机械工程学院机械设计系 机 械 原理及设计 （Ⅱ） 第二章 机械设计总论 2024年11月1日
机械工程学院机械设计系 机 械 原理及设计 （Ⅱ） 第二章 机械设计总论 2024年11月1日
机械工程学院机械设计系 第二章 机械设计总论 §2-1 设计机器时应满足的基本要求 §2-2 设计机器的一般程序 §2-3 机械零件设计概述 §2-4 机械零件的失效形式和设计准则
机械工程学院机械设计系 第二章 机械设计总论 §2-1 设计机器时应满足的基本要求 §2-2 设计机器的一般程序 §2-3 机械零件设计概述 §2-4 机械零件的失效形式和设计准则
机械工程学院机械设计系 一、机器的组成（本节将以汽车为例讲述机器的组成） §2-1 设计机器时应满足的基本要求 1·动力部分： 原动机提供动力（蒸汽机、电动机、内燃机等） 2·执行部分：完成预定的功能（车轮、悬挂系统及底盘、车身） 3·传动部分：转换运动形式、运动及动力参数（离合器、变速 箱、传动轴、差速器等） 4·控制部分：控制运行状态（方向盘及转向系统、排挡杆及其它 各种操作手柄及刹车、油门、离合器踏板） 5·辅助系统：反馈运行状态并发出信号（润滑、照明、显示、 信号等）
机械工程学院机械设计系 一、机器的组成（本节将以汽车为例讲述机器的组成） §2-1 设计机器时应满足的基本要求 1·动力部分： 原动机提供动力（蒸汽机、电动机、内燃机等） 2·执行部分：完成预定的功能（车轮、悬挂系统及底盘、车身） 3·传动部分：转换运动形式、运动及动力参数（离合器、变速 箱、传动轴、差速器等） 4·控制部分：控制运行状态（方向盘及转向系统、排挡杆及其它 各种操作手柄及刹车、油门、离合器踏板） 5·辅助系统：反馈运行状态并发出信号（润滑、照明、显示、 信号等）
机械工程学院机械设计系 原动机部分 传动部分 执行部分 辅助系统 控制系统 框图中的蓝色框部分表示机器的基本组成部分，简单的机器就只由 这三部分组成，随着机器功能越来越复杂，对机器的精确度要求也越 来越高，辅助系统、控制系统就应运而生，在这些组成部分中，绝大 多数机器不可或缺的组成部分-传动部分（尤其是机械传动），这 将是我们讲课的重点（课程设计：减速器的设计）
机械工程学院机械设计系 原动机部分 传动部分 执行部分 辅助系统 控制系统 框图中的蓝色框部分表示机器的基本组成部分，简单的机器就只由 这三部分组成，随着机器功能越来越复杂，对机器的精确度要求也越 来越高，辅助系统、控制系统就应运而生，在这些组成部分中，绝大 多数机器不可或缺的组成部分-传动部分（尤其是机械传动），这 将是我们讲课的重点（课程设计：减速器的设计）
机械工程学院机械设计系 1·功能要求（或使用要求）：如起动、转弯半径、吨位 速度、制动 2·经济要求：如设计、制造、使用成本，采用标准化、系列 化、通用化的零部件（底盘、车桥等） 3·安全性与劳动保护要求：安全装置（气囊、安全带）、噪声 4·生态环境的要求：环境保护（尾气、噪声） 5·人机工程与造型：操作习惯、外型美观，符合美学原则 二、对机器的主要要求: （以汽车为例） 6·可靠性要求：在规定的使用条件及使用期限内不出故障 7.其它专用要求：特殊要求（防弹、越野等）
