机械设计全过程

机械设计全过程，新人老手均值得一看！

1.形成设计构想和完善整体策略

机械设计的过程往往是从整体到局部细化的过程。所谓整体，就是指一个总的全局观。比如拿到某个课题（设计某样功能的机器），首先要在头脑里形成一个总体的模糊性的设计概念（这时要考虑的是一些全局性因素）。比如要考虑客户要加工的料的材质（各项物理性能、硬度、强度、屈服点、耐磨性、韧性、比热、密度等），形状（板材还是型材还是铸件锻件），再比如要考虑你所将设计的机床的大体尺寸，总高，总长，总宽（考虑到实际车辆和道路运输情况再决定该机是散装运输还是整机运输）。

在考虑这些大致方向性的基础要素的同时也要同时考虑初步的机床功能实现方式。也就是采取何种工艺或方法来成型，就目前的成型方式来说可分不去除材料的方式和去除材料的方式以及增加材料的方式。

不去除材料的方式有：铸造、锻造、挤压、冷轧、折弯、滚压、卷圆、弯管、旋压。

去除材料的方式有：车削、铣削、钻削、刨削、磨削、拉削、锯削、插削、冲压、裁剪、激光切割、水切割、火焰切割、等离子切割、火花电蚀。

增加材料的方式有：焊接、分层轮廓加工（3D打印机）

在如此多的成型方式里借鉴和确定某一种最合适的成型方式作为所要设计的机床的最基础理论架构。

基于上述内容确定一个初步的机床结构布置性方案。比如客户提供的要由你所设计的机器加工的料是类似工字钢一类的较长型材，此时要综合考虑在机床加工时客户上料以及下料的便捷性、安全性等因素，同时考虑客户是单条加工还是成捆多条同时加工。在此状况下我们可能就会倾向于确定大概设计思路是在加工时候采取被加工件固定（静止）而采取刀具以及刀具总成移动的初步策略（类如激光切割机）。

当然，结合实际情况也可以采取工作台（物料）移动形式（类如龙门铣床）。有了个大致性的初步策略后，再接着就要考虑机床的生产效率和精度要求。

对于此两项要求肯定是要结合设备造价来确定。例如是否采用多工位结构，是否采用多机头结构，是否需要加快各部位工进或快进的速度，速度高了对于驱动的功率要求就大了，又要考虑速度高了机构惯性大了，定位精度下降了，若采用大功率大惯量的电机就直接意味着成本的上升。此时也要兼顾机床整体的刚性以及重心问题或考虑必要的结构共振频率问题。同时还要兼顾人体工程学要求，对于操作位或某些需要经常调整和操作的位置要考虑正常人操作时的便利性。

3.确定各部件或总成的结构形式和功能

在确定了机床成型方式和整体初步结构后就要对各部位进行初步规划，这时要比较清晰和明了各部位的功能以及确定采用何种机构来实现这些部位的功能。做这些规划的前提的前提就是要先考虑这个组件或部件的安装和拆卸问题。比如对于易损件或耗材或对于一些需要经常调校的装置和机构就要求考虑合理的拆装和维修时的便利性。比如要更换一条三角皮带，则要对该机进行杀牛剥皮式的拆卸和更换那就不能算是一个好的设计。

例如当我们确定采用常用的直线进给机构时所要考虑的问题有如下方面：结合实际的效率和精度需求明确某种实现形式，常用的当然有导轨加丝杠这种形式，至于是采用滑动摩擦丝杠还是滚动摩擦的丝杠则要根据实际情况确定。传动效率、定位精度、动态响应性、负载情况、速度特性、螺纹升角、丝杠所能承受的轴向载荷、导程、造价成本等因素都要综合考虑。再比如间歇运动机构，在电机控制技术还没完善前，要实现此类机构那真是花样繁多（槽轮形式，不完全齿轮形式）。

个人认为做机械设计难的是如何把复杂问题简单化，对于那些挖空心思搞些精妙复杂的机构，例如圆柱、圆盘凸轮机构、诡异莫测的空间机构、变化无穷的四杆机构、以及一些考验加工制造人员的不完全齿轮机构和异形齿轮机构等等。

对于刻意要弄些让一般人玩不转的，弄不清状况的设计，我不表示赞成。当然前提条件是我们完全可以采用一维线性运动或二维平面插补或三轴联动来解决的情况。采用伺服电机和直线滚动摩擦性质驱动和导向装置能完美解决那些需要间歇的，加速的，行程放大的，特殊运动曲线的功能要求下为何还要去弄那些复杂的，且制造困难的，不通用的，让维修和装配人员眼花缭乱，莫名其妙的且还大都是些滑动摩擦关系的机构呢？也许有人会说，一组二维平面直线插补的运动平台抹杀了多少前人留下的那些可以真正称谓为机械设计精华的机构。

对于此，类举个很有讽刺意味的笑话：某新兵进行野外生存训练，饿着肚子搓了好几个小时的木头，还是没能像祖先一样实现钻木取火，筋疲力竭之余摸出打火机和香烟，先坐石头上抽根烟，缓口气，继续琢磨这钻木取火的技巧......当然，对于一些必须的和必要的机构还是无法完全采用现代快餐式的设计文化来填补和实现。比如应用偏心装置得到振动特性或夹具上的快速锁紧装置，或者是要利用超越离合器得到反转失效等工况。

4.零件设计

第一，考虑该零件的制造批量。若是大批量制造某个零件时要充分考虑机床夹具所用的定位基准，工艺孔等“多余”的因素。

第二，考虑该零件的成型方式的特点。比如某高速旋转的盘类零件，当采用铸造成型时，因不可避免地会存在组织疏松或气孔等缺陷，而这类工艺特征不进行后期动平衡处理必然会导致在高速运转状态下产生过大的离心力，间接地会出现轴承发热，异响，寿命短等现象。再比如对于中碳钢或高碳钢原材料进行气割下料来获取零件毛坯时很容易出现切割处“被”淬火现象。

第三，考虑该零件的原材特性。比如一片状薄板类零件，我们首先想到采用铁板取料，当然取料的方式可以是激光切割、水切割、火焰切割、甚至线切割、或是冲压。这就要结合该零件的最佳经济效益来决定。当然不管是针对板材还是线材，不管是采用锯切下料还是火焰或激光或水切，都要注意排料问题。（追求材料最大利用率）

第四，考虑该零件的加工夹具。对于单件小批量制造应在设计时尽量避免一些在通用机床上无法加工，必须得用专用夹具来进行生产加工的情况。

第五，考虑制造该零件的刀具。在设计零件时要充分考虑在市场上可购买到的且适合自身机床装夹和使用的刀具。尽量避免定制非标刀具。这个部分就要求略知一些刀具的国家标准。比如你在零件上设计了一个孔，且这个孔是有比较高的圆柱度和光洁度要求。一般我们对于孔的工艺是钻孔或车孔—铰孔或镗孔—或内圆磨。但你这个孔的直径值若是选得不接近刀具第一系列或第二系列时，在标准刀具市场买不到对应的钻头铰刀一类刀具情况下就会变得非常麻烦。

第六，考虑加工这个零件的机床的加工范围。机床都有固定的加工能力范围参数。比如C6132表示卧式车床可以实现最大零件回转直径是320。M7130*1000代表卧轴矩台平面磨床可一次装夹磨削宽度是300,长度是1000的平面。所以，在设计零件时就要结合这些机床参数考虑加工母机的可夹持或可加工性。

第七，考虑量具。零件制造完成了要求能应用通用的检具，量具来进行测量。比如设计一组圆锥配合，你不选标准莫氏系列或常用的类似7：24锥度或1：50等这些锥度，而非要弄个7：23或1：47等锥度的话，那就在标准量具市场买不到通用的标准锥棒和锥套。当然若是采用二次元投影检测或三坐标检测的零件则不在此情况约束范畴内。

