机械设计概论.ppt

1、机械设计概论机械设计概论0-1 0-1 机械的组成机械的组成0-2 0-2 本课程的内容、性质和任务本课程的内容、性质和任务0-3 0-3 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0-4 0-4 机械零件的工作能力和计算准则机械零件的工作能力和计算准则0-5 0-5 机械设计中常用材料的选用原则机械设计中常用材料的选用原则0-6 0-6 许用应力和安全系数许用应力和安全系数0-1 0-1 机械的组成机械的组成顾名思义，本课程研究对象为：顾名思义，本课程研究对象为：机械机械机械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。人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的组合体。任何

2、机械都经历了：任何机械都经历了：简单简单复杂的发展过程。复杂的发展过程。天然工具天然工具 简单机器简单机器 工业革命工业革命 现代机器现代机器如：火车的发展：如：火车的发展：蒸汽机车蒸汽机车内燃机车内燃机车电力机车电力机车高速列车高速列车磁浮列车磁浮列车起重机的发展起重机的发展:斜斜面面杠杠杆杆起起重重轱轱辘辘滑滑轮轮组组手手动动(电电动动)葫葫芦芦现现代代起起重重机机（包包括括：龙门吊吊、鹤式式吊吊、汽汽车吊吊、卷卷扬机机、叉叉车、电梯梯电脑控制）控制）蒸汽机车蒸汽机车内燃机车内燃机车电力机车电力机车高速列车高速列车磁浮列车磁浮列车机械机械机构机构机器机器机器机器根据某种具体使用要求而设计的

3、多件实物的组合根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组合 体。体。机构机构能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件 实物的组合体。如：实物的组合体。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。如如:缝纫机缝纫机、洗衣机洗衣机、数控车床数控车床、发射塔发射塔等。等。机机器器的的种种类类繁繁多多，结结构构、性性能能和和用用途途等等各各不不相相同同，但但具具有有相同的基本特征相同的基本特征。缝纫机缝纫机控制器控制器(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)潘存云教授研制洗衣机洗衣机数控车

4、床数控车床发射塔、运载火箭都是庞大的机器。发射塔、运载火箭都是庞大的机器。65438712910内燃机内燃机工作原理：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 进入气缸；进入气缸；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，在顶部点火燃烧；在顶部点火燃烧；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，废气体被排出气缸。活塞上行，排气阀开启，废气体被排出气缸。内燃机内燃机组成：组成：气缸体气缸体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

5、轮7、推杆推杆8、齿轮齿轮9、10内燃机的工作过程：内燃机的工作过程：进气进气压缩压缩爆炸爆炸排气排气活活塞塞的的往往复复运运动动通通过过连连杆杆转转变变为为曲曲轴轴的的连连续转动，该组合体称为：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凸轮轮和和推推杆杆用用来来启启闭闭进进气气阀阀和和排排气气阀阀，将将凸凸轮轮的的连连续续转转动动转转变变为为推推杆杆的的往往复复移移动动，称为：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，改变转两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动作，改变转速的大小和方向，称为：速的大小和方向，

6、称为：各部分协调动作的结果：各部分协调动作的结果：热能热能 机械能机械能齿轮机构齿轮机构根据功能的不同，一部完整的机器由以下四部分组成：根据功能的不同，一部完整的机器由以下四部分组成：原动部分原动部分是机器的动力来源，最常见的是电动机和内燃机。是机器的动力来源，最常见的是电动机和内燃机。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。控制部分控制部分使机器的原动部分、传动部分、工作部分按一定的使机器的原动部分、传动部分、工作部分按一定的 顺序和规律运动，完成给定的工作循环。保

7、证机器顺序和规律运动，完成给定的工作循环。保证机器 的启动、停止和正常协调动作的启动、停止和正常协调动作。原动部分原动部分传动部分传动部分工作部分工作部分控制系统控制系统辅助系统（如仪表、照明等）辅助系统（如仪表、照明等）轿车组成：轿车组成：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，完成有用功或实现能量的代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量的 转换。转换。根据工作类型，机器可分为：根据工作类型，机器可分为：动力机器动力机器实现能量转换实现能量转换工作机器工作机器完成有用功完成有用功信息机器信息机器

8、获取或处理各种信息获取或处理各种信息机构的共有特征：机构的共有特征：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；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。机器与机构的关系：机器与机构的关系：任意复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组合任意复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组合 而成的。而成的。从从结结构构和和

9、运运动动学学的的角角度度分分析析，机机器器和和机机构构之之间间并并无无区区别别，都都是是具具有有确确定定相相对对运运动动的的各各种种实实物物的的组组合合，所所以以，通通常常将将机器和机构统称为机械机器和机构统称为机械。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：机构主要用来传递和变换运动；机器主要用来传递机构主要用来传递和变换运动；机器主要用来传递和变换能量。和变换能量。从从制造制造的角度来看，任何机器都是由许多的角度来看，任何机器都是由许多零件零件组合而成的。组合而成的。零件零件组成机器的组成机器的最小最小单元，也是机器的单元，也是机器的制造制造单元。单元。若将一部机器进行拆卸，

