机械设计基础课件

课前一、课程名称：《机械设计基础Ⅰ》二、教材：《机械设计基础》（第五版）杨可桢等三、参考书：1.濮良贵、纪名刚等.《机械设计》（第八版）,北京：高等教育出版社,2007.2.陈立德.《机械设计基础》,北京：高等教育出版社,2004.3.郭瑞锋.《机械设计基础导教导学导考》,西北工业大学出版,2005.4.参考学习网站：①中国开放式教育资源网：（有世界著名大学的课程）②中国高等教育资源网：③中国机械网：、要求：•课堂纪律、回答问题情况；•考勤（5次课堂点名）；•作业情况。六、考试形式：闭卷，满分100分，七、成绩：满分100分。卷面占70％，平时占30％（课堂纪律10分、考勤5分、作业10分、实验5分）第0章绪论主要内容：1.课程研究的对象和内容2.本课程在教学中的地位3.机械设计的基本要求和一般过程4.学习本课程中应注意的问题§0-1本课程研究的对象和内容一、名词术语1.零件是机器加工(制造)的最小单元体。若将一部机器进行拆卸，拆到不可再拆的最小单元就是零件。2.构件构件是机构运动的最小单元体，是组成机构的基本要素。构件可能是一个零件，也可能是由若干零件固联在一起的一个独立运动的整体。注意：构件与零件联系与区别3.机构机构是用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统。从其功能来理解，机构是用来传递运动(或改变运动的形式)和力的可动装置。从机器的特征来看，机构是具有确定相对运动的构件组合体。如下图所示的连杆机构和齿轮机构。齿轮机构四足机器人（四杆机构）§0-1本课程研究的对象和内容机构的应用§0-1本课程研究的对象和内容冰淇淋灌装机构机构的应用§0-1本课程研究的对象和内容蜂窝煤压制机机构的应用§0-1本课程研究的对象和内容刻字机机构的应用§0-1本课程研究的对象和内容牛头刨床机构的应用§0-1本课程研究的对象和内容轧钢机机构的应用§0-1本课程研究的对象和内容铁板输送装置机构的应用§0-1本课程研究的对象和内容内燃机气缸机构的应用§0-1本课程研究的对象和内容机械手机构的应用§0-1本课程研究的对象和内容插秧机机构的应用§0-1本课程研究的对象和内容打谷机机构的应用§0-1本课程研究的对象和内容电阻自弯机机构的应用§0-1本课程研究的对象和内容玩具-跳跳鸡机构的应用§0-1本课程研究的对象和内容玩具乌龟机构的应用§0-1本课程研究的对象和内容玩具-熊猫吹泡泡4.机器机器是由若干机构组成的，用来变换或传递能量、物料和信息的装置。如图所示内燃机、装载机、挖掘机、焊接机器人、牛头刨床和自行车等就是常见的机器。§0-1本课程研究的对象和内容挖掘机焊接机器人机器的组成：就功能而言，机器一般包括四个基本组成部分：动力部分、传动部分、控制部分、执行部分。也包括一些辅助部分如冷却系统、润滑系统等等。根据机器的作用不同，习惯上也将机器分为原动机和工作机。将其它形式的能量变换为机械能的机器称为原动机。利用机械能去变换或传递能量、物料、信息的机器称为工作机。§0-1本课程研究的对象和内容机构与机器的区别：机构只有一个构件系统，而机器除构件系统之外还包含电气、液压等其它装置；机构只用于传递运动(或改变运动形式)和力，而机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量、物料、信息的功能。§0-1本课程研究的对象和内容5.机械机器和机构的总称。零件构件机构机器组成组成组成机械这些基本概念之间的关系机械在各行各业的应用§0-1本课程研究的对象和内容欧洲工业时期最早出现的汽车§0-1本课程研究的对象和内容悍马轿车§0-1本课程研究的对象和内容国产J10§0-1本课程研究的对象和内容美国F117§0-1本课程研究的对象和内容“勇气号”火星探测器§0-1本课程研究的对象和内容美国小鹰号航母§0-1本课程研究的对象和内容中国元级核潜艇§0-1本课程研究的对象和内容旋转导向钻井工具§0-1本课程研究的对象和内容游梁式抽油机二、设计的定义人类通过劳动改造世界，创造物质财富和精神财富，而最基础、最主要的活动是造物。设计便是造物活动进行预先的计划，可以把任何造物活动的计划技术和计划过程理解为设计。也可以理解为将人们头脑中的思考的物体变成实际物体的形式，为此而作出的全部信息数据的工作就是设计。换一句话说，设计就是人类大脑活动变成物化的中间桥梁。§0-1本课程研究的对象和内容三、本课程研究的对象和内容研究对象：机械（机构和机器）设计。