机械工程导论第四讲_图文
机械工程导论
《机械工程导论》教学大纲课程编号：课程类型：专业基础课课程名称：机械工程导论英文名称：An Introduction to Mechanical Engineering适用专业：机械设计制造及其自动化总学时：20学分：1考核方式：考查一、本课程的性质、目的及任务机械工程导论是机械设计制造及其自动化专业的一门导论性课程，属技术基础课。
通过本课程学习，使学生对本专业有一个完整的了解和明确的认识，即：本专业是什么、学什么、做什么。
根据机械类学生CDIO大纲要求，本课程为学生讲授本专业的基本知识，为学生构建一个本专业学生应掌握的理论知识的框架和基本技能的框架，并对学生个人能力的培养提出具体要求。
通过对课程群及主干课程的介绍，结合工程实际应用，激发学生对本专业的学习兴趣，为学生今后的专业学习和学生个人能力的发展提供一个正确的引导。
二、课程教学的基本要求1．了解机械工业在现代化建设中的地位和作用，对机械工程专业有正确的认识。
2．了解机械工程师的任务和职责，熟悉本专业学生应具备的基本理论、基本技能和个人能力培养的基本要求。
3．了解机械系统，掌握机器的基本组成。
了解机械系统设计的一般程序和方法。
4．了解本专业课程体系和主干课程的基本内容，掌握本专业课程学习的基本规律和方法，为一级项目设计提供基础。
三、课程教学内容1．概述1.1 机械工业在现代化建设中的作用机械工业发展概要、机械工业在现代化建设中的地位和作用1.2 机械设计制造及其自动化专业概述1.3 本课程的任务2. 机械工程师2.1 机器的组成（以机电一体化产品为例）2.2 工程师的任务和职责科学家研究东西，工程师建造东西（科学家研究未知世界，工程师创造未来世界）2.3 工程师的能力现代工程师应具备的6个方面的能力（1）能正确判断和解决工程实际问题的多面手；（2）应具有更好的交流能力、合作精神以及一定的商业和行政领导能力；（3）懂得如何去设计和开发复杂的技术系统；（4）了解工程与社会间的复杂关系；（5）能胜任跨学科的合作；（6）养成终生学习的能力与习惯，以适应和胜任多变的职业领域。
机械工程导论
专业介绍：本专业培养具备机械设计铣制造基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、以机械设计与制造为基础，融入计算机科学、信息技术、自动控制技术的交叉学科，主要任务是运用先进设计制造技术的理论与方法，解决现代工程领域中的复杂技术问题，以实现产品智能化的设计与制造。
运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。
业务培养目标：本专业培养具备机械设计制造基础知识与应用能力，能在工业主产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才业务培养要求：本专业学生主要学习机械设计与制造的基础理论，学习微电子技术、计算机技术和信息处理技术的基本知识，受到现代机械工程师的基本训练，具有进行机械产品设计、制造及设备控制、生产组织管理的基本能力毕业生应获得以下几方面的知识和能力：.1. 具有较扎实的自然科学基础、较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；2. 较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括力学、机械学、电工与电子技术、机械工程材料、机械设计工程学、机械制造基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识。
3. 具有本专业必需的制图、计算、实验、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能；4. 具有本专业领域内某个专业方向所必要的专业知识，了解其科学前沿发展趋势；5. 具有初步的科学研究、科技开发及组织管理能力；⏹ 6.⏹机械设计专业课选修课基础课⏹在高中文化知识的基础上，掌握本专业所必需的基础知识、基本原理和较熟练的专业实践技能：机械制图、工程材料、工程力学，机械原理、工程经济，机械设计基础、电工与电子技术、微机系统原理与接口技术、机械工程材料、制造技术基础、微机电系统与制造，设备故障诊断、机电驱动技术、机械制造工艺学、控制工程、测试技术、数控技术、金属材料专业课⏹ 1.）课堂教学：以适用、实用为原则，优化知识技能结构，形成与应职岗位相一致的教学内容。
