武理工机械设计基础教案01绪论

第一次课

绪论教学内容1.

简单回顾机械的发展历史，阐明人类在文明进程中进行机械创新设计的知识积累和不断探索，为我们提供了认识和改造客观世界的基础。2.阐述机械设计基础研究的对象。3.本课程的性质、特点和学习方法。4.机械设计的基本要求和一般过程。教学要求1.了解机械发展的趋势。2．了解机器的组成及其特征。3.熟悉机器、机构、构件、零件的概念及其区别。4.掌握本课程的学习方法。教学重点本课程的研究对象、研究内容。教学难点机构、构件、零件、部件的概念及其区别。教学方法与手段采用多媒体和案例，激发学生的学习兴趣；采用动画演示,注重启发引导式教学。

教学过程组织：绪论课是非常重要的，好的绪论课可以激发学生的学习兴趣，求知欲望，对后面的学习起促进作用。选用教材：《机械设计基础》，主编：邓昭铭、张莹；副主编：卢耀舜、周杰，出版社：高等教育出版社，2013年，第三版。推荐参考书：《机械设计基础》，主编：黄华梁、彭文生，出版社：高等教育出版社，第4版：2009年。机械是人类用以转换能量和借以减轻体力劳动、提高生产率的主要工具。

提问：大家知道的机械有哪些？比如：洗衣机、汽车等。最古老的机械有什么？杠杆、斜面等。我国古代在机械研制方面有许多杰出的发明创造，比如：五千年前已开始使用简单的纺织机械；

晋朝时在连机椎和水碾中应用了凸轮原理；

西汉时应用轮系传动原理制成了指南车；

东汉张衡发明的候风地动仪是世界上第一台地震仪；

目前许多机械中仍在采用的青铜轴瓦和金属人字圆柱齿轮，在我国东汉年代的文物中都可以找到它们的原始形态。近代机械的发展：

18世纪初以蒸汽机的出现为代表产生了第一次产业革命，人们开始设计制造各种各样的机械，例如纺织机、火车、汽轮船。

19世纪到20世纪初的第二次产业革命，随着内燃机的出现，促进了汽车、飞机等运输工具的出现和发展。

20世纪中后期，以机电一体化技术为代表，在机器人，航空航天海洋舰船等领域开发出了众多高新机械产品，如火箭、卫星、宇宙飞船、空间站、航空母舰、深海探测器等。

21世纪，智能机械、微型机构、仿生机械的蓬勃发展，将促进材料、信息、计算机技术、自动化等领域的交叉与融合，进一步丰富和发展机械基础学科知识。

工业机器人的应用。机械的发展日新月异，种类繁多，但是从机械的组成和结构上讲，又有很多共性的地方。举例：1、内燃机（1）工作原理内燃机是将燃气燃烧时的热能转化为机械能的机器。（2）组成内燃机由三部分组成：连杆机构、齿轮机构、凸轮机构。2、牛头刨床（1）工作原理把电动机的转动变成滑枕的往复移动，并且有急回特性。（2）组成带传动、齿轮传动、摆动导杆机构课程的研究对象：机械一般是由一些典型的机构和零件组成。本课程就是以这些典型的机构和零件为研究对象。名词术语：​

机器(Machine)：人类制造出来的、各组成部分具有确定相对运动的、可完成人们期望的预定职能（转换能量或做机械功等）的实物组合。内燃机、牛头刨床、自行车等就是常见的机器。​

机构：机构是用来传递运动和力，有一个构件为机架，用运动副连接起来的构件系统。一台机器可以由一个机构，也可以由多个机构组成。常用机构：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构等。​

构件：构件是指机构的运动单元体。如键、齿轮、螺栓等。构件可能是一个零件，也可能是由若干个零件组合的刚性体。如内燃机连杆就是由连杆体、连杆盖、螺母和螺栓等零件组成的构件，因为组合成连杆的各零件之间没有相对运动。​

