題。能力目標培養(yǎng)學生的工程意識、創(chuàng)新意識和團隊協(xié)作精神。素質(zhì)目標教學目標與要求50102教學內(nèi)容與學時分配學時分配建議為理論授課32學時，實驗8學時，課程設(shè)計2周。教學內(nèi)容主要包括機械設(shè)計總論、連接、機械傳動、軸系零部件和其他常用機構(gòu)等五個部分。6考核方式采用閉卷考試形式，考試時間為120分鐘?？己藰藴士偝煽冇善綍r成績（占30%）、實驗成績（占20%）和期末考試成績（占50%）三部分組成。其中，平時成績包括課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況等；實驗成績根據(jù)實驗報告和實驗操作表現(xiàn)評定；期末考試成績?yōu)殚]卷考試成績?？己朔绞郊皹藴?02機械設(shè)計基本概念8機器定義由零部件組裝而成，能完成有用功或?qū)崿F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的裝置。機構(gòu)定義由兩個或兩個以上構(gòu)件通過活動聯(lián)接形成的構(gòu)件系統(tǒng)，能實現(xiàn)特定的運動或傳遞特定的動力。分類根據(jù)用途、結(jié)構(gòu)、運動形式等特征，機器和機構(gòu)可分為不同類型，如動力機器、工作機器、信息機器等。機器與機構(gòu)定義及分類9機器中不可拆的基本制造單元，通常由一個或幾個零件組成。零件定義部件定義辨析由一組協(xié)同工作的零件所組成的獨立制造或獨立裝配的組合體，如軸承、齒輪等。零件是機械制造過程中的基本單元，而部件則是由零件組成的具有特定功能的組合體。030201零件與部件概念辨析10滿足使用功能要求；滿足經(jīng)濟性要求；滿足勞動保護和環(huán)境保護要求；符合美學要求。實現(xiàn)預定功能；滿足可靠性要求；滿足經(jīng)濟性要求；操作方便、工作安全；造型美觀。機械設(shè)計基本要求及原則設(shè)計原則基本要求11明確設(shè)計任務了解用戶需求，明確設(shè)計目標、限制條件等。方案設(shè)計提出多種設(shè)計方案，進行比較分析，選擇最優(yōu)方案。技術(shù)設(shè)計對選定的方案進行詳細設(shè)計，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度計算、材料選擇等。施工設(shè)計繪制零件圖、裝配圖等施工圖紙，制定制造工藝規(guī)程等。試制與試驗按照施工圖紙制造樣機，進行試驗驗證，發(fā)現(xiàn)問題及時改進。生產(chǎn)定型經(jīng)過試制與試驗驗證后，確定最終設(shè)計方案和生產(chǎn)工藝，投入批量生產(chǎn)。機械設(shè)計過程簡介1203常用機構(gòu)和傳動類型13鉸鏈四桿機構(gòu)滑塊機構(gòu)導桿機構(gòu)應用平面連桿機構(gòu)類型及應用由四個鉸鏈連接的桿件組成，包括曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)。由導桿和連桿組成的機構(gòu)，如轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)和擺動導桿機構(gòu)。由一個或多個滑塊與連桿組成的機構(gòu)，如滑塊搖桿機構(gòu)和滑塊曲柄機構(gòu)。平面連桿機構(gòu)廣泛應用于各種機械裝置中，如內(nèi)燃機、壓縮機、泵等。1403應用凸輪機構(gòu)常用于實現(xiàn)各種復雜的運動規(guī)律，如內(nèi)燃機配氣機構(gòu)、自動機床進給機構(gòu)等。01盤形凸輪機構(gòu)由盤形凸輪和從動件組成的機構(gòu)，包括固定凸輪和移動凸輪兩種。02圓柱凸輪機構(gòu)由圓柱凸輪和從動件組成的機構(gòu)，常用于空間傳動。凸輪機構(gòu)類型及應用15兩個齒輪軸線平行的傳動方式，包括直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪等。平行軸齒輪傳動相交軸齒輪傳動交錯軸齒輪傳動特點兩個齒輪軸線相交的傳動方式，如直齒圓錐齒輪和弧齒圓錐齒輪。兩個齒輪軸線既不平行也不相交的傳動方式，如蝸桿蝸輪傳動和螺旋齒輪傳動。