机械工程概论西南交通大学PPT课件
从外界吸入空气作为工质，以空气中所含的氧作为氧化剂的喷 气发动机称为空气喷气发动机。
燃料和氧化剂都由发动机或飞行器本身携带的喷气发动机，称 为火箭喷气发动机，或简称火箭发动机。
蒸气机
汽车动力的演变
汽车发动机构造
桦式犁、圆盘犁、凿式犁和旋耕机等；表土
耕作机械包括圆盘耙、钉齿耙镇压器和中耕
机等；联合耕作机械能一次完成土壤的基本
耕作和表土耕作——耕地和耙地 ，其形式可
以是两台不同机具的组合，如铧式犁—钉齿
耙、铧式犁—旋耕机等，也可以是两种不同
工作部件的组合，由铧式犁犁体与立轴式旋
耕部件组成的耕耙犁等。
耕作机械
第二章 机械工程的应用领域
第一节 农业机械
农业机械是在作物种植业和畜牧业生产 过程中，以及农、畜产品初加工和处理过程 中所使用的各种机械。
农业机械包括农用动力机械、农田建设 机械、土壤耕作机械、种植和施肥机械、植 物保护机械、农田排灌机械、作物收获机械、 农产品加工机械、畜牧业机械和农业运输机 械等。广义的农业机械还包括 林业机械、 渔业机械和蚕桑、养蜂、食用菌类培植等农 村副业机械。
• 另一部分农业机械则与其他行业通用，可以 根据农业的特点和需要直接选用，如农用动力机 械、农田 排灌机械中的水泵等；或者根据农业的 特点和需要，把这些机械设计成农用变型，如农 业运输机械中的农用汽车、挂车和农田建设机械 中的土、石方机械等。
耕作机械
•
土壤基本耕作机械是用以对土壤进行翻
耕、松碎或深松、碎土 等所用的机械，包括
锤式破碎机
对辊破碎机
颚式破碎机
球磨机
机械工程概论课件PPT课件
般要求具有较高综合机械性能的重要结构零件，都要经过调 质处理。
第28页/共38页
2、 表面处理技术 表面技术是利用各种物理的、化学的或机械的方法，使金属表面
获得特殊的化学成分、组织结构和性能，从而提高金属零件或构件 使用寿命的技术。
特点： ①只需进行表面改性或强化，可以节约材料。 ②可以获得特殊的表面层。 ③表面涂层很薄，涂层用料少。 ④可以用于修复已损坏、失效的零件。 表面技术的分类 ①表面覆层 镀层（电镀、化学镀等）、热喷涂、涂料涂装、陶瓷涂敷、 化学转化膜、堆焊、气相沉积、着色染色等。
用于制造滚动轴承的滚珠、套圈
第16页/共38页
名称 普通黄铜
铸锰黄铜 铸铝合金
纯铜
牌号 H62
应用举例 散热器、垫圈等
ZCuZnPb2 轴瓦、轴套
ZL102
耐磨性中上等零 件
T1
电线、导电螺钉
等
说明 “H”---黄铜；、62---质量分数 60.5~63.5%
Z----铸；L---铝；102---顺序 号 T`1---四种纯铜中的第一种 ； 99.50%
回火的目的：为了消除淬火时因冷却过快而产生的内应力，降低 金属材料的淬性，使它具有一定的韧性。
根据加热温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回 火。
第27页/共38页
（1）低温回火：回火温度为150～250℃。低温回火能消除一定 的内应力，适当地降低钢的脆性，提高韧性，同时工件仍保持高 硬度、高耐磨性，应用于各种量具和刃具。
是最有代表性、性能最优越的塑料(即树脂)基复合材料
优点 碳纤维的强度比钢大四倍，重量只有钢的1／4，比铝还轻。 与玻璃钢相比，强度高0.5～1倍，弹性模量高2～4倍。 ①很高的耐腐蚀性； ②优良的热特性(绝热性，隔热性和尺寸稳定性等)； ③一定的电性能(通电发热，防静电干扰，导电性等)； ④滑动特性(耐磨性，润滑性)； ⑤减振性能(减振防噪等)；⑥放射线特性(X射线透过性)等。
机械工程导论
一、概念1、零件：机械制造中的基本单元。
2、构件：机械运动的基本单元。
3、部件：由若干个零件组成的装配体。
4、机构：由两个以上构件通过活动连接以实现给定运动的组合体，其各组成部分之间具有一定的相对运动用来传递运动与动力，或实现某种特定的运动。
5、机器：由一个或一个以上的机构组成，具有确定的机械运动并完成一定有用工作过程的装置。
6、机械：机器和机构的总称。
7、机械工程：包括机械学和机械制造学两大学科。
二、简答1、零件和构件的区别：零件是机械制造中的基本单元，构件是机械运动的基本单元；构件可以是一个零件组成的，也可以是多个零部件组成的。