第八，考虑热处理要求。对于一些刚入行的朋友来说，在处理一些需要高耐磨性或需要良好的综合力学性能的零件时候，其图纸上往往会出现这样的技术要求，材料Q235—淬火后硬度达到HRC60，且要保证淬透性和硬度均匀。材料45#钢—调质后达58HRC。对于此类现象，只能建议您再去多翻翻金属材料与热处理的知识。

5.工程图纸的相关问题

结合国内众多的“山寨”小作坊式的工厂的实际情况，设计图纸的规范化和标准化是个比较矛盾的问题。按正常的，规范的，严谨的，科学的方法和方式来说，一个生产机械设备工厂的技术部门，本应当具备专职的绘图人员，图纸审核人员，工艺规划人员，工装夹具制作人员，以及专职的电气工程师，液压气动工程师或程序员。而在“小农意识”的领导下经过浓缩再压缩处理后往往会精简到一两个人的状况。且此一两个人要在完成上述各职位工作的同时可能还要出具设备使用说明书，产品样本的更新编排，投标文件的编制等等一些技术人员的“活”。

在此，只讨论基于上述一人多能的状况下的图纸实用性的相关问题。

第一，做为设计人员，在保持谦虚好学的同时更要具备自我主见和独立判断能力。这情况相信很多朋友都有深刻体会，老板是这么说，车间主任那样说，生产经理又有个另外的想法，客户还会提个“合理”的要求。处理不好这些纷至沓来的意见或建议时，图纸文件包名字将会从设计1版逐渐变到设计11版......对于此，咱们设计人员若是处理不好，往往会形成思维惯性和依赖性。久而久之我们就会进入一个永远挣扎不出的死循环里。老板，车间主任，生产经理总觉得你这人纯粹就是腰上别只死耗子—冒充打猎的。而你更觉得没了设计自由，觉得和这些泥腿子扯淡完全是夏虫不可语冰，被约束，被束缚太多，完全被禁锢在指指戳戳和无数的马后炮中。

第二，对于图纸要素要做到知其然亦知其所以然。很多新手出具的图纸往往都“干干净净”异常“整洁”，没有粗糙度标记，没有形状和位置公差要求，没有备注的技术要求，所有的线条粗细都是一致，尺寸缺失，尺寸多余，尺寸链封闭，图纸上体现不出加工和测量的基准，N多虚线图素等等状况。入行一段时间后，略有体会了，结果可能又出现图纸所标注的尺寸公差以及形状和位置公差要求让人一看就半身不遂，再一看直接瘫痪的状况。

举个简单的例子，当你设计一条轴时（轴承中间布置的情况），我们要明白这条轴在最后磨削处理时的加工基准是两轴端的中心孔，而我们装配后用百分表检测其某段轴段的跳动情况时的测量基准却是基于中间的轴承位A和轴承位B之间的中心轴线，所以，你觉得在图纸上标注其任意轴段跳动公差时的测量基准是能任意标注么？再例如当你设计的类似法兰连接的两个零件不能实现理想的对接时，请不要第一时间去质问加工或工艺安排人员的过失。你应该拿起你出具的图纸仔细看一看，是不是没有了装配止口了？是不是缺失了“配作”这样的技术要求了？是不是缺失了螺孔位置度要求了？

6.设计的灵魂----计算、校核

（1）支持PLC或数控系统或运动控制卡等这一类东西所需要的程序逻辑算法。举个简单的例子就是比如解决一只N轴联动的机械手的算法问题。需要考虑当臂关节平面移动，臂关节转动，肘关节平面移动，肘关节转动，腕关节转动，指关节摆动。等一切运动所遵循的运动轨迹方程。（这类计算可归类是纯数学计算的性质，物理性东西不牵涉。）

（2）紧密联系物理现象的计算。比如静力学、材料力学、弹性力学、流体力学。

当设计某个零件时，首先要考虑这个零件所要承担或完成什么任务，再结合这些任务去确定这个零件的形状，确定形状和所需要满足的运动关系尺寸后再去针对这个零件的受力状态和受力性质以及材质同时考虑转速/热变形/以及设计寿命等等诸多因素后到最后才能下手去确定各个部位的形状和位置尺寸。

（3）对于零件或部件加工或组装时候的工时以及各项工艺参数的计算。就比如制造某款设备，铁板下料部分需要进行铁板排料的计算。金加工部分对于不同的加工性质有不同的加工参数的计算以及不同的加工方法排列的计算，以及在这样的工艺参数下各个步骤所需要的加工时间的计算。

好比是练武一般，如果没有内功的修习，就算是外家招式练得再刚猛，也永远达不到宗师级的境界。所以一个所谓的真正的机械设计师肯定是内外兼修的。?那咱们那些缺少逻辑思维的机械设计同行怎么办呢？对，逆向！就是从后往前看。现在的软件技术以及传感技术这么发达，很多时候我们可以避开那类繁杂的计算和验算的步骤。举个简单例子，比如想知道不同转速下某条输出轴的输出扭距情况。直接拿个测扭仪连接在该输出轴上针对各个转速读取就行。那什么电机的功率因素，传动部件间的摩擦，不同传动部件间由于不同的质量和速度引起的加速度啥的咱都给考虑完整了，这样读取的数值将会比从前往后看模式下进行计算而得到的数据更为精确，有效。

当然，前提条件是那些基本的物性概念咱是要知道和明了的。关于CAE分析问题，我也曾有尝试和接触。因为总感觉CAE分析对于材料物性数据的准确性以及网格划分和建模的规范性甚是敏感，更主要的是约束和载荷布置的合理性等等影响最终计算结果的不确定性因素太多，且又无法去进行理论和实践的有效验证，又限于工作节奏和自身领悟能力等原因一直未能对此深究，故不做论述。

机械设计试卷

山东科技大学20 —20 学年第学期 《机械设计》考试试卷（A卷） 班级姓名学号 一、填空题（每空1分，共20分） 1、一般地讲，设计机械零件大致有以下基本要求避免在寿命期内失效的要 求、结构工艺性要求、经济性要求、质量小的要求和可靠性要求。 2、螺纹的公称直径是指螺纹的__大径_____，强度计算时用螺纹的_小径 ______，计算螺纹升角时用___中径_____。 3、在键联接中，普通平键的工作面是__侧面______，楔键的工作面是__上下 两面_______，半圆键的工作面是_____侧面_____。 4、带传动工作时带中产生___拉应力______、弯曲应力 _________、__离心应力________三种应力。最大应力发生在带的紧 边绕上小带轮处。 5、按照承受载荷的不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴 三种。自行车前轴属于心轴。 6、制动器在机器中使速度降低以至于停止运转。 7、齿轮传动的设计准则通常是齿面接触疲劳强度准则和 齿根弯曲疲劳强度准则。 二、选择题（每题1分，共10分）

