大学机械设计毕业论文

时间：2017-03-28 18:13:09 秋梅1032由分享

　　机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。下文是学习啦小编为大家整理的关于大学机械设计毕业论文的范文，欢迎大家阅读参考!

　　大学机械设计毕业论文篇1

　　浅谈机械结构设计

　　摘要：机械结构设计的任务是在总体设计的基础上，根据所确定的原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。本文介绍机械结构设计的相关特点、基本设计准则，以及优化设计的方法。

　　关键词：结构设计特点;基本设计准则;优化设计

　　引言

　　机械结构设计的好坏，直接决定该产品的使用寿命以及力学性能，因此机械结构设计，在整个工程或产品中尤为重要。机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成，一个零件通常有多个表面，在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触，把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。

　　1机械结构设计的主要特点

　　(1)重要性。它是集思考、绘图、计算(有时进行必要的实验)于一体的设计过程，是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段，在整个机械设计过程中，平均约80%的时间用于结构设计，对机械设计的成败起着举足轻重的作用。

　　(2)多解性。机械结构设计在满足功能的前提下方案并不唯一。

　　(3)复杂性。机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节，常常需反复交叉的进行。为此，在进行机械结构设计时，必须从机器的整体出发去了解对机械结构的基本要求。

　　2 机械结构基本设计准则

　　2.1 实现预期功能的设计准则

　　产品的设计主要目的是为了实现预定的功能要求，因此实现预期功能的设计准则是结构设计首先考虑的问题。要满足功能要求，必须做到以下几点。

　　明确功能：结构设计是要根据其在机器中的功能和与其他零部件相互的连接关系，确定参数尺寸和结构形状。零部件主要的功能有承受载荷、传递运动和动力，以及保证或保持有关零件或部件之间的相对位置或运动轨迹等。设计的结构应能满足从机器整体考虑对它的功能要求。

　　功能合理的分配：产品设计时，根据具体情况，通常有必要将任务进行合理的分配，即将一个功能分解为多个分功能。每个分功能都要有确定的结构承担，各部分结构之间应具有合理、协调的联系，以达到总功能的实现。多结构零件承担同一功能可以减轻零件负担，延长使用寿命。V型带截面的结构是任务合理分配的一个例子。纤维绳用来承受拉力;橡胶填充层承受带弯曲时的拉伸和压缩;包布层与带轮轮槽作用，产生传动所需的摩擦力。例如，若只靠螺栓预紧产生的摩擦力来承受横向载荷时，会使螺栓的尺寸过大，可增加抗剪元件，如销、套筒和键等，以分担横向载荷来解决这一问题。

　　功能集中、结构简化：为了简化机械产品的结构，降低加工成本，便于安装，在某些情况下，可由一个零件或部件承担多个功能。功能集中会使零件的形状更加复杂，但要有度，否则反而影响加工工艺、增加加工成本，设计时应根据具体情况而定。

　　2.2 满足强度要求的设计准则

　　等强度准则，零件截面尺寸的变化应与其内应力变化相适应，使各截面的强度相等。按等强度原理设计的结构，材料可以得到充分的利用，从而减轻了重量、降低成本。如悬臂支架、阶梯轴的设计等。

　　合理力流结构，为了直观地表示力在机械构件中怎样传递的状态，将力看作犹如水在构件中流动，这些力线汇成力流。表示这个力的流动在结构设计考察中起着重要的作用。

　　力流在构件中不会中断，任何一条力线都不会突然消失，必然是从一处传入，从另一处传出。力流的另一个特性是它倾向于沿最短的路线传递，从而在最短路线附近力流密集，形成高应力区。其它部位力流稀疏，甚至没有力流通过，从应力角度上讲，材料未能充分利用。因此，若为了提高构件的刚度，应该尽可能按力流最短路线来设计零件的形状，减少承载区域，从而累积变形越小，提高了整个构件的刚度，使材料得到充分利用。

