机械设计绪论
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机械设计基础
河南科技大学 机械原理及机械设计教研室
第 0 章
绪 论
§0-1 本课程研究的对象及内容 §0-2 本课程在教学中的地位 §0-3 机械设计的基本要求和一般过程 §0-4 如何进行本课程的学习 §0-5 教学安排
§0－1 本课程研究的对象和内容
一、研究对象 机械 ——用来减轻或替代人类劳动的多件实物的组合体。 机械 机器 机构 的总称
四、答疑： 答疑：
时间：周二下午 4:30～6:00 地点：②号楼一楼中厅东132房间
机械原理及机械设计教研室
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传感器
执行部分
传感器
机器的主体
控 制
系
统
机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但具有 相同的基本特征。
§0－1 本课程研究的对象和内容
典型机器的分析： 典型机器的分析： 内燃机 1.组成： 组成： 组成 1—汽缸体 4 —排气阀 7—凸轮 2 .工作原理： 工作原理： 工作原理 2—活塞 5—连杆 8—顶杆 3—进气阀 6—曲轴 9、10 —齿轮
§0－1 本课程研究的对象和内容
零件的分类 通用零件：在各种机器中普遍使用，例如：齿轮、链、轴、 螺栓、螺母、轴承等。
专用零件：只有在特定的机器中才用到，具有特殊的功能。 例如：曲轴、叶片、犁铧、枪栓等。
§0－1 本课程研究的对象和内容
二、内容 常用机构 通用零(部)件 工作原理、结构特点、基本设计理论和计算方法 第1章 平面机构的自由度和速度分析 第2章 平面连杆机构 第3章 第4章 第5章 第6章 凸轮机构 齿轮机构 齿轮系 其它常用机构
机器举例： 内燃机、牛头刨床、 翻斗车、电阻打弯机、 缝纫机、 送料机、蛋糕切片机、 榨油机、 玩具、 机械手、 工业机器人等。 人们为了满足生产和生活的需要，设计和制造了类型繁多、 功能各异的机器。
§0－1 本课程研究的对象和内容
机器的组成
一台完整的机器的组成大致可包括： 润滑、显示、照明等辅助系统
§０-4 教学安排
一、计划学时与教学环节： 计划学时与教学环节： 计划学时 共96学时，课程设计３周（下学期进行）。 学时， 下学期进行）。 学时 课程设计３ 其中本学期40学时（包括 学时实验），下学期 学时实验），下学期5６ 其中本学期 学时（包括4学时实验），下学期 ６学时 学时 教学环节 课堂教学、实验、作业、设计、答疑等。 课堂教学、实验、作业、设计、答疑等。 二、教材及参考书目
教 材： 《机械设计基础》第四版，杨可桢、程光蕴主编，
高等教育出版社
课程设计指导书： 《机械设计课程设计指导书》王昆主编，
高等教育出版社
§０-4 教学安排
三、要求： 要求：
作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整， 作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整，作业量未达到规定 者不能参加考试。 者不能参加考试。 上课认真听讲，及时消化。 上课认真听讲，及时消化。 仔细观察实物和模型，欢迎到实验室参观。 仔细观察实物和模型，欢迎到实验室参观。
常用机构 本学期学 习的内容 机器动力学
第7章 机械运转速度波动的调节 第8章 回转件的平衡
通用零(部)件 第9章 ～ 第18章
§0-2本课程在教学计划中的地位
一、本课程在教学计划中的地位 基础课 技术基础课 专业课 专门机械知识 基础理论 机械共性问题 先修课程：高等数学、物理、机械制图、理论力学、金工实习等 二、学习目的 为学习专业机械设备课程打好基础； 使技术人员在了解各种机械的传动原理、设备的正确使用和 维护以及设备的故障分析等方面获得必要的基本知识； 为现有机械的合理使用和革新改造打下基础。
§0-机械设计的基本要求和一般过程
机械设计的一般过程 机械设计的一般过程： 一般过程
明确设计要求（确定设计对象的预期功能、有关指标及限制条件) 提出设计方案（拟定总体布置，进行粗略计算， 得出可供比较的多种设计方案，从中选取最佳方案) 总体设计（进行分析计算和经济评价，绘制总体设计图) 结构设计（完成加工制造所需的总装图、零件工作图及技术文件) 试制、鉴定（通过样机试制，从技术上、经济上做出全面评价) 产 品 定 型
原动机部分
传感器
传动部分
传感器
执行部分
传感器
控 制
系
统
§0－1 本课程研究的对象和内容
机器
=
原动机 传动系统 (动力部分) + 控制系统
辅助系统
+ 执行部分
轿 车 组 成
§0－1 本课程研究的对象和内容
机器的组成
一台完整的机器的组成大致可包括： 润滑、显示、照明等辅助系统
原动机部分
传感器
传动部分
③代替或减轻人类劳动完成有用功或实现
§0－1 本课程研究的对象和内容
机器和机构的区别和联系： 机器和机构的区别和联系： 区别：研究的着重点不同 机构——一个运动件系统，实现运动的转换或力的传递 机器——除了运动系统以外，还包含有电器、液压等控制装置， 完成能量（信息）的传递、转换或作有益的机械功 从结构和运动的观点来看，两者并无区别。 联系：机器由机构组成，一部机器包含不同的机构；不同的 机器可能包含相同的机构 装载机构