1．在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的是__ A______。 A 三角形螺纹 B 梯形螺纹 C 锯齿形螺纹 D 矩形螺纹 2．对于气缸盖螺栓组联接，若汽缸内的气体压力在0 ~ 2Mpa之间循环变化，则螺栓中的应力变化规律为____C______。 A 对称循环 B 脉动循环 C 非对称循环 D 非稳定循环 3．温度升高时润滑油的粘度____A______。 A 随之降低 B 保持不变 C 随之升高 D 不确定 4．两相对滑动的接触表面，依靠吸附膜进行润滑的状态称为___A____。 A 干摩擦 B 边界摩擦 C 混合摩擦 D 液体摩擦 5．零件表面经淬火、渗碳、喷丸、碾压等处理后，其疲劳强度___C_____。 A 降低 B 不变 C 增高 D 不能确定 6．两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值__A___。 A 相等 B 不相等 C 是否相等与材料的性质有关 7．在下列轴毂联接中，定心精度最高的是_D_____。 A 平键联接 B 半圆键联接 C 楔键联接 D 花键联接 8．带传动发生滑动时____A____。 A 首先发生在小带轮上 B 首先发生在大带轮上 C 在大、小轮上同时 发生 9．链条的磨损主要发生在___B____。 A 滚子与套筒的接触面上 B 销轴与套筒的接触面上 C 滚子与链轮齿 的接触面

机械设计常见问答题

1、一般的机器由原动机、传动、执行三部分组成；设计机器的一般程序是计划、方案设计、技术设计、技术文件的编制这几个阶段；对机器的主要要求有：使用功能要求、经济性要求、劳动保护和环境保护要求、寿命与可靠性要求、其他专业要求。 2、机械零件的主要失效形式：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏、破坏正常工作条件引起的失效。设计机械零件应该满足的基本要求：避免在预定的寿命期内失效的要求、结构工艺的要求、经济性要求、质量小的要求、可靠性要求。机械零件的设计准则：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则。机械零件的设计方法：理论设计、经验设计、模型实验设计。机械零件的常用材料有金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料几大类。机械零件的选用原则：使用要求、工艺要求、经济性要求、材料的供应情况。 3、机械零件设计中的标准化，按使用范围分：国家标准、行业标准、企业标准；按使用的强制性分：强制标准、推荐标准。 4、常见的摩擦状态有干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。机械零件的正常磨损分为磨合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。 5、按建立压力油膜的原理不同，流体润滑主要有流体动力润滑、弹性流体动力润滑及流体静力润滑。在高速运转或载荷较小的摩擦部位及低温工况下，宜选用粘度较低的润滑油；在低速运转或载荷较大的摩擦部位及高温工况下，宜选用粘度较高的润滑油。润滑济中加入添加剂的作用是改善润滑剂的性能，提高润滑油的品质；常用的添加济有极压添加剂、油性添加剂、粘度指数添加剂、抗蚀添加剂。 6、减少磨损的主要措施有：选择合适的材料、选择合适的润滑剂及润滑方法、加强表面处理，提高表面质量、正确的使用和保养机器。 7、添加剂的作用有：提高润滑剂的油性、极压性和在极端工作条件下更有效的工作能力；推迟润滑剂的老化变质，延长其正常使用寿命；改善润滑剂的物理性能，如降低凝点、消除泡沫、提高粘度、改善其粘温特性等。 8、润滑油的主要性能指标有：粘度、油性、燃点、闪点、凝点、氧化稳定性。 9、控制预紧力的方法很多，常用的借助测力矩扳手或定力矩扳手，利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。 10、提高螺纹连接强度的措施主要有：降低影响螺栓疲劳强度的应力蝠；改善螺纹牙上载荷分布不均匀现象；减少应力集中的影响；采用合理的制造。 11、弹性滑动是指由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的微量滑动，打滑则是指带与带轮间发生显著的相对滑动。 12、齿轮的主要失效形式有：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形五种。

机械创新设计较完整版

第一讲 1、机械创新设计与现代设计、常规设计有什么差异和关联？创新设计方法:充分发挥设计者的创造力,利用人类现有相关科学技术知识,实现创新构思,获得新颖性、创造性、实用性成果.特点：强调发挥创造性，提出新方案，提供新颖。独特的设计方法，获得具有创新性、新颖性、实用性的成果。现代设计:以计算机为工具，运用各类工程应用软件及现代设计理念进行的机械设计。 常规设计：常规设计是以应用公式、图标为先导，已成熟的技术为基础，借助设计经验等常规方法进行设计 关联： 机械常规设计始终是最基本的机械设计方法，在强调现代设计、创新设计时不可忽视其重要性。 创新设计的基础——常规、现代设计方法的综合、灵活运用。现代设计方法仅仅借助了先进、高效的计算机应用手段，提高了设计过程的效率，但没有脱离常规设计的思维。 2.现代创新人才应具备那些基本素质？ (1) 具备必须的基础知识和专业知识 (2) 不断进取与追求的精神 (3) 合理的创新思维方式（突破传统定式） (4) 善于捕捉瞬间的灵感（创新的必备条件） (5) 掌握一定的创新技法 3.学习机械创新设计的内容有那些？ 1.机构的创新设计 2.机构应用创新设计 3.机构组合设计产生新机构系统 4.机械结构的创新设计 5.利用反求原理进行创新设计 6.利用仿生原理进行创新设计 第二讲 1简述创造性思维四大特性

(方法的开放性；过程的自觉性；解决问题的顿悟性；结果的独特性)。 影响创造性思维形成与发展的主要因素包括哪些？ (1)天赋能力：与生俱来的所有神经元 (2)生活实践：后天实践活动具有的重大意义 (3)科学地学习与训练科学、简单易行的专业学习与训练 2．了解和阐述创造性思维、创造活动、创造能力三者的关系。3.理解综合、分离创造原理的特性和基本实施途径。 概念：有目的的将复杂对象分解，提取核心技 术，并利用于其他新事物。 特征：1）与综合创造原理对立，但不矛盾； 2）冲破事物原有形态的限制，在分离中产生新的技术价值； 3）实质上综合法与分离法两者无明显界限，实践中常常相互贯穿，共同促成新事物。 实施途径：1）基于结构的分解；2）基于特性、原理的列举分离 第三讲 1．学习创造原理的基础知识有什么实际意义？ 2．物场三要素是指什么？（两个物与一个场）比较完全物场（三个要素齐全的场）、不完全物场（三要素中有两个要素存在的场）、非物场（三要素中仅有一个要素的场）的异同。 3．列举三种所熟悉的创造理论，简述其实施的基本途径。 （1）物场要素变换：电磁场取代机械场 （2）物场要素补建：超声波加工（特种加工工艺） 第四讲 1、实施群体集智法应遵循哪些原则？提出自己运用此法的技巧。（要求从不同角度提两点） 1.自由思考原则：解放思想、消除顾虑 2.延迟评判原则：过早的结论会压制不同的 想法，可能扼杀有创造性的萌芽 3.以量求质原则：相关统计表明，一批设想 的价值含量与总数量成非线性正比。 4.综合改善原则：充分利用信息的增值。 ２．为什么设问探求法特别强调“善于提问”？简述所学的九种基本提问。 ●学习者的基本技能 ●创造者分析、解决问题的基础 ①有无其他用途;②能否借用（直接）;③能否改变使用（间接）;④能否扩大（改良）; ⑤能否缩小（改良）;⑥能否代用;⑦能否重新调整;⑧能否颠倒;⑨能否组合

机械手设计全过程

《机械系统设计》 搬运机械手控制系统设计 姓名： 学号： 学科专业：机械设计制造及其自动化

摘要 由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危机生命。因此机械手就在这样诞生了,机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。其中的工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，它的发展是由于其积极作用正日益为人们所认识：它能部分地代替人工操作；能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；能显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。 关键词：可编程控制器PLC; 机械手; 伺服马达

