机械工程师中级职称考试复习资料-产品设计.ppt

第三部分产品设计第三部分产品设计主讲:王立军新产品的设计与评价新产品的设计与评价1 1、简述一般新产品设计的程序过程、简述一般新产品设计的程序过程？先进行产品可行性分析，写出可行性报告，接着先进行产品可行性分析，写出可行性报告，接着是概念性设计，形成初步方案。然后进一步多方是概念性设计，形成初步方案。然后进一步多方面详细分析，由于功能得出产品系统的总功能，面详细分析，由于功能得出产品系统的总功能，接着提出总功能，多种设计方案写出设计任务书，接着提出总功能，多种设计方案写出设计任务书，明确产品名称、型号、用途、使用范畴，定出基明确产品名称、型号、用途、使用范畴，定出基本设计参数、主要设计指标，产品工作原理、制本设计参数、主要设计指标，产品工作原理、制造精度及检测，包装及运输，在优化基础上进行造精度及检测，包装及运输，在优化基础上进行总体布局设计，确定总装配结构图和零部件图。总体布局设计，确定总装配结构图和零部件图。2、市场调查中对同行调查之内容：a a）、竞争对手初步分析）、竞争对手初步分析b b）、对手技术水平）、对手技术水平c c）、对手生产能力）、对手生产能力d d）、目前经营市场情况与方法）、目前经营市场情况与方法e e）、同行市场占有率）、同行市场占有率3、设计任务书包括哪些内容？a a）产品名称、型号）产品名称、型号b b）设计基本依据）设计基本依据c c）产品用途及其使用范围）产品用途及其使用范围d d）设计参数和主要技术指标）设计参数和主要技术指标e e）总部局和主要部件结构）总部局和主要部件结构f f）产品主要工作原理）产品主要工作原理g g）产品对机械、电器、液压、气动等设计要求及）产品对机械、电器、液压、气动等设计要求及 其它接口要求。其它接口要求。h h）产品精度及精度指标）产品精度及精度指标i i）外购件和供货要求）外购件和供货要求j j）装箱、包装、运输要求）装箱、包装、运输要求k k）标准化、通用化、系列化情况）标准化、通用化、系列化情况l l）性能、寿命、成本分析比较）性能、寿命、成本分析比较m m）产品设计到成品进入市场之周期估算等。）产品设计到成品进入市场之周期估算等。4、设计结构三原则a a）明确性）明确性 ：包括机构功能明确，工作原理明：包括机构功能明确，工作原理明 确，使用工况明确及应力状态明确。确，使用工况明确及应力状态明确。b b）简单性：零件数目少，加工工序少，成本少。）简单性：零件数目少，加工工序少，成本少。c c）安全可靠性：结构安全性好，产品功能安全性）安全可靠性：结构安全性好，产品功能安全性好，运行安全、工作安全，环境安全要好。好，运行安全、工作安全，环境安全要好。5、设计评价三目标：a a）技术评价目标）技术评价目标方案可行性和先进性，工作方案可行性和先进性，工作 性能指标的可靠性，使用维护的安全性等。性能指标的可靠性，使用维护的安全性等。b b）经济评价目标）经济评价目标经济效益、成本、利润、投经济效益、成本、利润、投资成本和收益。资成本和收益。c c）社会评价目标）社会评价目标对社会带来效益与影响，是对社会带来效益与影响，是否符合政策和纪律道德，是否有利于环境资源合否符合政策和纪律道德，是否有利于环境资源合理开发和能源需求等。理开发和能源需求等。6、评价具体方法和适用场合及优缺点a a）经济评价法：适用于方案数量较少，内容比较简单的）经济评价法：适用于方案数量较少，内容比较简单的场合场合b b）数学分析法：方案较多，涉及面广，问题多的场合）数学分析法：方案较多，涉及面广，问题多的场合c c）试验评价法：适用于重要方案或一般评价不够有把握）试验评价法：适用于重要方案或一般评价不够有把握的场合。