机械设计基础--绪论

1、机械设计基础Fundamentals of Machine-Design主讲：李垒电话66662）办公地点：2415课前一、课程名称：一、课程名称：机械设计基础机械设计基础二、教二、教 材：材：机械设计基础机械设计基础（第七版）陈云飞等（第七版）陈云飞等三、参三、参 考考 书：书：濮良贵、纪名刚等濮良贵、纪名刚等.机械设计机械设计（第八版）（第八版）,北京：高等教育出版社北京：高等教育出版社,2007.陈立德陈立德.机械设计基础机械设计基础,北京：高等教育出版社北京：高等教育出版社,2004.郭瑞锋郭瑞锋.机械设计基础导教导学导考机械设计基础导教导学导考,西北工业大学

2、出版西北工业大学出版,2005.参考学习网站：参考学习网站：中国开放式教育资源网：中国开放式教育资源网：http:/ 绪论主要内容：主要内容： 1.课程研究的对象和内容课程研究的对象和内容 2.本课程在教学中的地位本课程在教学中的地位 3.机械设计的基本要求和一般过程机械设计的基本要求和一般过程 4.学习本课程中应注意的问题学习本课程中应注意的问题 0-1 本课程研究的对象和内容 一、名词术语一、名词术语 1.零件零件u是机器加工是机器加工(制造制造)的最小单元的最小单元体。体。u若将一部机器进行拆卸，拆到若将一部机器进行拆卸，拆到不可再拆的最小单元就是零件。不可再拆的最小单元就是零件。2.构

3、件构件 u构件是机构运动的最小单元体，是组成机构的基本要构件是机构运动的最小单元体，是组成机构的基本要素素。u构件可能是一个零件，也可能是由若干零件固联在一构件可能是一个零件，也可能是由若干零件固联在一起的一个独立运动的整体起的一个独立运动的整体 。u注意：构件是运动的单元，而零件是制造的单元。注意：构件是运动的单元，而零件是制造的单元。3.机构机构 u机构是用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用机构是用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统。u从其功能来理解，机构是用来传递运动从其功能来理解，机构是用来

4、传递运动(或改变运动的形或改变运动的形式式)和力的可动装置。和力的可动装置。u从机器的特征来看，机构是具有确定相对运动的构件组从机器的特征来看，机构是具有确定相对运动的构件组合体。如下图所示的连杆机构和齿轮机构。合体。如下图所示的连杆机构和齿轮机构。齿轮机构齿轮机构四足机器人（四杆机构）四足机器人（四杆机构）0-1 本课程研究的对象和内容机构机构的应用的应用0-1 本课程研究的对象和内容冰淇淋灌装机构冰淇淋灌装机构机构机构的应用的应用0-1 本课程研究的对象和内容蜂窝煤压制机蜂窝煤压制机机构机构的应用的应用0-1 本课程研究的对象和内容牛头刨床牛头刨床机构机构的应用的应用0-1 本课程研究的对

5、象和内容铁板输送装置铁板输送装置机构机构的应用的应用0-1 本课程研究的对象和内容内燃机气缸内燃机气缸机构机构的应用的应用0-1 本课程研究的对象和内容机械手机械手机构机构的应用的应用0-1 本课程研究的对象和内容插秧机插秧机机构机构的应用的应用0-1 本课程研究的对象和内容打谷机打谷机机构机构的应用的应用0-1 本课程研究的对象和内容玩具玩具- -跳跳鸡跳跳鸡机构机构的应用的应用0-1 本课程研究的对象和内容玩具玩具乌龟乌龟机构机构的应用的应用0-1 本课程研究的对象和内容玩具玩具- -熊猫吹泡泡熊猫吹泡泡4.机器机器 n机器是由若干机构组成的，用来变换或传递能量、物料机器是由若干机构组成的

6、，用来变换或传递能量、物料和信息的装置和信息的装置。如图所示内燃机、装载机、挖掘机、焊如图所示内燃机、装载机、挖掘机、焊接机器人、牛头刨床和自行车等就是常见的机器。接机器人、牛头刨床和自行车等就是常见的机器。 0-1 本课程研究的对象和内容挖掘机挖掘机焊接机器人焊接机器人u机器的组成：机器的组成：就功能而言，机器一般包括四个基本就功能而言，机器一般包括四个基本组成部分：动力部分、传动部分、控制部分、执行组成部分：动力部分、传动部分、控制部分、执行部分。也包括一些辅助部分如冷却系统、润滑系统部分。也包括一些辅助部分如冷却系统、润滑系统等等。等等。u根据机器的作用不同，习惯上也将机器分为根据机器的

7、作用不同，习惯上也将机器分为原动机原动机和工作机。和工作机。u将其它形式的能量变换为机械能的机器称为将其它形式的能量变换为机械能的机器称为原动机原动机。利用机械能去变换或传递能量、物料、信息的机器利用机械能去变换或传递能量、物料、信息的机器称为称为工作机。工作机。0-1 本课程研究的对象和内容n机构与机器的区别机构与机器的区别：机构只有一个构件系统，而机器除机构只有一个构件系统，而机器除构件系统之外还包含电气、液压等其它装置；机构只用构件系统之外还包含电气、液压等其它装置；机构只用于传递运动于传递运动(或改变运动形式或改变运动形式)和力，而机器除传递运动和和力，而机器除传递运动和力之外，还具有