前言 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。用机械手可以代替人从事单调﹑重复或繁重的体力劳动﹐实现生產的机械化和自动化﹐代替人在有害环境下的手工操作﹐改善劳动条件﹐保证人身安全。20世纪40年代后期﹐美国在原子能实验中﹐首先采用机械手搬运放射性材料﹐人在安全室操纵机械手进行各种操作和实验。50年代以后﹐机械手逐步推广到工业生產部门﹐用于在高温﹑污染严重的地方取放工件和装卸材料﹐也作为机床的辅助装置在自动机床﹑自动生产线和加工中心中应用﹐完成上下料或从刀库中取放刀具并按固定程序更换刀具等操作。机械手主要由手部机构和运动机构组成。手部机构随使用场合和操作对象而不同﹐常见的有夹持﹑托持和吸附等类型。运动机构一般由液压﹑气动﹑电气装置驱动。机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化保护人身安全，因而广泛应用机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 1.系统流程图 机械手整个搬运过程要求都能自动控制。下图是机械手控制系统的逻辑流程图。系统启动之前，机械手处于原始位置，条件是机械手在高位﹑左位。

第三章机械设计编程基础

第三章 机械设计编程基础 2．1 编程和图表处理的基本方法 一、编制机械设计计算程序的基本方法 (1) 设计数据 (2) 表格、线图及标准规范 (3) 算法设计 [] p p dlh T σσ≤= 4 式中，T 为转矩； h 为键高度； l 为键的工作长度； [σp ]为轮毂的许用挤压应力。 表1 平键（摘自GB1096-90） 轴径 mm d mm b mm h 自6～8 2 2 >8 ～10 3 3 >10～12 4 4 >12～17 5 5 >17～22 6 6 >22～30 8 7 >30～38 10 8 >38～44 12 8 >44～50 14 9

二、设计图表处理的基本方法 1．表格（手册中的）分为两类：? ?? ..:;:着某种联系表格中的数据之间存在列表函数任何联系表格中的数据之间没有数表 2．表格处理的基本方法： （1） 表格的程序化：将数表中的数据以数组形式存储和检索，直接编 在解题的程序中。 （2） 表格的公式化：对于列表函数，可用曲线拟合的方法形成数学表 达式并直接编于程序中。 2-2 设计数表的处理 一、表格的程序化 1． 数表 一维（元）数表：所查取的数据只与一个变量有关的数表； 二维（元）数表：所查取的数据与两个变量有关的数表； 它们均可用一维和二维数组的形式存入计算机，以备程序使用。 一维（元）数表程序化

示例1 ： 示例2 ： int I; float GAMA[ ] ={ 7.87,7.85,8.30,7.75}; printf( “1. 工业纯铁\ n”); printf( “1. 钢材\ n”); printf( “2. 高速钢\ n”); printf( “3. 不锈钢\ n”); printf( “选择材料类型：”); scanf( “ % d”,&I); printf( “3. 不锈钢\ n”); printf( “材料的密度：% f\ n”,GAMA[I -1]); 表2 材料的密度 材 料 密度 / (g.。cm -3) 工业纯铁 7。87 钢 材 7。85 高 速 钢 8。30 不 锈 钢 7。75

机械设计心得要点

机械设计心得 机械设计往往离不开自己的阅历，经验的积累固然可以从书本上学到不少，但是事非躬亲很难在脑海中留下深刻的印象，对别人的经验，自己没有一定的基础，要理解吸收真的是一件很不容易的事。呵呵。 机械设计贯穿设计、制造、使用，维护的整个过程，设计时的疏忽总会在这些方面反映出来，成功与否是很容易判断的。设计的过程中，受制造的影响很大，亦就是说好的设计是不能脱离制造的，对制造越了解，越有助于提高设计水平。设计的图纸，投入生产，我没见过多少能立即按图加工装配，在审图、工艺等过程发现大堆的问题很常见，包括所谓“资深”的高工，总工拿出的图纸，还是经过多次开会研究反复讨论的出来的结果，原因是多方面的，绘图的规范性，看图者的水平是一方面，但设计方对制造工艺的了解不深入是主要原因。怎样判定自己对制造的了解程度？最简单的方法是随手抓一张自己设计的东西的图纸你是否能说出它的制造全过程。铸、锻、车、钳、铣、刨、磨，只是这样子，肯定是不行，在机械厂做过几年的谁不知道？必须细分下去，要全面了解各过程。比如说铸造时候怎么分型，浇口冒口怎么放，可能会有什么样的铸造缺陷产生，零件结构在热处理的时候会不会导致意外情况发生的，怎么在零件结构上进行优化，切削加工过程，在脑海中虚拟出来，总共用几把刀，转速，走刀量，甚至铁屑望哪里飞，各把刀使用的顺序，车工，铣工，磨工的操作动作全过程，如此等等，才算是有了比较好的基础。不是说搞设计的一定要会玩车床，铣床，会烧电焊才可以，但是要知道这些作业特点，在设计时加以充分考虑，作为搞机械设计的人这样才比摇车床烧电焊的强，才有安身立命之处。如此，在设计过程中，就会规避一些不合理的结构，设计的质量自然提高不少，可是还不够，一个有十年八年的工龄的技工能提出比你更成熟的细节方案（尽管整体的设计统筹他们做不了），但是多少个不眠的夜晚设计出就这样一个结果，岂不是斯文扫地耶？唯一的解决办法，多看书。别人总结出来的通常与生产相结合，俱是心血的结晶。带着问题学，多想就能消化。再也不会说“只要保证同心度就行了”这样愚蠢的回答，关键是你已经指出保证同心度的方法，甚至前辈的错误。这个时候，没人再叫你小钱、小赵，连老板都叫你钱工、赵工，挺受尊敬的吧。摸摸下巴，胡子长出来了，尿布丢了，孩子叫妈了，呵呵成就感也来了。可是设计总是为了使用，好的设计必须具备一点点人性的，设计一套工艺装备，一试产，效率高质量好，老板来搞杯庆功酒。过了几天，发现人家弃之不用了，原因是操作者骂娘啊。用起来痛苦啊。而且要注意的细节又多，别个就是个操作工他要是考虑的那么多因素就不会还在那里做操作工了啊。设计不利于使用，就面临淘汰，有很多的成套设备，如汽车的发动机变速箱之类正常运转时“挺好的，“，可其中一个小键槽，一个轴承位，什么的地方坏了，整个就不能用，厂方只卖整件，要配件不卖，自己加强还真的没地方加了，换了几个厂去买，摆了一堆，用户只好敬而远之，立了个技改项目－－可怜的技改。这样的事情只要是在机械行业转的久的都会有所见所闻。使用根本就离不开维修，好的设计更不能忽视维修性。在一条大型的的生产线上，关键的设备，总共一年也就维修那么两次，但是每此都要把设备大卸八块，行车叉车千斤顶撬杠十八般兵器还不够用，老师傅们还要自己专门动脑动手玩几样好用的专用家当来伺候，导致停产的损失已经超过设备本身的价值，真是个无言的结局。一套大型设备仅因更换一只油封什么的，都要几乎将整机完全分解，使用单位不骂设计干的是断子绝孙的玩意才怪，真的是设计者的悲哀。 我们搞设计不光是要站在制造的基础上，还要有创新，但一定要学会继承。现在，全社会都在强调创新，但我们不能一强调创新，就瞧不起原有的东西。通常的创新分为两种，一种就是构成事物旧有元素的重新组合，一种是在旧有元素上加一些新的元素。所以，不管怎样，创新的东西总是含有一些旧有事物的影子是不可否认的。正像哲学中所讲，新事物都是在肯定中否定，否定中有肯定中产生的。比如我们人类，虽然说是大自然的天之骄子，但实

