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1、第一章第一章 机械设计概论机械设计概论1-1 课程性质和任务课程性质和任务一、机械设计的重要性一、机械设计的重要性二、机器的组成二、机器的组成 1、从功能看、从功能看 三个基本部分、三个辅助部分三个基本部分、三个辅助部分其它辅助系统：例如润滑、显示、照明等其它辅助系统：例如润滑、显示、照明等动力系统动力系统传动系统传动系统执行系统执行系统操作系统和控制系统操作系统和控制系统2、从制造安装方面看：、从制造安装方面看：任何机械设备都是由许多机械零部件任何机械设备都是由许多机械零部件组成的。组成的。机械零件：机械零件：是机械制造过程中不可分拆的是机械制造过程中不可分拆的最小单元最小单元机器是由机械零
2、件组成的整体，各个零件之间有紧密联系。机器是由机械零件组成的整体，各个零件之间有紧密联系。机器是由机械零件组成的整体，各个零件之间有紧密联系。机器是由机械零件组成的整体，各个零件之间有紧密联系。学习时应有整体的设计观念。学习时应有整体的设计观念。学习时应有整体的设计观念。学习时应有整体的设计观念。机械零件机械零件通用零件通用零件专用零件专用零件传动件传动件联接件联接件支承件支承件其其它它齿轮、蜗杆、带、链齿轮、蜗杆、带、链螺栓、键、花键螺栓、键、花键轴、轴承轴、轴承联轴器、弹簧、机架联轴器、弹簧、机架水轮机叶片、活塞、曲轴水轮机叶片、活塞、曲轴本课程重点讨论通用零件的设计。本课程重点讨论通用零
3、件的设计。机械部件：机械部件：是机械制造过程中为完成同一目的而由若干协是机械制造过程中为完成同一目的而由若干协同工作的零件组合在一起的组合体。例如：轴承，联轴器。同工作的零件组合在一起的组合体。例如：轴承，联轴器。三、课程简介三、课程简介研究对象：研究对象：简单机械的设计简单机械的设计基本内容：基本内容：一般尺寸和常规使用条件，通用零件的设计理一般尺寸和常规使用条件，通用零件的设计理论和方法、整机和部件设计的基本知识。论和方法、整机和部件设计的基本知识。总论、联接件、总论、联接件、传动件、轴系零件、其他零件。传动件、轴系零件、其他零件。课程性质：课程性质：是机械类专业学生必修的一门设计性质的技
4、术是机械类专业学生必修的一门设计性质的技术基础课，是学习许多后续课程和从事机械设备设计的基础。基础课，是学习许多后续课程和从事机械设备设计的基础。具有承前启后的作用。具有承前启后的作用。课程任务：课程任务：逐步培养正确的设计思想和创造性思维能力；逐步培养正确的设计思想和创造性思维能力；了解国家的技术经济政策；掌握设计机械所必须的基本知了解国家的技术经济政策；掌握设计机械所必须的基本知识、基本技能和基本方法；初步具备设计机械传动装置和识、基本技能和基本方法；初步具备设计机械传动装置和简单机械的能力（机械系统的总体方案设计；零部件工作简单机械的能力（机械系统的总体方案设计；零部件工作能力设计；结构
5、设计能力。）；具备综合应用各种知识和能力设计；结构设计能力。）；具备综合应用各种知识和技术资料、处理机械设计中各种问题的能力；具备应用标技术资料、处理机械设计中各种问题的能力；具备应用标准、规范及手册的能力。准、规范及手册的能力。学习方法学习方法 ： 着重基本概念的理解和基本设计方法的掌握，不强调系着重基本概念的理解和基本设计方法的掌握，不强调系统的理论分析；统的理论分析；着重理解公式建立的前提、意义和应用，不强调对理论着重理解公式建立的前提、意义和应用，不强调对理论公式的具体推导；公式的具体推导；注意密切联系生产实际，努力培养解决工程实际问题的注意密切联系生产实际，努力培养解决工程实际问题的
6、能力；能力；应根据零部件的工作状况进行受力和失效分析，并根据应根据零部件的工作状况进行受力和失效分析，并根据功能要求和设计约束，建立设计计算公式。功能要求和设计约束，建立设计计算公式。工作原理、结构、工作原理、结构、类型、应用场合类型、应用场合受力分析、受力分析、失效形式失效形式设计准则、设计准则、设计计算设计计算本课程的几个特点涉及面广 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。实践性强
7、不仅读懂书就行，要多联系实际，要注重实践性环节。无重点又都是重点，设计工作必须详尽，细小的疏忽也会导致严重事故。设计问题无统一答案更多地谈论谁设计得更好，要注意发展求异思维。第三节 2 教学过程的安排：教学过程的安排：课堂教学：课堂教学：讲课、习题课讲课、习题课后续实践教学：后续实践教学：机械方案设计与组合创意实践机械方案设计与组合创意实践-2；综合实践；综合实践；机械设计创意实践机械设计创意实践参考书：参考书：机械设计课程设计机械设计课程设计杨从德编杨从德编成都科技大学出成都科技大学出版社版社；机械设计学习指南机械设计学习指南马咏梅编马咏梅编自编教材。自编教材。1-2设计机器的基本原则和设计