8、变换或传递能量、物料、信息的功能。力之外，还具有变换或传递能量、物料、信息的功能。0-1 本课程研究的对象和内容5.机械机械 机器和机构的总称机器和机构的总称。零零件件构构件件机机构构机机器器组成组成组成组成组成组成机机械械n这些基本概念之间的关系这些基本概念之间的关系u机械在各行各业的应用机械在各行各业的应用0-1 本课程研究的对象和内容欧洲工业时期最早出现的汽车欧洲工业时期最早出现的汽车0-1 本课程研究的对象和内容悍马轿车悍马轿车0-1 本课程研究的对象和内容国产国产J10J100-1 本课程研究的对象和内容美国美国 F117F1170-1 本课程研究的对象和内容“勇气号勇气号”火星探测

9、器火星探测器0-1 本课程研究的对象和内容美国小鹰号航母美国小鹰号航母0-1 本课程研究的对象和内容中国元级核潜艇中国元级核潜艇0-1 本课程研究的对象和内容旋转导向钻井工具旋转导向钻井工具0-1 本课程研究的对象和内容游梁式抽油机游梁式抽油机二、设计的定义二、设计的定义u人类通过劳动改造世界，创造物质财富和精神人类通过劳动改造世界，创造物质财富和精神财富，而最基础、最主要的活动是造物。设计财富，而最基础、最主要的活动是造物。设计便是造物活动进行预先的计划，可以把任何造便是造物活动进行预先的计划，可以把任何造物活动的计划技术和计划过程理解为物活动的计划技术和计划过程理解为设计设计。也。也可以理

10、解为将人们头脑中的思考的物体变成实可以理解为将人们头脑中的思考的物体变成实际物体的形式，为此而作出的全部信息数据的际物体的形式，为此而作出的全部信息数据的工作就是设计。换一句话说，设计就是人类大工作就是设计。换一句话说，设计就是人类大脑活动变成物化的中间桥梁。脑活动变成物化的中间桥梁。0-1 本课程研究的对象和内容三、本课程研究的对象和内容三、本课程研究的对象和内容u研究对象：研究对象：机械（机构和机器）设计。机械（机构和机器）设计。u研究内容：研究内容：机械中的常用机构和通用零件的工机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方

11、法。法。u内容主要有以下几个方面：内容主要有以下几个方面：1. 机械零件常用材料及结构强度机械零件常用材料及结构强度 u主要介绍机械零件常用材料及其选用原则，零主要介绍机械零件常用材料及其选用原则，零件受力及变形的基本形式及其强度计算。件受力及变形的基本形式及其强度计算。0-1 本课程研究的对象和内容2. 常用传动机构及机构运动方案设计（体现创新的工作）常用传动机构及机构运动方案设计（体现创新的工作） 机构的组成原理机构的组成原理 u研究构件组成机构的原理以及各构件间具有确定运研究构件组成机构的原理以及各构件间具有确定运动的条件。动的条件。 常用机构的分析和设计常用机构的分析和设计 u对常用机

12、构的运动和工作特点进行分析，并根据一对常用机构的运动和工作特点进行分析，并根据一定的运动要求和工作条件来设计机构。定的运动要求和工作条件来设计机构。 机构运动方案设计机构运动方案设计 u根据机器的工作要求选择机构的类型，并将这些机根据机器的工作要求选择机构的类型，并将这些机构合理地组合成为传动系统。构合理地组合成为传动系统。0-1 本课程研究的对象和内容3. 通用零件设计通用零件设计 u根据使用范围的不同，机械零件可分为两类：一类为广根据使用范围的不同，机械零件可分为两类：一类为广泛用于各种机械的泛用于各种机械的通用零件通用零件，如齿轮、螺钉、轴等；另，如齿轮、螺钉、轴等；另一类则是只用在某些

13、机械中的一类则是只用在某些机械中的专用零件专用零件，如叶轮、活塞，如叶轮、活塞等。本课程等。本课程只研究通用零件的设计和选用问题，包括零只研究通用零件的设计和选用问题，包括零件工作能力设计和结构设计（如轴、齿轮、带轮、链轮件工作能力设计和结构设计（如轴、齿轮、带轮、链轮等），以及标准零、部件的选用等问题（如轴承、螺栓等），以及标准零、部件的选用等问题（如轴承、螺栓等）等）。4. 机械结构设计机械结构设计 （体现创新的工作）（体现创新的工作）u从使零部件具有较好的加工和装配工艺性及技术经济性从使零部件具有较好的加工和装配工艺性及技术经济性出发，以对零部件的功能、性能、生产成本进行综合分出发，以对

