第一章机械设计基本方法及现代设计方法

1、课程：机械工程引论授课单住工程训练中心培养目标培养学生掌握机械设计(CAD)、机 械制造(CAM)工艺和工程材料方面的基 础知识，基本理论，具有设计、制造 简单机械零件的初步能力。、专业研究态度1. 尊重科学、尊重教师、尊重他人劳动成果。2. 作业独立完成，按时交付，杜绝抄袭。每章结束布置作业，7天后统一交给科代表，由科 代表送到工训中心312室。3. 遵纪守时，认真听讲，积极参与，敢于质疑。每堂课定期随机抽查。4. 讲文明，懂礼貌，提问、回答问题起立；课堂上 不要吃东西。答疑1. 答疑时间每周五下午3.00-5.00o地点工程训练 中心301室。2. 联系电话62334568, 134396

2、91706。考试要求平时作业10%,实验报告10%,期末2.考试80%o2.创新小论文加分5%。教材.参考书（机械设计丿教材机械基础（北京航空航天大学出版社丿参考书：1 Joseph E.Shigley,Mechanical Engineering Design, 机械工业出版社2002o2 Charles E Wils on,J Peter Sadler,Kinematics and Dyn amics of Machinery,重庆丸学出版社，2005。3 R.L,Design of Machinery,机械工业出版社，200 4。4 申永胜主编，机械原理教程，北京：请华丸学出版社， 19

3、99o5 杨可桢程光蕴主编，机械设计基础，北京：嵩等教育出版 社，1999。6 沈乐年刘向蜂主编，机械设计基础，北京：请华丸学出版 社，1997。参考书（材料丿1 范悦主编，工程材料，北京：北京航空航天丸学出 版社，20032 谢希丈 过梅丽编著，材料科学与工程导论，北京: 北京航空航天大学出版社，20033 R.A.弗林，P.K.特若简著，工程材料及其应用，北京：机械工业出版社，1986参考丈献1机械制造丿1 宗培言丛东华主编，机械工程概论，北京：机械工业出版社, 20022 PN Rao, Manufacturing Technology Foundry,Forming and Weldi

4、ng,北京：机械工业出版社，20033 杨伟群主编，CAXA三维电子图版卖例教程，北京航空航天 丸学出版社，20024 刘雅静主编，CAXA数控机床操作及仿真卖训教程,北京航 空航天大学出版社，20035 李喜桥编著，加工工艺学，北京航空航天丸学出版社，2003机械发展史世界机械 发展史概要金属 一金字塔（“滚子木”、滑 轮、斜面及螺旋）一齿轮的卧式水 车一机械钟（调速机构）另一报道埃及胡夫金字塔由大约250万块石块建造而成，古 埃及人如何提升至少数吨重的巨石、建造出146.59米高 的胡夫金字塔，至今仍是一个谜。上世纪70年代末，法 国化学家约瑟夫戴维多维茨猜测金字塔是用混凝土浇 筑出来的，

5、但这一说法却遭到了埃及学家的断然否认。 然而最近，法国和美国的科学家终于发现证据：胡夫金 字塔上面部分的石头，显然是用“混凝土”浇筑岀来的!加水后，混合物呈碱性，水分蒸发后留下粘土状混 合物（湿混凝土），这些粘土混合物pH值很高，很难处 理，然后加盐中和湿混凝土被挑到金字塔上被灌入到一 些木头模具中，最后变硬。十七世纪末，从手动到机械的工业革命1.蒸汽机车的发明1680年，惠更斯一气压， 帕平一蒸汽取代火药使活塞动作。1765年，英国的瓦特发明了带有冷凝器的蒸汽机: 降低了燃料消耗率。法国的居纽三轮蒸汽车，时速3.5公兆直1830年修筑了从圣亚田到里昂的铁路。q 1835年，德国敷设了从纽伦堡

6、到菲尔特的驀汽铁路。 1837年荷兰修筑了阿姆斯特丹到哈连姆之间 的铁路。蒸汽机车成了铁路运输的主要工具2 内燃机的问世一八三三年，赖特= 原动机一八三八年，巴尼特干内燃机一八五九年，勒努瓦用煤气和空气的混合 气体取代了蒸汽，通过电火花点火。. 一八六五年，法国制造了400台、英国 制造了 100台内燃机被实际应用，但是, 这种发动机效率极低。几乎同时，欧根 改进了发动机的冷却方法，法国的德罗 夏取得了有关四冲程循环发动机的动作 方式的重要的专利。(a)吸进行程(b)压缩行程1878年，巴黎举行的国际博览会上畏出了 徳国的发动机技师奥托发朗的先进的田冲程 循环卧式宅压煤毛内燃机发动机，与过去的

7、 内燃机相上匕，其效率极當。随后徳国生产了 25000台，几年内销到世界各地。1883年，徳国的戴穆勒以汽油取代煤毛, 获得了专利，制鱼出了每分钟900转的内燃 机。这种发动机效率较壽，体形小，重量轻, 可以说它就是后来汽车、飞机等使用的发动 机的原型。3 发削机的发朗与电动机车1832年，法拉第发现了感应电流,走进了发电机 的时代。皮克希在巴黎公社制造了第一台发岀交 流电的永久磁鎂型发电机。1857年，英国的霍姆兹发明了大型旋转磁铁 发电机。从真正意义上说，制造岀第一台实用发 电机的则是比利时的格拉姆1870年格拉姆的发电机采用了环状电枢.心部 是软铁线线圈，其周围缠绕着绝缘铜线。这种发 电