的场合。优缺点：优缺点：a a）、（和）、（和a a对应）：简单，省时，但比较粗略，准确性稍对应）：简单，省时，但比较粗略，准确性稍 差，对评价人素质要求高。差，对评价人素质要求高。b b）、（和）、（和b b对应）：评价校准确，但费时、费成本对应）：评价校准确，但费时、费成本c c）、（和）、（和c c对应）：对应）：评价准确可靠，但时间长，花费成评价准确可靠，但时间长，花费成本高。本高。机械设计的基本要素机械设计的基本要素1、机械设计基本要素有哪些？有：材料、强度、挠度、刚性、稳定性、摩擦磨损、有：材料、强度、挠度、刚性、稳定性、摩擦磨损、润滑，形状与尺寸、表面加工、体积与润滑，形状与尺寸、表面加工、体积与 重量，温度、腐蚀、振动、噪声，实用性与重量，温度、腐蚀、振动、噪声，实用性与 安全，维修与寿命，成本和价格等。安全，维修与寿命，成本和价格等。2、机械零件设计中最基本的计算是什么？计算的理论根据是什么？最基本的计算是静强度计算。最基本的计算是静强度计算。理论根据是第一、第二、第三、第四强度理论和理论根据是第一、第二、第三、第四强度理论和莫尔强度理论。莫尔强度理论。分别有各自公式计算。分别有各自公式计算。对有刚度要求不高只用静强度加安全系数计算对有刚度要求不高只用静强度加安全系数计算对有冲击的零件，只用静强度加动载系数计算对有冲击的零件，只用静强度加动载系数计算只有特殊的对刚度有要求的才进行刚度计算。只有特殊的对刚度有要求的才进行刚度计算。3、机械结构工艺性有哪些内容和要求？内容：所设计的机械产品工艺性有：材料选择、毛坯生产内容：所设计的机械产品工艺性有：材料选择、毛坯生产选择、机械加工程序，热处理工艺安排，机械产品的装配，选择、机械加工程序，热处理工艺安排，机械产品的装配，操作维修等。操作维修等。结构工艺性要求：满足产品功能前提下，形状尽量简单，结构工艺性要求：满足产品功能前提下，形状尽量简单，零件数量尽量少，加工面尽量少，要方便，装配能顺利且零件数量尽量少，加工面尽量少，要方便，装配能顺利且保证质量，材料选择合理，总成本越低越好，具体要求可保证质量，材料选择合理，总成本越低越好，具体要求可分：分：a a）可加工性：指零件选择最适宜的加工方式：如切削加）可加工性：指零件选择最适宜的加工方式：如切削加工、铸造、锻造、冲压、焊接等，每种方式还要细分。总工、铸造、锻造、冲压、焊接等，每种方式还要细分。总之使零件能顺利、廉价的制造出来。如书上切削加工中增之使零件能顺利、廉价的制造出来。如书上切削加工中增加工艺装卡面等。一轴加工三个不同尺寸孔保证保证同轴加工艺装卡面等。一轴加工三个不同尺寸孔保证保证同轴度、箱体配合表面表面尽量选在外表面等，使不能加工的度、箱体配合表面表面尽量选在外表面等，使不能加工的或不便加工的零件能顺利加工出来。或不便加工的零件能顺利加工出来。b b）可装配性：零件经装配后，才成机构或）可装配性：零件经装配后，才成机构或 机器，所以零件应具备可装配性。如书上机器，所以零件应具备可装配性。如书上 3.2-43.2-4，同轴度要求，同轴度要求，3.2-53.2-5、3.2-63.2-6，保证，保证 顺利装配、拆卸和维修。见图顺利装配、拆卸和维修。见图3.2-73.2-7，3.2-83.2-8，3.2-93.2-9，有利提高装配效率，有利提高装配效率，3.2-103.2-10，3.2-113.2-11，3.2-123.2-12，有利进行密封。，有利进行密封。c c）可包装、运输型：设计尺寸时就注意使）可包装、运输型：设计尺寸时就注意使 包装后尺寸在运输可通过尺寸内，以免产包装后尺寸在运输可通过尺寸内，以免产 品运不出去。品运不出去。4、什么是产品的可靠性？