化学能
机械能
机器—根据某种使用要求而设计的一种执行机械运动的装置， 机器
是可用来变换或传递能量、 是可用来变换或传递能量、物料和信 息的机构组合体。 息的机构组合体。
§0－1 本课程研究的对象和内容百度文库
机器的特征： 机器的特征： ①人为的实物组合体； ②各部分有确定的相对运动； 能量、物料和信息的转换 。 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： 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， 称为： 齿轮机构 机构—能够用来传递运动和力改变运动形式的机械装置。如： 机构 连杆机构、 凸轮机构、 齿轮机构等。 机构的特征
§0-３机械设计的基本要求和一般过程
机械设计的基本要求： 机械设计的基本要求
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、造型美观，
机械设计包含的主要内容： 机械设计包含的主要内容：
确定机械的工作原理 选择合适的机构 拟定设计方案 运动分析和动力分析 计算各构件上的载荷 零部件的工作能力计算 总体设计 结构设计
§0-3 如何进行本课程的学习
一、特点 它既有理论课的性质，又兼有专业课的特点； 理论性、逻辑性、系统性较强； 名词、概念、公式、图形较多，几何概念强； 与工程实际联系密切。 二、学习中应注意 抓住基本概念和分析、设计的基本原理，注意原理、方法在 机械工程实际中的应用范围和条件，理论联系实际，注意观察 日常生活和生产中的机器、机构； 逻辑思维和形象思维相结合； 机构的静态图形和动态图形相结合； 要有工程观点（选择与比较、工程实际的灵活性、可行性等）
8 7 9 3 4 2 1 5 6
活塞下行，进气阀开启，混合气体 进入汽缸； 活塞上行，进气阀关闭，混合气体被压 10 缩，在顶部点火燃烧； 高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭； 活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。
§0－1 本课程研究的对象和内容
3.内燃机的工作过程： 内燃机的工作过程： 内燃机的工作过程 进气 压缩 爆炸 排气
§0－1 本课程研究的对象和内容
构件与零件 构件：运动的单元 例：内燃机中的连杆 轴套
内燃机 连杆
螺栓 垫圈 螺母
连杆体 轴瓦
连杆盖
§0－1 本课程研究的对象和内容
零件：组成机器的不可拆的单元。例如：螺钉、键等。 部件：由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的 组合体。例如：联轴器、滚动轴承等。
河南科技大学 机械原理及机械设计教研室
第 0 章
绪 论
§0-1 本课程研究的对象及内容 §0-2 本课程在教学中的地位 §0-3 机械设计的基本要求和一般过程 §0-4 如何进行本课程的学习 §0-5 教学安排
§0－1 本课程研究的对象和内容
一、研究对象 机械 ——用来减轻或替代人类劳动的多件实物的组合体。 机械 机器 机构 的总称
四、答疑： 答疑：
时间：周二下午 4:30～6:00 地点：②号楼一楼中厅东132房间
机械原理及机械设计教研室
返回
传感器
执行部分
传感器
机器的主体
控 制
系
统
机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但具有 相同的基本特征。
§0－1 本课程研究的对象和内容
典型机器的分析： 典型机器的分析： 内燃机 1.组成： 组成： 组成 1—汽缸体 4 —排气阀 7—凸轮 2 .工作原理： 工作原理： 工作原理 2—活塞 5—连杆 8—顶杆 3—进气阀 6—曲轴 9、10 —齿轮
§0－1 本课程研究的对象和内容
零件的分类 通用零件：在各种机器中普遍使用，例如：齿轮、链、轴、 螺栓、螺母、轴承等。
专用零件：只有在特定的机器中才用到，具有特殊的功能。 例如：曲轴、叶片、犁铧、枪栓等。
§0－1 本课程研究的对象和内容
二、内容 常用机构 通用零(部)件 工作原理、结构特点、基本设计理论和计算方法 第1章 平面机构的自由度和速度分析 第2章 平面连杆机构 第3章 第4章 第5章 第6章 凸轮机构 齿轮机构 齿轮系 其它常用机构
机器举例： 内燃机、牛头刨床、 翻斗车、电阻打弯机、 缝纫机、 送料机、蛋糕切片机、 榨油机、 玩具、 机械手、 工业机器人等。 人们为了满足生产和生活的需要，设计和制造了类型繁多、 功能各异的机器。
§0－1 本课程研究的对象和内容
机器的组成
一台完整的机器的组成大致可包括： 润滑、显示、照明等辅助系统
§０-4 教学安排
一、计划学时与教学环节： 计划学时与教学环节： 计划学时 共96学时，课程设计３周（下学期进行）。 学时， 下学期进行）。 学时 课程设计３ 其中本学期40学时（包括 学时实验），下学期 学时实验），下学期5６ 其中本学期 学时（包括4学时实验），下学期 ６学时 学时 教学环节 课堂教学、实验、作业、设计、答疑等。 课堂教学、实验、作业、设计、答疑等。 二、教材及参考书目
教 材： 《机械设计基础》第四版，杨可桢、程光蕴主编，
高等教育出版社
课程设计指导书： 《机械设计课程设计指导书》王昆主编，