2、机器的特征：机器是由两个或两个以上构件组成的，各构件之间具有确定的机械运动，能够代替人类完成有用的机械功或转换机械能。
3、机械工程的涵义：机械工程以有关的自然科学和技术科学为其理论基础，结合生产实践中积累的实际经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、应用和维修各种机械中的全部理论和技术。
一、概念1、功能是产品在使用过程中表现出来的具体功用。
2、规格反映了产品适合的工作能力与范围。
3、性能是指产品工作能力与工作质量之间的差异。
4、功能分为必要功能和非必要功能。
5、一次动力机是把自然界的能源直接转变为机械能的装置。
6、二次动力机是把电能或由电能产生的液压能、气压能等转变为机械能的装置。
7、连续转动到间歇运动的变换与实现机构有槽轮机构和棘轮机构。
8、按其用途，螺旋传动可分为传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋。
9、按化学成分、结合键的特点，工程材料可分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类。
10、碳素结构钢Q235中数字表示屈服强度，45号钢中数字表示平均含碳量，灰铁HT200中数字表示抗拉强度，铸造碳钢ZG200-400中数字“400”表示抗拉强度。
11、金属材料、陶瓷、高分子材料构成三大固体材料。
12、为了改善钢的性能，在碳钢的基础上加入其它合金元素的钢称为合金钢。
13、碳素钢是指C的质量分数小于2.11%和含有少量Si、Mn、S、P等杂质元素的铁碳合金。
机械工程导论
机 械 工 程 导 论
§3
金属材料的机械性能
一、静载荷下的机械性能
机 械 工 程 导 论
二、动载荷下的机械性能
冲击功： Ak GH 1 GH 2
Ak GH 2 GH 2 冲击值： k F F
7).具有形状记忆效应、超弹性和消震性的金属间化合物，如 TiNi，CuZn， CuSi，MnCu，Cu3Al等已在工业上得到应用。
机 械 工 程 导 论
机械混合物
由两种或两种以上的组元或固溶体组成，
或者由固溶体与金属化合物组成的合金。 其性能决定于各自组成部分的性能和相对数 量，决定于它们的大小、形状、分布。
三、合金的晶体结构
固溶体
当溶质原子溶人溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据 溶剂点阵的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的 部分溶剂原子，这种固溶体就称为置换固溶体。
机 械 工 程 导 论
溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体。
完全无序
偏聚
部分有序
完全有序
机 械 工 程 导 论
金属化合物
1).具有超导性质的金属间化合物，如Nb3Ge，Nb3Al，Nh3Sn，V3Si，NbN等； 2).具有特殊电学性质的金属间化合物，如InTe-PbSe，GaAs-ZnSe等在半导体材 料用； 3).具有强磁性的金属间化合物，如稀土元素（Ce，La，Sm，Pr，Y等）和Co 的化合物，具有特别优异的永磁性能； 4).具有奇特吸释氢本领的金属间化合物（常称为贮氢材料），如 LaNi5，FeTi， R2Mg17和R2Ni2Mg15。(R等仅代表稀土 La，Ce，Pr，Nd或混合稀土）是一种很 有前途的储能和换能材料； 5).具有耐热特性的金属间化合物，如Ni3Al，NiAl，TiAl，Ti3Al，FeAl，Fe3Al， MoSi2，NbBe12。ZrBe12等不仅具有很好的高温强度，并且，在高温下具有比 较好的塑性； 6).耐蚀的金属间化合物，如某些金属的碳化物，硼化物、氨化物和氧化物等在 侵蚀介质中仍很耐蚀，若通过表面涂覆方法，可大大提高被涂覆件的耐蚀性能；
工程机械专业导论课ppt课件
11
本课程将机电一体化定义为:以电子技术特别是微电子 技术为主导的多种新兴技术与机械技术交叉、融合而成
的综合性高技术。
从定义可知，一体化技术是以机械技术为本体，和其它 技术融合。高技术的特点：高投入；高风险；高回报
机电一体化包含机电一体化产品与机电一体化技术。
机电一体化产品：是指机械系统与微电子系统相互置换 和有机结合，从而赋予新的功能和性能的新一代产品。 机电一体化技术：包括技术原理和使机电一体化产品得 以实现，使用和发展的技术。