　　减小应力集中结构，当力流方向急剧转折时，力流在转折处会过于密集，从而引起应力集中，设计中应在结构上采取措施，使力流转向平缓。应力集中是影响零件疲劳强度的重要因素。结构设计时，应尽量避免或减小应力集中。其方法在相应的章节会作介绍，如增大过度圆角、采用卸载结构等。

　　使载荷平衡结构，在机器工作时，常产生一些无用的力，如惯性力、斜齿轮轴向力等，这些力不但增加了轴和轴衬等零件的负荷，降低其精度和寿命，同时也降低了机器的传动效率。所谓载荷平衡就是指采取结构措施部分或全部平衡无用力，以减轻或消除其不良的影响。这些结构措施主要采用平衡元件、对称布置等。

　　2.3 满足结构刚度的设计准则

　　为保证零件在使用期限内正常地实现其功能，必须使其具有足够的刚度。

　　2.4 考虑加工工艺的设计准则

　　机械零部件结构设计的主要目的是：保证功能的实现，使产品达到要求的性能。但是，结构设计的结果对产品零部件的生产成本及质量有着不可低估的影响。因此，在结构设计中应力求使产品有良好的加工工艺性

　　2.5 考虑装配的设计准则

　　装配是产品制造过程中的重要工序，零部件的结构对装配的质量、成本有直接的影响。

　　2.6 考虑造型设计的准则

　　产品的设计不仅要满足功能要求，而且还应考虑产品造型的美学价值，使之对人产生吸引力。从心理学角度看，人60%的决定取决于第一印象。技术产品的社会属性是商品，在买方市场的时代，为产品设计一个能吸引顾客的外观是一个重要的设计要求;同时造型美观的产品可使操作者减少因精力疲惫而产生的误操作。外观设计包括三个方面：造型、颜色和表面处理。

　　3 优化设计方法

　　优化方法是随着计算机的应用而迅速发展起来，较早应用于机械工程等领域的设计。采用优化方法，既可以使方案在规定的设计要求下达到某些优化的结果，又不必耗费过多的计算工作量，因而得到广泛的重视，其应用也越来越广。优化方法的发展经历了数值法、数值分析法和非数值分析法三个阶段。

　　20世纪50年代发展起来的数学规划理论形成了应用数学的一个分支，为优化设计奠定了理论基础。20世纪60年代电子计算机和计算机技术的发展为优化设计提供了强有力的手段，使工程技术人员把主要精力转到优化方案的选择上。最优化技术成功地运用于机械设计还是在20世纪60年代后期开始。

　　近年来发展起来的计算机辅助设计(CAD)，在引入优化设计方法后，使得在设计工程中既能够不断选择设计参数并评选出最优设计方案，又可加快设计速度，缩短设计周期。在科学技术发展要求机械产品更新日益所dvd今天，把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来，使设计工程完全自动化，已成为设计方法的一个重要发展趋势。

　　3.1无约束优化设计法

　　无约束优化设计是没有约束函数的优化设计。无约束可以分为两类，一类是利用目标函数的一阶或二阶导数的无约束优化方法，如最速下降法、共轭梯度法、牛顿法及变尺度法等。另一类是只利用目标函数值的无约束优化方法，如坐标轮换法、单形替换法及鲍威尔法等。此法具有计算效率高、稳定性好等优点。

　　3.2 约束优化设计法

　　优化设计问题大多数是约束的优化问题，根据处理约束条件的方法的不同可分为直接法和间接法。直接法常见的方法有复合形法、约束坐标轮换法和网络法等。其内涵是构造一个迭代过程，使每次的迭代点都在可行域中，同时逐步降低目标函数值，直到求得最优解。