齒輪傳動具有傳動比準確、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，廣泛應用于各種機械設(shè)備中。齒輪傳動類型及特點16蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成的交錯軸齒輪傳動方式，常用于實現(xiàn)大傳動比和空間垂直傳動。帶傳動通過帶與帶輪之間的摩擦力傳遞運動和動力的傳動方式，包括平帶傳動、V帶傳動等。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、維護方便等優(yōu)點，但存在滑動和彈性變形等缺點。蝸桿傳動和帶傳動簡介1704零件材料選擇與熱處理工藝18高強度、良好的延展性和韌性，耐高溫和腐蝕，但重量較大。金屬材料如塑料、橡膠等，重量輕、絕緣性好、耐腐蝕，但強度和耐高溫性能較差。非金屬材料結(jié)合金屬和非金屬材料的優(yōu)點，具有高強度、輕量化、耐腐蝕等特點。復合材料常用工程材料性能比較19根據(jù)零件的使用環(huán)境、負載和壽命要求選擇合適的材料。使用性能要求考慮材料的加工性能、熱處理性能和焊接性能等。工藝性能要求在滿足使用性能和工藝性能的前提下，選擇成本較低的材料。經(jīng)濟性要求優(yōu)先選擇可再生、可回收、低污染的材料。綠色制造要求零件材料選擇原則和方法20提高強度和硬度通過淬火、回火等熱處理工藝，可以提高零件的強度和硬度。改善切削加工性能通過正火、退火等熱處理工藝，可以改善零件的切削加工性能。消除內(nèi)應力通過去應力退火等熱處理工藝，可以消除零件在加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應力。提高耐磨性和耐腐蝕性通過表面熱處理工藝，可以提高零件的耐磨性和耐腐蝕性。熱處理工藝對零件性能影響21常選用45鋼或40Cr鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后獲得良好的綜合力學性能。軸類零件常選用20CrMnTi鋼，經(jīng)過滲碳淬火處理后獲得高表面硬度和耐磨性。齒輪類零件常選用65Mn鋼或55Si2Mn鋼，經(jīng)過淬火和回火處理后獲得高彈性和疲勞強度。彈簧類零件常選用灰鑄鐵或球墨鑄鐵，具有良好的鑄造性能和減震性能。箱體類零件典型零件材料選擇與熱處理實例2205零件強度計算和校核方法23根據(jù)零件受力情況，采用相應的力學理論（如彈性力學、塑性力學等）進行應力、應變分析，進而計算零件的靜強度。靜載荷作用下零件的強度計算通過比較零件的許用應力與實際應力，判斷零件是否滿足靜強度要求。若實際應力大于許用應力，則零件不滿足靜強度要求，需進行改進。靜強度校核方法靜強度計算和校核方法24疲勞載荷作用下零件的強度計算考慮零件在交變載荷作用下的疲勞破壞，采用疲勞強度理論（如S-N曲線、Miner法則等）進行疲勞壽命預測和疲勞強度計算。疲勞強度校核方法通過比較零件的許用疲勞極限與實際交變應力幅值，判斷零件是否滿足疲勞強度要求。若實際交變應力幅值大于許用疲勞極限，則零件不滿足疲勞強度要求，需進行改進。疲勞強度計算和校核方法25斷裂韌性和疲勞裂紋擴展速率概念斷裂韌性描述材料抵抗裂紋擴展的能力，是材料的一種固有屬性。斷裂韌性越高，材料抵抗裂紋擴展的能力越強。疲勞裂紋擴展速率描述疲勞裂紋在交變載荷作用下擴展速度的物理量。疲勞裂紋擴展速率與材料的疲勞性能、應力水平、環(huán)境等因素有關(guān)。26提高零件強度措施選用高強度材料采用高強度材料制造零件，可以直接提高零件的靜強度和疲勞強度。優(yōu)化零件結(jié)構(gòu)通過改進零件結(jié)構(gòu)，降低應力集中程度，提高零件的承載能力和抗疲勞性能。采用表面強化技術(shù)如噴丸、滾壓等表面強化技術(shù)可以提高零件表面的殘余壓應力，從而提高零件的疲勞強度?？刂浦圃熨|(zhì)量提高零件的制造精度和表面質(zhì)量，可以減少應力集中和裂紋源，提高零件的靜強度和疲勞強度。2706連接類型及選用原則28利用螺栓穿過被連接件的通孔，再套上墊圈，將螺母擰緊以實現(xiàn)連接。適用于連接兩個較薄的零件。螺栓連接將一頭擰入被連接件的螺孔中，另一頭穿過另一被連接件的通孔，再套上墊圈，將螺母擰緊。