机械设计课件第1章绪论

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1、 机机 械械 设设 计计 第第1章章 绪绪 论论11 引言引言 12 本课程的内容、性质与任务本课程的内容、性质与任务 12 本课程的研究对象本课程的研究对象11 引言引言一、机械工程与科学是一门古老的学科一、机械工程与科学是一门古老的学科 机械工程与科学是一门古老的学科，它将人们从繁机械工程与科学是一门古老的学科，它将人们从繁重的体力劳动中解放出来。重的体力劳动中解放出来。 在古代人类使用在古代人类使用杠杆杠杆、滚子滚子、绳轮绳轮和和凸轮凸轮等简单工等简单工具，后来逐渐发明了具，后来逐渐发明了纺织机纺织机和和蒸汽机蒸汽机等许多机械。等许多机械。 经过经过1818世纪第一次工业革命，以及当今世

2、界以知识世纪第一次工业革命，以及当今世界以知识经济为特征的产业革命的推动，人类又发明了经济为特征的产业革命的推动，人类又发明了电子电子计算机计算机、数控机床数控机床、人造卫星人造卫星和和火星探测火星探测仪仪等高新等高新技术产品。技术产品。二、机械工业在国民经济中起着重要作用二、机械工业在国民经济中起着重要作用 机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。标志之一。 以机械科学为基础的以机械科学为基础的制造业制造业是一个是一个国家的支柱产业国家的支柱产业，是，是社会的财富，也是国家富强和国防稳固的基础。据报社会的财富，也是国家富强和国

3、防稳固的基础。据报道，美国约道，美国约60%60%的财富来源于制造业，日本约的财富来源于制造业，日本约50%50%的国的国民生产总值是由制造业创造的。民生产总值是由制造业创造的。 据统计，据统计，8080年代我国制造业的产值占工业总产值的年代我国制造业的产值占工业总产值的1/4,1/4,目前已达到目前已达到40%40%以上。以上。三、机械工业的主要任务三、机械工业的主要任务 研究研究、设计设计和和发展发展新的机械装备及仪器，以适应当新的机械装备及仪器，以适应当前和将来的社会需要。前和将来的社会需要。 各个产业各个产业和和工程领域工程领域要求机械及其系统性能优良，要求机械及其系统性能优良，以便提

4、高能源、材料、劳动和设备的利用率，减少以便提高能源、材料、劳动和设备的利用率，减少对环境的污染，提高安全性、可靠性和寿命；要求对环境的污染，提高安全性、可靠性和寿命；要求机械及其系统与电子技术相结合，提高自动化程度，机械及其系统与电子技术相结合，提高自动化程度，提高生产线柔性，以便适应多品种、小批量、常变提高生产线柔性，以便适应多品种、小批量、常变化的新生产方式化的新生产方式。四、机械设计的地位与作用四、机械设计的地位与作用 1 1、经济竞争归根结底是设计和制造能力竞争经济竞争归根结底是设计和制造能力竞争 工业化国家的财富工业化国家的财富606080%80%是制造业创造的。是制造业创造的。 制

5、造是将科技转化为财富的最后环节，各发达国制造是将科技转化为财富的最后环节，各发达国 家重新重视制造业家重新重视制造业. .制造业市场竞争围绕制造业市场竞争围绕 TQCSF TQCSF 展开展开均与均与机械设计机械设计密切相关密切相关机械制造业生产管理模式的转变机械制造业生产管理模式的转变这种生产模式的改变对这种生产模式的改变对机械设计机械设计的效率和质量提出了的效率和质量提出了更高的要求更高的要求竞争的焦点之一是竞争的焦点之一是设计设计成功的成功的设计设计赢得市场赢得市场设计设计是科技成果转化为生产力的纽带是科技成果转化为生产力的纽带设计设计是引进技术实现国产化的重要环节是引进技术实现国产化的