机械设计的发展历史

机械设计的发展历史 摘要：设计必须科学化，这意味着要科学的阐述客观设计过程及其本质，分析与设计有关的领域及其单位，在这些基础上，科学的安排设计过程，使用科学的方法和手段进行设计。同时也要求设计人员不仅有丰富的专业知识，而且要掌握先进的设计理论，设计方法及设计手段，科学的进行设计工作，这样才能及时得到符合要求的产品。 关键词：机械设计、古代机械设计、近代机械设计、现代机械设计 主要内容： 1 机械设计发展的三个阶段 机械设计的发展史按时间来分，可分为三个阶段，分别是：从古代社会到17世纪为机械设计起源和古代机械设计阶段，由17世纪至第二次世界大战结束为近代机械设计，第二次世界大战结束直到现在为现代设计阶段。如果按其内容来分，可分为：直觉设计阶段，经验设计阶段和理论设计阶段。两种划分是一一对应的，是从不同角度来划分机械设计的发展史。每一个阶段在设计理论，方法和制造工艺方面都有明显的特色。下面就按时间来划分，把机械设计发展史划分为三个阶段来论述。 1.1 第一阶段：机械设计起源和古代机械设计 我国近代的考古发现了一些传说和记载，在浙江余姚河姆渡，河南郑裴李岗等遗址中都发现了七八千年以前制造相当精致的农具如石铲等。我国古代经书中，对古代使用，制造机械的情况有许多记载。《周易》“黄帝，尧，舜氏作，刳木为舟，剡木为楫，剡楫之力以济不通”，“断木为杵，掘地为舀”。可见，在4000多年前，我国古代已经发明了车，船，农具和许多生活用具。在《周易》第47卦“困”的卦辞中有“困于金车”，金车指用铜装饰起来的豪华马车。清代学者章诚说“六经皆史”，在我国古代文献中随处可以见机械产品与人民生活密切的联系，在我国春秋战国时代的著作《道德经》中有“三十辐共一毂，像日月也”的说法，而在秦陵发掘出来的二号铜车马，车融会贯通就有30个车辐。虽然据统计，当时的车每个车轮用30个轮辐，但是对轮辐的数目已经有了一定的规则。此外，我国古代在武器，纺织机械船舶等方面也有许多发明，到秦汉时期我国机械设计和制造已经达到相当高的技术水平，在当时世界上处于领先地位，在世界机械工程史上占有十分重要的的地位。 在我国古代，机械发明，设计者与制造者是统一的。有许多著名的人物，他们的成果代表了当时我国的机械的设计水平。唐代的时候我国与许多国家开展了经济，文化和科学技术的交流，与东南亚，南亚，阿拉伯，非洲东海岸贸易频繁，对中国和世界其他的一些国家有很大影响。由于贸易的发展，要求商品增加，从而改进生产设备，使机械设计有了很大的发展，造纸，纺织，农业，矿业，陶瓷，印染，兵器等都有了新的进展，机械设计水平也提高了一大步，宋代沈括的著作《梦溪笔谈》记载了当时的许多科学成就，反映了当时的科学水平。世界其它的国家也有不少机械的成果。但这些设计多是凭设计者的经验完成的缺乏必要的，有一定精度的理论的计算。 1.2 近代机械设计 17世纪欧洲的航海，纺织，钟表等工业的兴起，提出了许多技术部题，1644年英国组成了“哲学学院”，德国成立了实验研究会和柏林学会，1666年，法国，意大利也成立了研究机构。在这些机构中工作的意大利人伽里略（1564~1642）发表了自由落体定律，惯性定律，抛物体运动，还进行过梁的弯曲实验；英国人牛顿提出了到家动的三大定律，1688年，他提出

现代机械设计方法(答案)

一、绪论 1.设计活动的特征有哪些？ 时空性、物质性、需求性、创造性、过程性 2.试比较传统设计和现代设计的区别？ 传统设计师静态的、经验的、手工的方法，在设计过程中被动地分析产品的性能；而传统设计师动态的、科学的、计算机化的方法，在设计过程中可以做到主动地设计产品参数。 3.简述现代设计方法的主要内容和基本特点。 主要内容：设计理论是对产品设计原理和机理的科学总结。设计方法是使产品满足设计要求以及判断产品是否满足设计原则的依据。 现代设计方法主要内容：设计方法学、计算机设计、有限元法、优化设计、可靠性设计 基本特点：程式性、创造性、系统性、最优性、综合性、数字性 二、设计方法学 1.设计过程包括哪几个阶段？ 计划阶段、设计阶段、样机试制阶段、批量生产阶段、销售阶段 2.常用的创造性技法有哪些？ 智力激励法、提问追溯法、联想类推法、组合创新法、反向探求法及系统搜索法6类 3.运用功能分析法进行系统原理方案设计的主要步骤有哪些？ 三、相似理论及相似设计方法 1.相似三定理的内容和用途各是什么？ 相似定理是用来判断两个现象相似的充分必要条件及其所应遵循的法则 内容： 第一定律：对于彼此相似的现象，其相似指标为1，相似判据为一个不变量； 第二定律：某个现象的物理量总数为n，量纲独立的物理量总数为k，则该现象相似准则的个数为n-k，且描述该现象各个物理量之间的关系可表示为相似准则π1，π2，，，，，，πn-k之间的关系，即 π，π，，，，，，π 第三定律：凡同一完整的方程组所描述的同类现象，当单值条件相似，且由单值条件的物理量所组成的相似准则在数值上相等，则这些现象就相识。 用途： 第一定理：介绍相似现象的属性； 第二定理：确定相似准则的个数以及相似结果的推广，也称π； 第三定理：也称模型化法则，也是相似现象的充要条件。 2.相似准则的导出方法及基本依据是什么？ 导出方法：方程分析法、量纲分析法 基本依据：表示各物理量之间关系的方程式，其各项量纲必须是相同的 3.相似准则有哪些特点和性质？ 如果两个现象相似，则这两者的无量纲形式的方程组和单值条件应该相同，具有相同的无量纲形式解。 出现在这两者的无量纲形式的方程组及单值条件中的所有无量纲组合数对应相等。 4.白炽灯的功率为其主要技术参数。现在要求在10~100W之间按几何级数分级设计六种型号。试确定其 功率系列（将计算值按0.5圆整） 解： 四、有限单元法 1.试简述有限单元法的主要思路、具体步骤及其依据。 核心思想：将复杂结构分解成形状简单、便于方程描述的规则单元，列出方程组求解 基本思路： “分”：用有限个规则单元代替原来的各种各样的连续系统，并用近似方程对每个单元的行为加以描述。 “和”：根据一定的规则，把关于单元的方程组合起来构成方程组，并引入外载及约束条件进行求解。 三个步骤：结构的离散化、单元分析、整体分析 2.单元刚度矩阵的物理意义是什么，具有哪些主要特征？

