本文僅供學習使用
本文參考：

1. 《機械設計》 王德倫 馬雅麗
2. 課件與日常作業可登錄網址 http://edu.bell-lab.com/manage/#/login，選擇觀摩登錄，查看2023機械設計2。

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Ch00-緒論

0.1 何為機械設計——是什么

機械設計 Machines Design，在傳統課程中，更傾向于機械零件設計 Machine Elements Design:預期裝置（運動/結構）與性能（運動學/靜力學/動力學——強度/剛度/精度）的構思與表達。

其中：運動對應功能，結構對應性能 → 材料-尺度-工藝；
機械——理解為具有確定運動與結構的裝置，從而實現所需的功能，并滿足性能需求;
裝置——通過設計結構、材料、尺度、工藝等條件，從而滿足性能需求

設計 = 構思（想象 + 構造/計算） + 表達/圖案

其中：構造/計算的過程，就是通過規律+流程/參數 = 獲得解的過程；
規律=理論=公式=水平/設計依據

機械原理：機器運動/力的傳遞與變換原理設計（抽象思維——功能運動——實現）
機械設計：機器的結構與性能設計（演繹展開——結構性能——可行）

0.2 機械設計有什么——學什么？

機械設計：整機→部件/子系統→動連接→靜連接→零件——（結構-尺度-性能 精度-剛度-強度）→成本

機械原理的基礎上（運動構型→尺度/運動學→載荷/靜力學→動力學）——機構簡圖結構化，從而具有結構/性能表達——結構方案與性能規劃

• 因此從結構方案與性能規劃出發，首先考慮的是整機設計

整機結構方案與性能規劃

1. 結構方案——力學模型：不同工況下各個運動副集中載荷
2. 性能指標——技術參數：性能-工況載荷-尺度-材料-工藝-成本

部件結構與性能設計

1. 結構方案：結構的不同移動副，回轉副組合約束結構方案
2. 技術參數：尺度-材料-工藝-成本——性能：精度/剛度/強度

運動副結構與性能設計

1. 結構方案：
   回轉副——不同的軸承組合約束結構（支撐結構）
   移動副——不同的導軌/滑塊組合的約束結構
   約束結構設計 —> 自由度約束程度
2. 技術指標：尺度-材料-工藝-成本——性能：精度/剛度/強度

靜連接結構與性能設計

1. 結構方案：構件中零件連接結構方案
2. 技術指標：尺度-材料-工藝-成本——性能：精度/剛度/強度

典型零件結構與性能設計

1. 結構方案：零件結構設計方案
2. 技術指標：尺度-材料-工藝-成本——性能：精度/剛度/強度

Ch01-機器結構組成與連接

1.1 何為機器

機器Machine——實現預定功能轉換的裝置
功能（做功+能量+轉換）——功能原理
運動（構件+連接+性能）——機械原理
結構（零件+連接+性能）——機械零件
測控（驅動+感知+反饋）——測控技術

機構Mechanism——運動與力的變換與傳遞
構件——運動單元（通常視為剛體）
運動副——可動聯接（理想形狀約束）
上述兩者形成——運動鏈（指定機架/原動件）——具有（確定）運動的組合體（機構）

機械零件Mchinery Elements——制造單元
機械：泛指 【零件/構件/部件/機構 — 機器】 → 【零件 + 連接（靜+動）】
機械設計：機器/零件的結構與性能設計

1.2 機器的結構組成

1.3 機器的性能——什么樣的機器是“好機器”？

• 對象——用戶——關注
• 評價——指標——遵循
• 改進——設計——掌握

評價已有機器——合理性？優劣？

性能：
技術性能——功能與性能
使用性能——便利與可靠
經濟性能——成本與運行

1.3.1 技術性能：技術指標參數值

• 運動與動力：靜力、運動與動力學參數變化規律及其適用范圍——使用
• 強度與剛度：承載能力及抵抗彈性變形的能力——壽命
• 摩擦與潤滑：利用摩擦工作或減少運動零件間的摩擦——環境
• 工藝與精度：便于加工裝配，實際參數值與理想值的接近程度——裝配
• 材料與毛坯：毛坯材料與初始形狀選用、熱/冷加工過程——材料實體

1.3.2 使用性能：使用便利性與費用

• 環境與安全：環境污染、安全隱患——噪聲/油濺
• 操作與維護：操作與維護便利、宜人化——擰螺絲、加油、人機工學
• 可靠性：
• • 正常工作能力的保持性與穩定性
• • 重復運行結果的一致性
• • 對工況變化的適應性與抗干擾能力——可靠度
• 壽命：正常工作條件下，不發生失效的有效時間

1.3.3 經濟性能：

• 制造經濟性——制造成本（70%由設計決定）
• 使用經濟性——機器正常工作效率與效益、維護與管理、原材料與能源動力消耗

1.4 設計境界

• 有用：功能性——原理樣機
• 可用：技術性——技術指標可滿足基本要求
• 好用：使用性——正常工作（少故障）——產品化
• 愿用：經濟性——制造與使用成本低——有市場
• 想用：實用性——宜人化綜合指標——有競爭力