6、重要环节没有现代化没有现代化设计设计就没有现代化产品就没有现代化产品2 2、设计在生产中的地位、设计在生产中的地位设计是影响产品技术与经济指标的关键设计是影响产品技术与经济指标的关键 现代企业三部分现代企业三部分开发设计开发设计制造制造市场销售市场销售将核心工作放在本企业，两头在内，中间在外将核心工作放在本企业，两头在内，中间在外将核心工作放在本企业，两头在内，中间在外将核心工作放在本企业，两头在内，中间在外潘存云教授研制 人们为了满足生产和生活的需要，研制了类型繁多、功能各异的人们为了满足生产和生活的需要，研制了类型繁多、功能各异的机器。尤其是蒸汽机出现之后，使机器具有了完整的形态。机器。尤

7、其是蒸汽机出现之后，使机器具有了完整的形态。 一台完整的机器的组成如下：一台完整的机器的组成如下：原动机部分原动机部分传动部分传动部分执行部分执行部分润滑、显示、照明等辅助部分润滑、显示、照明等辅助部分控制系统控制系统传感器传感器传感器传感器传感器传感器12 本课程的研究对象本课程的研究对象 一、机器的组成一、机器的组成 原动部分机器完成预定功能的动力源，最常见的是最常见的是 内燃机、电动机。 执行部分执行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执行部分的中间部分。联接原动机和执行部分的中间部分。 控制部分控制部分保证机器的启动

8、、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。传感部分传感部分将机器的工作参数，如位移、速度、加速将机器的工作参数，如位移、速度、加速 度、温度、压力等反馈给控制部分。度、温度、压力等反馈给控制部分。辅助部分辅助部分包括机器的润滑、显示、照明等包括机器的润滑、显示、照明等。也是保。也是保 证机器正常工作不可缺少的部分证机器正常工作不可缺少的部分中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 由以上实例，可归纳得出以下几点：由以上实例，可归纳得出以下几点： 1. 一个机械系统包含着机械结构系统、驱动动力系统、一个机械系统包含着机械结构系统、驱动动力系统、检测与控制系统检测与控制系统；2. 现代

9、机器不仅可以代替人类的体力劳动，还可以代现代机器不仅可以代替人类的体力劳动，还可以代替部分脑力劳动。替部分脑力劳动。3. 一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每个机构又是由若干零件组成的。有些零件是在各种个机构又是由若干零件组成的。有些零件是在各种机器中常用的，称之为通用零件，如机器中常用的，称之为通用零件，如螺钉、齿轮、螺钉、齿轮、轴承轴承等；有些零件只有在特定的机器中才用到，称等；有些零件只有在特定的机器中才用到，称之为专用零件，如洗衣机中的之为专用零件，如洗衣机中的波轮波轮、工业机器人的、工业机器人的末端执行器末端执行器、军械中的、军械中的枪

10、栓枪栓等。等。中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 本课程研究对象本课程研究对象二、本课程的研究对象二、本课程的研究对象 机械系统机械系统=机械结构机械结构 + 驱动动力驱动动力 + 检测与控制检测与控制 一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每个机一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每个机构又是由若干零件组成的。有些零件是在各种机器中常构又是由若干零件组成的。有些零件是在各种机器中常用的，称之为用的，称之为通用零件通用零件；有些零件只有在特定的机器中；有些零件只有在特定的机器中才用到，称之为才用到，称之为专用零件专用零件。 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

11、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，例如专用零件，例如叶片、犁铧、枪栓叶片、犁铧、枪栓等。等。通用零件是本课程的主要学习对象，而专用零件的设计方法应在有关专业课中学习。中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 一、本课程的主要内容：一、本课程的主要内容：1-3本课程的内容、性质与任务本课程的内容、性质与任务总论总论：机械设计的概念、机械设计的概念、零件设计的基本原则、设计计算

12、理论、零件设计的基本原则、设计计算理论、材料选择、摩擦磨损及润滑等方面的知识。材料选择、摩擦磨损及润滑等方面的知识。（机械设计中带有共性的问题）（机械设计中带有共性的问题）联接联接：研究常用联接方法（螺纹、键、花键、过盈配合）的结构、：研究常用联接方法（螺纹、键、花键、过盈配合）的结构、适用范围、设计方法。适用范围、设计方法。传动传动：带、齿轮、螺旋、蜗杆等传动内容。：带、齿轮、螺旋、蜗杆等传动内容。轴系轴系：轴承、轴、联轴器和离合器。：轴承、轴、联轴器和离合器。其它其它：弹簧、机座、箱体、减速器。：弹簧、机座、箱体、减速器。二、二、性质性质和特点和特点机械设计是以机械设计是以通用零件通用零件

