机械设计简介

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1、一部机盎的质量基本上决定于设计质量。制造过程对机器质量所起的作用，本质上就在于实现设计时所规定的质量。因此，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。所讨论的设计过程仅指狭义的技术性的设计过程。它是一个创造性的工作过程，同吋也是一个尽可能多地利用已有的成功经验的工作。要很好地把继承与创新结合起来，才能设计出高质量的机器。作为一部完整的机器，它是一个复杂的系统。要提高设计质量，必须有一个科学的设让程序。虽然不可能列出一个在任何情况下都有效的惟一程序，但是，根据人们设计机器的长期经验，一部机器的设计程序基本上可以如

2、表2所示。以下对各阶段分别加以简要说明。（一）计划在计划阶段中，应对所设计的机器的需求情况做充分的调查研究和分析。通过分析，进一步明确机器所应具有的功能，并为以后的决策提出由环境、经济、加工以及时限等各方面所确定的约束条件。在此基础上，明确地写出设计任务的全面要求及细节，最后形成设计任务书，作为本阶段的总结。设计任务书大体上应包括:机器的功能，经济性及环保性的估计，制造要求方面的大致估计，基本使用要求，以及完成设计任务的预计期限等。此吋，对这些要求及条件一般也只能给出一个合理的范围，而不是准确的数字。例如

3、可以用必须达到的要求、最低要求、希望达到的要求等方式予以确定。（二）方案设计根据不同的工作原理，可以拟定多种不同的执行机构的具体方案。例如仅以切削螺纹来说，既可以采用工件只作旋转运动而卫县作直线运动来切削螺纹（如在普通鎚上切削螺纹）,也可以使工件不动而刀具作转动和移动来切削螺纹（如用蹬加工螺纹）。这就是说，即使对于同一种工作原理，也可能有几种不同的结构方案。原动机部分的方案当然也可以有多种选择。由于电力供应的普遍性和电力拖动技术的发展，现在可以说绝大多数的固定机械都优先选择电动机作为原动机部分。热力原动机

4、主要用于运输机、工程机械或农业机械。即使是用电动机作为原动机，也还有交流和直流的选择，高转速和低转速的选择等。传动部分的方案就更为复杂多样了。对于同一传动任务，可以由多种机构及不同机构的组合来完成。因此，如果用"，表示原动机部分的可能方案数，N2和N3分别代表传动部分和执行部分的可能方案数，则机器总体的可能方案数IV为NixN2xN3个。以上仅是就组成机器的三个主要部分讨论的。有时，还须考虑到配置辅助系统,对此，本书不再讨论。在如此众多的方案中，技术上可行的仅有几个。对这几个可行的方案，要从技术方面和经济

5、及环保等方面进行综合评价。评价的方法很多，现以经济性评价为例略做说明。根据经济性进行评价吋，既要考虑到设计及制造时的经济性，也要费用考虑到使用时的经济性。如果机器的结构方案比较复朵，则其设让制造成本就要相对地增大，可是其功能将更为齐全，生产率也较高，故使用经济性也较好。反过来，结构较为简单、功能不够齐全的机器，设计及制造费用虽少，但使用费用却会增多。评价结构方案的设计制造经济性吋，还可以用单位功效的成本来表示。例如单位输出功率的成本、单件产品的成本等。进行机器评价吋，还必须对机器的可靠性进行分析，把可靠性

6、作为一项评价的指标。从可靠性的观点来看，盲目地追求复杂的结构往往是不明智的。一般地讲，系统越复杂，则系统的可靠性就越低。为了提高复杂系统的可靠性,就必须增加并联备用系统，而这不可避免地会提高机器的成本。环境保护也是设计中必须认真考虑的重要方面。对环境造成不良影响的技术方案，必须详细地进行分析，并提出技术上成熟的解决办法。通过方案评价，最后进行决策，确定一个据以进行下步技术设计的原理图或机构运动简图。在方案设计阶段，要正确地处理好借鉴与创新的关系。同类机器成功的先例应当借鉴，原先薄弱的环肖及不符合现有任务要

7、求的部分应当加以改进或者根本改变。既要积极创新，反对保守和照搬原有设计，也要反对一味求新而把合理的原有经验弃置不用这两种错误倾向。（三）技术设计技术设计阶段的亚是产生总装配草图及部件装配草图。通过草图设计确定出各部件及其零件的外形及基本尺寸，包括各部件之间的连接，零、部件的外形及基本尺寸。最后绘制零件的工作图、部件装配图和总装图。为了确定主要零件的基本尺寸，必须做以下工作：1.机器的运动学设计。根据确定的结构方案,确定原动件的参数（功率、转速、线速度等）。然后做运动学计算，从而确定各运动构件的运动参数（转

8、速、速度、加速度等）。2.机器的动力学计算。结合各部分的结构及运动参数，计算各主要零件所受载荷的大小及特性。此吋求出的载荷，由于零件尚未设计出来，因而只是作用于零件上的公称（或名义）载荷。3.零件的工作能力设计。已知主要零件所受的公称载荷的大小和特性，即可做零、部件的初步设计。设让所依据的工作能力准则，须参照零、部件的一般失效情况、工作特性、环境条件等合理地拟定，一般有强度、刚度、振动稳定性、寿命等准则。通过计算或类比，即可决