第0章緒論 (恢復(fù))

機械設(shè)計基礎(chǔ)機械設(shè)計教研室主講教師陳玉侖

自行車在行駛的過程中沒有響聲，為什么在自行車下坡的時候或者不蹬的時候反而會有嘎啦嘎啦的響聲？

古代水碓

牛頭刨床第0章緒論§0-1本課程研究的對象及內(nèi)容§0-2本課程在教學(xué)中的地位§0-3機械設(shè)計的基本要求和一般過程§0-5教學(xué)安排§0-4如何進行本課程的學(xué)習(xí)一、研究對象機械是機構(gòu)和機器的總稱。實踐——理論——實踐機器——執(zhí)行機械運動的裝置，用來變換或傳遞能量、物料、信息?！?－1本課程研究的對象和內(nèi)容內(nèi)燃機、牛頭刨床、翻斗車、蛋糕切片機，縫紉機、送料機、等等。機械手、機械——是通過對多件實物的有機組合，利用其確定的運動來減輕或替代人類勞動的一類裝置。歷史悠久：17紀(jì)蒸汽機出現(xiàn)并應(yīng)用于紡織、面粉、冶金等；瑞士、德、美、英等國的先進機械制造水平。人們?yōu)榱藵M足生產(chǎn)和生活的需要，設(shè)計和制造了類型繁多、功能各異的機器。機器實例：內(nèi)燃機功能：內(nèi)燃機是將燃氣燃燒時的熱能轉(zhuǎn)化為機械能的機器。氣缸體1活塞2進氣閥3排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7頂桿8齒輪9內(nèi)燃機活塞下行，進氣閥打開，燃氣被吸入汽缸活塞上行，進氣閥關(guān)閉，壓縮燃氣點火后燃氣燃燒膨脹，推動活塞下行，經(jīng)連桿帶動曲軸輸出轉(zhuǎn)動活塞上行，排氣閥打開，排出廢氣3、工作過程：典型機器的分析：內(nèi)燃機1.組成：654387129101—汽缸體2—活塞3—進氣閥4—排氣閥5—連桿6—曲軸7—凸輪8—頂桿9、10—齒輪2.工作原理：活塞下行，進氣閥開啟，混合氣體進入汽缸；活塞上行，進氣閥關(guān)閉，混合氣體被壓縮，在頂部點火燃燒；高壓燃燒氣體推動活塞下行，兩氣閥關(guān)閉；活塞上行，排氣閥開啟，廢氣體被排出汽缸?！?－1本課程研究的對象和內(nèi)容進氣壓縮爆炸排氣3.內(nèi)燃機的工作過程：化學(xué)能

機械能機器—根據(jù)某種使用要求而設(shè)計的一種執(zhí)行機械運動的裝置，§0－1本課程研究的對象和內(nèi)容機器是可用來變換或傳遞能量、物料和信息的機構(gòu)組合體。4、運動分析：原動件：活塞—由燃氣推動（驅(qū)動力所作用的構(gòu)件）主運動：將活塞的往復(fù)直線運動→曲軸的回轉(zhuǎn)運動輔助運動：配氣——啟閉進排氣閥§0－1本課程研究的對象和內(nèi)容（二）機構(gòu)（Ｍechanics）在以上內(nèi)燃機實例中：將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為曲軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動：曲柄滑塊機構(gòu)凸輪和頂桿用來啟閉進氣閥和排氣閥，將凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U往復(fù)移動：凸輪機構(gòu)兩個齒輪用來保證進、排氣閥與活塞之間形成協(xié)調(diào)動作，改變轉(zhuǎn)速大小和方向，：齒輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)自行車車鈴棘輪機構(gòu)轎車組成§0－1本課程研究的對象和內(nèi)容機器=原動機(動力部分)+傳動系統(tǒng)+執(zhí)行部分輔助系統(tǒng)控制系統(tǒng)一臺完整的機器的組成大致可包括：

原動機部分傳動部分執(zhí)行部分潤滑、顯示、照明等輔助系統(tǒng)控制系統(tǒng)傳感器傳感器傳感器機器的組成§0－1本課程研究的對象和內(nèi)容機器的主體雖然機器的種類繁多，結(jié)構(gòu)、性能和用途等各不相同，但通常都具有相同的基本特征。機構(gòu)與機器的特征：

①人為的實物組合體；②各部分有確定的相對運動；③代替或減輕人類勞動，完成有用功或?qū)崿F(xiàn)能量、物料和信息的轉(zhuǎn)換。機構(gòu)機器機構(gòu)—是能夠用來傳遞運動和力、改變運動形式的機械裝置，如：§0－1本課程研究的對象和內(nèi)容連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)等。、裝卸機構(gòu)§0－1本課程研究的對象和內(nèi)容機器和機構(gòu)的區(qū)別和聯(lián)系：區(qū)別：研究的著重點不同機構(gòu)——相對單一的運動系統(tǒng)，實現(xiàn)運動的轉(zhuǎn)換或力的傳遞。機器——除了運動系統(tǒng)以外，還包含有電、氣、液等控制裝置，可完成能量（信息）的傳遞、轉(zhuǎn)換或作有益的機械功。