自动化设备机械设计方法的探讨

自动化设备机械设计方法的探讨 发表时间：2018-09-11T11:27:33.203Z 来源：《新材料.新装饰》2018年3月下作者：赵洪武[导读] 我国的经济在快速的向前发展，人们的生活水平有了大幅度的提高，自动化设备广泛地应用于各个领域。应用于工业当中的机械手和农业当中的自动收割机就是典型，自动化设备的广泛应用，可以大幅度的提高生产和劳作效率（身份证：12022419****23051X，300000） 摘要：我国的经济在快速的向前发展，人们的生活水平有了大幅度的提高，自动化设备广泛地应用于各个领域。应用于工业当中的机械手和农业当中的自动收割机就是典型，自动化设备的广泛应用，可以大幅度的提高生产和劳作效率。传统的生产技术会造成大量的材料浪费，在生产过程当中也会增加工作人员的劳动负担，应用自动化设备可以降低企业生产的整体成本，同时也可以减少生产过程当中的材料浪费。 关键词：自动化设备；机械设计；方法探讨引言 在我国各个领域当中都广泛应用自动化设备，自动化设备是由一个完整的系统组成的，其中有机械传动机构、控制系统、执行部件、监测和检测。机械设备的重要因素就是机械设计，可以有效地对自动化设备的整体水平进行完整的体现。通过对自动化设备机械设计方法进行优化和调整，可以提高自动化设备研发人员的工作效率，从而增强产品的各方面的功能和性能，进而提升企业自身的市场竞争力。 一、自动化设备机械设计要求 1.掌握机械原理机构和先进技术 自动化设备存在着许多问题，其中最为关键的就是，自动化设备整体设计比较复杂，还有就是整体设计所消耗的成本比较高。分析之所以存在这些劣势，是因为缺乏适当的机械原理机构以及先进的设计技术。自动化设备在整体设计的过程当中，如果具有选择适当的机械原理机构的能力，就可以减少传动零件之间所消耗的空间和时间，整体降低自动化设备的设计成本。由于市场的需求，一些自动化设备需要通过曲柄滑块进行传送，整个过程当中所需要的传送行程比较大，对于自身设备的空间制约，无法对整体的传送形成进行控制。科技在快速的向前发展，将先进的科学技术应用于自动化设备领域，选择新型的设计设备来代替传统的设备，可以对整体的生产技术进行优化和升级。这进行自动化设备设计时，选择适当的机械原理机构和先进的技术，可以对自动化设备设计进行简化，降低设计整体所消耗的成本，同时可以提高设备的产品质量。 2.满足自动化设备的必备功能 工作人员在机械设计整理过程当中，必须要确保设计所需要的设备功能完整，设备根据不同的需求来进行功能的完善。自动化设备往往具有多功能，可以满足人们不同的需求，各行各业对于自动化设备的要求具有一定的差异，需要根据自身工作的特点和需求来选择合适的自动化设备。自动印刷设备具有清洁、印刷、包装和检测的功能，消费者在购买之前，一定要仔细的和使用场合以及使用对象相匹配。根据不同领域的需求，对于自身的功能进行熟悉了解，选择合适的原理结构进行功能设计，确保以最低的成本来实现自动化功能。 二、自动化设备的应用现状 我国各个行业都广泛的应用自动化设备，自动化设备可以代替大量的劳动力，以最低的成本来获取最大的生产效率和经济效益，推动我国经济和科技的快速发展。我国自动化设备研发技术水平和国际自动化设备具有较大的差异，虽然在功能上相似，但是仍然要吸收外国先进的自动化设计技术，对自身的自动化设备进行不断的优化调整。自动化设备所占自动化市场份额比较大，需要对自动化设备和进口设备进行设计比较，不断的对设计技术进行创新。我国自动化设备应该研制具有自主核心的创新技术，需要应用先进的计算机技术，推动智能化在自动化设备领域的应用，在设计的过程当中，应该将智能化作为核心技术。 三、自动化设备机械设计方法的分析 1.应用计算技术 自动化设备设计工作人员需要各行各业的技术，在设计过程当中可以应用计算机设计基础，将其作为辅助技术推动自动化设备的发展,比如AutoCAD、PRO-E、Solidworks。为了推动自动化设备机械设计快速的发展，自动化设备设计工作人员需要熟练的应用设计工具，进而可以大幅提高设计工作效率。在自动化设备设计的整体过程当中，设计工作人员可以应用仿真模拟、有限元分析、装配分析等设计方法，提高自身整体的设计水平。 2.培养机械创新设计思维 每一个领域的发展都离不开创新，一个国家和民族发展的源泉就是创新，在自动化设备机械设计当中融入创新的思维，可以推动自动化设备机械设计技术的发展。机械设备的设计者需要具有创新能力，通过丰富设计方法可以提高自身的市场竞争力，打破传统的固化思维模式。在传统的设计模式之上增添新颖的创意，这就需要机械设计工作人员具备强大的创新意识，将理论应用于实践，在实践中进行不断的创新和突破。优秀的机械设备设计工作人员要时刻创新，固化的思维模式只会让企业自身的竞争力下降。在整个自动化设备机械设计的过程当中，最重要的影响因素就是创新思维，自动化设备设计本身就需要非常强的创造性，要求设计工作人员提高自身的知识容量。设计工作需要具备全新的视角来分析，工作人员不应该被传统的设计方法和思维模式所禁锢，这样会阻碍自动化设备机械的发展。工作人员需要具备发散性的思维，不断的在设计当中融入创新元素，站在多个角度进行问题思考，在不同领域获取创新和设计灵感，为机械设计进行不断优化和完善。 3.运用TRIZ理论求解设计问题 通过对世界先进的自动化设备机械设计方法进行总结，从而得出创造性的方法和系统理论，在不断的设计过程当中发现问题，在解决问题的过程当中可以应用TRIZ理论。在最初了解问题的过程当中，可以将问题进行转化，通过站在不同的角度分析问题，将设计问题转化成TRIZ问题。通过应用不同理论当中的工具，可以了解到不同的发明原理和标准解释，从而针对专业的问题进行模拟解释，工作人员在最后需要将最终的解转化为实际问题，以此来提高自动化设备机械设计方法水平。自动化设备的优化发展可以带来庞大的社会利益，完善自动化整体产品。

机械设计的发展史

机械设计的发展史 20100313 哈工程 摘要：如果说书籍是人类精神文明进步的阶梯，那么机械无疑是人类物质文化前进的动力。而机械设计则是机械发展过程中必不可少的一个环节。设计必须科学化，这意味着要科学的阐述客观设计过程及其本质，分析与设计有关的领域及其单位，在这些基础上，科学的安排设计过程，使用科学的方法和手段进行设计，这样才能及时得到符合要求的产品。 关键字：机械设计、古代机械设计、近代机械设计、现代机械设计、展望 “设计"的最初含义是将符号，记号的意思。随着生产的发展和科技的进步，设计的内涵不断向深度和广度发展，设计的含义愈来愈深刻和愈来愈先进。机械设计是人类改造自然的基本的活动之一，是复杂的思维过程，过程中蕴含着创新和发明的机会。 机械设计的发展史按时间来分，可分为三个阶段，分别是：从古代社会到17世纪为机械设计起源和古代机械设计阶段，由17世纪至第二次世界大战结束为近代机械设计，第二次世界大战结束直到现在为现代设计阶段。如果按其内容来分，可分为：直觉设计阶段，经验设计阶段和理论设计阶段。两种划分是一一对应的，是从不同角度来划分机械设计的发展史。每一个阶段在设计理论，方法和制造工艺方面都有明显的特色。下面论述一下机械设计发展史的三个阶段及中国机械发展。 一、机械设计发展史的三个阶段 第一阶段机械设计起源和古代机械设计 我国近代的考古发现了一些传说和记载，在浙江余姚河姆渡，河南郑裴李岗等遗址中都发现了七八千年以前制造相当精致的农具如石铲等。我国古代经书中，对古代使用，制造机械的情况有许多记载。《周易》“黄帝，尧，舜氏作，刳木为舟，服牛乘马，引以致远”。可见，在4000多年前，我国古代已经发明了车，船，农具和许多生活用具。在我国古代文献中随处可以看见机械产品和人民生活密切联系。此外，我国古代在武器，纺织机械船舶等方面也有许多发明，到秦汉时期我国机械设计和制造已经达到相当高的技术水平，在当时世界上处于领先地位，在世界机械工程史上占有十分重要的地位。 在我国古代，机械发明，设计者与制造者是统一的。有许多著名的人物，他们的成果代表了当时我国的机械的设计水平。唐代的时候我国与许多国家开展了经济，文化和科学技术的交流，与东南亚，南亚，阿拉伯，非洲东海岸贸易频繁，对中国和世界其他的一些国家有很大影响。由于贸易的发展，要求商品增加，从而改进生产设备，使机械设计有了很大的发展，造纸，纺织，农业，矿业，陶瓷，印染，兵器等都有了新的进展，机械设计水平也提高了一大步，宋代沈括的著作《梦溪笔谈》记载了当时的许多科学成就，反映了当时的科学水平。在国外，这一时期以16世纪达芬奇的创造活动为顶点，由于作为机械设计的基础知识—力学尚未成熟，因此这一阶段设计最高水平就是达芬奇所构想的齿轮，螺旋，而中国的记里鼓车和秦代出现的齿轮传动则比达芬奇更早的达到这个水平。世界其他的国家也有不少的机械成果，但这些设计多是凭设计者的经验完成的，缺乏必要的，要有一定精度的理论的计算。

