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1、机械设计基础,机械设计教研室,主讲教师 张海军,第 0 章 绪 论,0-1 本课程研究的对象及内容,0-2 本课程在教学中的地位,0-3 机械设计的基本要求和一般过程,0-5 教学安排,0-4 如何进行本课程的学习,一、研究对象,（一）机器（achine ）,01 本课程研究的对象和内容,内燃机、,牛头刨床、,翻斗车、,蛋糕切片机，,缝纫机、,送料机、,等等。,机械手、,机械（achine esign）是通过对多件实物的有机组合，利用其确定的运动来减轻或替代人类劳动的一类装置。 历史悠久：人类进步史。陶车、弓形钻、指南车、本牛流马；17纪蒸汽机出现并应用于纺织、面粉、冶金等；18世纪工业革命与
2、机械化大生产的出现。早期的滑轮、杠杆，到近代的汽车、轮船、现代的机器人、航天器，机械不断更新换代，在生产力发展中一直扮演着重要角色。,人们为了满足生产和生活的需要，设计和制造了类型繁多、功能各异的机器，如：,机械是机构和机器的总称。,轿车组成,01 本课程研究的对象和内容,机器,=,原动机 (动力部分),+,传动系统,+,执行部分,辅助系统,控制系统,一台完整的机器的组成大致可包括：,机器的组成,01 本课程研究的对象和内容,虽然机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但通常都具有相同的基本特征。,典型机器的分析：,内燃机,1.组成：,2 .工作原理：,活塞下行，进气阀开启，混合气体 进入
3、汽缸；,活塞上行，进气阀关闭，混合气体被压 缩，在顶部点火燃烧；,高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭；,活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。,01 本课程研究的对象和内容,进气,压缩,爆炸,排气,3.内燃机的工作过程：,机器根据某种使用要求而设计的一种执行机械运动的装置，是可用来变换（或传递）能量、物料和信息的机构组合体。,01 本课程研究的对象和内容,内燃机转换能量,机械手传递物料,照相机传递信息,01 本课程研究的对象和内容,（二）机构（echanics）,在以上内燃机实例中，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：,曲柄滑块机构,凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀称
4、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,机构与机器的特征：,人为的实物组合体；,各部分有确定的相对运动；,代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量、物料和信息的转换 。,机构,机器,机构是(仅)能够用来传递运动和力、改变运动形式的机械装置，如：,01 本课程研究的对象和内容,连杆机构、,凸轮机构、,齿轮机构,等。,、装卸机构,01 本课程研究的对象和内容,机器和机构的区别和联系：,区别：研究的着重点不同,机构相对简单的系统，实现运动的转换或力的传递。,机器除了运动系统以外，还包含有电、气、液等控制装置和辅助装置，可完成能量（信息）的传递、转换或作有益
5、的机械功。,同时，从结构和运动的观点来看，机器和机构两者并无区别，因而，机械是机构和机器的总称。 如果再进一步细分，显见，两者均有构件和零件构成。,联系：机器由机构组成，一部机器包含不同的机构；不同的机器可能包含相同的机构。,零件：组成机器的不可拆的单元。例如：螺钉、键等。,构（部）件：由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体。例如：联轴器、滚动轴承等。,01 本课程研究的对象和内容,零件（Element）与构件（Link）,01 本课程研究的对象和内容,内燃机连杆,例：内燃机中的连杆,零件的分类,通用零件：在各种机器中普遍使用，例如：齿轮、链、轴、螺栓、螺母、轴承等。,专用零件
