第一章机械设计基本方法及现代设计方法

第一章机械设计基本方法及现代设计方法2023/12/27第一章机械设计基本方法及现代设计方法培养目标

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。第一章机械设计基本方法及现代设计方法专业研究态度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。第一章机械设计基本方法及现代设计方法答疑1.答疑时间每周五下午3.00-5.00。地点工程训练中心301室。2.联系电话62334568第一章机械设计基本方法及现代设计方法考试要求平时作业10%，实验报告10%，期末考试80%。2.创新小论文加分5%。第一章机械设计基本方法及现代设计方法

教材、参考书（机械设计）教材---机械基础（北京航空航天大学出版社）参考书：[1]JosephE.Shigley,MechanicalEngineeringDesign,机械工业出版社，2002。[2]CharlesEWilson,JPeterSadler,KinematicsandDynamicsofMachinery,重庆大学出版社，2005。[3]R.L,DesignofMachinery,机械工业出版社，200４。[4]申永胜主编，机械原理教程，北京：清华大学出版社，1999。[5]杨可桢程光蕴主编，机械设计基础，北京：高等教育出版社，1999。[6]沈乐年刘向峰主编，机械设计基础，北京：清华大学出版社，1997。第一章机械设计基本方法及现代设计方法

参考书（材料）[1]范悦主编，工程材料，北京：北京航空航天大学出版社，2003[2]谢希文过梅丽编著，材料科学与工程导论，北京：北京航空航天大学出版社，2003[3]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第一章机械设计基本方法及现代设计方法

参考文献（机械制造）[1]宗培言丛东华主编，机械工程概论，北京：机械工业出版社，2002[2]PNRao，ManufacturingTechnologyFoundry,FormingandWelding,北京：机械工业出版社，2003[3]杨伟群主编，CAXA三维电子图版实例教程，北京航空航天大学出版社，2002[4]刘雅静主编，CAXA数控机床操作及仿真实训教程，北京航空航天大学出版社，2003[5]李喜桥编著，加工工艺学，北京航空航天大学出版社，2003第一章机械设计基本方法及现代设计方法大纲要求第一章机械设计基本方法及现代设计方法

机械发展史

世界机械发展史概要

第一章机械设计基本方法及现代设计方法金属金字塔（“滚子木”、滑轮、斜面及螺旋）齿轮的卧式水车机械钟（调速机构）

第一章机械设计基本方法及现代设计方法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，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”浇筑出来的！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。第一章机械设计基本方法及现代设计方法十七世纪末，从手动到机械的工业革命1.蒸汽机车的发明1680年，惠更斯气压，帕平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。

第一章机械设计基本方法及现代设计方法法国的居纽三轮蒸汽车，时速3.5公里，1830年修筑了从圣亚田到里昂的铁路。1835年，德国敷设了从纽伦堡到菲尔特的蒸汽铁路。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。第一章机械设计基本方法及现代设计方法一八三三年，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。．

2.内燃机的问世第一章机械设计基本方法及现代设计方法一八六五年，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。第一章机械设计基本方法及现代设计方法第一章机械设计基本方法及现代设计方法第一章机械设计基本方法及现代设计方法

1878年,巴黎举行的国际博览会上展出了德国的发动机技师奥托发明的先进的四冲程循环卧式气压煤气内燃机发动机，与过去的内燃机相比，其效率极高。随后德国生产了25000台，几年内销售到世界各地。1883年,德国的戴穆勒以汽油取代煤气，获得了专利，制造出了每分钟900转的内燃机。这种发动机效率较高，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。第一章机械设计基本方法及现代设计方法3.发电机的发明与电动机车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出交流电的永久磁铁型发电机。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，制造出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。这种发电机被广泛地应用于航标照明灯、电镀、工厂照明等。

第一章机械设计基本方法及现代设计方法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车，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。第一章机械设计基本方法及现代设计方法4.机床的发明

十三世纪的欧洲木制车床第一章机械设计基本方法及现代设计方法1720年俄国的机械工匠设计了支撑台固定刀具，1780年英国的莫兹力发明了带有进刀装置的车床,它是把安装刀具的刀架与一根丝杠相啮合，通过丝杠的螺旋运动使刀架左右移动，从而完成了刀具的进给运动。第一章机械设计基本方法及现代设计方法1817年1818年1855年

1862年1864年第一章机械设计基本方法及现代设计方法1867年，在巴黎举办的国际展览会上，美国展出了大量的展品，如高性能的车床、龙门刨床、铣床等。然而在这次展览会上，英国的惠特沃斯的加工机床仍占绝对优势。但是，在1873年的维也纳国际博览会上，情况发生了改变，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展。1890年左右制作了可以加工大型工件的立式镗床，加速了机械工业的发展。第一章机械设计基本方法及现代设计方法机床的自动化

十九世纪末，制造出万能机床。20世纪20年代以美国福特汽车公司为代表的制造系统采纳了“互换性”、“大批量生产”和“科学管理”等科学思想，开创了“小品种大批大量”的福特生产模式，使汽车的价格在十多年内降低为原价的1/8，显示了制造系统的强大威力。第一章机械设计基本方法及现代设计方法二十世纪初，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“工位”的加工位置，零件在一个工位上加工完毕后，自动移动到下一道工序的位置上，进行另外一种加工。在制品在工位之间的移动和对移动过来的零部件进行适当的加工动作，均是通过凸轮和连杆自动进行。第一章机械设计基本方法及现代设计方法1952年,PARSONS公司第一台数控机床1958年日本牧野第一台数控铣床同年美国的卡尼·特莱克公司加工中心1965年美国的季登格·路易斯公司独特的数控铣床此外，巴格马斯塔公司也制作了数控钻床。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，给数控机床的制造带来了一场机械工业的革命，从此开始进入了数控时代。第一章机械设计基本方法及现代设计方法计算机辅助设计和辅助制造CAD／CAM技术的发展

20世纪60年代初，麻省理工学院的研究生I．E．Sutherland发表了《人机对话图形通信系统》的论文，推出了二维SKETCHPAD系统，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思想，为CAD技术提供了理论基础。

第一章机械设计基本方法及现代设计方法美国的IBM公司开发了以大型机为基础的CAD／CAM系统，该系统具有绘图、数控编程和强度分析的功能；通用汽车公司研制的DAC－1系统，用以实现各个阶段的汽车设计；还有洛克希飞机公司的CADAM系统等。第一章机械设计基本方法及现代设计方法

1962年在数控机床的基础上研制成功了第一台工业机器人，实现了物料搬运的自动化；1966年出现了用大型通用计算机直接控制多台数控机床的DNC（DirectNumericalControl）系统。在60年代末和70年代初出现了柔性制造系统FMS。网络技术等的发展使CAD日趋完善，从飞机公司，汽车公司到电子行业、建筑、服装设计等都采用了CAD技术。

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20世纪80年代是CAD/CAM技术迅速发展的时期.人们开始致力于计算机集成制造系统CIMS的研究。美国的许多大公司，如波音飞机公司，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、美国石油公司、贝尔电话公司等都大量采用了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。如哈佛大学、MIT、宾州大学、密执安大学、罗彻斯特大学、斯坦福大学、加州理工学院等。第一章机械设计基本方法及现代设计方法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。第一章机械设计基本方法及现代设计方法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。第一章机械设计基本方法及现代设