　　间接法常见的有惩罚函数法、增广乘子法。它是将约束优化问题转化成无约束优化问题，再通过无约束优化方法来求解，或者非线性优化问题转化成线性规划问题来处理。

　　3.3遗传算法

　　遗传算法(Genetic Algorithm简称GA)，是20世纪70年代初期由美国密执根(Michigan)大学霍兰(Holland)教授提出的一种全新概率优化方法。GA是一种非确定性的拟自然算法，它仿造自然界生物进化的规律，对一个随机产生的群体进行繁殖演变和自然选择，适者生存，不适者淘汰，如此循环往复，使群体素质和群体中个体的素质不断演化，最终收敛于全局最优解。遗传算法具有鲁棒性、自适应性、全局优化性和隐含并行性。

　　4 结语

　　机械结构设计在机械设计中起着举足轻重的作用。本章主要讨论机械结构设计的特点、步骤和思维方式。机器工作原理及装配的设计要求是确定零部件结构和形状的主要因素，其次是材料的选择、制造工艺方面的要求，使之具有良好的工艺性(加工、装配)。此外，零部件的结构和形状的完善对强度和刚度的提高有很大的影响。

　　参考文献

　　1.张磊. 小议机械零件结构设计的方法及重要性. 城市建设理论研究，2012

　　大学机械设计毕业论文篇2

　　浅谈石油机械绿色设计

　　摘要：可持续发展要求石油机械采用绿色设计的方法，提高资源利用率，减少对环境的影响。如何在石油机械制造之中，降低能耗，提高设备的可用性具有非常重要的意义。该文对石油机械的绿色设计与制造进行了研究，希望该文的研究可以推动我国石油机械的绿色制造的发展。

　　关键词：石油机械绿色设计制造

　　石油机械的能耗和污染往往比较高，在石油机械工作过程之中，往往伴随着废水、废气、噪声等环境污染。同时，石油机械也是高能耗设备，同时由于石油机械的特殊结构，使得石油机械往往出现热辐射、泄漏等现象。因此，如何在石油机械中应用绿色和制造具有非常重要的意义。在我国石油机械设备生产行业中，在设备设计制造应用绿色制造和绿色设计理念，并没有得到高度重视 [1]。很多石油机械生产企业依然采用高投入、高能耗、高污染的发展模式。因此，如何在石油机械制造之中，降低能耗，提高设备的可用性具有非常重要的意义。

　　1.石油机械产品绿色制造的概念一般来说，石油机械产品绿色设计的基本内涵主要分为以下几个方面。

　　1.1.在石油机械产品的设计、制造、使用、淘汰全生命周期的过程之中。首先，应该对其环境资源属性进行考量，其次，才考虑产品的经济性。

　　1.2.在石油机械产品的产品设计阶段，就应该充分考虑到当产品淘汰时的机械产品的回收利用性和可拆性。

　　1.3.在石油机械产品的生产制造过程中，石油机械生产企业应该主动承担企业的责任，在产品设计制造的过程之中应该主动应用绿色环保技术，努力使企业成为资源友好性和环境友好型企业。

　　2.石油机械绿色设计与制造的实质与内容现阶段，我国石油机械的绿色设计包括以下几个方面。

　　2.1.注意生产石油机械原材料的选择在进行石油机械绿色设计过程中，应该对产品原材料的可回收性和绿色属性进行首要考虑。当产品回收时，如何回收和再生。材料的环境友好性和环境无害性是重点考量的因素。在产品的设计制造过程之中，应该注重对各类新材料的使用和研究，增加石油机械的绿色属性。例如：在当前的钢材领域，H型钢是新型材料，其材料力学性能好，且价格便宜。最为重要的是其具备良好的绿色属性，可以进行回收利用。这类钢材在建筑中应用很多，但是在机械设计之中应用较少。且良好的界面稳定性和力学性能非常适合机械设计中应用。因此，在石油机械设计之中，就应该大力推行这种类型的钢材。

　　2.2.控制废气、废水、废液的排放在石油机械的制造生产过程中，往往会有“三废”的产生。废料、废水、废气往往会产生较为严重的环境污染。石油机械生产企业应该努力通过技术改造，加大对废料、废水、废气的改造力度和回收力度，实现无污染排放的闭环生产设计。同时，石油机械生产企业管理部门，应该严格控制各类企业“三废”的排放和控制，企业的“三废”属性应该采用“一票否决制”。对于那些达不到排放标准的企业，应该进行强制性的关停。

