1、机械设计基础概论01 机械设计基础的研究对象和基本概念本课程的内容、任务和学习方法机械设计和机械零件设计的基本要求现代机械设计设计方法简介020304提水辘轳纺车地动仪卷笔刀全自动洗衣机数控机床机械手动画机械手“神舟五号”发射时的情景。发射塔、运载火箭都是庞大的机器。机械设计基础和谐号 和谐号动车组是我国铁路全面实施自主创新战略取得的重大成果，标志着我国铁路客运装备的技术水平达到了世界先进水平，中国也由此成为世界上少数几个能够自主研制时速380公里动车组的国家。机械设计基础大型强子对撞机（粒子加速器）大型强子对撞机（粒子加速器）可以模拟宇宙爆炸，温度超太阳中心100万倍，用来寻找反物质、粒子、
2、夸克胶子等离子体等。大型强子对撞机中的质子对撞是引导大型强子对撞机中的质子对撞是引导两束质子流对撞两束质子流对撞机械设计基础天梯计划天梯计划在地球与外太空之间创造物理运输通道机械人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的组合体。也就是能帮人们降低工作难度或省力的工具装置。如汽车、飞机、洗衣机、冰箱、空调、缝纫机、自行车、打印机 等。筷子、扫把是不是机械？机械设计基础机器由各种金属和非金属零部件组装成的装置，消耗 能源，可以运转、做功。它是用来代替人的劳动、进行能量变换、以及产生有用功。从广义上来说，机器是一种复杂机械。机器执行机械运动的装置，用来变换或传递 能量、物料或信息。（国标定义）机械：机
3、器和机构的总称大带轮4电动机1偏心轴5动颚板6定颚板8V带3小带轮2肘板7进气阀3排气阀4气缸体1顶杆8活塞2连杆5曲轴6凸轮7齿轮9机械设计基础典型机器的分析：典型机器的分析：1.内燃机内燃机组成：组成：汽缸汽缸体体活活塞塞进气进气阀阀排气排气阀阀连连杆杆曲曲轴轴凸轮凸轮7顶杆顶杆8齿齿轮轮工作原理：工作原理：1.活塞下行活塞下行，进气阀开启，混合气体，进气阀开启，混合气体 进入汽缸；进入汽缸；2.活塞上行活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩，气阀关闭，混合气体被压缩，在顶部点在顶部点 火燃烧；火燃烧；3.高压燃烧气体推动高压燃烧气体推动活塞下行活塞下行，两气阀关闭；，两气阀关闭；4.活塞上行
4、活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。，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机械设计基础设计：潘存云进气进气压缩压缩爆炸爆炸排气排气内燃机的工作过程：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，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：该组合体称为：内燃机各部分的作用：内燃机各部分的作用：曲柄滑块机构曲柄滑块机构凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为：凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为：凸轮机构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：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
5、齿轮机构各部分协调动作的结果：各部分协调动作的结果：化学能化学能 机械能机械能机械设计基础机器的共有特征：机器的共有特征：人造的实物组合体；人造的实物组合体；各部分有确定的相对运动；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代替或减轻人类劳动完成有用功或实现能量实现能量 的转换的转换 机器的作用 机器的分类：机器的分类：原动机原动机实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机）种类有限工作机工作机完成有用功（如机床等）完成有用功（如机床等）种类繁多机械设计基础工作机的组成：工作机的组成：原动部分原动部分是工作机动力的来源，最常见的是电动机是工作机动力
6、的来源，最常见的是电动机 和内燃机。和内燃机。工作部分工作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工作部分的中间部分。联接原动机和工作部分的中间部分。控制部分控制部分保证机器的启动、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。其关系如下机械机械机器机器机构机构原动机原动机 传动传动 工作工作 控制控制 原动机原动机工作机工作机机械设计基础控制器控制器(控制控制)电动机电动机(原动原动)带带(传动传动)减速器减速器(传动传动)波轮波轮(工作工作)分析自动洗衣机的组成：分析自动洗衣机的组成：2、机构定义机构：变换或传递运动
7、和力的可动装置。特征（1）人为的实物组合。2）各实物间具有确定的相对运动。3、机器与机构的区别机构机器能量转换或完成有用的机械功传递运动和动力或改变运动形式机械设计基础引入机构的目的：引入机构的目的：研究机器运动，研究机器运动，机构是机构是“机器中的运动机器中的运动部部分分”，是机是机器器的的运运 动模型，表达机器的动模型，表达机器的运动本质运动本质机器五花八门，但机构类型数目有限机器五花八门，但机构类型数目有限机械设计基础常用机构：常用机构：连杆机构、凸轮机构、连杆机构、凸轮机构、齿齿轮机轮机构构、带、带传传动、动、链链传动传动、间间 隙运动机构（棘轮机构、槽轮机构）等隙运动机构（棘轮机构、