伍
2.2我校工程机械与物流技术学科在国内的 地位
2.3我校工程机械与物流技术学科标志性成 果展示
第3章国内外工程机械发展现状 (1h) 3.1国内外工程机械发展现状 3.2国内外的知名企业简介
精品课件
6
第4章 工程机械本体与结构分析技术(4h) 4.1工程机械本体技术（2h） 4.2工程机械结构分析技术（2h） 1、有限元分析自动建模技术； 2、起重机结构全面校核技术 3、起重机结构混合建模、非线性和稳定性
精品课件
27
机电液系统的控制方法
控制理论从形成发展到至今，经历了近七十多年的历程，分三个阶 段，第一阶段是以20世纪40年代兴起的调节原理为标志，成为经典
控制理论阶段；第二阶段以20世纪60年代兴起的状态空间法为标志， 称为现代控制理论阶段；第三阶段则是20世纪80年代兴起的智能控
制理论阶段。
经典控制方法
工程机械模块“专业导论课”
精品课件
1
国家2000年修改后的专业目录
一级学科机械工程（机械制造及其自动化， 工业设计，工业工程，宇航制造工程）
机械制造及其自动化二级学科分五个模块
1)机械制造及其自动化
机械工程导论论文ppt课件
,3，制造工艺。随着科学技术的发展，特别是电子技术 、信息技术的迅猛发展，越来越多的高新技术运用 到机械制造行业中。特别是近年来，中国制造成了 我们耳熟能详的一个词，但同时，中国制造也几乎 成为了劣质产品的代名词，由此可以看出我们的产 品质量还有待提高，这很大程度上取决于我们的制 造工艺。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、 精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、 激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及 复合加工技术等新型加工方法。但是我国普及率不 高，尚在开发、掌握之中，仍然是以传统加工方式 为主体，这就使得我们的工艺水平的提高受到限制
高层次人才严重不足,技术创新缺乏动力。
• 8，高精尖技术的开发相对薄弱。精尖技术在 未来的国际竞争中具有重大的作用。比如:用 于海洋资源开发的水下作业装备，用于高精 尖设备制造的超精密加工装备,面向IT 等产业 的集成电路制造关键装备，微机电系统 (MEMS) 以及集高技术于一身的仿人形机器 人等，由于国外的技术封锁,只能引进一般设 备和一般技术,核心技术很难引进,只能靠自己 的研究才能掌握,只有自力更生才能发展。
• 6，国家的宏观方针政策。科技投入占GDP
存。我国历史上科技投入占GDP的比重最高 是1960年的2.32% 以后逐年下降, 到1998 年为0.69% 2000年以后有所回升, 到2004 年为1.23% 而创新型发达国家及新兴工业 化国家这一比重一般在2%以上。
7，自主创新及人才培养。 企业的技术创新能 力较差, 企业以及大型企业走的还是低成本工业控制
自动化技术
• 工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心 及柔性制造单元FMC、柔性制造系统FMS、 计算机集成制造系统CIMS，实现了柔性自动 化、智能化、集成化。我国尚处在单机自动 仅在少数企业使用。
机械工程训练(金工实习)导论 80页PPT文档
5. 中国
◇ 建国～80年代：认识实习1周、金工实习6周、
生产实习4周、专业实习4周。 ◇ 市场经济时代：企业不欢迎、收费较高。
（生产实习和专业实习，几乎成为参观的代名词 ）
6. 中外大学生的比较
三好：基本功好、书本知识好、考试成绩好。 三强：创新能力强、动手能力强、 演说能力强。
7. 当代学生 更有必要加强工程训练
3．切削刀具
（1）刀具的组成 三面：前刀面、主刀后面、副刀后面。 二刃：主切削刃、副切削刃。 一尖：刀尖。
质量 环保 经济 法律 创新
（三）要求
以劳动者的身份：经历、感受工程，学习基本操作 技能和工艺技术，培养劳动观念、吃苦耐劳精神，建立 安全意识、提高安全防范技能，树立大工程意识。
三．国内外学生训练情况
1. 法 国
学生在企业的工程训练时间： 大一 1 个月， 大二 2 个月， 大三 3 个月， （企业管吃、住，发半薪）
2. 美 国
