第1章绪论-2.

1、WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 机械设计基础机械设计基础Mechanical Design FundamentalMechanical Design Fundamental第第一一章章 绪绪 论论机械自动化学院工学系机械自动化学院工学系WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 第第1 1章章 绪绪 论论1. 1. 机械、机器、机构及机械设计机械、机器、机构及机械设计 本课程研究对象本课程研究对象2. 2. 本课程的内容、地位及学习目的本课程的内容、地位及学习目的3. 3. 本课程的学习方法和要求本

2、课程的学习方法和要求WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 重点重点： 1. 1. 机械、机构、机器、零件、构件机械、机构、机器、零件、构件； 2. 2. 机械设计的基本要求。机械设计的基本要求。 难点：难点： 机械设计的基本要求及一般过程。机械设计的基本要求及一般过程。本章重点、难点第第1 1章章 绪绪 论论WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 1. 1. 本课程研究对象为：机械本课程研究对象为：机械中国在古代对人类的贡献：中国在古代对人类的贡献：l30003000年前出现了简单的纺织机年前出现了简

3、单的纺织机; ;l20002000年前已将绳轮、凸轮、连杆机构用于生产年前已将绳轮、凸轮、连杆机构用于生产; ;l东汉杜诗发明水排用于鼓风炼铁东汉杜诗发明水排用于鼓风炼铁; ;l东汉张衡发明地震仪东汉张衡发明地震仪; ;第第1 1章章 绪绪 论论WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 中国古代机器人中国古代机器人 木牛流马 三国时，诸葛亮制作的木牛流马是脍炙人三国时，诸葛亮制作的木牛流马是脍炙人口的，可惜失传于世。传说诸葛亮的木牛流马口的，可惜失传于世。传说诸葛亮的木牛流马可以不吃不喝，却能驮运粮食行走自由。魏兵可以不吃不喝，却能驮运粮食行走自由。

4、魏兵很是羡慕，夺得木牛流马后也仿制了许多，用很是羡慕，夺得木牛流马后也仿制了许多，用来驮粮食。结果被蜀兵截住，把嘴内的机关一来驮粮食。结果被蜀兵截住，把嘴内的机关一扳，木牛流马个个不能走动，魏兵再次夺回去扳，木牛流马个个不能走动，魏兵再次夺回去也无法驱赶，反而损失掉很多粮食。也无法驱赶，反而损失掉很多粮食。 WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY “木牛流马木牛流马”WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 指南车 三国时期，马钧造出了一辆指南车，三国时期，马钧造出了一辆指南车，车上有一小木人，不论车子如

5、何前进、车上有一小木人，不论车子如何前进、后退、转弯，木人的手一直指向南方。后退、转弯，木人的手一直指向南方。 南齐皇帝萧道成命祖冲之造指南车，南齐皇帝萧道成命祖冲之造指南车，祖冲之设计了一套铜制齿轮传动机构，祖冲之设计了一套铜制齿轮传动机构，与另一位能人造的指南车比试，结果那与另一位能人造的指南车比试，结果那人比输了，就只好把自己的车烧掉了。人比输了，就只好把自己的车烧掉了。 WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 指南车WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 记里鼓车 中国汉末魏晋时期出中国汉末魏晋

6、时期出现了记里鼓车。现了记里鼓车。 记里鼓车分上下两层，记里鼓车分上下两层，上层设一钟，下层设上层设一钟，下层设一鼓。记里鼓车上有一鼓。记里鼓车上有小木人，高坐车上。小木人，高坐车上。 车走车走1010里，小木人击里，小木人击鼓鼓1 1次，当击鼓次，当击鼓1010次，次，就击钟就击钟1 1次。次。 WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 现代机械汽 车WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 打印机WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 内燃机WUHAN UN

7、IVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 录音机WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 第第1 1章章 绪绪 论论顾名思义，本课程研究对象为：机械顾名思义，本课程研究对象为：机械斜面斜面任何机械都经历了：简单任何机械都经历了：简单复杂的发展过程。复杂的发展过程。（包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、卷扬机、叉车、（包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、卷扬机、叉车、电梯电脑控制）。电梯电脑控制）。杠杆杠杆 起重轱辘起重轱辘 滑轮组滑轮组手动手动(电动)葫芦葫芦现代起重机现代起重机起重机的发展历程：起重机的发展历程：一般而言， 机械是机