同時，從結(jié)構(gòu)和運動的觀點來看，機器和機構(gòu)兩者并無區(qū)別，因而，機械是機構(gòu)和機器的總稱。如果再進一步細分，顯見，兩者均有構(gòu)件和零件構(gòu)成。聯(lián)系：機器由機構(gòu)組成，一部機器包含不同的機構(gòu)；不同的機器可能包含相同的機構(gòu)?！?－1本課程研究的對象和內(nèi)容構(gòu)件（Link）與零件（Element）內(nèi)燃機連桿軸套連桿體螺栓墊圈螺母軸瓦連桿蓋例：內(nèi)燃機中的連桿零件：組成機器的不可拆的單元。例如：螺釘、鍵等。構(gòu)（部）件：由一組協(xié)同工作的零件所組成的獨立制造或獨立裝配的組合體。例如：聯(lián)軸器、滾動軸承等。§0－1本課程研究的對象和內(nèi)容零件的分類通用零件：在各種機器中普遍使用，例如：齒輪、鏈、軸、螺栓、螺母、軸承等。專用零件：只有在特定的機器中才用到，具有特殊的功能。例如：曲軸、葉片、槍栓等?！?－1本課程研究的對象和內(nèi)容零件剛性聯(lián)接構(gòu)件活動聯(lián)接運動副運動鏈給定機架、原動件機構(gòu)電器、液壓等控制部分機器輔助部分機械小結(jié)§0－1本課程研究的對象和內(nèi)容二、本課程的主要研究內(nèi)容常用機構(gòu)通用零(部)件工作原理、結(jié)構(gòu)特點、基本設(shè)計理論和計算方法第1章平面機構(gòu)的自由度計算第2章平面連桿機構(gòu)第3章凸輪機構(gòu)第4章齒輪機構(gòu)第5章輪系常用機構(gòu)

§0－1本課程研究的對象和內(nèi)容第十章螺紋連接第十一章齒輪傳動第十二章蝸桿傳動第十三章帶傳動和鏈傳動第十四章軸第十六章滾動軸承通用零(部)件設(shè)計

第0章緒論§0-1本課程研究的對象及內(nèi)容§0-2本課程在教學(xué)中的地位§0-3機械設(shè)計的基本要求和一般過程§0-5教學(xué)安排§0-4如何進行本課程的學(xué)習(xí)§0-2本課程在教學(xué)計劃中的地位一、本課程在教學(xué)計劃中的地位基礎(chǔ)課基礎(chǔ)理論專業(yè)課專門知識技術(shù)基礎(chǔ)課共性問題先修的基礎(chǔ)課程：高等數(shù)學(xué)、物理、機械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料等。本課程是工科學(xué)生應(yīng)掌握的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課！二、學(xué)習(xí)目的

為學(xué)習(xí)專業(yè)機械設(shè)備課程打好基礎(chǔ)；使工程技術(shù)人員在了解各種機械的傳動原理、設(shè)備的正確使用和維護等方面獲得必要的基本知識；為專業(yè)人員對現(xiàn)有機械的合理使用和創(chuàng)新設(shè)計打下基礎(chǔ)。為規(guī)劃、管理人員在設(shè)備的選購、運用、故障診斷及維修提供必要的基本技能。第0章緒論§0-1本課程研究的對象及內(nèi)容§0-2本課程在教學(xué)中的地位§0-3機械設(shè)計的基本要求和一般過程§0-5教學(xué)安排§0-4如何進行本課程的學(xué)習(xí)§0-３機械設(shè)計的基本要求和一般過程一、機械設(shè)計的基本要求：在滿足預(yù)期功能的前提下，性能優(yōu)、效率高、成本低在預(yù)定使用期限內(nèi)，安全可靠、操作方便、維修簡單、符合環(huán)保二、機械設(shè)計包含的主要內(nèi)容：確定機械的工作原理選擇合適的機構(gòu)組成擬定合理的設(shè)計方案進行運動分析和動力分析計算各構(gòu)件上的載荷零部件的工作能力計算總體設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計§0-3機械設(shè)計的基本要求和一般過程三、機械設(shè)計的一般過程：明確設(shè)計要求（確定設(shè)計對象的預(yù)期功能、有關(guān)指標(biāo)及限制條件)提出設(shè)計方案（擬定總體布置，進行粗略計算，得出可供比較的多種設(shè)計方案，從中選取最佳方案)總體設(shè)計（進行分析計算和經(jīng)濟評價，繪制總體設(shè)計圖)結(jié)構(gòu)設(shè)計（完成加工制造所需的總裝圖、零件工作圖及技術(shù)文件)試制、鑒定（通過樣機試制，從技術(shù)上、經(jīng)濟上做出全面評價)產(chǎn)品定型第0章緒論§0-1本課程研究的對象及內(nèi)容§0-2本課程在教學(xué)中的地位§0-3機械設(shè)計的基本要求和一般過程§0-5教學(xué)安排§0-4如何進行本課程的學(xué)習(xí)§0-4如何進行本課程的學(xué)習(xí)一、特點既有理論課的性質(zhì)，又兼有專業(yè)課的特點；理論性、邏輯性、系統(tǒng)性較強；名詞、概念、公式、圖形較多，幾何概念強；與工程實際聯(lián)系密切。二、學(xué)習(xí)中應(yīng)注意準(zhǔn)確掌握基本概念、設(shè)計理論和方法，注意機械設(shè)計的原理、方法在機械工程實際中的應(yīng)用范圍和條件，注意觀察日常生活和生產(chǎn)中的機器、機構(gòu)，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力；邏輯思維和形象思維相結(jié)合；機構(gòu)的靜態(tài)圖形和動態(tài)圖形相結(jié)合；要有工程觀點（選擇與比較、工程實際的靈活性、可行性等）第0章緒論§0-1本課程研究的對象及內(nèi)容§0-2本課程在教學(xué)中的地位§0-3機械設(shè)計的基本要求和一般過程§0-5教學(xué)安排§0-4如何進行本課程的學(xué)習(xí)機器：既能實現(xiàn)確定的機械運動，又能完成有用的機械功，能傳遞或轉(zhuǎn)換物料、能量、信息等。如車床——實現(xiàn)確定的機械運動，又作有用的機械功內(nèi)燃機——轉(zhuǎn)換能量機械手——傳遞物料照相機——傳遞信息機構(gòu)：僅能傳遞或轉(zhuǎn)換運動。如齒輪機構(gòu)——傳遞運動凸輪機構(gòu)——轉(zhuǎn)換運動機械：是機器和機構(gòu)的總稱。