適用于連接一個較厚和一個較薄的零件。雙頭螺柱連接螺釘直接擰入被連接件的螺孔或螺紋孔中，多用于其中一個零件較厚，或另一個零件較薄且經(jīng)常需要拆卸的場合。螺釘連接螺紋連接類型及特點29VS通過鍵實現(xiàn)軸和軸上零件間的周向固定以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。其中，平鍵連接結(jié)構(gòu)簡單，對中性好，裝拆方便，應用廣泛；半圓鍵連接對軸的強度削弱較大，主要用于輕載連接；楔鍵連接和切向鍵連接對軸的強度削弱更大，主要用于重載連接。花鍵連接由內(nèi)花鍵和外花鍵組成，可用于靜連接或動連接。花鍵連接的強度高，定心精度高，導向性好，適用于定心精度要求高、載荷大或經(jīng)?；频倪B接。鍵連接鍵連接和花鍵連接簡介30主要用于定位和緊固零件，也可用于傳遞不大的載荷。銷的種類很多，如圓柱銷、圓錐銷、開口銷等。依靠兩被連接件間的過盈配合實現(xiàn)的連接。過盈配合連接的結(jié)構(gòu)簡單、定心精度高、承受載荷能力強，但裝配困難，常用于軸與轂的連接、輪圈與輪芯的連接等。銷連接過盈配合連接銷連接和過盈配合連接簡介31連接件選用原則根據(jù)使用要求和工作條件選擇適當?shù)倪B接類型。優(yōu)先選用標準件，以降低制造成本和提高互換性。連接件應滿足強度、剛度、耐磨性、耐腐蝕性等方面的要求。注意連接件與被連接件的材料匹配和表面處理。3207課程總結(jié)與展望33機械設(shè)計實踐案例通過分析典型機械產(chǎn)品的設(shè)計案例，讓學生更加深入地理解機械設(shè)計的實際應用，并培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新思維。機械設(shè)計基本概念介紹了機械設(shè)計的基本定義、目的和任務，以及機械設(shè)計在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要地位。機械設(shè)計基礎(chǔ)知識詳細闡述了機械設(shè)計中的力學、材料科學、制造工藝等基礎(chǔ)知識，為學生打下了堅實的基礎(chǔ)。機械設(shè)計流程與方法系統(tǒng)講解了機械設(shè)計的一般流程，包括需求分析、概念設(shè)計、詳細設(shè)計、制造與裝配等階段，并介紹了常用的設(shè)計方法，如創(chuàng)新設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計等。機械設(shè)計基礎(chǔ)課程重點內(nèi)容回顧34123學生普遍認為通過本課程的學習，對機械設(shè)計的基本概念、基礎(chǔ)知識、設(shè)計流程與方法有了較為全面的掌握。知識掌握情況通過課程中的實踐環(huán)節(jié)，如課程設(shè)計、實驗等，學生的實踐能力得到了顯著提升，能夠獨立完成一些簡單的機械產(chǎn)品設(shè)計。實踐能力提升本課程注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，通過案例分析、小組討論等方式，激發(fā)學生的創(chuàng)新靈感，提高學生的創(chuàng)新能力。創(chuàng)新思維培養(yǎng)學生自我評價報告分享35學習態(tài)度積極學生們在課堂上表現(xiàn)出濃厚的學習興趣，積極參與討論和提問，展現(xiàn)出了良好的學習態(tài)度。知識掌握扎實通過作業(yè)、考試等方式的考核，發(fā)現(xiàn)學生們對機械設(shè)計相關(guān)知識的掌握較為扎實，能夠靈活運用所學知識解決問題。實踐能力突出學生們在課程設(shè)計和實驗中展現(xiàn)出了較強的實踐能力，能夠獨立完成實驗操作和數(shù)據(jù)分析，提出有針對性的改進意見。教師對學生學習成果評價36第二季度第一季度第四季度第三季度智能化發(fā)展綠色設(shè)計理念多學科融合創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展對未來機械設(shè)計發(fā)展趨勢展望隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，未來機械設(shè)計將更加注重智能化