　　2.3.减震除噪除尘，提高作业环境的清洁性

　　震动和粉尘往往是石油机械运行过程中常常出现的污染，这种污染对于设备使

　　用者具有较大的影响，因此，在石油机械的设计中选用噪声低的、传动效率高的传动机构或部件，选择那些减震效果好的材料。同时，在石油机械的设计制造过程之中，应该采用优化结构设计，在易产生振动的部件采用各种隔振性能好的各种弹性支承，提高石油机械的动态性能。此外，还应该积极采用消音器、隔振和吸音的措施，这样可以降低石油机械的震动性能。而对于石油机械运转过程之中的灰尘，往往会产生很大的影响，且这也是石油机械运行过程之中令人较为头疼的问题。具体在石油机械设计生产过程之中，往往采用吸尘和密封处理的方

　　法，减少粉尘造成的环境影响。

　　2.4.防止泄漏发生，提高密封技术

　　石油机械机构的润滑和传动都需要润滑油，泄漏现象是普遍存在。润滑油的泄漏往往会产生以下两个方面的影响。首先，润滑油往往会产生较大的环境污染，且润滑油的泄漏也是一种较大的资源浪费。其次，润滑油的缺失也往往是石油机械润滑不良，加剧石油机械机械部件的磨损，无形中降低石油机械的使用寿命。因此，在石油机械的设计制造中，应该选择性能优良、可高的密封技术，有效降低石油机械的泄漏率。同时，也应该制定专门的设备维护制度，提高石油机械的日常维护水平，及时发现石油机械润滑油的泄漏，降低润滑油的

　　2.5.可拆卸回收设计

　　面向拆卸回收的设计是一种使产品最容易拆卸并能从材料回收和零件重新使用中获得最高利润的设计方法学。主要研究如何设计产品才能高效率、低成本地进行部件、零件的拆卸以及材料的分类拆卸，以便重新使用和回收。石油机械面向拆卸回收设计应遵循以下基本准则：

　　2.5.1.拆卸工作量最少在实现功能和性能的同时，尽量简化产品结构和外形，减少零件材料种类，选用相容性好的材料，便于一起回收利用。

　　2.5.2.易于拆卸分离尽量采用简单的连接方式，减少紧固件数量和类型，使拆卸过程简单。尽量减少零件表面的二次加工，如油漆、电镀等。石油机械品种很多，但是产量较小，应该尽量采用模块化设计和成组技术，尽量采用标准零部件和标准连接紧定方式，减少零件数量。

　　2.5.3.产品结构的可预测性为了减少产品报废时其结构的不确定性( 如严重腐蚀、磨损等) ，设计应尽量避免将易老化或易腐蚀的材料与需要拆卸回收的材料紧密组合。例如，齿轮泵中齿轮与轴联接可采用多面轴，减少高速旋转中产生的噪声和振动，而且因取消了键联接，结构简单，易于装配和拆卸。

　　3.结语

　　绿色设计是落实可持续发展战略和可持续制造技术的关键环节。本文探讨了石油机械绿色设计的内容，并初步分析了石油机械绿色设计综合评价体系，只是一些基础性工作，还需要对各种石油机械进行深入详尽的分析研究，建立完善的石油机械绿色设计数据库，才能把绿色设计真正应用到石油机械行业中。

　　参考文献

　　[1]李公法，刘安中，李友荣.石油机械的绿色设计与制造[J].机械设计与制造，

　　2 0 0 9(3)：70 -71.

　　[2]刘飞，曹华军.绿色制造的理论体系框架[J].中国机械工程，2000，11(9)：91-94.

　　[3]李方义，李剑峰，汪劲松等.产品绿色设计研究现状及展望[J].航空制造技术，2004(10)：73- 78.