高等教育出版社
§０-4 教学安排
三、要求： 要求：
作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整， 作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整，作业量未达到规定 者不能参加考试。 者不能参加考试。 上课认真听讲，及时消化。 上课认真听讲，及时消化。 仔细观察实物和模型，欢迎到实验室参观。 仔细观察实物和模型，欢迎到实验室参观。
常用机构 本学期学 习的内容 机器动力学
第7章 机械运转速度波动的调节 第8章 回转件的平衡
通用零(部)件 第9章 ～ 第18章
§0-2本课程在教学计划中的地位
一、本课程在教学计划中的地位 基础课 技术基础课 专业课 专门机械知识 基础理论 机械共性问题 先修课程：高等数学、物理、机械制图、理论力学、金工实习等 二、学习目的 为学习专业机械设备课程打好基础； 使技术人员在了解各种机械的传动原理、设备的正确使用和 维护以及设备的故障分析等方面获得必要的基本知识； 为现有机械的合理使用和革新改造打下基础。
§0-机械设计的基本要求和一般过程
机械设计的一般过程 机械设计的一般过程： 一般过程
明确设计要求（确定设计对象的预期功能、有关指标及限制条件) 提出设计方案（拟定总体布置，进行粗略计算， 得出可供比较的多种设计方案，从中选取最佳方案) 总体设计（进行分析计算和经济评价，绘制总体设计图) 结构设计（完成加工制造所需的总装图、零件工作图及技术文件) 试制、鉴定（通过样机试制，从技术上、经济上做出全面评价) 产 品 定 型
原动机部分
传感器
传动部分
传感器
执行部分
传感器
控 制
系
统
§0－1 本课程研究的对象和内容
机器
=
原动机 传动系统 (动力部分) + 控制系统
辅助系统
+ 执行部分
轿 车 组 成
§0－1 本课程研究的对象和内容
机器的组成
一台完整的机器的组成大致可包括： 润滑、显示、照明等辅助系统
原动机部分
传感器
传动部分
③代替或减轻人类劳动完成有用功或实现
§0－1 本课程研究的对象和内容
机器和机构的区别和联系： 机器和机构的区别和联系： 区别：研究的着重点不同 机构——一个运动件系统，实现运动的转换或力的传递 机器——除了运动系统以外，还包含有电器、液压等控制装置， 完成能量（信息）的传递、转换或作有益的机械功 从结构和运动的观点来看，两者并无区别。 联系：机器由机构组成，一部机器包含不同的机构；不同的 机器可能包含相同的机构 装载机构
化学能
机械能
机器—根据某种使用要求而设计的一种执行机械运动的装置， 机器
是可用来变换或传递能量、 是可用来变换或传递能量、物料和信 息的机构组合体。 息的机构组合体。
§0－1 本课程研究的对象和内容百度文库
机器的特征： 机器的特征： ①人为的实物组合体； ②各部分有确定的相对运动； 能量、物料和信息的转换 。 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： 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， 称为： 齿轮机构 机构—能够用来传递运动和力改变运动形式的机械装置。如： 机构 连杆机构、 凸轮机构、 齿轮机构等。 机构的特征
§0-３机械设计的基本要求和一般过程
机械设计的基本要求： 机械设计的基本要求
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、造型美观，
机械设计包含的主要内容： 机械设计包含的主要内容：
确定机械的工作原理 选择合适的机构 拟定设计方案 运动分析和动力分析 计算各构件上的载荷 零部件的工作能力计算 总体设计 结构设计
§0-3 如何进行本课程的学习
一、特点 它既有理论课的性质，又兼有专业课的特点； 理论性、逻辑性、系统性较强； 名词、概念、公式、图形较多，几何概念强； 与工程实际联系密切。 二、学习中应注意 抓住基本概念和分析、设计的基本原理，注意原理、方法在 机械工程实际中的应用范围和条件，理论联系实际，注意观察 日常生活和生产中的机器、机构； 逻辑思维和形象思维相结合； 机构的静态图形和动态图形相结合； 要有工程观点（选择与比较、工程实际的灵活性、可行性等）
8 7 9 3 4 2 1 5 6
活塞下行，进气阀开启，混合气体 进入汽缸； 活塞上行，进气阀关闭，混合气体被压 10 缩，在顶部点火燃烧； 高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭； 活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。
§0－1 本课程研究的对象和内容
3.内燃机的工作过程： 内燃机的工作过程： 内燃机的工作过程 进气 压缩 爆炸 排气
§0－1 本课程研究的对象和内容
构件与零件 构件：运动的单元 例：内燃机中的连杆 轴套
内燃机 连杆
螺栓 垫圈 螺母
连杆体 轴瓦
连杆盖
§0－1 本课程研究的对象和内容
零件：组成机器的不可拆的单元。例如：螺钉、键等。 部件：由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的 组合体。例如：联轴器、滚动轴承等。