10、拆到不可再拆的若将一部机器进行拆卸，拆到不可再拆的最小单元最小单元就是零件。就是零件。从从运动运动的角度来看，机器是由若干可以相对运动的的角度来看，机器是由若干可以相对运动的构件构件组装组装而成的。而成的。构件构件机器中机器中最小最小的的运动运动单元。单元。构件可以是构件可以是单一的零件单一的零件（如（如曲轴曲轴），也可以是由），也可以是由若干个零件若干个零件组成的刚性结构组成的刚性结构。如内燃机中的。如内燃机中的连杆连杆和和齿轮装置齿轮装置。曲曲 轴轴内内燃燃机机中中连连杆杆由由三个三个零件组成的构件零件组成的构件构件构件零件零件1零件零件2零件零件3构件与零件的区别：构件与零件的区别：构件

11、构件是机器的是机器的运动运动单元；单元；零件零件是机器的是机器的制造制造单元。单元。按用途分，零件可分为按用途分，零件可分为专用零件专用零件和和通用零件通用零件。专用零件专用零件只在只在一定类型机器一定类型机器中使用的零件，如内中使用的零件，如内 燃机的活塞、曲轴等。燃机的活塞、曲轴等。通用零件通用零件各种机器各种机器中普遍使用的零件，如螺钉、中普遍使用的零件，如螺钉、轴、齿轮等。轴、齿轮等。标准件标准件制定了制定了国家标准国家标准，并由，并由专门工厂生产专门工厂生产 的零件。如：螺母、螺栓等。的零件。如：螺母、螺栓等。零件零件 构件构件 机构机构 机器机器02 本课程的内容、性质和任务本课程

12、的内容、性质和任务一、本课程的内容一、本课程的内容 主要阐述机械设计的一般原则和程序、机械的组成、主要阐述机械设计的一般原则和程序、机械的组成、常用的机械传动（如常用的机械传动（如V带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动和连杆机构、凸轮机构、步进传动机构等）以及通用的联动和连杆机构、凸轮机构、步进传动机构等）以及通用的联接零件、轴系零件的工作原理、特点和基本设计方法或选用接零件、轴系零件的工作原理、特点和基本设计方法或选用原则。原则。二、本课程的性质和任务二、本课程的性质和任务课程性质：课程性质：技术基础课技术基础课研究组成一般机械的常用机构、通用零件和在机械设计中

13、一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。些常遇到的基本共性问题。本课程的特点：是本课程的特点：是工程制图、工程材料、金属工艺学、理工程制图、工程材料、金属工艺学、理论力学，材料力学、金工实习论力学，材料力学、金工实习等理论知识和实践技能的综等理论知识和实践技能的综合运用。合运用。学习本课程时应注意以下几点：学习本课程时应注意以下几点：1）要学会具体问题具体分析的方法要学会具体问题具体分析的方法。2）本课程的术语、符号、公式较多，必须给以足够）本课程的术语、符号、公式较多，必须给以足够 的的 注意。注意。3）要有工程观点。）要有工程观点。通过本课程的学习，应

14、达到的基本要求是：通过本课程的学习，应达到的基本要求是：1）掌握机构的结构原理、运动特性和机械动力学的基本知识，掌握机构的结构原理、运动特性和机械动力学的基本知识，初步具有分析和设计基本机构的能力，并对机械运动方案的初步具有分析和设计基本机构的能力，并对机械运动方案的确定有所了解。确定有所了解。2）掌握通用机械零件的工作掌握通用机械零件的工作原理、特点、选用和设计计算原理、特点、选用和设计计算的基本知识，并初步具有设计的基本知识，并初步具有设计一般简单机械及常用机械传动一般简单机械及常用机械传动装置的能力。装置的能力。3）具有运用标准、规范、手具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的册、

15、图册等有关技术资料的能力。能力。03 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一、机械设计的基本要求一、机械设计的基本要求机械设计机械设计-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、效率高、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。成本低、安全可靠、操作方便、维修简单和造型美观。具体说来，主要有以下几方面：具体说来，主要有以下几方面：1、使用要求、使用要求 实现预定功能，工作可靠实现预定功能，工作可靠2、经济性要求、经

16、济性要求 三方面：生产成本低、使用消耗小、维护费用低。三方面：生产成本低、使用消耗小、维护费用低。措施：措施：1 1）设计中采用）设计中采用“三化三化”零部件；零部件；标准化、系列化、通用化标准化、系列化、通用化2 2）应用成熟的新技术、新材料。）应用成熟的新技术、新材料。3 3）选用高效率设备，减少动力、燃料消耗。）选用高效率设备，减少动力、燃料消耗。4 4、环保、外观造型要求、环保、外观造型要求颜色、造型，噪音、废气、废液。颜色、造型，噪音、废气、废液。5 5、其他专用要求、其他专用要求3 3、操作方便，运行安全可靠、操作方便，运行安全可靠二、机械设计的一般程序二、机械设计的一般程序机械设计是一个机械设计是一个创新创新与与借鉴借鉴相结合的过程，一般程相结合的过程，一般程序如下：序如下：设计任务设计任务调研调研总体设计总体设计技术设计技术设计试制试制投产投产试验试验修改修改 04 机械零件的工作能力和计算准则机械零件的工作能力和计算准则一、机械零件的工作能力一、机械零件的工作能力机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。失效。工作能力工作能