可靠性评价有哪些指标？产品在整个使用期间能保持质量指标的能力，这产品在整个使用期间能保持质量指标的能力，这个特性即是产品的可靠性。可靠性评价指标是可个特性即是产品的可靠性。可靠性评价指标是可靠度。（靠度。（100100个产品在使用、在规定时间内，已有个产品在使用、在规定时间内，已有1212个产品损坏或丧失即可靠度个产品损坏或丧失即可靠度 =0.88=88%=0.88=88%）失）失效概率即刚才事例中效概率即刚才事例中12%12%，平均寿命及失效率（产，平均寿命及失效率（产品累计工作时间和故障次数之比）品累计工作时间和故障次数之比）5、确定可靠性关键件和重要件的原则 a a）会引起人员伤亡，财产严重损失财产的机件。）会引起人员伤亡，财产严重损失财产的机件。b b）价格昂贵的机件）价格昂贵的机件c c）它会引起系统故障的机件）它会引起系统故障的机件d d）增加维修费和备件数的机件）增加维修费和备件数的机件e e）难采购和新工艺制品机件）难采购和新工艺制品机件f f）特殊处理、防护的机件）特殊处理、防护的机件6、古典摩擦定律主要内容及其不完全 正确之处？P82P82（1 1）（）（2 2）（）（3 3）（）（4 4）（）（5 5）不完全正确参考不完全正确参考P83P83（1 1）（）（2 2）（）（3 3）（）（4 4）7、减少机械摩擦和磨损的主要措施？P83P83、P84P84上部上部8、减少机械振动的原则措施有哪些？减少机械振动的原则一是减少机械振动的原则一是“防防”二是二是“降降”防止振动措施：防止振动措施：P84P84下部（下部（1 1）（）（2 2）（）（3 3）降低振动措施：降低振动措施：P85P85上部（上部（1 1）（）（2 2）（）（3 3）（4 4）（）（5 5）（）（6 6）（）（7 7）9、简述标准化的意义标准化后，设计者不用设计，只从有关手册中直标准化后，设计者不用设计，只从有关手册中直接选用，省去设计时间，标准化以后，使机件品接选用，省去设计时间，标准化以后，使机件品种数量减少，便于集中生产、质量稳定，降低成种数量减少，便于集中生产、质量稳定，降低成本，便于维修。本，便于维修。10、齿轮传动特点及适用范围齿轮传动是机械传动中最主要的一种传动，齿轮传动是机械传动中最主要的一种传动，其传动特点有其传动特点有:a a）效率高）效率高 b b）结构紧凑）结构紧凑 c c）工作可靠、寿命长）工作可靠、寿命长d d）传动比稳定）传动比稳定 e e）制造和安装精度高，成本较大。）制造和安装精度高，成本较大。f f）不宜远距离传动）不宜远距离传动11、轴类零件在结构设计上满足哪些条件？a a）轴和装在轴上零件应有准确的位置）轴和装在轴上零件应有准确的位置b b）应有足够的强度和刚度）应有足够的强度和刚度c c）轴上零件便于装拆或调整）轴上零件便于装拆或调整d d）轴应有良好的制造工艺性）轴应有良好的制造工艺性12.12.滚珠丝杠副主要应用哪些场合？滚珠丝杠副主要应用哪些场合？用于精密和数控机床，测试机械、仪器传动，用于精密和数控机床，测试机械、仪器传动，调整螺旋、车辆、飞机上传动和传力螺旋。调整螺旋、车辆、飞机上传动和传力螺旋。13.13.带传动有哪些类型？带传动有哪些类型？平带传动、平带传动、V带传动、多楔带传动、同步带传带传动、多楔带传动、同步带传动动14.14.螺栓组防松方法有哪些？螺栓组防松方法有哪些？摩擦防松（摩擦防松（3.3-17a3.3-17a）加弹簧垫圈）加弹簧垫圈机械防松（机械防松（3.3-17b3.3-17b）将螺栓和螺母用开口销）将螺栓和螺母用开口销销住成一体。销住成一体。破坏螺纹防松（破坏螺纹防松（3.3-17c3.3-17c）可点焊、可冲点破）可点焊、可冲点破坏螺帽和螺栓头部螺纹坏螺帽和螺栓头部螺纹。