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1、一、设计的地位与作用第一篇机械设计总论1.经济竞争归根结底是设计和制造能力竞争工业化国家的财富60~80%是制造业创造的制造是将科技转化为财富的最后环节各发达国家重新重视制造业第一章机械设计概述第一节机械设计的基本要求中小批量、个性化、柔性生产管理模式2.机械制造业生产管理模式的转变基本车型型号数生产台数台数/型号A37006300017B1640020400012C4500530012D750044006合计3210036400011三个月内丰田公司汽车生产情况大批量、单一化、流水作业生产管理模式3.制造业市场竞争围绕TQC

2、SF展开上市时间Time质量Quality产品成本Cost服务Service灵活性Flexible竞争的焦点4.竞争的焦点之一是设计成功的设计赢得了市场设计是科技成果转化为生产力的纽带设计是引进技术实现国产化的重要环节没有现代化设计就没有现代化产品5.设计在生产中的地位设计是影响产品技术与经济指标的关键设计占成本5%设计决定成本75%现代企业三部分将核心工作放在本企业，两头在内，中间在外开发设计制造市场销售二、机械系统的组成(1)动力系统提供动力、实施能量转换如：水轮机电动机机械能水能(自然界能源)电能(二次能源)(2)传动系

3、统将动力机的动力和运动传递给执行系统的中间装置功能：减速变速传递动力改变运动规律多驱动(3)执行系统直接完成预定任务的装置(4)操纵及控制系统使各部分协调动作(5)辅助装置如冷却、润滑、记数、照明机械能动力系统传动系统执行系统操纵及控制系统辅助装置冷却、润滑、记数、照明以汽车为例－机械系统的组成三、机械设计的基本要求1、使用功能要求2、经济性要求提高设计和制造经济性指标的主要途径有：1）采用先进的现代设计方法，使设计参数最优化，达到尽可能精确的计算结果，保证机器足够的可靠性；2）最大限度地采用标准化、系列化及通用化的零、部件；

4、3）尽可能采用新技术、新工艺、新结构和新材料；4）合理地组织设计和制造过程；5）力求改善零件的结构工艺性，使其用料少、易加工、易装配。提高使用经济性指标的主要途径有：1）合理地提高机器的机械化和自动化水平，以期提高机器的生产率；2）选用高效率的传动系统，尽可能减少传动的中间环节，以期降低能源消耗；3）适当地采用防护及润滑，以延长机器的使用寿命；4）采用可靠的密封，减少或消除渗漏现象。三、机械设计的基本要求(续）3、劳动保护要求1）要使机器的操作者方便和安全。2）改善操作者及机器的环境。4、可靠性要求5、结构设计的要求6、操作使

5、用方便的要求7、其它专用要求四、机械零件的基本要求（一）避免在预定寿命期内失效的要求1、强度⑴采用强度高的材料；⑵使零件具有足够的截面尺寸；⑶合理地设计零件的截面形状，以增大截面的惯性矩；⑷采用热处理和化学热处理方法，以提高材料的机械强度特性；⑸提高运动零件的制造精度，以降低工作时的动载荷；⑹合理地配置机器中各零件的相互位置，以降低作用于零件上的载荷等。四、机械零件的基本要求（续）2、刚度⑴增大零件截面尺寸或增大截面的惯性矩；⑵缩短支撑跨距或采用多点结构，以减小挠曲变形等。3、寿命⑴材料的疲劳；⑵材料的腐蚀；⑶相对运动零件接触

6、表面的磨损；（二）结构工艺性要求（三）经济性要求（四）质量小的要求⑴采用缓冲装置来降低零件上所受到的冲击载荷；⑵采用安全装置来限制作用在主要零件上的最大载荷；⑶从零件上应力最小处削弱部分材料，以改善零件受力的均匀性，从而提高材料的利用率；⑷采用与工作载荷相反方向的预载荷，以降低零件上的工作载荷；⑸采用轻型薄壁的冲压件或焊接件来代替铸、锻零件，以及采用强重比高的材料等。（五）可靠性要求第二节机械设计的一般程序从市场需求出发，通过构思、计划和决策，确定机械产品的功能、原理方案、技术参数和结构等，并把设想变为现实，这样一种技术实践活

7、动的过程，就是机械设计。产品规划结构方案设计原理方案设计总体设计施工设计试制、批量生产、销售可行性报告设计任务书原理方案图结构设计草图总装配图部装图、零件图技术文档CAD/CAM是先进的设计工具概念设计工程分析详细设计性能仿真工艺设计数控编程加工仿真数控机床CADCAMCAPP产品建模加工仿真结构分析运动仿真CAD/CAM系统外形＋运动学动力学结果参数化设计载荷运动学建模了解机械系统总体方案的设计过程机器的组成(从运动观点看)由机构组成(从制造观点看)由零件组成曲柄滑块机构凸轮机构齿轮机构失效：零件失去正常工作的能力第三节机械

8、零件的主要失效形式与设计准则（一）整体断裂齿轮轮齿断裂轴承内圈断裂（二）过大的残余变形零件上的应力超过了材料的屈服极限齿轮齿面塑形变形轴承外圈塑性变形危险截面的应力超过零件的强度极限一、主要失效形式（三）零件的表面破坏齿面接触疲劳轴瓦磨损零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