第八章 机械设计概论.doc

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1、第八章机械设计概论§8.1机械设计的重要性90年代末，美国提出了“为竞争的优势而设计”(DesigningforCompetitiveAdvantage)的口号，也有人说“21世纪将是设计的世纪”。面对国际市场的竞争，一个企业、国家参与竞争的力量就是“设计”，就必须依靠产品的创新设计技术。20世纪后期所形成的全球经济一体化格局，预示着21世纪在世界范围内的经济和技术竞争将会更加激烈。对于包括机械制造在内的制造业来说，这种竞争就具体体现在产品上，即要求：产品上市快（T）、质量高（Q）、成本低（C）、服务好（Ｓ），从而才能占领市场。而这些要求在很大程度上就取决于产品

2、的设计质量和效率。对于机械设计来说，就是适应市场的需求，以最短的设计周期，拿出功能强、经济性好、便于使用于维护的产品。机械设计在机器制造业起着十分重要的作用，往往机械产品的技术经济性能和竞争力就在于设计质量的好坏。据统计分析，虽然机械产品成本中的约80％是制造费用，设计成本只占5％左右，而就是这5％的设计活动决定着70～80％的产品成本。而机械制造业是一个国家自立于世界的标志，是国家财政收入的主要创造者，其产值占到国民产值得80%左右。所以，作为机电专业的学生必须努力学习，掌握机械设计的基本原理、方法和技能，只有这样才能成为有用之才。§8.2机械设计一般过程机械

3、设计过程一般包括四个阶段，即：1）明确任务阶段；2）方案设计阶段；3）技术设计阶段；4）施工设计阶段。1）明确任务阶段在实际工作中，我们知道有各种各样的、用途各不相同的机器。但是，所有这些机器的设计过程都有一个共同的特点，即都是从提出设计任务开始的。而设计任务的提出主要是依据工作和生产的需要。设计任务一般是以任务书的形式下达的，其中明确规定有：机器的用途、主要性能参数范围、工作环境条件、特殊要求、生产批量、预期成本、完成期限、承制单位等内容。一般是由主管单位、用户提出。任务书的要求决定了设计工作的内容、质量和水平。例如，批量和用途直接决定加工手段、成本等内容，同

4、时也必须考虑承制单位的加工能力。2）方案设计阶段设计部门和设计人员首先要认真研究任务书，在全面明确上述要求后，在调查研究、分析资料的基础上，拟订设计计划，按照下述的步骤进行设计：（1）机器工作原理选择工作原理是实现预期职能的基本依据。我们听说过“条条道路通罗马”的话，由于实现同样的预期职能，可以采用不同的工作原理、方法和途径。所以，在研制新机器时，应结合具体情况提出多种不同的工作原理，通过全面分析比较，从中选择最满意的一种。这属于专业机械设计的范围。例如采煤，可以使用风镐，也可以使用高压水柱冲击煤层开采，也可以采用割煤机进行开采等。（2）机器的运动设计就是根据上

5、一步确定的机器工作原理，确定机器执行部分的运动规律。例如牛头刨床，要求工作行程要慢、而返回行程要快。这一步主要依据我们前面所述的机械原理知识来完成。这里，必须同时考虑选择适当的原动机，妥善考虑和设计机械的传动部分实现方法，并考虑运动参数调整的必要性于可能性。（3）机器的动力设计根据机器的工作原理和运动设计结果，按照机器的总体性能要求，根据其运动特性、工作阻力、速度、传动效率等，计算机器所需的驱动功率，进行运动机的选择。同时也要考虑调节于控制的必要性于可能性，也可以利用机械原理和电工学知识来完成。3）技术设计阶段主要是依据原动机的特性和运转特性或根据零部件的工作载

6、荷进行设计，一般采用前一种方法，选择设计出各零部件。在工作原理确定之后的工作，就是将前面选定的设计方案通过必要的分析计算和结构设计，用图面（装配图、零件图等）及技术文件的形式来加以具体表示。包括：运动设计、动力分析、整体布局、零件结构、材料、尺寸、精度和其它参数的确定以及必要的强度和刚度计算等。反映在实际工作的成果——图纸上，大体可以分为四个阶段：（一）总体设计阶段：根据工作原理绘制机器的机构运动简图，这是图纸设计的第一阶段。在这个阶段，要考虑各个机构主要零件的大体位置。同时，为了拟订机器的总体布置，需要分析比较各种可能的传动方案。（二）结构设计阶段：考虑和决定

7、各部分的相对位置和联接方法，零件的具体形状、尺寸、安装等一系列问题，把机构运动简图变成具体的装配图（或结构图），这是图纸设计的第二个阶段。（三）零件设计阶段：装配图只确定了机器的总体尺寸、各个零部件的相对位置及配合关系，而没有反映出各个零件的全部尺寸、结构等。零件设计阶段就是把机器的所有零件（标准件除外）拆分出来，绘制成零件图，为加工提供依据。（四）技术文件制定：完成图纸滞后，必须完成一系列的技术文件，应包括各种明细表、系统图、设计说明书和使用说明书。4）施工设计阶段（工艺设计）本阶段是将设计与制造联接起来的重要环节，即规划零件的制造工艺流程，确定工艺参数、检测

8、手段、夹具、模具设计等工