机械设计的发展概述.pptVIP

1-1 机械设计的发展概述 机械是人类用以转换能量和借以减轻体力劳动提高生产率的主要工具。 机械工业是国民经济的支柱工业之一。 机械工业是社会生产力发展水平的重要标志。 1. 机械发展的历史回顾 五千年前已开始使用简单的纺织机械；晋朝时在连机椎和水碾中应用了凸轮原理；西汉时应用轮系传动原理制成了指南车和记里鼓车；东汉张衡发明的候风地动仪是世界上第一台地震仪。 1. 机械发展的历史回顾 18世纪初以蒸汽机的出现为代表产生了第一次产业革命，人们开始设计制造各种各样的机械，例如纺织机、火车、汽轮船。 1. 机械发展的历史回顾 19世纪到20世纪初的第二次产业革命，随着内燃机的出现，促进了汽车、飞机等运输工具的出现和发展。 1. 机械发展的历史回顾 20世纪中后期，以机电一体化技术为代表，在机器人，航空航天，海洋舰船等领域开发出了众多高新机械产品，如火箭、航空母舰、深海探测器等 1. 机械发展的历史回顾 展望刚刚到来的21世纪，智能机械、微型机构、仿生机械的蓬勃发展，将促进材料、信息、计算机技术、自动化等领域的交叉与融合，进一步丰富和发展机械基础学科知识。 2.机械设计迅猛发展体现在 机械体积从米级向微米级设计 单个零件到整体系统设计 所用工具的改变 设计-加工的一体化 对机械的人性化和寿命设计 1-2 本课程研究的对象与基本概念 一、基本术语 1. 零件 零件是机器加工(制造)的最小单元体。 2.构件 构件是机构运动的最小单元体，是组成机构的基本要素。构件可能是一个零件，也可能是由若干零件固联在一起的一个独立运动的整体 。 3.机构 机构是用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统。 从其功能来理解，机构是用来传递运动(或改变运动的形式)和力的可动装置。 从机器的特征来看，机构是具有确定相对运动的构件组合体。如下图所示的连杆机构和齿轮机构。 齿轮机构 凸轮机构 曲柄滑块机构 4.机器 机器是由若干机构组成的，用来变换或传递能量、物料和信息的装置。如图所示为内燃机. 将其它形式的能量变换为机械能的机器称为原动机。利用机械能去变换或传递能量、物料、信息的机器称为工作机。 机器的主体部分是由机构组成的。 一般机器包含四个基本组成部分：动力部分、传动部分、控制部分、执行部分。 机构与机器的区别：机构只有一个构件系统，而机器除构件系统之外还包含电气、液压等其它装置；机构只用于传递运动(或改变运动形式)和力，而机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量、物料、信息的功能。 5.机械 机器和机构的总称。 二、本课程研究的对象和内容 研究对象：机械。 研究内容：机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。 1-3 机械设计的基本要求与设计准则 一、机械设计的基本要求 机械设计是指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。 设计机械应满足的基本要求是：在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低，在预定使用期限内安全可靠、操作方便、维修简单和造型美观等。 具体有如下三个方面要求： 1.使用要求 所设计的机械应在规定的寿命期限内能正常完成 预期的使用功能。这是最主要的要求。 2.经济要求 所设计的机械设备应在设计、制造和使用的全过程中都有低的成本。 3.社会要求 操作要方便，使操作者感到安全舒适；要有大方宜人的外形和色彩，具有市场竞争力；要符合国家环境保护等有关法令。 1-4 机械零件的选用与工艺性 一 机械零件的选用 根据使用要求来选用 根据制造零件的工艺性来选用 按经济要求选用 二 机械零件的工艺性要求 与生产条件、批量大小及获得毛坯的方法相适应 造型简单化 加工的可能性、方便性、精确性和经济性 1-5 现代设计方法 最优化设计 相似性设计 计算机辅助设计 设计方法学 可靠性设计 有限单元法 2-1 运动副及其分类 在三维空间内自由运动的构件具有六个自由度。 作平面运动的构件(如图所示)则只有三个自由度，这三个自由度可以用三个独立的参数x、y和角度θ表示。 运动副是使两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接。是由两构件组成的可动联接。运动副是约束运动的，构件组成运动副后，其独立运动受到约束，自由度便随之减少。 由运动副的定义可知：构成机构的两个基本要素是构件和运动副。 运动副的基本特征是： ①具有一定的接触形式，并把两构件上直接参与接触而构成运动副的部分称为运动副元素； ②能产生一定形式的相对运动。 按运动副元素接触形式可将运动副分为低副和高副。 1. 低副——两运动副元素通过面接触所构成的运动副。 转动副和移动副都属于低副