14、零部件的功能、性能、生产成本进行综合分析和比较为基础，进行合理的结构设计。析和比较为基础，进行合理的结构设计。0-1 本课程研究的对象和内容5. 有关机械总体设计中的一些问题有关机械总体设计中的一些问题 u如机械的平衡和调速，机械设计的基本要求和一如机械的平衡和调速，机械设计的基本要求和一般步骤，工作循环图等。般步骤，工作循环图等。机机 械械 设设 计计 基基 础础 课课 程程 概概 览览 绪绪 论论 机机 械械 原原 理理 部部 分分 机机 械械 零零 件件 部部 分分 机机构构组组成成理理论论 常常 用用 机机 构构 机机 器器 动动 力力学学 基基 础础 联联 接接 机机 械械 传传 动

15、动 轴轴 系系 零零、部部 件件 自自由由度度与与速速度度分分析析 平平面面连连杆杆机机构构 凸凸轮轮机机构构 齿齿轮轮机机构构 轮轮系系 其其它它常常用用机机构构 机机械械速速度度波波动动调调节节 回回转转件件的的平平衡衡 机机械械零零件件设设计计概概论论 联联接接 齿齿轮轮传传动动 蜗蜗杆杆传传动动 带带、 链链传传动动 轴轴 滑滑动动轴轴承承 滚滚动动轴轴承承 联联轴轴器器与与离离合合器器 弹弹簧簧 0-1 本课程研究的对象和内容n机械的设计制造及使用水平是衡量一个国家机械的设计制造及使用水平是衡量一个国家现代化程度的重要标志（我国目前设计水平现代化程度的重要标志（我国目前设计水平是先进

16、的，使用水平也是先进的，就是制造是先进的，使用水平也是先进的，就是制造方面是一个瓶颈）。方面是一个瓶颈）。n机械设计基础是一门研究机械传动及其设计机械设计基础是一门研究机械传动及其设计中的一些基础知识的课程，是高等学校工科中的一些基础知识的课程，是高等学校工科有关专业的一门重要有关专业的一门重要技术基础课技术基础课。0-2 本课程在教学中的地位 一、机械设计的基本要求一、机械设计的基本要求1.1.设计机械应满足的基本要求是：设计机械应满足的基本要求是：在满在满足预期功能的前提下，性能好、效率足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低，在预定使用期限内安全高、成本低，在预定使用期限内安全可靠、操

17、作方便、维修简单和造型美可靠、操作方便、维修简单和造型美观等观等。0-3 机械设计的基本要求和一般过程2 .2 .具体有如下三个方面要求：具体有如下三个方面要求：u使用要求使用要求:所设计的机械应在规定的寿命期限所设计的机械应在规定的寿命期限内能正常完成预期的使用功能内能正常完成预期的使用功能。这是最主要的这是最主要的要求。要求。u经济要求经济要求: :所设计的机械设备应在设计、制造所设计的机械设备应在设计、制造和使用的全过程中都有低的成本。和使用的全过程中都有低的成本。社会要求社会要求: :操作要方便，使操作者感到安全舒操作要方便，使操作者感到安全舒适；要有大方宜人的外形和色彩，具有市场竞适

18、；要有大方宜人的外形和色彩，具有市场竞争力；要符合国家环境保护等有关法令。争力；要符合国家环境保护等有关法令。 0-3 机械设计的基本要求和一般过程机械设计的一般过程机械设计的一般过程一、应注意本课程的性质和特点一、应注意本课程的性质和特点 本课程是建立在物理、数学、力学、机械制图等课程本课程是建立在物理、数学、力学、机械制图等课程之后的一门技术基础课。它不是专业课，不专门研究之后的一门技术基础课。它不是专业课，不专门研究某一种机械，而是研究组成一般机械的常用机构、通某一种机械，而是研究组成一般机械的常用机构、通用零件和在机械设计中一些常遇到的基本共性问题。用零件和在机械设计中一些常遇到的基本

19、共性问题。在本课程的学习过程中要综合应用以前所学的各有关在本课程的学习过程中要综合应用以前所学的各有关知识，着手解决工程实际中的具体问题。本课程在内知识，着手解决工程实际中的具体问题。本课程在内容上虽然缺乏明显的系统性，但实践性很强。要学好容上虽然缺乏明显的系统性，但实践性很强。要学好本课程，平时要多留意观察分析所遇到的各种机械，本课程，平时要多留意观察分析所遇到的各种机械，以丰富自己的感性知识，并用所学的理论知识去分析以丰富自己的感性知识，并用所学的理论知识去分析它，以加深理解。它，以加深理解。0-4 学习本课程中应注意的问题二、二、要学会具体问题具体分析的方法要学会具体问题具体分析的方法 因为任何工程实际问题都会具有一定的特殊性。因为任何工程实际问题都会具有一定的特殊性。一般来说，一个设计方案，即使是最优方案也一般来说，一个设计方案，即使是最优方案也不是毫无缺点、尽善尽美的，能在具体条件下不是毫无缺点、尽善尽美的，能在具体条件下满足要求、扬长避短，充分发挥其优势的就是满足要求、扬长避短，充分发挥其优势的就是一个好设计方案。通常在设计方案完成后，该一个好设计方案。通常在设计方案完成后，该方案的优点得到了发挥，但客观上存在于方案方案的优点得到了发挥，但客观上存在于方案中的缺点也带了进来，这就需要进一步在结构中的缺点也