机械设计基础绪论.pptx

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1、121 1 课程课程的研究对象与内容的研究对象与内容2 2 机械设计的基本要求和一般机械设计的基本要求和一般过程过程3 3 机械机械新新发展发展4 4 学习目的及注意事项学习目的及注意事项3机械基础机械制图制造基础工程材料工程力学机械设计基础机械原理：机构工作原理、运动学、动力学机械设计：零部件工作原理、结构、材料及设计方法等曲柄滑块机构材料、强度、刚度、尺寸、结构45交通工具6工程机械7农业机械 8风电设备 9太空设备 10 任何机器都是由许多零件组合而成的。固联在一起作整体运动的零件称为构件。区别零件：制造的基本单元。构件：运动的基本单元。11部件：为完成同一使命而协同工作的许多零件的组合

2、。零件：组成机器的不可拆的基本单元。如：滚动轴承、联轴器、减速器。12用途通用零部件:各种机器中普遍使用，如齿轮、螺栓。专用零部件:只在一定类型机器中使用, 如曲轴。标准件：制定了国家标准，由专门工厂生产。如：滚动轴承、螺栓等。13 零 件 构 件静联接 机 构动联接 机 器协调组合是具有确定的相对运动的若干构件的组合。曲柄滑块机构14机器：是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料或信息。机器的三个特征：1、是若干实体的组合；2、各实体之间具有确定的相对运动；3、用来完成有用的机械功或转换机械能。机械: 机器与机构的总称。15轿车机器三个基本部分：原动机传动装置工作机控制系统辅助系统(如

3、仪表、照明等)16自动洗衣机：潘存云教授研制潘存云教授研制输入面板 控制部分波轮工作部分电动机原动机带传动传动装置减速器传动装置171.机械零件常用材料及结构强度；2.常用传动机构设计；3.通用机械零部件设计；4.有关机械总体设计的一些问题。u机械零件常用材料u力学基础u平面机构自由度u平面连杆机构u凸轮机构u齿轮机构u轮系u挠性传动u连接u轴承u轴u联轴器181 1、使用要求、使用要求实现预定功能，工作可靠。2 2、经济要求经济要求三方面：生产成本低、使用消耗小、维护费用低“三化”：标准化、系列化、通用化3 3、社会要求、社会要求 操作方便 外形美观 符合环保GB 强制性国家标准GB/T推荐

4、性国家标准ISO 国际标准GB/T 5782-2000：六角头螺栓19世界卫生组织认为，世界卫生组织认为，PM2.5PM2.5 10 10 g/mg/m3 3为安全值为安全值 噪音、废气、废液、噪音、废气、废液、COCO2 2。如：如：CNGCNG汽车。汽车。 PM2.520132013年年1 1月月1212日，北京日，北京PM2.5PM2.5达达993 993 g/mg/m3 3！20机械设计是一个创新与借鉴相结合的过程。例如：设计一点钞机主要功能之一 将钞票逐张分离摩擦气吹静电离心力21设计任务调研方案设计 技术设计 试制试验修改机械设计机械设计的的一般过程如下一般过程如下：投产2001年

5、，三菱帕杰罗召回事件： 行驶中制动突然失效 丰田丰田“召回门召回门”：油门踏板故障2009-2010: 12次召回事件RAV42220世纪以后：微电子技术、信息技术使机电一体化技术成为实现机械工业高效、自动化、柔性化发展的焦点。远古时期：人类为了生存使用石块、木棒、 蚌壳和兽骨制成的简单工具可以储存能量的弓箭专用工具犁、刀、锄 先进的复杂的古代机械；公元前5世纪到16世纪：中国在多种机械的发明创造方面居于世界前列 （罗盘、石磨、地动仪、指南车、纺纱机、河渠闸门、火箭火炮等）17、18、19世纪：西方国家进入资本主义时代，第一次工业革命(蒸汽机的发明，使能源、交通、冶金发生了巨大的变化)第二次工