總結(jié)：二、機械的特征1）人為的實物組合——由人工組合的構(gòu)件系統(tǒng)2）各實物間具有確定的相對運動3）實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或完成有效的機械功如內(nèi)燃機：熱能→機械能發(fā)電機：機械能→電能電動機：電能→機械能1、機器的特征活塞—缸體：往復(fù)運動曲軸—缸體：轉(zhuǎn)動連桿—曲軸：擺動如具有以上三個特征——機器凸輪機構(gòu)（配氣機構(gòu)）：把回轉(zhuǎn)運動→直線運動曲柄滑塊機構(gòu)：將活塞的直線運動→曲柄的回轉(zhuǎn)運動如機器是由一種或多種機構(gòu)組成的。只具有機器的前兩個特征——機構(gòu)2、機構(gòu)的特征3、機器和機構(gòu)的關(guān)系三、構(gòu)件和零件1.機器由機構(gòu)組成:3.構(gòu)件：是機構(gòu)的基本運動單元，是機器中獨立運動的單元體，由一個或幾個零件組成。單一零件曲軸多個零件剛性組合連桿2.機構(gòu)是人工組合的構(gòu)件系統(tǒng)，必須滿足兩點:若干構(gòu)件的組合；這些構(gòu)件具有確定的相對運動。4.零件是組成機器最基本的單元體，是機械制造的單元體。

專用零件：特定機器中所使用的零件，如活塞、曲軸、葉片通用零件：各類機器中普遍使用的零件，如齒輪、軸、螺栓等

5.部件：若干個零件的裝配體機械設(shè)計基礎(chǔ)的研究對象是常用機構(gòu)和通用零部件的工作原理、運動特點、結(jié)構(gòu)特點、設(shè)計計算的基本理論和方法及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

四、本課程的研究對象和研究方法§1.2機械零件設(shè)計基本準(zhǔn)則及

一般設(shè)計步驟一、機械設(shè)計的基本要求－使用要求

所設(shè)計的機械應(yīng)在規(guī)定的壽命期限內(nèi)能正常完成預(yù)期的使用功能。這是最主要的要求。－經(jīng)濟要求所設(shè)計的機械設(shè)備應(yīng)在設(shè)計、制造和使用的全過程中都有低的成本。－社會要求操作方便、安全、舒適；外形和色彩大方宜人；要符合國家環(huán)境保護等有關(guān)法令。二、機械零件設(shè)計的一般步驟1)根據(jù)零件的使用要求，選擇零件的類型和結(jié)構(gòu)。5）根據(jù)工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化等原則進行零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，必要時進行校核計算，以判定結(jié)構(gòu)的合理性。6）畫出零件的工作圖，并寫出計算說明書。4）根據(jù)零件可能的失效形式確定計算準(zhǔn)則，根據(jù)計算準(zhǔn)則進行計算，確定出零件的基本尺寸。3）根據(jù)工作要求及特殊要求，選擇適當(dāng)?shù)牟牧稀?）根據(jù)工作要求，計算作用在零件上的載荷?；仡櫢拍罴捌潢P(guān)系：機械，機器，機構(gòu)，構(gòu)件，零件

機器的特征機構(gòu)與機器的區(qū)別

零件的分類機械設(shè)計的基本要求機械設(shè)計的一般步驟一、計劃學(xué)時與教學(xué)環(huán)節(jié)：

§０-5教學(xué)安排二、教材及參考書目共32學(xué)時（含實驗３學(xué)時）教材：《機械設(shè)計基礎(chǔ)》第五版，楊可楨、程光蘊主編，高等教育出版社參考書目：

《機械設(shè)計》等主編技術(shù)