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機械設計基礎

機器種類繁多,雖然其構造、性能和用途等各不相同,但就其組成開講,都是由各種機構組合而成的。從運動的觀點來看,機器和機構之間并無區別。因此,通常將機器和機構統稱為機械。

盡管機械的類型很多,但其設計的基本要求都大體相同,主要有以下幾個方面。

實現預定的功能要求是機械設計最基本的出發點。運動要求是指所設計的機械應保證實現規定的運動速度和運動規律,以滿足工作平穩性、啟動性、制動性等要求。動力要求是指所設計的機械應具有足夠的功率,以滿足機械正常工作的要求。

機械的可靠性是指機械在規定的使用條件下,在預定的工作期限內,完成規定功能的能力。安全可靠是機械的必備條件,為滿足這一要求,必須從機械系統的整體設計、零部件的結構設計、材料及熱處理的選擇、加工工藝的制定等方面加以保證。

經濟性要求是指在滿足機械的功能性要求的前提下,所設計的機器應最大限度的地減少成本、減少能源消耗、降低管理與維護費用。

機械零件的結構應具有良好的工藝性,是指在滿足使用要求的前提下,設計周期短、加工制造容易、成本低、裝拆與維護方便。

設計質量基本上決定了機器的質量。機械設計沒有固定不變的程序,應視具體情況而定。機械設計的一般過程包括:提出設計任務,擬定設計計劃;確定機械傳動方案;技術設計;技術文件編制。

機械零件的工作能力是指在預定的使用期限內,在一定的工況條件下,不發生失效的安全工作限度。衡量機械零件工作能力的指標稱為計算準則。

機械零件常用的材料有鋼、非鐵金屬材料、非金屬材料及復合材料等,其中以鋼和鑄鐵用得最多。選用材料的原則包括:滿足使用性能要求;毛坯的尺寸要求;加工工藝性能的要求;綜合經濟效益的要求。

現代機械系統是指在人或其他智能體的操作和控制下,能實現確定的功能,具有確定的機械運動,完成有用的機械功或實現能量、物料與信息的轉換和傳遞的,由兩個以上構成經組裝而成的裝置。機械系統的設計方法可分為三種:理論設計、經驗設計和模型實驗設計。

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