机械方面需要哪些知识

机械工程师考试大纲 Ⅰ.基本要求 1．熟练掌握工程制图标准和表示方法。掌握公差配合的选用和标注。2．熟悉常用金属材料的性能、试验方法及其选用。掌握钢的热处理原理，熟悉常用金属材料的热处理方法及其选用。了解常用工程塑料、特种陶瓷、光纤和纳 米材料的种类及应用。 3．掌握机械产品设计的基本知识与技能，能熟练进行零、部件的设计。熟悉机械产品的设计程序和基本技术要素，能用电子计算机进行零件的辅助设计，熟悉 实用设计方法，了解现代设计方法。 4．掌握制订工艺过程的基本知识与技能，能熟练制订典型零件的加工工艺过程，并能分析解决现场出现的一般工艺问题。熟悉铸造、压力加工、焊接、切（磨）削加工、特种加工、表面涂盖处理、装配等机械制造工艺的基本技术内容、方法和特点并掌握某些重点。熟悉工艺方案和工艺装备的设计知识。了解生产线设计 和车间平面布置原则和知识。 5．熟悉与职业相关的安全法规、道德规范和法律知识。熟悉经济和管理的基础 知识。了解管理创新的理念及应用。 6．熟悉质量管理和质量保证体系，掌握过程控制的基本工具与方法，了解有关 质量检测技术。 7．熟悉计算机应用的基本知识。熟悉计算机数控（CNC）系统的构成、作用和控制程序的编制。了解计算机仿真的基本概念和常用计算机软件的特点及应用。 8．了解机械制造自动化的有关知识。 Ⅱ.考试内容 一、工程制图与公差配合 1．工程制图的一般规定 （1）图框 （2）图线 （3）比例 （4）标题栏 （5）视图表示方法 （6）图面的布置 （7）剖面符号与画法 2．零、部件（系统）图样的规定画法 （1）机械系统零、部件图样的规定画法（螺纹及螺纹紧固件的画法齿轮、齿条、蜗杆、蜗轮及链轮的画法花键的画法及其尺寸标注弹簧的画法） （2）机械、液压、气动系统图的示意画法（机械零、部件的简化画法和符号管路、接口和接头简化画法及符号常用液压元件简化画法及符号） 3．原理图 （1）机械系统原理图的画法 （2）液压系统原理图的画法 （3）气动系统原理图的画法 4．示意图 5．尺寸、公差、配合与形位公差标注 （1）尺寸标注

过程设备设计复习资料8-1

第8章反应设备§8-1 概述 一、反应设备的应用及基本要求 1、反应设备应满足化学反应过程的要求 物料的性质（粘度、密度、腐蚀性等）； 相态； 反应条件（温度、压力等）； 反应过程的特点（气相的生成、固相的沉积等）； 2、反应设备应满足传质、传热和流体动力过程的要求 二、反应设备设计的几个问题 （1）反应物的混合 （2）适宜温度的维持 （3）停留时间的控制

三、反应设备的分类 （1） 化学反应器分类 （2） 生物反应器分类 按结构特征：机械搅拌式、气升式、流化床、固定床等 四、常见反应器的特点 (1) 机械搅拌式反应器 (2) 管式反应器 管式反应器可用于连续生产，也可用于间隙操作，反应物不返混，也可在高温、高压下操作。 (3) 固定床反应器 气体流经固定不动的催化剂床层进行催化反应的装置称为固定床反应器。它主要用于气固相催化反应，具有结构简单、操作稳定、便于控制、易实现大型化和连续化生产等优 点，是现代化工和生物反应中应用很广泛的反应器 固定床反应器有三种基本形式：轴向绝热式、径向绝热式和列管式。 (4) 流化床反应器 流体（气体或液体）以较高的流速通过床层，带动床内的固体颗粒运动，使之悬浮在 ?? ? ? ??? ? ?? ? ? ?????????? ???????固相反应器—液—气固相反应器—液固相反应器 —气液相反应器—液液相反应器—气非均相反应器固相反应器液相反应器气相反应器均相反应器、按物料相态分1????? ?? ??其它形式 流化床反应器固定床反应器 管式反应器搅拌反应器 、按设备结构形式分2

流动的主体流中进行反应，并具有类似流体流动的一些特性的装置称为流化床反应器。§8-2 机械搅拌反应器 一、搅拌反应器的基本结构 （一）搅拌反应器的总体结构 1、釜体部分 （1）釜体部分由圆筒和上、下封头组成，提供物料化学反应的空间，其容积由生产能力和产品的化学反应要求决定。 （2）中、低压筒体通常采用不锈钢板卷焊，也可采用碳钢或铸钢制造，为防止物料腐蚀，可在碳钢或铸钢内表面衬耐蚀材料。 （3）釜体壳能同时承受内部介质压力和夹套压力，必须分别按内、外压单独作用时的情况考虑，分别计算其强度和稳定性。 （4）对于承受较大外压的薄壁筒体，在筒体外表面影设置加强圈。 2、传热装置 为及时送入化学放应所需热量或传出化学放应放出的热量，在釜体外部或内部可设置传热装置，使温度控制在需要的范围之内。

机械设计制造 论文

1导言 机械设计制造及其自动化是结合多种技术开展起来的一门新兴学科,至今还在不断的发展和探索中，这种技术使机械自动化特征更为明显,增强机械设备的稳定性和可靠性,使现代机械具备智能化和人性化。机械设计制造及其自动化学科在国民经济中处于极其重要的地位，它对其他技术领域起着支撑性作用，成为国民经济各行业的基础。机械工业的发展也必将带动其他技术及行业的发展。本文主要对传统的机械设计制造和机械自动化向比较，提出了具有智能化的特征是现代机械和传统机械在功能上的本质区别。根据机械自动化在各行各业的应用和发展，显现出了机械自动化产品的优点和效益。即多功能化、高效率、高可靠性、省材料、省能源，不断满足人们生活和生产多元化需求。然后结合我国机械的现状，提出了我国机械行业目前所面临的主要问题，并分别从机械产品自身发展及行业出发，指出了未来工程机械行业的发展趋势，并根据我国行业自身发展的特点，提出了相应的发展和改进措施，为机械行业发展提供了一定的理论看法同时在此基础上探索了我国机械自动化的发展之路。 2 机械设计制造及其自动化的产生和发展 2.1 机械设计制造及其自动化的产生和定义 早在1971年日本的《机械设计》杂志副刊上刊登了机电一体化这一名词，后来随着机电一体化的发展而被广泛应用。美国机械工程师协会于1984年为现代机械下了如下定义:“由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力，运动和能量流等动力学任务的机械和（或）机电部件相互联系的系统。”它与前面提及的机电一体化是一致的，因此可以说，现代机械就是机电一体化系统。20世纪90年代国际机器与机构理论联合会，给出了这样的定义，机电一体化是精密机械工程、电子控制和系统思想在产品设计和制造过程中的协同结合。因此，又可以说机电一体化就是在机械设计制造及其自动化基础上的发展。 2.2 机械自动化的科学技术 机械设计制造及其自动化是机械技术和电子技术为主体，多门技术学科相互渗透、相互结合的产物，是正在发展和逐步完善的一门新兴的边缘学科，机械自动化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机械自动化”为特征的发

