第1章-机械设计基础绪论

1、第1章 绪论 Introduction 教学内容教学内容1.1 1.1 机械、机器、机构及其组成机械、机器、机构及其组成1.2 1.2 课程研究的内容、性质和任务课程研究的内容、性质和任务重点：重点： (1) (1)机械、机构、构件、零件的概念。机械、机构、构件、零件的概念。 (2) (2)现代机械系统的组成。现代机械系统的组成。 (3) (3)本课程的主要任务。本课程的主要任务。 难点：难点： (1) (1)机构的组成。机构的组成。 (2) (2)机器与机构的区别。机器与机构的区别。 本章重难点本章重难点1.1 1.1 机械、机器、机构及其组成机械、机器、机构及其组成 机械在国民经济中的地位

2、机械在国民经济中的地位 ：衣、食、住、行衣、食、住、行离不开机械离不开机械。1.1.1 1.1.1 现代机械及其组成现代机械及其组成 （a）汽车）汽车（b）加工中心）加工中心（c）洗衣机）洗衣机发动机发动机变速箱变速箱车轮车轮什么是机械？什么是机械？图图1-1 1-1 汽车、加工中心、洗衣机汽车、加工中心、洗衣机1.1.1 1.1.1 现代机械及其组成现代机械及其组成机械机械对人类的生存和发展产生了巨大的作用和广泛深远的影对人类的生存和发展产生了巨大的作用和广泛深远的影响。响。 现代机械不仅是人体力的延伸，而且也是人脑力的延伸。现代机械不仅是人体力的延伸，而且也是人脑力的延伸。现代机械现代机械

3、广泛使用于现代社会的各个领域，如汽车、火车、广泛使用于现代社会的各个领域，如汽车、火车、飞机、机床、复印机、机器人、各种测量装置、洗衣机等。飞机、机床、复印机、机器人、各种测量装置、洗衣机等。 从功能角度而言，从功能角度而言，现代机械现代机械主要由以下子系统组成：主要由以下子系统组成： （1 1）驱动系统）驱动系统 （2 2）传动系统）传动系统 （3 3）执行系统）执行系统 （4 4）控制和信息处理系统）控制和信息处理系统 1.1.2 1.1.2 机器与机构机器与机构机器机器能实现确定的机械运动，又能做有用的能实现确定的机械运动，又能做有用的机械功或实现能量、物料、信息的传递与变机械功或实现能

4、量、物料、信息的传递与变换的装置。换的装置。机机械械机构机构能实现运动和力的传递与变换的装置，能实现运动和力的传递与变换的装置，是传递运动和力的、有一个构件为机架的、是传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能相对运动的连接方式组成的构件用构件间能相对运动的连接方式组成的构件系统。系统。例如：例如： 内燃机内燃机、缝纫机缝纫机、牛头刨床牛头刨床例如：例如：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。 机械机械机器和机构的总称。机器和机构的总称。 机器有三个特征：机器有三个特征：(1)(1)是人为的实物组合体（不是天然形成的）；是人为的实物组合体（不是天然形成的）；(2)(2

5、)各部分之间具有确定的相对运动或能实现预期功能；各部分之间具有确定的相对运动或能实现预期功能；(3)(3)必须能作有用功，完成能量、物料、信息的变换或传递。必须能作有用功，完成能量、物料、信息的变换或传递。 在实际生产过程中，还采用多在实际生产过程中，还采用多种机器组合起来，完成比较复杂的种机器组合起来，完成比较复杂的过程，这种机器系统称为生产线。过程，这种机器系统称为生产线。1.1.2 1.1.2 机器与机构机器与机构图图1-2 1-2 内燃机内燃机(1)(1)是人为的实物组合体；是人为的实物组合体；(2)(2)具有确定的机械运动；具有确定的机械运动；(3)(3)可以用来传递和转换运动。可以

6、用来传递和转换运动。 机构的三个特征机构的三个特征：1.1.2 1.1.2 机器与机构机器与机构例：单缸内燃机组成例：单缸内燃机组成机器是机械装置与装备整机的通用名称。机器是机械装置与装备整机的通用名称。从结构的角度：从结构的角度：机器由机构组成。机器由机构组成。 简单的机器可能只含一简单的机器可能只含一个机构（如空气压缩机），个机构（如空气压缩机），一般含多个机构。一般含多个机构。图图1-2 1-2 内燃机内燃机曲柄滑块机构曲柄滑块机构机构机构齿轮机构齿轮机构凸轮机构凸轮机构火花塞火花塞燃气系统燃气系统内燃内燃机机1.1.3 1.1.3 机构的组成机构的组成 如图所示为组成如图所示为组成内燃