研究内容：机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。内容主要有以下几个方面：1.机械零件常用材料及结构强度主要介绍机械零件常用材料及其选用原则，零件受力及变形的基本形式及其强度计算。§0-1本课程研究的对象和内容2.常用传动机构及机构运动方案设计（体现创新的工作）⑴机构的组成原理研究构件组成机构的原理以及各构件间具有确定运动的条件。⑵常用机构的分析和设计对常用机构的运动和工作特点进行分析，并根据一定的运动要求和工作条件来设计机构。⑶机构运动方案设计根据机器的工作要求选择机构的类型，并将这些机构合理地组合成为传动系统。§0-1本课程研究的对象和内容3.通用零件设计根据使用范围的不同，机械零件可分为两类：一类为广泛用于各种机械的通用零件，如齿轮、螺钉、轴等；另一类则是只用在某些机械中的专用零件，如叶轮、活塞等。本课程只研究通用零件的设计和选用问题，包括零件工作能力设计和结构设计（如轴、齿轮、带轮、链轮等），以及标准零、部件的选用等问题（如轴承、螺栓等）。4.机械结构设计（体现创新的工作）从使零部件具有较好的加工和装配工艺性及技术经济性出发，以对零部件的功能、性能、生产成本进行综合分析和比较为基础，进行合理的结构设计。§0-1本课程研究的对象和内容5.有关机械总体设计中的一些问题如机械的平衡和调速，机械设计的基本要求和一般步骤，工作循环图等。机械设计基础课程概览绪论机械原理部分机械零件部分机构组成理论常用机构机器动力学基础联接机械传动轴系零、部件自由度与速度分析平面连杆机构凸轮机构齿轮机构轮系其它常用机构机械速度波动调节回转件的平衡机械零件设计概论联接齿轮传动蜗杆传动带、链传动轴滑动轴承滚动轴承联轴器与离合器弹簧§0-1本课程研究的对象和内容机械的设计制造及使用水平是衡量一个国家现代化程度的重要标志（我国目前设计水平是先进的，使用水平也是先进的，就是制造方面是一个瓶颈）。机械设计基础是一门研究机械传动及其设计中的一些基础知识的课程，是高等学校工科有关专业的一门重要技术基础课。§0-2本课程在教学中的地位一、机械设计的基本要求1.设计机械应满足的基本要求是：在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低，在预定使用期限内安全可靠、操作方便、维修简单和造型美观等。§0-3机械设计的基本要求和一般过程2.具体有如下三个方面要求：①使用要求:所设计的机械应在规定的寿命期限内能正常完成预期的使用功能。这是最主要的要求。②经济要求:所设计的机械设备应在设计、制造和使用的全过程中都有低的成本。③社会要求:操作要方便，使操作者感到安全舒适；要有大方宜人的外形和色彩，具有市场竞争力；要符合国家环境保护等有关法令。§0-3机械设计的基本要求和一般过程机械设计的一般过程一、应注意本课程的性质和特点本课程是建立在物理、数学、力学、机械制图等课程之后的一门技术基础课。它不是专业课，不专门研究某一种机械，而是研究组成一般机械的常用机构、通用零件和在机械设计中一些常遇到的基本共性问题。在本课程的学习过程中要综合应用以前所学的各有关知识，着手解决工程实际中的具体问题。本课程在内容上虽然缺乏明显的系统性，但实践性很强。要学好本课程，平时要多留意观察分析所遇到的各种机械，以丰富自己的感性知识，并用所学的理论知识去分析它，以加深理解。§0-4学习本课程中应注意的问题二、要学会具体问题具体分析的方法因为任何工程实际问题都会具有一定的特殊性。一般来说，一个设计方案，即使是最优方案也不是毫无缺点、尽善尽美的，能在具体条件下满足要求、扬长避短，充分发挥其优势的就是一个好设计方案。通常在设计方案完成后，该方案的优点得到了发挥，但客观上存在于方案中的缺点也带了进来，这就需要进一步在结构设计上设法克服。§0-4学习本课程中应注意的问题三、要有工程观点所谓工程观点就是要讲究经济、实用、高效。一个实际工程问题，一般都可通过多种途径，用不同的方法获得解决，至于最终采用哪种途径，用什么方法，这就要求设计人员具有分析、比较、判断、决策的能力。在学习时着重培养自己这方面的能力是十分重要的。§0-4学习本课程中应注意的问题四、本课程的术语、符号、公式较多术语是工程界的通用语言，必须正确理解它的含义。对大多数公式（除少数基本公式外）来说都不需要强记，只要能正确理解和使用即可。为此必须了解公式的适用场合，式中各符号的意义，所使用的单位及各参数的合理选用范围。因此，在学习时应把注意力集中在掌握设计观点和设计方法上，应着重理解而不是强记，要勤思考、多实践。§0-4学习本课程中应注意的问题