8、程序设计机器的基本原则和设计程序一、设计机器时应满足的要求一、设计机器时应满足的要求1、功能要求功能要求2、经济性要求经济性要求3、安全性要求安全性要求4、可靠性要求可靠性要求5、人机工程和造型设计要求人机工程和造型设计要求6、低噪音要求低噪音要求7、其它要求其它要求二、设计方法和设计程序二、设计方法和设计程序方法：方法：1、内插式设计、内插式设计2、外推式设计、外推式设计3、开发性设计、开发性设计设计程序设计程序设计任务设计任务调查研究调查研究开发计划书开发计划书试验研究试验研究技术设计技术设计样机试制、实验样机试制、实验技术经济评价技术经济评价生产设计生产设计小批试制小批试制正式投产正式投
9、产销售服务销售服务调调查查决决策策阶阶段段研研究究设设计计阶阶段段试试制制阶阶段段投投产产销销售售阶阶段段三、技术经济评价三、技术经济评价技技术术评评价价：对对工工作作性性能能、可可靠靠性性、使使用用维维护性等进行评价。护性等进行评价。x=1最好最好x=0.8以上以上好好x=0.6以下以下不合格不合格经济评价：经济评价：成本、利润、投资回收期等。成本、利润、投资回收期等。y=1最高最高四、机械设计的特点：四、机械设计的特点：1、特点、特点 1)机械设计中认知过程的渐变性机械设计中认知过程的渐变性2)设计过程中设计管理的复杂性设计过程中设计管理的复杂性3)设计过程中以市场需求为导向的必要性设计过
10、程中以市场需求为导向的必要性4)设计过程中增强社会环境意识、建立可持续发展观念的设计过程中增强社会环境意识、建立可持续发展观念的必要性必要性2、创新和优化、创新和优化1)创新创新机械设计的核心是创新；机械设计的核心是创新；创造性思维创造性思维:创造性思维使人们突破各种约束，在一切领域创造性思维使人们突破各种约束，在一切领域内开创新的局面。创造性思维具有独创性、连动性、多向内开创新的局面。创造性思维具有独创性、连动性、多向性和综合性的特点。性和综合性的特点。(2)优化优化满足约束条件的机械问题的解都不是唯一的，需从诸满足约束条件的机械问题的解都不是唯一的，需从诸多可行方案中进行优化设计得到最优解
11、。多可行方案中进行优化设计得到最优解。优化方法的发展过程如下：优化方法的发展过程如下：1)基于经验的优化设计基于经验的优化设计2)基于计算机的枚举寻优基于计算机的枚举寻优3)基于数学规划的寻优方法基于数学规划的寻优方法4)工程优化和人工智能优化工程优化和人工智能优化3、机械设计中的产品成本问题、机械设计中的产品成本问题其核心就是降低产品的成本。其核心就是降低产品的成本。 4、机械设计中的可持续发展问题、机械设计中的可持续发展问题1)所设计的产品应符合国家科技政策和国家科技发展所设计的产品应符合国家科技政策和国家科技发展规划的目标：要设计出具有竞争力的先进产品，还应很好规划的目标：要设计出具有竞
12、争力的先进产品，还应很好的了解国家不同时期的科技政策和科技发展规划；的了解国家不同时期的科技政策和科技发展规划；2)所设计的产品应符合减少三废对环境污染的要求；所设计的产品应符合减少三废对环境污染的要求；3)所设计的产品应符合人机系统安全、可靠的要求；所设计的产品应符合人机系统安全、可靠的要求；4)所设计的产品应有利于提高生产力；所设计的产品应有利于提高生产力；5)资源的合理利用。资源的合理利用。 1-3 机械零件设计概述机械零件设计概述一、设计机械零件应满足的基本要求：一、设计机械零件应满足的基本要求：1、满足对零件的使用要求，并且在预定寿命内不失效。满足对零件的使用要求，并且在预定寿命内不
13、失效。 应保证零件有足够的强度、刚度、寿命。应保证零件有足够的强度、刚度、寿命。2、工艺性好、工艺性好设计的结构应便于加工和装配。设计的结构应便于加工和装配。3、经济性好、经济性好零件应有合理的生产加工和使用维护的成本。零件应有合理的生产加工和使用维护的成本。4、质量小的要求、质量小的要求 质量小则可节约材料，质量小则灵活、轻便。质量小则可节约材料，质量小则灵活、轻便。5、可靠性要求、可靠性要求 应降低零件发生故障的可能性（概率）。应降低零件发生故障的可能性（概率）。机械零件设计的一般步骤二二、机械零件设计的一般程序、机械零件设计的一般程序选择零件类型、结构 计算零件上的载荷确定计算准则选择零件的材料确定零件的基本尺寸结 构 设 计校 核 计 算画出零件工作图写出计算说明书