机械工程学院机械设计系 1·功能要求（或使用要求）：如起动、转弯半径、吨位 速度、制动 2·经济要求：如设计、制造、使用成本，采用标准化、系列 化、通用化的零部件（底盘、车桥等） 3·安全性与劳动保护要求：安全装置（气囊、安全带）、噪声 4·生态环境的要求：环境保护（尾气、噪声） 5·人机工程与造型：操作习惯、外型美观，符合美学原则 二、对机器的主要要求: （以汽车为例） 6·可靠性要求：在规定的使用条件及使用期限内不出故障 7.其它专用要求：特殊要求（防弹、越野等）
机械工程学院机械设计系 §2-2 设计机器的一般程序 机器的先进性取决于设计者的设计的先进水平， 机械设计经过上百年的发展形成了自己较为固定的 程序，本节以农用车为例结合框图来阐述设计机器 的一般程序。 设计的各个阶段是相互联系、相互影响、相互制约的，在设计中不 可避免的会出现反反复复，在设计中要注意运用先进的设计方法、 设计手段来进行设计，如采用优化设计、可靠性设计、计算机辅助 设计等来提高设计质量，加快设计速度，缩短开发周期，使产品尽 快地进入市场、占领市场，获得最大的经济效益和社会效益
机械工程学院机械设计系 §2-2 设计机器的一般程序 机器的先进性取决于设计者的设计的先进水平， 机械设计经过上百年的发展形成了自己较为固定的 程序，本节以农用车为例结合框图来阐述设计机器 的一般程序。 设计的各个阶段是相互联系、相互影响、相互制约的，在设计中不 可避免的会出现反反复复，在设计中要注意运用先进的设计方法、 设计手段来进行设计，如采用优化设计、可靠性设计、计算机辅助 设计等来提高设计质量，加快设计速度，缩短开发周期，使产品尽 快地进入市场、占领市场，获得最大的经济效益和社会效益
样机试制、检测、验收、改进原型的设计 从小批到中批再到大批，注重售后服务，不 断反馈信息，不断改进、不断提高 市场调研、比较分析并拟定设计任务书如: 开发的吨位、市场的占有率、社会效益、经济效 益、性能的先进性等 计划阶段 (提出问题) 技术设计阶段 (解决问题) 试制鉴定阶段 (验证问题) 方案设计阶段 (分析问题) 产品设计定型 批量生产阶段 对机器进行功能分析，组合出设计方案以供选择， 评价决策、选择最终方案。如：四轮、三轮； 柴油机、汽油机；有无驾驶室；传动方案（皮带、 链、传动轴）等 运动分析：原动机参数-各运动构件的运动参数 动力分析：由运动参数计算零件所受载荷的大小 零件工作能力分析：由载荷进行零件的初步设计 图纸设计及技术文件编制：绘图（总装图、部件 图、零件图）、编制技术文件（设计说明书、工 艺文件、标准件、自制件、外协件明细表、使用 说明书）等
样机试制、检测、验收、改进原型的设计 从小批到中批再到大批，注重售后服务，不 断反馈信息，不断改进、不断提高 市场调研、比较分析并拟定设计任务书如: 开发的吨位、市场的占有率、社会效益、经济效 益、性能的先进性等 计划阶段 (提出问题) 技术设计阶段 (解决问题) 试制鉴定阶段 (验证问题) 方案设计阶段 (分析问题) 产品设计定型 批量生产阶段 对机器进行功能分析，组合出设计方案以供选择， 评价决策、选择最终方案。如：四轮、三轮； 柴油机、汽油机；有无驾驶室；传动方案（皮带、 链、传动轴）等 运动分析：原动机参数-各运动构件的运动参数 动力分析：由运动参数计算零件所受载荷的大小 零件工作能力分析：由载荷进行零件的初步设计 图纸设计及技术文件编制：绘图（总装图、部件 图、零件图）、编制技术文件（设计说明书、工 艺文件、标准件、自制件、外协件明细表、使用 说明书）等