7、机曲柄滑块机构内燃机曲柄滑块机构的的构件构件。曲轴曲轴 机构由构件组成。构件机构由构件组成。构件是具有确定相对运动的单元体是具有确定相对运动的单元体( (包括包括速度为零的单元体速度为零的单元体) )。汽缸体汽缸体活塞活塞连杆连杆图图1-1-5 5 组成内燃机曲柄滑块机构的构件组成内燃机曲柄滑块机构的构件1.1.3 1.1.3 机构的组成机构的组成 根据机械中根据机械中零件零件的用途不同，分为的用途不同，分为通用零件通用零件和和专用零件专用零件。 从制造装配的角度：从制造装配的角度：机器由零件组成。机器由零件组成。零件是不可分拆零件是不可分拆的基本制造单元体。的基本制造单元体。图图1-5 1-

8、5 构成连杆的零件构成连杆的零件缸体缸体内燃机内燃机零件零件活塞活塞连杆连杆齿轮齿轮凸轮凸轮推杆等推杆等曲轴曲轴 当由构件组成机构时，各个构件都以一定的方式与其他构当由构件组成机构时，各个构件都以一定的方式与其他构件相互连接。件相互连接。构件是组成机构的基本要素之一，构件是组成机构的基本要素之一，运动副是组成机构的另一基本要素运动副是组成机构的另一基本要素。图图1-1-6 6 运动副运动副轴轴轴承轴承滑块滑块导轨导轨齿轮齿轮轮齿轮齿1 1齿轮齿轮轮齿轮齿2 2运动副运动副 -由两个构件直接接触并能产生一定的相对运动的由两个构件直接接触并能产生一定的相对运动的 连接。连接。1.1.3 1.1.3

9、 机构的组成机构的组成 补充说明：补充说明：（1 1）机器可由单个机构组成，也可由多个机构组成；）机器可由单个机构组成，也可由多个机构组成； 构件可以是一个零件，也可由构件可以是一个零件，也可由多个零件多个零件构成。构成。（2 2）通常可将机器的构成分为四个部分：）通常可将机器的构成分为四个部分： 动力部分动力部分提供能量；提供能量； 传动和执行部分传动和执行部分转换、传递能量或利用能量作有用的转换、传递能量或利用能量作有用的 机械功以实现物料、信息的变换；机械功以实现物料、信息的变换； 控制反馈部分控制反馈部分实现人机交流。实现人机交流。 （3 3）根据机器的作用不同，习惯上也将机器分为：）

10、根据机器的作用不同，习惯上也将机器分为： 原动机原动机转换其他形式能量为机械能的机器。转换其他形式能量为机械能的机器。 工作机工作机利用机械能去变换或传递能量、物料等的机器。利用机械能去变换或传递能量、物料等的机器。 1.1.3 1.1.3 机构的组成机构的组成 1.2 1.2 本课程的研究内容、性质和任务本课程的研究内容、性质和任务 （1 1）机械设计基础知识）机械设计基础知识 （2 2）常用机构及传动设计）常用机构及传动设计 （3 3）通用零件设计）通用零件设计 （4 4）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 （5 5）机械现代设计方法与手段的概念和特点。）机械现代设

11、计方法与手段的概念和特点。 1.1.2.1 2.1 本课程的研究内容本课程的研究内容1.1.2.2 2.2 本课程的性质和任务本课程的性质和任务 （1 1）是高校工科有关专业的一门重要的技术基础课。）是高校工科有关专业的一门重要的技术基础课。 （2 2）为有关专业学生的专业机械类产品、设备的设计和使）为有关专业学生的专业机械类产品、设备的设计和使用打下必要的专业基础。用打下必要的专业基础。 本课程的性质本课程的性质 本课程的任务本课程的任务 （1 1）使学生认识和了解机械系统的组成与结构、机械系统）使学生认识和了解机械系统的组成与结构、机械系统的功能和工作原理，能正确选择和使用通用机械。的功能

12、和工作原理，能正确选择和使用通用机械。 （2 2）让学生了解机械设计的基本要求、基本内容和一般程）让学生了解机械设计的基本要求、基本内容和一般程序，掌握机械零件常用设计准则。序，掌握机械零件常用设计准则。 （3 3）让学生掌握常用机构的结构、运动特性，初步具备分）让学生掌握常用机构的结构、运动特性，初步具备分析和设计常用机构的能力；对机械动力学的某些基本知识和机析和设计常用机构的能力；对机械动力学的某些基本知识和机械运动方案的确定有所了解。械运动方案的确定有所了解。 （4 4）使学生掌握通用机械零件的工作原理、结构特点、设计）使学生掌握通用机械零件的工作原理、结构特点、设计计算和维护等基本知识，并初步具有设计一般简单机械及常用计算和维护等基本知识，并初步具有设计一般简单机械及常用机械传动装置的能力。机械传动装置的能力。 （5 5）培养学生运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料）培养学生运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。的能力。 （6 6）使学生了解机械现代设计方法的特点。）使学生了解机械现代设计方法的特点。1.1.2.2 2.2 本课程的性质和任务本课程的性质和任务本章小结本章小结绪绪 论论本课程研究的内容、性质和任务本课程研究的内容、性质和任务基本概念基本概念现代机械系统组成现代机械系统组成机机 械械驱驱动动系系统统传传动动系系统统驱驱动动系系统统控控制制系系