单击此处编辑母版标题样式,特别申明：本电子教案中所有素材的版权归原创作者国防科技大学潘存云教授所有。购买方有权复制多份光盘用于本单位的教学。但不得提供给第三方。未经作者同意，也不得在公开出版物中引用其中的素材，违者应承担相应的法律责任。作者：潘存云 教授,2004,年,2,月,第二级,第三级,第四级,第五级,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,*,第,1,章 机械设计概论,课程的内容、性质与任务,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,1,一,.,课程研究对象,1,机械,（大方面）,机器,和,机构,的总称,执行机械运动的装置，用来变换,、传递能量、物料和信息,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,2,在学习机械设计课程之初，有必要对机械的组成，机械的基本要素有一个感性的了解。下面先看几个例子。,典型机械实例：,机械控制式,电气控制式,模糊控制式,除了控制方式以外，上述三种洗衣机的主要传动系统没有很大的差别。,全自动洗衣机,减速器,潘存云教授研制,工业机器人,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,3,潘存云教授研制,自动洗衣机的组成：,上盖,控制面板,进水口,排水管,外箱体,盛水桶,支撑拉杆,脱水桶,电动机,带,传动,减速器,波轮,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,4,洗涤：,A,制动，,B,放开，运动经电机、带传动、中心齿轮、行星轮、行星架、波轮,脱水：,A,放开，,B,制动，运动经电机、带传动、内齿圈（脱水桶）、中心齿轮、行星架、波轮与脱水桶等速旋转。,自动洗衣机的工作原理,：,潘存云教授研制,A,B,洗衣机系统简图,带传动,脱水桶,波轮,H,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,5,典型机械实例：,潘存云教授研制,全自动洗衣机,减速器,工业机器人,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,6,潘存云教授研制,典型机械实例：,全自动洗衣机,减速器,工业机器人,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,7,典型机械实例：,全自动洗衣机,减速器,工业机器人,潘存云教授研制,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,8,典型机械实例：,全自动洗衣机,减速器,工业机器人,潘存云教授研制,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,9,潘存云教授研制,潘存云教授研制,示教盒用于输入控制命令或控制程序。,控制系统用于控制操作机各关节内伺服电机的运动。,工业机器人的组成,:,操作手在控制系统的指挥下，完成各种复杂作业。,示教盒（编程器）,控制系统,操作手,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,10,由以上实例，可归纳得以下几点：,1.),一台机器包含着机械传动、动力系统、执行部分、检测与控制系统,；,2.),现代机器不仅可以代替人类的体力劳动，还可以 代替部分的脑力劳动。,3.),一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每个机构又是由若干零件组成的。,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,11,机器的组成,）从功能上：四部分,动力部分,传动部分,执行部分,检测，控制部分,动力部分,机器完成预定功能的动力源，,最常见的是,内燃机、电动机。,执行部分,完成预定的动作，位于传动路线的终点。,传动部分,联接原动机和执行部分的中间部分。,控制部分,保证机器的启动、停止和正常协调动作。,例：洗衣机,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,12,）从制造上：由,零件,组成,零件,机器的制造单元,零件分,通用零件,：,在各种机器中常用的,专用零件,：,特定的机器中才用到,本课程学习对象,通用零件包括：,齿轮,、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动；,轴、联轴器、离合器；滚动轴承、滑动轴承；,螺栓、键、花键、销；铆、焊、胶结构件；,弹簧、机架、箱体等。,部件：为完成同一使命在结构上组合在一起并协同工作的零件。例：联轴器、离合器,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,13,1.,本课程的主要内容：,本课程中“设计”的含义是指,:,二,本课程的内容、性质与任务,学习机械系统设计的基础知识；,学习,一般尺寸和参数,的通用零件设计方法。,机械装置的实体设计,;,涉及零件的应力、强度的分析计算,;,材料的选择,;,结构设计,;,考虑加工工艺性,;,标准化以及经济性,;,环境保护等,。,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,14,机械,设计结果的表现形式为：,机械工程图、说明书和计算机程序,。,本课程所涉及的先修课程有：,工程材料：,非金属材料，金属材料及热处理。,工程制图：,设计的图形表达。,机械制造基础：,冷加工工艺，热加工工艺。,公差配合与技术测量：,解决精度设计问题。,理论力学：,解决力分析与动力计算。,材料力学：,解决强度分析问题。,机械原理：,解决机械的方案设计。,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,15,本课程的几个特点,:,涉及面广,体现为,5,多,实践性强,只有理论知识不行，要多联系实际，要注重实践性环节。,设计结果不唯一,强调个性化，没有最好，只有更好。,关系多,因与诸多先修课关系密切。,要求多,强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、,经济性。,门类多,各类零件，各有特点，设计方法各异。,公式多,计算多，有解析式、半解析式、经验的、,半经验的及定义式。,图表多,结构图、分析图、原理图、示意图、曲线,图、标准、经验数表。,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,16,注意处理好几个关系,零件的设计与选用,零件设计的两个主要途径（设计计算和校核计算）。,设计计算与结构设计,设计决非只是计算，更应重视结构设计的学习。,性能要求与经济性,永远是一对矛盾，应学会合理地解决这一对矛盾。,经验设计与现代设计,二者均重要，前者是后者的基础。,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,17,2.,本课程的主要任务,：,(P2),3.,学习方法：,1,）系统性,2,）综合性,3,）工程性,4,）典型性,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,18,机械设计的基本要求和一般过程,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,19,机械设计,-,规划和设计实现预期功能的新机械或改,进原有机械的性能的过程。,基本要求：,在满足预期功能的前提下，,性能好、效率高、成本低、安全可靠、操作方便、维修简单和造型美观。,机械设计的内容：,1.,确定,机械的工作原理，选择合宜的机构；,2.,拟定设计方案；,3.,进行运动分析和动力分析，计算各构件上的载荷；,4.,进行零部件工作能力计算、总体设计和结构设计。,一机械设计的基本要求：,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,20,二机器设计的一般流程,潘存云教授研制,潘存云教授研制,技术设计,方案设计,计划,提出任务,分析对机器的要求,确定任务要求,机器功能分析,提出可能的解决办法,组合几种可能的方案,决策,-,选定方案,明确构形要求,结构化,选择材料、确定尺寸,零件设计,编制技术文件,评价,决策,确,定结构形状与尺寸,评价,部件设计,总体设计,武汉科技大学专用 作者：潘存云教授,21,