13、的设计为主的设计性技术基础课。的设计为主的设计性技术基础课。论述通用零件设计的理论和方法，培养机械设计的能力。论述通用零件设计的理论和方法，培养机械设计的能力。本课程中本课程中“设计设计”的含义是指的含义是指机械装置的实体设计机械装置的实体设计；涉及零件的应力、强度的分析计算涉及零件的应力、强度的分析计算；材料的选择材料的选择；结构设计结构设计；考虑加工工艺性、标准化以及经济性、环境保护等考虑加工工艺性、标准化以及经济性、环境保护等中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 机械机械设计结果的表现形式为：设计结果的表现形式为： 机械工程图、说明书和计算机程序机械工程图、说明书和计算机程序。本课程所涉

14、及的先修课程有：本课程所涉及的先修课程有：工程材料：工程材料：非金属材料、金属材料及热处理。非金属材料、金属材料及热处理。工程制图：工程制图：设计的图形表达。设计的图形表达。机械制造基础：机械制造基础：冷加工工艺，热加工工艺。冷加工工艺，热加工工艺。公差配合与技术测量：公差配合与技术测量：解决精度设计问题。解决精度设计问题。理论力学：理论力学：解决力分析与动力计算。解决力分析与动力计算。材料力学：材料力学：解决强度分析问题。解决强度分析问题。机械原理：机械原理：解决机械的方案设计。解决机械的方案设计。中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 本课程的几个特点本课程的几个特点: : 涉及面广涉及面广

15、 体现为5多 实践性强实践性强只有理论知识不行，要多联系实际，只有理论知识不行，要多联系实际， 注重实践性环节。注重实践性环节。 设计结果不唯一设计结果不唯一体现个性化，没有最好，只有更体现个性化，没有最好，只有更好。好。 关系多关系多因与诸多先修课关系密切。因与诸多先修课关系密切。要求多要求多强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、 经济性。经济性。 门类多门类多各类零件，各有特点，设计方法各异。各类零件，各有特点，设计方法各异。公式多公式多有解析式、半解析式、经验式、半经验式有解析式、半解析式、经验式、半经验式 以及定义式的。以及定义式的。 图表多图表多结构

16、图、分析图、原理图、示意图、曲线结构图、分析图、原理图、示意图、曲线 图、标准、经验数表。图、标准、经验数表。中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 注意处理好几个关系注意处理好几个关系 零件的设计与选用零件的设计与选用零件设计的两个主要途径。零件设计的两个主要途径。 设计计算与结构设计设计计算与结构设计设计决非只是计算，更应重视结构设计的学习。设计决非只是计算，更应重视结构设计的学习。 性能要求与经济性性能要求与经济性永远是一对矛盾，应学会合理地解决这一对矛盾。永远是一对矛盾，应学会合理地解决这一对矛盾。 经验设计与现代设计经验设计与现代设计二者均重要，前者是后者的基础。二者均重要，前者是后者

17、的基础。 具体的设计方法与一般的设计能力具体的设计方法与一般的设计能力 前者是学习的形式，后者是学习的目的。前者是学习的形式，后者是学习的目的。三三、任务、任务 F培养学生掌握通用零件的设计原理、方法和机培养学生掌握通用零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律；械设计的一般规律；F树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策；术经济政策；F具有使用标准、规范、手册、图册及查阅资料具有使用标准、规范、手册、图册及查阅资料的能力；的能力；F掌握典型零件的实验方法，获得实验技能的基掌握典型零件的实验方法，获得实验技能的基本训练；本训练；F了解机械设计的新发展。了解机械设计的新发展。中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 (3)仔细观察实物和模型，欢迎到实验室参观，并动手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。组装各种机构。 课程安排：课程安排：共共56学时，其中讲授学时，其中讲授46学时，实验学时，实验10学时。学时。要求：要求： (1)作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整。作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整。 (2)上课认真听讲，及时消化。上课认真听讲，及时消化。