牛人给你详解机械设计全过程

牛人给你详解机械设计全过程 刚入行的设计师或许会觉得自己能熟练掌握专业知识足矣，但在机械老手看来，这只是基本功，只有详细了解机械设计的全过程并把专业知识充分融入到这过程中，个人的技艺才能达到炉火纯青的地步。本文作者从业十年，对于机械设计的流程再熟悉不过，今天就让他来告诉你机械设计的全过程！ 我从业十年来当过小工、总工。造过锯床，3轴数控铣床，3D打印机，多线切割机，锯片磨齿机；也曾扯虎皮，造大旗，占山为王。置场地，买机器，修机器，改机器，做夹具，做模具，搞生产，搞装配，接油管又接电线。近来得空，拼凑一文，与诸位分享。 机械设计全过程 1. 形成设计构想和完善整体策略 机械设计的过程往往是从整体到局部细化的过程。所谓整体，就是指一个总的全局观。比如拿到某个课题（设计某样功能的机器），首先要在头脑里形成一个总体的模糊性的设计概念（这时要考虑的是一些全局性因素）。比如要考虑客户要加工的料的材质（各项物理性能、硬度、强度、屈服点、耐磨性、韧性、比热、密度等），形状（板材还是型材还是铸件锻件），再比如要考虑你所将设计的机床的大体尺寸，总高，总长，总宽（考虑到实际车辆和道路运输情况再决定该机是散装运输还是整机运输）。 在考虑这些大致方向性的基础要素的同时也要同时考虑初步的机床功能实现方式。也就是采取何种工艺或方法来成型，就目前的成型方式来说可分不去除材料的方式和去除材料的方式以及增加材料的方式。 不去除材料的方式有：铸造、锻造、挤压、冷轧、折弯、滚压、卷圆、弯管、旋压。 去除材料的方式有：车削、铣削、钻削、刨削、磨削、拉削、锯削、插削、冲压、裁剪、激光切割、水切割、火焰切割、等离子切割、火花电蚀。 增加材料的方式有：焊接、分层轮廓加工（3D打印机） 在如此多的成型方式里借鉴和确定某一种最合适的成型方式作为所要设计的机床的最基础理论架构。 2. 确定机床初步结构方式 基于上述内容确定一个初步的机床结构布置性方案。比如客户提供的要由你所设计的机器加工的料是类似工字钢一类的较长型材，此时要综合考虑在机床加工时客户上料以及下料的便捷性、安全性等因素，同时考虑客户是单条加工还是成捆多条同时加工。在此状况下我们可能就会倾向于确定大概设计思路是在加工时候采取被加工件固定（静止）而采取刀具以及刀具总成移动的初步策略（类如激光切割机）。

机械设计流程

机械设计流程

物料验 优化改调试与功＜ 能试验— 样品制 作― 发档

机械设计流程及要求： 1、确定设计思路及方向 1.1由业务部门或相关部门下发产品，研发部根据客户要求的产品剖解 分析，做一个大概的汇总，然后确定设计思路以及设计方向。 1.2 填写评审表。 2可行性分析 2.1对该产品进行可行性分析，首先要搜集产品相关的图片以及相关的厂家以及其他的相关信息，进行资料的汇总与对比，从人机法物环方面充分考，从而分析自己的产品在设计过程中有可能出现的技术难题，安全隐患问题以及怎么避免这些问题的出现，做到如果该方案可行，对该产品进行初步的成本核算 2.2开评审会，汇报上级领导 3、结构设计 3.1对通过可行性分析的产品进行工作原理、核心计算等工作，并出结构草图 3.2开评审会，填写结构评审表 4、建模与力学分析 4.1用相关软件对产品建立主要模型，并在建模过程中对其进行力学分析，以此达到预想的效果 4.2开评审会，填写评审表 5、零件设计 5.1对该产品进行零件设计，并画出对相应的加工图纸

5.2对加工图纸进行审核 6、产品明细表、安装说明书草案 6.1在总装图上填写产品明细表 6.2根据总装图拟写安装说明书草案 7、购置清单及外协加工清单 7.1填写产品购置清单；对于需要外协加工的零件，需填写外协加工清单，并附领导批准的图纸 8、采购 8.1小组组长把需要购买的产品以及外协加工的零部件交与公司采购部门，并督促采购部门相关负责人及时购买 9、物料验证 9.1设计人员、品保人员以及采购人员对采购回来的物品进行物料的验证，对采购回来的产品，如果出现质量或结构等与设计不符合的问题，及时记录，填写检验报告，采购部门及时进行调整 10、样品制作 10.1安装人员根据设计人员提供的图纸进行现场安装，进行样品制作，设计人员、保人员在此过程中给予技术支持，并对此过程中出现的问题进行及时解决。 11、调试与功能试验 11.1对已经安装成功的样品进行调试，各组成员记录好重要参数，认真填写实验报告，把重要的问题点进行汇总。 12、优化改进

机械零件设计的一般步骤

机械零件设计的一般步骤
机械零件的设计大体要经过以下几个步骤: 1)根据零件的使用要求,选择零件的类型和结构.为此,必须对各种零件的不同 用途,优缺点,特性与使用范围等,进行综合对比并正确选用. 2)根据机器的工作要求,计算作用在零件上的载荷. 3)根据零件的工作要求及对零件的特殊要求,选择适当的材料. 4)根据零件可能的失效形式确定计算准则,根据计算准则进行计算,确定出零件 的基本尺寸. 5)根据工艺性及标准化等原则进行零件的结构设计. 6)细节设计完成后,必要时进行详细的校核计算,以判定结构的合理性. 7)画出零件的工作图,并写出计算说明书. 在进行设计时,对于数值的计算除少数与几何尺寸精度要求有关外,对于手算工作 一般以两,三位有效数字的计算精度为宜. 必须再度强调指出,结构设计是机械零件的重要设计内容之一,在有些情况下,它 占用了设计工作量中的一个较大比例,一定要给予足够的重视. 绘制的零件工作图应完全符合制图标准,并满足加工的要求. 写出的设计说明书要条理清晰,语言简练,数字正确,格式统一,并附有必要的结 构草图和计算草图.重要的引用数据,一般要指明来源出处.对于重要的计算结果,要 写出简短的结论.
1.3 机械零件的计算准则
在设计时对零件进行计算所依据的准则, 无疑地是与零件的失效形式紧密地联系在 一起的.概括地讲,大体有以下准则: (一)强度准则 强度准则就是指零件中的应力不得超过允许的限度.即: σ≤σlim 其中:σlim 为材料的极限应力,对于脆性材料:σlim=σB(强度极限),对于塑 性材料:σlim=σS(屈服极限). 考虑到各种偶然性或难以精确分析的影响,上式右边要除以设计安全系数(简称安 全系数),即: σ≤σlim/S 即 σ≤[σ] 式中:安全系数 S 为大于 1 的数,S 过大,虽安全但浪费材料;S 过小,虽节省材 料但趋危险,故 S 的选取应适当.[σ]称为许用应力. (二)刚度准则 零件在载荷作用下产生的弹性变形量 y,小于或等于机器工作性能所允许的极限值 [y](许用变形量),就叫做满足了刚度要求,或符合刚度计算准则.其表达式为: y≤[y]