机械工程学院机械设计系 一、设计零件应满足的基本要求 1·在预定的寿命期内安全可靠、避免失效的要求，具体表现 为： ⑴·强度：强度不足会引起断裂、较大的残余变形（塑性变形） ⑵·刚度：刚度不足会造成弹性变形超过允许的限度 ⑶·寿命：影响寿命的主要因素有材料的疲劳、材料的腐蚀、磨损 2·结构工艺性的要求：结构简单便于制造加工与装拆、降低成本 §2-3 机械零件设计概述 3·经济性、质量小的要求：价廉物美、轻巧耐用（遵循三化原则） 4·可靠性要求：零件的可靠性决定了机器的可靠性
机械工程学院机械设计系 一、设计零件应满足的基本要求 1·在预定的寿命期内安全可靠、避免失效的要求，具体表现 为： ⑴·强度：强度不足会引起断裂、较大的残余变形（塑性变形） ⑵·刚度：刚度不足会造成弹性变形超过允许的限度 ⑶·寿命：影响寿命的主要因素有材料的疲劳、材料的腐蚀、磨损 2·结构工艺性的要求：结构简单便于制造加工与装拆、降低成本 §2-3 机械零件设计概述 3·经济性、质量小的要求：价廉物美、轻巧耐用（遵循三化原则） 4·可靠性要求：零件的可靠性决定了机器的可靠性
机械工程学院机械设计系 二．机械设计中的“三化” 1·标准化：对零件的尺寸、结构要素、材料特性、检验 方法、设计方法、制图要求等制定出统一的共同遵守的标 准（如：螺纹联接件，滚动轴承等用途最广的零件进行大 量的、集中制造，用户根据要求选用） 2·系列化：对同一产品，为了适应不同的使用条件，在 同一基本结构或基本尺寸的条件下，规定出若干个辅助尺寸 不同的产品，称为不同的系列（如：滚动轴承的直径系列、 宽度系列，工程机械的系列化） 3·通用化：不同的产品间，零部件要能相互通用（如： 汽车与农用车之间零部件的通用）
机械工程学院机械设计系 二．机械设计中的“三化” 1·标准化：对零件的尺寸、结构要素、材料特性、检验 方法、设计方法、制图要求等制定出统一的共同遵守的标 准（如：螺纹联接件，滚动轴承等用途最广的零件进行大 量的、集中制造，用户根据要求选用） 2·系列化：对同一产品，为了适应不同的使用条件，在 同一基本结构或基本尺寸的条件下，规定出若干个辅助尺寸 不同的产品，称为不同的系列（如：滚动轴承的直径系列、 宽度系列，工程机械的系列化） 3·通用化：不同的产品间，零部件要能相互通用（如： 汽车与农用车之间零部件的通用）
机械工程学院机械设计系 我国标准: 国标(GB)、行业标准(如JB)、企业标准 国际标准: ISO标准 三．机械零件设计步骤 1．类型选择（选型）：选择符合要求的零件类型与结构 2．受力分析：计算载荷、求作用力 3．材料选择：选择合适的材料 5．结构设计：根据工艺及标准化进行零件的结构设计 4．承载能力计算：分析零件的失效形式，确定计算准则， 确定零件的基本尺寸 设计是一个边计算、边画图、边修改的反复过程，上述步骤要反复 地进行才能设计出优秀的产品来，结构设计是机械设计的重 要设计内容之一 标准 分类 6．校核计算、画零件工作图、编写技术资料
机械工程学院机械设计系 我国标准: 国标(GB)、行业标准(如JB)、企业标准 国际标准: ISO标准 三．机械零件设计步骤 1．类型选择（选型）：选择符合要求的零件类型与结构 2．受力分析：计算载荷、求作用力 3．材料选择：选择合适的材料 5．结构设计：根据工艺及标准化进行零件的结构设计 4．承载能力计算：分析零件的失效形式，确定计算准则， 确定零件的基本尺寸 设计是一个边计算、边画图、边修改的反复过程，上述步骤要反复 地进行才能设计出优秀的产品来，结构设计是机械设计的重 要设计内容之一 标准 分类 6．校核计算、画零件工作图、编写技术资料