机械设计基础：第0章绪论

1、自用盘编号JJ321001 机械设计基础机械设计基础 国防科技大学国防科技大学机电工程与自动化学院机电工程与自动化学院机电系机械设计教研室机电系机械设计教研室自用盘编号JJ321001 绪绪 论论1 引言引言2 基本概念基本概念3 课程的性质、对象和内容课程的性质、对象和内容4 本课程的特点和地位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：顾名思义，本课程研究对象为：机械机械逐渐创造了各种多件实物的组合体，用来减轻或替代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。人类劳动。 一、机械的发展一、机械的发展 机械装备不断得到完善，新机器不断出现。机械装备不

2、断得到完善，新机器不断出现。 1 引言引言广义的讲，任何简单的工具都是机械。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。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；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。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。自动生产线、柔性制造系统、机器人。自用盘编号JJ321001 二、随着机械工业的发展，机械设计理论和方法也二、随着机械工业的发展，机械设计理论和方法也在迅速发展。在迅速发展。优化设计：优化设计：寻求最佳设计方案。寻求最佳设计方案。有限元法：有限

3、元法：对强度、刚度、润滑、传热等问题进对强度、刚度、润滑、传热等问题进 行数值计算。行数值计算。可靠性设计：可靠性设计：精确评价机械零件的强度和寿命等。精确评价机械零件的强度和寿命等。机械机械CAD：应用计算机辅助解决机械设计的问题。应用计算机辅助解决机械设计的问题。自用盘编号JJ321001 2 基本概念基本概念一、机器及其组成一、机器及其组成机器的种类繁多，机器的种类繁多，如如: : 缝纫机、洗衣机、各类机床、缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用机器、起重机运输车辆、农用机器、起重机等。其结构、性能和等。其结构、性能和用途等各不相同，但具有用途等各不相同，但具有相同的基本特征。相同的基

4、本特征。自用盘编号JJ321001 典型机器的分析：典型机器的分析：单缸四冲程内燃机单缸四冲程内燃机内燃机内燃机组成：组成：65438712910汽缸体汽缸体1、活塞活塞2、进气阀进气阀3、排气阀排气阀4、连杆连杆5、曲轴曲轴6、凸轮凸轮7、顶杆顶杆8、齿轮齿轮9、10工作原理：工作原理：1.活塞下行，进气阀开启，混合气体活塞下行，进气阀开启，混合气体 进入汽缸；进入汽缸；2.活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩，活塞上行，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.高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭；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

5、被排出汽缸。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：轴的连续转动，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：作，称为：齿轮机构齿轮机构各部分各

6、部分协调动作协调动作的结果：的结果： 化学能化学能 机械能机械能自用盘编号JJ321001 切削车床：切削车床：由电动机、经床头箱的齿轮传动使主由电动机、经床头箱的齿轮传动使主轴和刀架运动；轴和刀架运动；各实物体之间具有确定的相对运动；各实物体之间具有确定的相对运动；切削金属，切削金属，做有用的机械功做有用的机械功。自用盘编号JJ321001 机器的共有特征：机器的共有特征： 人为的多件实物组合体；人为的多件实物组合体；各实物体间具有各实物体间具有确定的相对运动确定的相对运动；代替或减轻人类劳动，代替或减轻人类劳动，完成有益的机械功完成有益的机械功 或或转化机械能转化机械能。 机器的分类：机器

7、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） 种类繁多自用盘编号JJ321001 机器的组成：机器的组成：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。

8、其关系如下原动机原动机 传动传动 工作工作 控制控制 自用盘编号JJ321001 皮带（传动）皮带（传动）电机（原动）电机（原动）定时器（控制）定时器（控制）叶轮（工作）叶轮（工作）试分析洗衣机的各组成部分？试分析洗衣机的各组成部分？自用盘编号JJ321001 机构机构具有确定相对运动的具有确定相对运动的多件实物的组合体，仅多件实物的组合体，仅用来传递或转换运动。如：用来传递或转换运动。如：连杆机构连杆机构、凸轮机构凸轮机构、 齿轮机构齿轮机构等。等。种类有限二、机构二、机构讨论曲轴、连杆、活塞、气缸体组成部分讨论曲轴、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只具有机器的前

9、两个特征而不具备机器的第三个特征的装置器的第三个特征的装置 称为称为“机构机构”。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；用来传递力或实现运动的转换。用来传递力或实现运动的转换。机构的分类：机构的分类：通用机构通用机构和和专用机构专用机构。通用机构通用机构-用途广泛，如用途广泛，如齿轮机构齿轮机构、连杆机构连杆机构等。等。专用机构专用机构-只能用于特定场合，如钟表的只能用于特定场合，如钟表的擒纵机构擒纵机构。自用盘编号JJ321001 机器与机构的关系：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任意复杂的机器