8、槽轮机构）等连杆机构连杆机构凸轮机构凸轮机构齿轮机构齿轮机构带传动带传动链传动链传动机械设计基础单缸柴油机一台机器可以含有多个机构一台机器可以含有多个机构卷线机构机械设计基机械设计基础础机器与机构的关系机器与机构的关系机械设计基础连杆机构连杆机构破碎机破碎机功用不同机器具有相同的机构功用不同机器具有相同的机构机器与机构，都能传递运动和力，机器与机构，都能传递运动和力，实现确定的实现确定的机械运动机械运动。从从运动观点看运动观点看，二者无区别，二者无区别，所以统称为机械所以统称为机械搅拌机搅拌机机器与机构的关系机器与机构的关系雷达天线俯仰机构雷达天线俯仰机构1、零件：机械中不可拆的制造单元。机器
9、都是由许多零件组合而成的。（1）专用零件：只在特定类型机器中使用的零件如：曲轴、犁铧、螺旋桨。曲轴机械设计基础曲轴曲轴活塞活塞叶片叶片连杆连杆（2）通用零件：各种机器中普遍使用的零件机械设计基础标准件：标准化零件或部件，如轴承、螺钉、螺母、键、销等2、构件：组成机械的各个相对运动的单元。机械设计基础部件：为完成某一工作而形成的零件组合体如轴承、离合器、联轴器、减速器等牙嵌离合器减速器辅助装置传动装置动力装置执行装置操纵控制装置汽车组成机械设计基础课程性质：课程性质：技术基础课技术基础课 作用：作用：承前启后承前启后 本课程的特点：是工程制图、工程材料及机械制造基础、理论力学，本课程的特点：是工
10、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。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。具设计、机床、机械制造工艺学等专业课程打下基础。作为一名工程技术人员，同学们在今后的工作岗位上将会接触各种各样的通用或专用机械，因此必须掌握机械方面的基础知识。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简单
11、机械装备的能力，为今后操作、维护、管理、革新武器装册设计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。备创造条件。本本课程在教学中的地位课程在教学中的地位机械设计基础机械设计的基本要求和一般程序机械设计的基本要求和一般程序机器设计的基本要求机器设计的一般程序机械运动系统方案设计的要求机械运动系统方案设计的一般程序机械零件设计的基本要求机械零件的一般程序机械设计基础机器设计的基本要求机器设计的基本要求功能、可靠性、经济性、操作方便和安全、其他要求按要求的运动和所受载荷确定机械的工作原理，选择或设计适当的机构和传动方案功能要求基本的出发点可靠性要求必备条件在使用条件下和规定的寿
12、命内，机械产品完成设计功能的能力措施：尽量减少零部件数目，冗余设计技术，运行状态监测系统等经济性要求成本低、耗能少，便于加工、装卸和维护，以最少的费用制造符合要求的产品机械设计基础提高经济性的措施：采用先进的设计方法和设计手段，缩短设计周期，降低设计成本采用标准化、系列化、通用化的零部件采用新技术、新工艺、新材料、新结构改善零部件的结构工艺性，易于加工、装配、维护、节省材料采用合理的润滑方式和密封装置，延长机器的使用寿命提高运动副和传动系统的效率，降低能源消耗提高机器的自动化水平，以便使机器的生产率提高机械设计基础机器设计的基本要求操作方便和安全要求操作方便是指：机器操作时方便、省力、舒适，应
13、使脑力和体力消耗最低安全性是指：在规定的使用条件下，具有安全运行的能力其他要求如：产品人性化设计，包括外形、色彩等，并且符合环保、劳动保护法等航天航空机械，要求重量轻、耐高温。大型流动机械，要求便于拆卸、安装和运输。食品纺织机械，要求不污染产品、保持清洁。机械设计基础机器设计的一般程序注：四个阶段不是简单串联顺序的，是反复修改，交叉进行的机械设计基础机械运动系统方案的基本要求和一般程序基本要求：机构的运动特性（运动学和动力学特性）满足使用要求或功能要求机构简洁、运动可靠一般程序：确定机械运动系统的技术原理，选取最佳的原理方案确定机构的组成机构尺寸综合设计文件编写（机构运动简图和计算说明书等）机
14、械设计基础机械零件的基本要求：机械零件的工作能力（强度、刚性、耐磨性、振动稳定性、可靠性等），确定主要尺寸或参数机械零件的结构工艺性（加工、装卸、维修），确定其他形状尺寸机械零件的标准化、系列化、通用化要求机械零件的经济性要求机械设计基础机械零件的一般程序：初步确定零件的结构形式或选择零件的类型计算作用在零件上的载荷选择零件材料及其热处理方式零件的工作能力（如强度、刚度、振动稳定性等）设计零件结构设计校核计算绘制零件工作图、编写设计计算说明书机械设计基础机械设计机械设计-规划和设计实现预期功能的新机械或改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。进原有机械的性能。基本要求基本要求：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。全可靠、操作方便、维修简单和造型美观。机械设计的内容：机械设计的内容：1.1.确定确定机械的工作原理，选择合宜的机构；机械的工作原理，选择合宜的机构；2.拟定设计方案；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；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。进行零部件工作能力计算、总体设计和结构设计。03 机械设计的基本要求和一般过程机械设计的基本要求和一般过程谢谢