6、：只有在特定的机器中才用到，具有特殊的功能。例如：曲轴、叶片、枪栓等。,01 本课程研究的对象和内容,零件,刚性联接,构件,活动联接,运动副,运动链,给定机架、原动件,机构,电器、液压等 控制部分,机器,辅助部分,机械,小结,01 本课程研究的对象和内容,01 本课程研究的对象和内容,二、本课程的主要研究内容,常用机构,通用零(部)件,工作原理、结构特点、基本设计理论和计算方法,第1章 平面机构的自由度计算,第2章 平面连杆机构,第3章 凸轮机构,第4章 齿轮机构,第5章 轮系,常用机构,01 本课程研究的对象和内容,第十章 螺纹连接 第十一章 齿轮传动 第十二章 蜗杆传动 第十三章 带传动和
7、链传动 第十四章 轴 第十六章 滚动轴承,通用零(部)件设计,0-2 本课程在教学计划中的地位,一、本课程在教学计划中的地位,基础课,基础理论,专业课,专门知识,技术基础课,共性问题,先修的基础课程：高等数学、物理、机械制图、理论力学、材料力学、工程材料等。,本课程是相关专业学生应掌握的一门重要的技术基础课！,二、学习目的,为专业人员对现有机械进行创新设计、故障诊断及维修打下基础。 为学习后续课程和掌握专业知识打好基础，为毕业设计提供机械设计知识。 为规划、管理人员在设备的选购、运用提供必要的基本技能。,0-机械设计的基本要求和一般过程,一、机械设计的基本要求：,使用性满足运动和动力性能的要求
8、（功能性要求） 经济性表现在两个方面：设计制造的经济性：1）产品的“三化”；2）现代设计制造方法；3）使用经济性：1）提高自动化水平；2）提高效率；3）延寿；4）减少损耗。 安全性三个含义：1）设备本身不因过载、失电以及其它偶然因素而损坏；2）切实保障操作者的人身安全（劳动保护性）；3）不会对环境造成破坏。 工艺性两个方面：1）零件加工工艺性2）装配工艺性。 可靠性 要求机械系统在预定的环境条件下和寿命期限内，具有保持正常工作状态的性能，这就称为可靠性。 环保噪声、振动小，无污染性材料等。,在满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，安全可靠、操作方便、维修简单、符合环
9、保,二、机械零件设计的基本准则及一般步骤,(1)根据零件的使用要求（如功率、转速等），选择零件的类型及结构型式，并拟定计算简图。 (2)分析作用在零件上的载荷（拉、压力，剪切力）。 (3)根据零件的工作条件，按照相应的设计准则，确定许用应力。 (4)分析零件的主要失效形式，按照相应的设计准则，确定零件的基本尺寸。 (5)按照结构工艺性、标准化的要求，设计零件的结构及其尺寸。 (6)绘制零件的工作图，拟定必要的技术条件，编写计算说明书。,0-3 机械设计的基本要求和一般过程,三、机械产品设计的一般过程：,明确设计要求（确定设计对象的预期功能、有关指标及限制条件),提出设计方案（拟定总体布置，进行
10、粗略计算， 得出可供比较的多种设计方案，从中选取最佳方案),总体设计（进行分析计算和经济评价，绘制总体设计图),结构设计（完成加工制造所需的总装图、零件工作图及技术文件),试制、鉴定（通过样机试制，从技术上、经济上做出全面评价),产 品 定 型,0-4 如何进行本课程的学习,一、特点 既有理论课的性质，又兼有专业课的特点，其理论性、逻辑性、系统性较强；,概念、公式、图形较多，几何特点明显；,本课程作为技术基础课，其最显著的特点是基础理论与工程实际的结合。,二、学习中应注意,准确掌握基本概念，注意机械设计的原理、方法在机械工程实际中的应用范围和条件，注意观察日常生活和生产中的机器、机构，培养理论
11、联系实际的能力；,逻辑思维和形象思维相结合；,机构的静态图形和动态图形相结合；,要有工程观点（选择与比较、工程实际的灵活性、可行性等）,一、计划学时与教学环节：,-5 教学安排,二、教材及参考书目,共 32 学时,教 材： 机械设计基础第五版，杨可桢、程光蕴主编， 高等教育出版社 参考书目： 机械原理 机械设计 机械设计概论,教学环节,计划学时,课堂教学、实验、作业、答疑等,仔细观察实物和模型，欢迎到实验室参观。,三、要求： 作业须按时完成，绘图准确，字迹工整，作业量未达到规定者不能参加考试。,上课认真听讲，课后及时消化相关内容。,-5 教学安排,四、答疑：,时间：周三下午 3:005:00,地点：4号楼102房间 机械设计教研室,E-mail：hj_,平时（30%）+实验（10%）+考试（60%）。,