15.15.销的主要功能包括哪些方面？销的主要功能包括哪些方面？销的主要功能：销的主要功能：a.a.用于固定零件间相对位置，称定位销，在组用于固定零件间相对位置，称定位销，在组 合加工和装配时应用。合加工和装配时应用。b.b.用于联接，称联接销。用于联接，称联接销。c.c.用于安全装置中过载剪断元件，称安全销用于安全装置中过载剪断元件，称安全销。16.16.指出离合器的种类及适用范围指出离合器的种类及适用范围 a.a.牙嵌离合器牙嵌离合器 适合于一般机械的分离和接合的装置。适合于一般机械的分离和接合的装置。b.b.圆盘摩擦离合器，分单盘和多盘圆盘摩擦离合器，分单盘和多盘 单盘摩擦离合器传力较小，有过载保护功单盘摩擦离合器传力较小，有过载保护功 能；多盘摩擦离合器有一定减振和吸收冲击能；多盘摩擦离合器有一定减振和吸收冲击能量功能。能量功能。c.c.电磁离合器电磁离合器 电磁离合器适合于自动控制中应用。电磁离合器适合于自动控制中应用。17.17.箱体机架设计一般要求有哪些？箱体机架设计一般要求有哪些？a.a.可靠性：满足强度、刚度、振动稳定性、可靠性：满足强度、刚度、振动稳定性、疲劳强度、热变形要求。疲劳强度、热变形要求。b.b.实用性：在精度、表面粗糙度、尺寸和形实用性：在精度、表面粗糙度、尺寸和形位公差等保证使用性能和寿命。位公差等保证使用性能和寿命。c.c.工艺性：用于铸造或焊接，减少防止铸造、工艺性：用于铸造或焊接，减少防止铸造、焊接缺陷，便于加工装配调试。焊接缺陷，便于加工装配调试。d.d.经济性：减轻重量，降低成本，注意外观经济性：减轻重量，降低成本，注意外观造型。造型。18.18.说出齿轮、丝杆、皮带传动各自优点说出齿轮、丝杆、皮带传动各自优点（特点）（特点）齿轮传动：效率高，结构紧凑，工作可靠寿命齿轮传动：效率高，结构紧凑，工作可靠寿命长，传动比稳定，使用广泛。长，传动比稳定，使用广泛。丝杠传动：结构简单，运转平稳，反向自锁，丝杠传动：结构简单，运转平稳，反向自锁，适合进给机构。适合进给机构。皮带传动：结构简单，传动平稳，能减振，适皮带传动：结构简单，传动平稳，能减振，适合大距离传动，造价低，便于维护，有过载保护合大距离传动，造价低，便于维护，有过载保护作用，适宜电机和工作机器之间的传动以及输送作用，适宜电机和工作机器之间的传动以及输送物料的传送带应用。物料的传送带应用。19.19.简述一般传动齿轮的设计方法和步骤：简述一般传动齿轮的设计方法和步骤：a.a.按齿轮的工作条件，选定齿轮传动形式：开按齿轮的工作条件，选定齿轮传动形式：开式、半开式、封闭式式、半开式、封闭式 b.b.按不同形式选用不同设计计算，开式（半开按不同形式选用不同设计计算，开式（半开式）按齿面抗磨损和齿根抗折断两准则进行计算，式）按齿面抗磨损和齿根抗折断两准则进行计算，闭式按齿面接触疲劳强度进行计算。闭式按齿面接触疲劳强度进行计算。c.c.选择合适的齿轮材料，由工作情况决定安全选择合适的齿轮材料，由工作情况决定安全系数，由强度计算决定齿轮的模数或中心距，再系数，由强度计算决定齿轮的模数或中心距，再由传动比由齿轮几何计算公式算出齿轮各部尺寸。由传动比由齿轮几何计算公式算出齿轮各部尺寸。20.20.传动齿轮设计时，如何决定齿轮结构参传动齿轮设计时，如何决定齿轮结构参数？数？见机械设计齿轮强度设计计算部分。见机械设计齿轮强度设计计算部分。21.21.传动轴设计时，首先应考虑和解决哪些传动轴设计时，首先应考虑和解决哪些主要问题？主要问题？只受扭矩而不受弯矩的作用的轴是传动轴，设只受扭矩而不受弯矩的作用的轴是传动轴，设计时应考虑：计时应考虑：a.a.