8、器和机构的总称武汉科技大学专用潘存云教授研制典型机器的分析：典型机器的分析：1）内燃机）内燃机内燃机内燃机组成：组成：65438712910汽缸体汽缸体1、活塞活塞2、进气阀进气阀3、排气阀排气阀4、连杆连杆5、曲轴曲轴6、凸轮凸轮7、顶杆顶杆8、齿轮齿轮9、10工作原理：工作原理：1.活塞下行，进气阀开启，混合气体活塞下行，进气阀开启，混合气体 进入汽缸；进入汽缸；2.活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩，活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩， 在顶部点在顶部点 火燃烧；火燃烧；3.高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭；高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭；4.活塞上行，排气阀开启，废气体被排出

9、汽缸。活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。循环运动的结果，使曲轴输出连续的旋转运动武汉科技大学专用潘存云教授研制设计：潘存云进气进气压缩压缩爆炸爆炸排气排气内燃机的工作过程：内燃机的工作过程：活塞的往复运动通过连杆转变为曲活塞的往复运动通过连杆转变为曲轴的连续转动，该组合体称为：轴的连续转动，该组合体称为：内燃机各部分的作用：内燃机各部分的作用：曲柄滑块机构曲柄滑块机构凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为：凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为：凸轮机构凸轮机构两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动作，称为：作，称为：齿轮机构齿轮机构

10、各部分各部分协调动作协调动作的结果：的结果： 化学能化学能 机械能机械能武汉科技大学专用潘存云教授研制电动机电动机2）工件自动载送装置）工件自动载送装置含带传动机构、蜗杆含带传动机构、蜗杆传动、凸轮机构、连传动、凸轮机构、连杆机构等。杆机构等。动爪动爪定爪定爪装配夹具装配夹具工件载送器工件载送器滑杆滑杆档块档块凸轮机构凸轮机构蜗杆传动蜗杆传动带传动带传动连杆机构连杆机构工件工件滑杆左移时，夹持器滑杆左移时，夹持器将工件夹住。将工件夹住。滑杆带着工件右移时，夹滑杆带着工件右移时，夹持器动爪受挡块的压迫将持器动爪受挡块的压迫将工件松开，工件落入载送工件松开，工件落入载送器被传送到下一道工序。器被传

11、送到下一道工序。强调代替人类完成有用工作WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 步进式搬运机步进式搬运机WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIV

12、ERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNI

13、VERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UN

14、IVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 连杆曲线武汉科

15、技大学专用潘存云教授研制控制器控制器(控制控制)电动机电动机(原动原动)带带(传动传动)减速器减速器(传动传动)波轮波轮(工作工作)3 3）分析自动洗衣机的组成：）分析自动洗衣机的组成：潘存云教授研制武汉科技大学专用1. 机器机器的共有特征：的共有特征： 人造的实物组合体；人造的实物组合体；各部分有各部分有确定的相对运动确定的相对运动；代替或减轻人类劳动代替或减轻人类劳动完成有用功完成有用功或或实现能量实现能量 的转换的转换 机器的作用 机器的分类：机器的分类： 原动机原动机实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机）种类有限工作机工作机完成有用功（如机床等）

16、完成有用功（如机床等） 种类繁多武汉科技大学专用工作机的组成：工作机的组成：原动部分原动部分是工作机动力的来源，最常见的是电动机是工作机动力的来源，最常见的是电动机 和内燃机。和内燃机。 工作部分工作部分完成预定的动作，位于传动路线的终点。完成预定的动作，位于传动路线的终点。 传动部分传动部分联接原动机和工作部分的中间部分。联接原动机和工作部分的中间部分。 控制部分控制部分保证机器的启动、停止和正常协调动作。保证机器的启动、停止和正常协调动作。 其关系如下机械机械机器机器机构机构原动机原动机 传动传动 工作工作 控制控制 原动机原动机工作机工作机武汉科技大学专用同理，通过对典型机构进行分析可知

17、： 1）机构）机构的共有特征：的共有特征： 人造的实物组合体；人造的实物组合体；各部分有确定的相对运动；各部分有确定的相对运动；机构的分类：机构的分类：通用机构通用机构和和专用机构专用机构。 通用机构通用机构-用途广泛，如用途广泛，如齿轮机构齿轮机构、连杆机构连杆机构等。等。专用机构专用机构-只能用于特定场合，如钟表的只能用于特定场合，如钟表的擒纵机构擒纵机构。2. 基本概念基本概念 武汉科技大学专用本课程研究重点：本课程研究重点：通用机构通用机构机器与机构的关系：机器与机构的关系：由两个实例推广到一般任意复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组合而任意复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组合而