8、机被广泛地应用于航标照明灯、电镀、工厂照 明等。1873年，世界博览会直流电动机。1879年，柏林的贸易展览会=电气机奉， 1883年，英国开设了第一条电气铁路。同年电 动汽车出现在巴黎的街头。1899年比利时的电动汽车创造了时速105 公里的世界记录。2005年北京121 （阜成门-西黄庄）首批14 辆电动公交车正式上岗。4 机床的发明十三世纪的欧洲一木制车床 1817年1818年 一 1855年1862年一1864年1867年，在巴黎举办的国际畏览会 上，美国展出了大量的展,如高性能的 车床、龙门刨床、桃床等。然而在这次展 览会上，英国的惠特茨斯的加工机床仿占 绝对优势。但是，在1873年

9、的维也纳国 际博览会上，情况发生了改雯，美国压倒 了英国、在这六年期间，美国的机械工业 取得了十分惊人的发畏。1890年左右制 作了可以加工大型工件的立式钱床，加速 了机械工业的发展。生创无价 量开模原机床的自动化十九世纪末，制色出万能机床。20 世纪20年代以美国福特汽车以司为代衣 的制迭糸统采纳了 “互换性”、“如忧 产”和“科学管理等科学恩、想 了 “小种丸枇犬量”的福特生产 ,使汽车的价格庄十多年内啥低为 的1/8,显示了制鱼糸统的强大威力。二十世纪初，连续不断加工相同零部件的自动生产加工机床应运而生。这种机床有很多被叫作“工住”的加工住置,零件在一个工住上加工完毕后，匂动移动到下一道

10、工序的住置上,进行另外一种加工。在制凤在工住之 间的移动和对移动过来的零部件进行 适当的加工动作，均是通过巧轮和连 杆自动进行。 1952年，PARSONS公司 一第一台数控机床 1958年q本牧野 第一台数控桃床 同年美国的卡尼特策克公可 A加工中心1965年美国的季蚕格路易斯公昌一独特的数控轨床 此外，巴格马斯堆公司也制作了教控钻床。世界各机床生产厂家都积极地进行了数控机床的开发和研制，给数控机床的制遂带来了一场机械工业的革命，从此开始进入了数控时代。计算机輔助设计和绷助制造CAD/CAM技术的发展20世纪60年代初，麻省理工学院的研克生L E. Sutherland发表了人机对话图形通信

11、糸统的论丈，推出了二维SKETCHPAD糸统，首次提出了计算机图形学、交互技术及图形符号的存储采用分层的恩想，为CAD技术提供了理论基美国的IBM公司开发了以大型机为基础的CAD/CAM糸统,该糸统具有绘图、数控编程和强度分析的功能;通用汽车公司研制的DAC 1糸统，用以卖现各个阶段的汽车役计；还有洛克希飞机公司的CADAM糸统等。1962年卷数控机床的基础上研制成功 了第一台工业机器人，卖现了杨料搬运的自动化；1966年出现了用丸型通用计算机 直接控制多台数控机床的DNC CDirectNumerical ControlJ 糸统。在60年代末和70年代初出现了柔性 制造:糸统FMS。网络技术

12、等的发袈使CAD 可起完善，从飞机公司，汽车公司到勒子 行业、建筑、服裝役计等都采用了 CAD技20世纪80年代是CAD/CAM技术込速发畏 的时期.人们开始致力于计算机集成制造，糸统 CIMS的研兗。美国的许多上公司，如波咅飞机 公司，洛克希德飞机公司，麦道飞机公司、通 用汽车公司、福特汽车公司、美倒石油公司、 贝余电话公司等舛丸量采用了 CAD/CAM技术， 用来开发他们的新产品。许多大学开设了 CAD/CAM专业或课程。如哈佛丸学、M1T、宾 州丸学、密执安大学、罗彻斯特大学、斯坦福 丸学、加州理工学院等。20世纪90年代向标准化、集成化、智能化的方向发展,，形 成了建立决策自动化基础上

13、的计算机集成制造系 统（CIMS）,决策自动化本质上是对知识处理和 使用的自动化。在该阶段设计过程中的大量的一 般性决策及信息处理可以由计算机完成，设计者 可以采用虚拟现实技术设计，波音777飞机就是 世界上第一架无图纸、无样机升空的飞机。CAD / CAM技术技术在 20世纪的工业发展中占 有很重要的地位，已成 为衡量一个国家科技现 代化和工业现代化水平 的重要标志之一。我国的机械工业9inI窕僵厠原囂凰眉嗯員倔屋园 Dalian Machine Tool Group Corp也色日必叩回自協沪ta中国企业500强 中国机械工业100强 申国翹胃收入建续六年第- 车床中圍牌中美合作并歟引齢作Z寵、at謎極合作生产I引进合作日本、瓣大连机床核心技术大连机床集团DALIAN MACHINE TOOL GROUPIngersoll CM System LLCZimmermannF.Zimmermann GmbHDMTGINGERSOLPRODUCTION SY8TEimtmIngersoll P