制定了一系列政策和标准，实行一体化、系统化工程 训练。第2-7学期：校内学习与企业训练以2个月时间交替 进行，真正把理论学习与实践操作有机结合。
3. 德国
工科大学生在入学前要有12个月的工业训练经历。 在校学习期间，有一半时间在社会上的企业中训练。
4.英国
“三 明治”教学
教师到企业中进行指导与监督。
◇ 2019年，教育部率先在全国重点院校开始组建11 所工程训练中心。
◇ 至今，理工科院校都有了自己的训练中心，建设资 金都比较大，达800～3500万元，用房面积大多在 10000 M2。
四．机械制造基础知识
（一） 机械制造的生产过程 （二） 机械工程材料 （三） 切削加工基础知识
(一)、机械制造生产过程
机械工程导论第四讲
虚拟设计的优点
(1)虚拟设计继承了虚拟现实技术的所有特点。 (2)继承了传统CAD设计的优点，便于利用原有成果。 (3)具备仿真技术的可视化特点，便于改进和修正原有设计。 (4)支持协同工作和异地设计，利于资源共享和优势互补， 从而缩短产品开发周期。 (5)便于利用和补充各种先进技术，保持技术上的领先优势。
振 动 控 制 系 统
温 度 控 制 系 统
双 频 激 光 干 涉 系 统
光 栅 测 量 系 统
卧 式 床 身 结 构
龙 门 立 式 结 构
单 坐 标 联 动 数 控 系 统
双 坐 标 联 动 数 控 系 统
电
刀
吸
机
架
盘
超精密车床和铣床结构示意图
主轴/工件 刀具与工件相互作用 刀具
导轨 立 柱 或 横 梁 结 构
有限元模型
切削力的变化
等效应力的变化
等效塑性应变的变化
切屑和工件温度分布
⑤ 虚拟设计
虚拟设计的概念及作用
虚拟设计技术是由多学科先进知识形成的综合系统技
术，其本质是以计算机支持的仿真技术为前提，在产
品设计阶段，实时地并行地模拟出产品开发全过程及 其对产品设计的影响，预测产品性能、产品制造成本、
产品的可制造性、产品的可维护性和可拆卸性等，从
等工程数据。
CAD的应用
实际零件
加工过程模拟
CAD还具有设备工作过程模拟和零件加工过程模拟的功能。
③ 模块化设计
模块化设计的概念及作用
机械工程导论第四章105-120页翻译课件
EXAMPLE 4.2The control lever rotates when the 10-lb and 25 lb forces act on it as show in Figure 4.8(a). Determine the magnitude and direction of the resultant by using the vector polygon approach. SOLUTIONThe two forces are combined in a sketch using the head-to-tail rule. In Figure 4.8(b), the 25-lb force is sketched first and the 10=1b force is added at the angle of 500 from vertical. The resultant R extends from the tail of the 25-1b force vector (which is labeled as the start point) to the head of the 10-lb force vector (labeled as the endpoint). The three vectors form a side-angle-side triangle. Applying the law of cosines from Appendix B, we solve for the side length R throughlb)cos40 lb)(25 2(10lb) (25lb) (10222++=Rfrom which R ＝33.29 lb. The angle θ at which R acts is similarly determined by applying the law of sineslb10sin lb 33.29)40180sin(θ=- The resultant acts at the angle θ＝11.13º shown in Figure 4.8(b).控制杆转动的时候，10磅和25磅的力作用于它如图4.8所示（一）。