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1、自用盘编号JJ321001,机械设计基础 国防科技大学 机电工程与自动化学院 机电系机械设计教研室,自用盘编号JJ321001,绪 论,1 引言,2 基本概念,3 课程的性质、对象和内容,4 本课程的特点和地位,自用盘编号JJ321001,顾名思义，本课程研究对象为：机械,逐渐创造了各种多件实物的组合体，用来减轻或替代人类劳动。,一、机械的发展,机械装备不断得到完善，新机器不断出现。,1 引言,广义的讲，任何简单的工具都是机械。,170万年前，云南元谋人使用石器。,古代四千多年前的畜力战车、简单的纺织工具；西汉时期发明的记里鼓车和指南车。,自动生产线、柔性制造系统、机器人。,自用盘编号JJ32
2、1001,二、随着机械工业的发展，机械设计理论和方法也在迅速发展。,优化设计：寻求最佳设计方案。,有限元法：对强度、刚度、润滑、传热等问题进 行数值计算。,可靠性设计：精确评价机械零件的强度和寿命等。,机械CAD：应用计算机辅助解决机械设计的问题。,自用盘编号JJ321001,2 基本概念,一、机器及其组成,机器的种类繁多，如: 缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用机器、起重机等。其结构、性能和用途等各不相同，但具有相同的基本特征。,自用盘编号JJ321001,典型机器的分析：,单缸四冲程内燃机,内燃机,组成：,汽缸体1、,活塞2、,进气阀3、,排气阀4、,连杆5、,曲轴6、,凸轮7、,顶
3、杆8、,齿轮9、10,工作原理：,1.活塞下行，进气阀开启，混合气体 进入汽缸；,2.活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩， 在顶部点 火燃烧；,3.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，废气体被排出汽缸。,循环运动的结果，使曲轴输出连续的旋转运动,自用盘编号JJ321001,进气,压缩,爆炸,排气,内燃机的工作过程：,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：,内燃机各部分的作用：,曲柄滑块机构,凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀，称为：,凸轮机构,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：,齿轮机构,各部分协调动作的结果：,自用盘编号J
4、J321001,切削车床：,由电动机、经床头箱的齿轮传动使主轴和刀架运动；,各实物体之间具有确定的相对运动；,切削金属，做有用的机械功。,自用盘编号JJ321001,机器的共有特征：,人为的多件实物组合体；,各实物体间具有确定的相对运动；,代替或减轻人类劳动，完成有益的机械功 或转化机械能。,机器的分类：,原动机实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机）种类有限,工作机完成有用功（如机床等） 种类繁多,自用盘编号JJ321001,机器的组成：,原动部分是工作机动力的来源，最常见的是电动机 和内燃机。,工作部分完成预定的动作，位于传动路线的终点。,传动部分联接原动机和工作部分的中间部分。,控制部分
5、保证机器的启动、停止和正常协调动作。 其关系如下,原动机,传动,工作,控制,自用盘编号JJ321001,皮带（传动）,电机（原动）,定时器（控制）,叶轮（工作）,试分析洗衣机的各组成部分？,自用盘编号JJ321001,机构具有确定相对运动的多件实物的组合体，仅 用来传递或转换运动。如：连杆机构、凸轮机构、 齿轮机构等。种类有限,二、机构,讨论曲轴、连杆、活塞、气缸体组成部分:,只具有机器的前两个特征而不具备机器的第三个特征的装置 称为“机构”。,人造的实物组合体；,各部分有确定的相对运动；,用来传递力或实现运动的转换。,机构的分类：通用机构和专用机构。,通用机构-用途广泛，如齿轮机构、连杆机构
6、等。,专用机构-只能用于特定场合，如钟表的擒纵机构。,自用盘编号JJ321001,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： 机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不同） ，故统称为机械。人造的组合体、有确定的相对运动,三、机械,机器和机构的总称。,自用盘编号JJ321001,四、零件,零件是机械最基本的组成单元。,零件是制造的单元。,机器和机构都是由零件组成的。,零件的分类：通用零件和专用零件。,通用零件：各种机械中都能经常遇到的零件。
7、,专用零件：只在某些机械中出现。,自用盘编号JJ321001,内燃机中的连杆,内燃机连杆,自用盘编号JJ321001,五、构件,构件是运动的单元，是由零件组成的刚性组合体。各零件间无相对运动，形成一个运动的整体。,构件的分类：活动构件和固定构件。,：相对固定坐标系静止的构件,自用盘编号JJ321001,机构是具有确定相对运动的构件组合体。,机器是一种人为的构件组合体，其各构件之间具有完全确定的相对运动，而且可以用来代替人类的劳动以完成有意义的机械功或转换机械能。,定义了构件之后，可以重新定义机构和机器：,自用盘编号JJ321001,3 课程的性质、对象和内容,一、性质,技术基础课，介绍常用机构
8、和通用零部件的基础知识以及通用零部件设计的基本规律和方法。理论性和工程性并存。,二、对象,常用机构：机器中普遍使用的机构。,通用零件：机械中经常遇到、经常使用的零件。,作用： 承前启后,自用盘编号JJ321001,三、内容,解决运动问题和工作能力问题。,1、工作原理涉及机构学,2、运动设计涉及运动学,（轨迹、位移、速度、加速度）,3、受力分析涉及动力学,4、强度计算 结构设计,涉及设计理论,自用盘编号JJ321001,机械设计-规划和设计实现预期功能的新机械或改 进原有机械的性能。,基本要求：在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低、安全可靠、操作方便、维修简单和造型美观。,机械设计的内
9、容：,1.确定机械的工作原理，选择合宜的机构；,2. 拟定设计方案；,3. 进行运动分析和动力分析，计算各构件上的载荷；,4. 进行零部件工作能力计算、总体设计和结构设计。,四、机械设计的基本要求和一般过程,自用盘编号JJ321001,一、课程特点,是工程制图、工程材料及机械制造基础、理论力学，材料力学、金工实习等理论知识和实践技能的综合运用。,同时，通过本课程的学习，可为今后学习诸如自动武器原理、机床夹具设计、机床、机械制造工艺学等专业课程打下基础，,4 本课程的特点和地位,1、综合性,自用盘编号JJ321001,2、工程性,通过本课程的学习和课程设计实践，可以培养同学们初步具备运用手册设计
10、简单机械装备的能力，为今后操作、维护、管理、革新武器装备创造条件。,3、实践性,供观察的实物多，强调动手能力。,4、独立性,各章独立性大，内容比较多。,在学习中紧紧抓住运动原理、结构特点、工作性能、设计原则这条主线。,自用盘编号JJ321001,二、教学地位,1、实际工作的需要,2、科学研究的需要,3、生活的需要,自用盘编号JJ321001,为了实现我国的国防现代化，必然要有大量的机械化、自动化的武器装备于部队，这些武器从何来？恐怕大多数只能靠我国自力更生解决，这是一项十分艰巨的任务，设计、制造、使用、维护现代化的武器装备，需要大批的机械方面专业人才。在座的各位都是未来的工程师和部队的主要技术骨干，掌握好本课程的有关知识，将为你们未来的工作打下一个良好的基础。最后希望我们共同努力，把这门课程教好学好。,3）仔细观察实物和模型，欢迎到实验室参观，并动手 组装各种机构。,课程安排：共66学时，其中讲授60学时，实验6学时。,要求： 1）作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整，作业 量未达到规定者不能参加考试。,2）上课认真听讲，及时消化，不主张占用较多的课 外时间。,4）针对多媒体讲课的不足，上课必须做笔记，以加深 印象，突出重点，也便于课后复习。,