轴和轴上零件有准确的轴向上和周向上位置；轴和轴上零件有准确的轴向上和周向上位置；b.b.轴有足够的强度和刚度；轴有足够的强度和刚度；c.c.轴上零件应便于装拆和调整；轴上零件应便于装拆和调整；d.d.轴有良好的工艺加工性能。轴有良好的工艺加工性能。22.22.普通丝杆和滚珠丝杠传动各自优点和应普通丝杆和滚珠丝杠传动各自优点和应用场合用场合 见本书见本书P93P93表表3.3-43.3-4中特点和应用。中特点和应用。23.23.简述非同步传动带选用一般程序简述非同步传动带选用一般程序 见机械设计带传动这一章见机械设计带传动这一章24.24.采用滚珠丝杠于垂直传动时，应注意什采用滚珠丝杠于垂直传动时，应注意什么问题？应采用什么措施去解决？么问题？应采用什么措施去解决？摩擦阻力小，不易自锁，当用于垂直传动时，摩擦阻力小，不易自锁，当用于垂直传动时，由于连接件的自重逼使丝母在丝杠上向下运动，由于连接件的自重逼使丝母在丝杠上向下运动，为了防止自动下滑应设置防下滑装置。为了防止自动下滑应设置防下滑装置。25.25.标准化减速器按传动和结构特点分类标准化减速器按传动和结构特点分类有哪五种？选用时主要考虑哪些要求？有哪五种？选用时主要考虑哪些要求？a.a.齿轮减速器齿轮减速器 特点：效率高，工作耐久，维护方便，有单级、二级、特点：效率高，工作耐久，维护方便，有单级、二级、多级，应用较广多级，应用较广b.b.蜗杆减速器蜗杆减速器 特点：效率不高，但结构紧凑尺寸相对小，工作平稳，特点：效率不高，但结构紧凑尺寸相对小，工作平稳，噪音小，单级应用较多，获大传动比。噪音小，单级应用较多，获大传动比。c.c.行星齿轮减速器行星齿轮减速器 d.d.摆线针轮减速器摆线针轮减速器 e.e.谐波齿轮减速器谐波齿轮减速器c c、d d、e e特点：可获得大传动比，结构紧凑，但制造较特点：可获得大传动比，结构紧凑，但制造较难，精度高，装配和维修也较难，成本高，重量减轻。难，精度高，装配和维修也较难，成本高，重量减轻。26.26.机机械械无无级级调调速速器器结结构构主主要要有有哪哪四四种种？它们调速原理是什么？它们调速原理是什么？27.27.两件联接常用哪些型式和方法？两件联接常用哪些型式和方法？常用螺纹联接，销联接，键联接，过盈联接常用螺纹联接，销联接，键联接，过盈联接28.28.什么是离合器？其主要功能和设计要求什么是离合器？其主要功能和设计要求是什么？是什么？在同一轴上，有主动件和从动件，他们需要有在同一轴上，有主动件和从动件，他们需要有控的分离和结合时，可以在中间设立一个装置来控的分离和结合时，可以在中间设立一个装置来完成这个功能，该装置称为离合器。完成这个功能，该装置称为离合器。它的功能除了离和合以外，还可以进行换向和它的功能除了离和合以外，还可以进行换向和变速等工作，有的还有节能、吸收冲击能，减变速等工作，有的还有节能、吸收冲击能，减振、速度超越等功能。振、速度超越等功能。设计的基本要求是：接合平稳，分离彻底，结设计的基本要求是：接合平稳，分离彻底，结构简单，重量轻、尺寸小，工作安全，操作方便，构简单，重量轻、尺寸小，工作安全，操作方便，耐磨，寿命长。耐磨，寿命长。29.29.什么是制动器？对制动器的基本要求什么是制动器？对制动器的基本要求是什么？是什么？使运转中的机器迅速减速（一般是切断动使运转中的机器迅速减速（一般是切断动力源）并停止保持静态的装置称制动器。保证力源）并停止保持静态的装置称制动器。保证机器安全和人身安全的必须装置。机器安全和人身安全的必须装置。对其基本要求是：制动可靠，操作灵活，对其基本要求是：制动可靠，操作灵活，散热良好，结构紧凑，便于装配和维修。散热良好，结构紧凑，便于装配和维修。