10、都是由若干组机构按一定规律组合而成的。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：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（仅作用不机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不同）同） ，故统称为，故统称为机械机械。人造的组合体、有确定的相对运动三、机械三、机械机器和机构的总称。机器和机构的总称。自用盘编号JJ321001 四、零件四、零件零件是机械最基本的组成单元。零件是机械最基本的组成单元。零件是制造的单元。零件是制造的单元。机器和机构都是由零件组成的。机器和机构都是由零件组成的。零件的分类：零件的分类

11、：通用零件和专用零件。通用零件和专用零件。通用零件：通用零件：各种机械中都能经常遇到的零件。各种机械中都能经常遇到的零件。专用零件：专用零件：只在某些机械中出现。只在某些机械中出现。自用盘编号JJ321001 内燃机内燃机中的连杆内燃机内燃机连杆连杆套筒套筒连杆体连杆体螺栓螺栓垫圈垫圈螺母螺母轴瓦轴瓦连杆盖连杆盖自用盘编号JJ321001 五、构件五、构件构件是运动的单元构件是运动的单元，是由零件组成的刚性，是由零件组成的刚性组合体。各零件间无相对运动，形成一个组合体。各零件间无相对运动，形成一个运动的整体。运动的整体。构件的分类：活动构件和固定构件。构件的分类：活动构件和固定构件。构件构件固

12、定固定活动活动原动件原动件：驱动力作用的构件：驱动力作用的构件从动件从动件：由其它构件所驱动：由其它构件所驱动：相对固定坐标系静止的构件：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机构是具有确定相对运动的构件组合体。合体。 机器是一种人为的构件组合体，其各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。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：定义了构件之后，可以重新定义机构和机器：自用盘编

13、号JJ321001 3 3 课程的性质、对象和内容课程的性质、对象和内容一、性质一、性质技术基础课技术基础课，介绍常用机构和通用零部件的，介绍常用机构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。方法。理论性和工程性并存。二、对象二、对象常用机构常用机构：机器中普遍使用的机构。：机器中普遍使用的机构。通用零件通用零件：机械中经常遇到、经常使用的零件。：机械中经常遇到、经常使用的零件。作用作用： 承前启后承前启后自用盘编号JJ321001 三、内容三、内容解决运动问题和工作能力问题。解决运动问题和工作能力问题。1、工作原理工作

14、原理涉及机构学涉及机构学2、运动设计运动设计涉及运动学涉及运动学（轨迹、位移、速度、加速度）（轨迹、位移、速度、加速度）3、受力分析受力分析涉及动力学涉及动力学4、强度计算强度计算 结构设计结构设计涉及设计理论涉及设计理论自用盘编号JJ321001 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，在满足预期功能的前提下，性能好、效性能好、效率高、成本低、安全可靠、操作方便、维修简单和率高、成本低、安全可靠、操作方便、维修简单和造型美观。造型美观。机械设计的内容：机械设计的内容

15、：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。四、机械设计的基本要求和一般过程四、机械设计的基本要求和一般过程自用盘编号JJ321001 一、课程特点一、课程特点 是是工程制图、工程材料及机械制造基础、理论力工程制图、工程材料及机械制造基础、理论力学，材料力学、金工实习学，材料力学、金工实习等理论知识和实践技能等理论知识和实践技能的综合运用

16、。的综合运用。同时，通过本课程的学习，可为今后学习诸如自同时，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，艺学等专业课程打下基础， 4 4 本课程的特点和地位本课程的特点和地位1、综合性、综合性自用盘编号JJ321001 2、工程性、工程性通过本课程的学习和课程设计实践，可以培养同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机械装备的能力，学们初步具备运用手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为今后操作、维护、管理、革新武器装备创造条件。

17、件。3、实践性、实践性供观察的实物多，强调动手能力。供观察的实物多，强调动手能力。4、独立性、独立性各章独立性大，内容比较多。各章独立性大，内容比较多。在学习中紧紧抓住在学习中紧紧抓住运动原理、结构特点、工作性运动原理、结构特点、工作性能、设计原则能、设计原则这条主线。这条主线。自用盘编号JJ321001 二、教学地位二、教学地位1、实际工作的需要、实际工作的需要2、科学研究的需要、科学研究的需要3、生活的需要、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）仔细观察实物和模型，欢迎到实验室参观，并动手 组装各