6、业革命(电动机、发电机的重大发明带来机床、制造技术、测试技术等)；23牛转翻车汲水水力驱动的连机杵臼 24蒸汽机车 最早的四轮汽车珍妮纺织机25 示教板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操作机在控制系统的控制下，实现各种复杂运动。每个关节内有电动机和减速器机电一体化、智能化机械手（工业机器人）26认识机器5操作机结构：操作机结构：电机底座电机底座轴壳轴壳减速器减速器滚子轴承滚子轴承基座基座27车身焊接富士康百万机器人计划28机器人焊接机器人去毛刺29数控加工中的机器人30新中国成立后：我国机械工业得到了长足发展。如：轿车发展红旗、上海 桑塔纳、夏利、标致50

7、5 几十个品牌1958196419841986198531火车发展：蒸汽机车 内燃机车 电力机车磁浮列车高速列车蒸汽机车(1804年)(中国1952)2005年退出历史真空管道运输32内燃机车(1924年, 中国1958年)33电力机车（1866年，中国1958年）34高速列车1991年德国ICE1981年法国TGV（实验速度574.8km/h）1964年日本新干线和谐号动车组CRH1、CRH2、 CRH3、CRH5、CRH3802011年年12月，南车集团：月，南车集团：500km/h，台架试验最高速度台架试验最高速度605 km/h35磁浮列车南车集团中低速磁浮车南车集团中低速磁浮车100

8、km/h100km/h日本磁浮车日本磁浮车 500km/h500km/h上海磁浮列车上海磁浮列车 430km/h430km/h高温超导试验车高温超导试验车北京地铁北京地铁S1号线号线160km/h (2015年年)362013年，美国提出“胶囊高铁”真空管道运输 2003年，西南交通开始研究真空管道磁悬浮 3738式中： gi 约束条件； X 设计变量，表示一个n维向量。优化设计数学模型的标准格式如下： min F(X) XEn s.t. gi0，i=1，2，q gi0，i=q+1 ，p在给定条件下，从一切可行的方案中寻求最优的方案。 优化设计数学模型可分解为三要素：设计变量、目标函数和约束条

9、件。39柴油机曲轴整体有限元分析模型 柴油机机体整体结构强度分析和优化设计有限元模型 将模型划分为有限个单元格，计算每个单元格的应力。40主要有限元商用软件 41 有美学要求产品 有自由曲面实物 主要应用领域： 艺术品、考古领域 先有实物样件的设计。424344 虚拟设计是指设计者在虚拟现实环境中进行产品设计活动，设计者可实时、交互、可视化地对产品的虚拟原型在沉浸或半沉浸环境中进行反复修改。虚拟设计主要优点： u 沉浸性u 设计简便性u 多信息通道u 交互性u 实时性45 虚拟现实是一种基于可计算信息的视、听、触觉一体化的交互环境，是在图形学、电子显示、语音识别与合成、传感器等技术上发展起来的

10、一门综合仿真技术。虚拟现实技术的主要类型： u 非沉浸式桌面型VR系统u 沉浸式VR系统u 增强现实VR系统u 分布式VR系统46虚拟现实系统构成：软件环境、高性能计算机、输入/输出设备等。 力反馈器立体眼镜数据手套立体鼠标头盔显示器4748难以忽视的真相 （An Inconvenient Truth） 所设计的机器应排放尽量少的CO2。49全球平均气温变化502006年世界各国CO2的排放量中国对发展低碳经济非常重视中国对发展低碳经济非常重视511）低碳电力如何实现低碳设计？如何实现低碳设计？2012年我国电力供应结构52水电53风电5420072007年世界有核电国家和地区核电装机容量（单

11、位：年世界有核电国家和地区核电装机容量（单位：MWMW）2013年，中国在建核电机组29台，在建规模世界第一。 2006年, 法国核电所占比例大于78%。核电2007年与法国阿海珐公司签订80亿欧元核电项目。55风光路灯562）低碳动力u 不使用化石能源，如电动汽车、太阳能汽车等；u 发展小排量发动机(双门、两厢汽车)、公共交通；u 合理设计，实现低能耗。里昂上山地铁卷筒缆绳地铁1地铁2太阳能汽车57 掌握一般机械、通用零部件的结构特点、工作原理、 和设计方法。 更好地使用机器(自行车、汽车、专业设备等)。 课程的特点：综合性、实践性、繁杂性、多解性 学习方法：注重理解记忆和平时积累 成绩构成：平时成绩30%（考勤、作业、实验、期中 等环节），期末70%。