18、成的。成的。实际机器的种类有成千上万种，但机构的种类确有限。类似关系：化合物与化学元素 由机器与机构的共有特征可知：由机器与机构的共有特征可知：机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不同）同） ，故统称为，故统称为机械机械。人造的组合体、有确定的相对运动2）机械机械人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的组合体。物的组合体。 武汉科技大学专用机器机器根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组合根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组合 体。体。机构机构能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件能够用来传递运动和力或

19、改变运动形式的多件 实物的组合体。如：实物的组合体。如：连杆机构连杆机构、凸轮机构凸轮机构、 齿轮机构齿轮机构等。等。种类有限如如: : 缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用机器、起重机机器、起重机等。等。 机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但具有具有相同的基本特征。相同的基本特征。3）构件构件(Link) 独立的运动单元独立的运动单元 武汉科技大学专用内燃机内燃机中的连杆作者：潘存云教授内燃机内燃机连杆连杆套筒套筒连杆体连杆体螺栓螺栓垫圈垫圈螺母螺母轴瓦轴瓦连杆盖连杆盖4）零件零件(part)

20、 独立的制造单元独立的制造单元武汉科技大学专用本课程学习对象本课程学习对象3 3、 本课程的研究对象本课程的研究对象1 1）、）、 常用机构常用机构2 2）、）、 通用零件通用零件 通用零件包括：通用零件包括：齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动；齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动； 轴、联轴器、离合器；滚动轴承、滑动轴承；轴、联轴器、离合器；滚动轴承、滑动轴承； 螺栓、键、花键、销；铆、焊、胶结构件；螺栓、键、花键、销；铆、焊、胶结构件；弹簧、机架、箱体等。弹簧、机架、箱体等。 专用零件例如：叶片、活塞、枪栓等。专用零件例如：叶片、活塞、枪栓等。武汉科技大学专用4 4、 本课程的研

21、究内容本课程的研究内容1） 机械原理部分机械原理部分研究机械中的常用机构研究机械中的常用机构机器动力学的基本知识机器动力学的基本知识2） 机械设计部分机械设计部分常用的联接常用的联接机械传动机械传动 一句话：常用机构和通用零件的工作原理，结构一句话：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法特点，基本的设计理论和计算方法轴系零部件轴系零部件武汉科技大学专用课程性质：课程性质： 技术基础课技术基础课 作用作用： 承前启后承前启后 先修课程：先修课程：高等数学、普通物理、工程制图、理论力学高等数学、普通物理、工程制图、理论力学 同时，通过本课程的学习，可为今后学习诸如同时，通

22、过本课程的学习，可为今后学习诸如机械设计、机床夹具设计、机床、机械制造工艺学机械设计、机床夹具设计、机床、机械制造工艺学等专业课程打下基础。等专业课程打下基础。作为一名工程技术人员，同学们在今后的工作岗位上将会接触各种各样的通用或专用机械，因此必须掌握机械方面的基础知识。二、二、 本课程在教学中的地位本课程在教学中的地位武汉科技大学专用三、三、 本课程的特点和要求本课程的特点和要求2）综合性强）综合性强本课程是一门技术基础课，其研究对象是在生产实际中广泛应用的机械，所要解决的问题大多数是工程中的实际问题（与理论力学的不同点），因此要求学生加强基本技能的训练，如简图测绘、齿轮参数测量等。要培养工

23、程素养，作图应严格按要求进行。要重视实验课。 3）独立性强）独立性强本课程学习要综合运用已学过的知识，约有1/3的内容与理论力学有关。有些内容可以说是理论力学的延续与扩展（用理论力学的原理分析具体的机械）。因此，一定要复习号理论力学中的有关内容，如运动学、摩擦学等。各章内容彼此独立，前后联系不甚密切。因此，要经常复习前面已学过的内容，以免出现猴子扮苞米的现象。4) 四多：四多：内容多、概念多、符号多、公式多。内容多、概念多、符号多、公式多。 不要求死记硬背，关键在于理解，重点在于应用。会用自然能记住。1）实践性强）实践性强武汉科技大学专用本课程研究机械的途径：本课程研究机械的途径： 研究机械所具有的一般共性问题。如机构的组成研究机械所具有的一般共性问题。如机构的组成原理、机构运动学、机器