零件：零件是指机器的制造单元体。机械零件又分通用零件和专用零件。通用零件是指各种机器普遍用到的零件，如螺栓、螺母、键、销等；专用零件是指某种机器才用到的零件，如内燃机的曲轴、活塞等。机械设计的基本要求：现实中的机械多种多样，因而相应的具体设计要求可能有所不同，但共同的基本要求都是适用、可靠、经济、美观。适用——满足预期的功能要求，技术性能良好、便于操作和维护。例如轿车要求有良好的乘坐、驾驶舒适性，良好的加速性能等。机器是需要人操纵控制的，机器用一段时间总是会出现材料老化、零件磨损等问题的，因此适用还包含有良好的操作性和维护性要求。可靠——要有良好的性能稳定性和安全防护装置。前者是指在预期的使用期限内，完成预定功能的概率要高；后者是指在误操作或偶然事件作用下要能避免伤人损机。经济——机器的研制费用、使用费用尽可能低，生产效率尽可能高，使用寿命尽可能长。也就是要求有尽可能好的综合经济效果。美观——造型优美、色调宜人。不同的使用者对造型是否优美有不同的评价，因此设计时必需明确产品的使用对象；对工业设备来讲，色调宜人的含义应是：使人的中枢神经既不是太紧张，也不是太松弛，从而使人发挥最高的效能。上述的８字要求说起来容易，做起来困难，它涉及到设计工作的方方面面。因此，要成为一个优秀的设计人员，必需在学好本课程的基础上学习更多的有关课程。本课程的性质：多数工程领域的工程技术人员，也会经常接触到各种类型的机械，他们应当具备一定的机械基础知识。因此，如同《机械制图》、《电工学》一样，《机械设计基础》是高校工科有关专业的一门重要的技术基础课。本课程的研究对象：常用机构（比如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构）、具有一般参数和一般工况下的通用零件（比如齿轮、滚动轴承、螺栓等）。本课程的研究内容：本课程实际上是《机械原理》和《机械零件》两课的合二为一。着重研究常用机构和机械中一般参数、一般工况的通用零件，具体内容如下：机械原理部分——研究常用机构(连杆、凸轮、齿轮、轮系和间歇运动机构)、机械运动理论的一些基本知识。机械零件部分——研究机械设计基础知识，常用联接(如螺纹联接、键联接)，机械传动（齿轮传动、带、链传动、蜗杆传动和螺旋传动），轴系零、部件（轴、轴承、联轴器）等，并扼要介绍国家标准和有关规范。本课程的任务：​

为学习有关专业机械设备课程提供必要的理论基础。​

初步具有分析和设计常用机构的能力；掌握通用机械零件的工作原理、结构特点、设计计算等基本知识。​

使学生学会使用手册和有关规范，具有设计机械传动装置和简单机械的能力。课程特点：​

多科综合：本课程涉及的常用机构、通用零件，从分析研究到设计计算，直至完成工作图，要用到多门基础课和技术基础课的知识(如机械制图、工程材料、机械制造基础、理论力学和材料力学等)。学习中要注意温习相关先修课的知识。​

各章内容联系不紧，显得零乱不系统：因本课涉及机构和零件较多，学习者如用习惯的基础课系统性来看待本课，会产生"不系统"、"没有统一研究规律"的错觉。实际上，本课程的全部内容可归结为两个问题："机构怎样才能实现人们需要的、理想的运动"，"零件怎样才能正常工作"。学习中注意把握这两个思路，就能在学习中逐步适应本课程的学习规律。​

设计步骤和结果不唯一：与基础课问题结论的唯一性不同，对于机械设计问题，从机构选型到选择材料、确定参数，往往都可在一定范围内变化，设计计算步骤也因具体情况而变，设计结果往往是不唯一的(这也正是机械设计的乐趣所在)。​

机械设计中，计算重要但不唯一：学习者必需逐步培养把理论计算和结构设计、工艺考虑等结合起