机械工程导论第一章
郭绍义 机械工程概论 第一章 机械工程概述
1781年瓦特又创造出提供回转力的蒸汽机，扩大了蒸汽机的应用范 围。蒸汽机的发明和发展，使矿业的工业生产、铁路和航运都得以机械 动力化。
蒸汽机几乎是19世纪惟一的动力源。
19世纪未，电力供应系统和电动机已在工业生产中取代了蒸汽机， 成为驱动各种工作机械的基本动力。
19 世纪后期发明的内燃机经过逐年改进，成为轻而小、效率高、易 于操纵、并可随时启动的原动机。内燃机和以后发明的燃气轮机、喷气 发动机的发展，还是飞机、航天器等成功发展的基础技术因素之一。
第一章 机械工程概述
第一章 机械工程概述
1.1 科学和工程
1.1.1 科学的基本概念 科学在不同时期、不同场合有不同意义，科学本身在发展，人们对 它的认识也在不断深化。 一、 科学是对客观事物发展规律的正确认识和总结 二、科学是关于自然、社会和思维的知识体系
三、科学是征服自然、改造社会的武器
第一章 机械工程概述
第一章 机械工程概述
1.3 机械工程学科简介
机械工程学科下设四个二级学科：机械设计及理论、机械制造及其自动 化、机械电子工程和车辆工程。 机械类专业在1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录》中有机械设 计制造及其自动化、材料成型及控制工程、工业设计、过程装备与控制工程 四个专业。 由于部分高校有自主设置专业的权利，所以在有些高校招生目录上依然 可以看到诸如车辆工程、机械电子工程、机械工程及自动化等专业。
第一章 机械工程概述
1.2 机械与机械工程
1.2.4机械工程的展望 一、机械工程与人类的生存环境 工程技术的发展在提高人类的物 质文明和生活水平的同时，也对自然 环境起了破坏作用。20世纪中期以来 暴露出来的严重问题有两个方面：资 源 (其中最严重的是能源 )的大量消耗 和环境的严重污染。 机械工程一向以增加生产、提高 劳动生产率、提高生产的经济性，即 以提高人类的近期利益为目标来研究 和发展新的机械产品。新产品的研制 将以降低资源消耗，发展洁净的再生 能源，治理、减轻以至消除环境污染 作为超经济的目标任务。
机械工程概论第1章
二． 本专业人才培养规格
本专业毕业生应具备以下几个方面的 知识和能力： 1.具有良好的思想品德、社会公德、职 业道德和团体意识，热爱祖国。 2.具有较扎实的自然科学基础、较好的 人文、艺术、社会科学基础和正确运 用本国语言、文字的表达能力。
3.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。
三维结构设计
运动学、动力学 仿真分析
有限元分析、尺 寸、结构优化
运动学问题 虚拟样机
动力学问题
CAD----Computer Aided Design （计算 机辅助设计），使用计算机系统进行 设计的全过程，包括资料检索、方案 构思、零件造型、工程分析、工程制 图、文档汇编
典型的CAD/CAE软件简介
政治思想：思想道德修养、形势与政策、 中国现近代史纲要 等 自然科学：高等数学、概率论与数理统计、 线性代数、大学物理 计算机技术基础：计算机应用基础、C程序设 计
外 语：大学英语、专业英语 经济管理：现代管理信息系统、设备管 理等
社会实践：学术讲座、军训、课外科技 活动、社会调查、公益劳动
机械学科基础：理论力学、材料力学、 工程热力学、画法几何及工程制图、 机械原理、互换性与技术测量
4.具有本专业必须的制图、计算、实验、 测试、文献检索和基本工艺操作等基 本技能。
5.具有本专业领域内某个专业方向所必需 的专业知识，了解其科学前沿及发展趋 势，具有文献资料查询及科技写作方面 的能力。 6.具有初步的科学研究、科技开发、分析 问题和解决问题以及组织管理能力。 7.具有较强的自学能力和创新意识。
让我们一起努力！
机械工程导论-绪论
1.2指南车与中国古代机械
纺车复原模
1.2指南车与中国古代机械
北宋木构水运仪象台
1.2指南车与中国古代机械
郑和下西洋船队
1.2指南车与中国古代机械
1.2指南车与中国古代机械
活塞式风箱
1.2指南车与中国古代机械
清朝大更钟
（紫檀嵌珐琅重檐楼阁更钟）
1.2指南车与中国古代机械
机械技术刊物
1.4“勇气”号火星车与现代机械工程
在一座座沙丘的顶部，现出玄幻的蓝色 光彩，这种颜色是由于沙丘中含有丰富的赤 铁矿而造成的。
火星蓝莓
1.4“勇气”号火星车与现代机械工程
科学家发现，火 星上有一些奇怪的 含赤铁矿的圆球， 看起来就像是按在 松饼上的“兰莓” 果实，因此就有了 现在这个名字。
1.4“勇气”号火星车与现代机械工程
1.4“勇气”号火星车与现代机械工程
5.“勇气”号火星车与现代机械工程
现代航空航天制造技术是集现代科学技 术成果之大成的机械制造技术，远远高于一 般制造技术，不断由一般机械制造向高技术 和提供技术密集型产品的高精尖先进制造技 术的方向发展。航空航天制造工程的技术状 况是衡量一个国家科技发展综合水平的重要 标志。
《考工记》 《远西奇器图说录最 》 《梓人遗制》 《天工开物》
1.2指南车与中国古代机械
2、指南车 春秋时期----巢车
1.2指南车与中国古代机械
汉魏时期----独轮车
1.2指南车与中国古代机械
指南车
1.2指南车与中国古代机械
1.2指南车与中国古代机械
1.3蒸汽机与近代工业革命
3、蒸汽机的出现 蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械能的往
复式动力机械。 1698年，萨弗里制造了世界上第一个实
机械工程导论第一章
21世纪 的制造业
21世纪的机械工程
机械工程概论
创新体系和知识 供应链的建立
创新和变革 企业管理
中国制造企业 的发展道路
发展应用跨企业的系 统集成方法和技术
重视新材料、新工艺 和新设备的开发应用
21世纪的机械工程
机械工程概论
现代机械设备及制造技术的发展方向
极端制造 综合集成方向 信息化方向 绿色化方向
古代机械时期
旧石器时代：粗制工具 新石器时代：精致工具
简单工具时期
机械工程概论
第一章 绪论
1.1 机械的基本概况 1.2 机械工程的涵义 1.3 机械工程发展 1.4 机械工业的地位 1.5 我国机械制造业现状
1.6 21世纪的机械工程
机械工程概论
机械工业的地位
机械工程概论
国家高技术产业的基础 和载体，高科技发展的重要平台
代替人类做有用机械功
转换机械能
机械和机器的特征
机械的特征及种类
机械工程概论
参照《中国大百科全书·机械工程卷》分类
动力 机械
工艺类 机械
产业 机械
其他 机械
LOGO
机械工程概论
机械工程概论
机械工程概论
机械工程概论
机械工程概论
机械工程概论
机械的特征及种类
机械工程概论
按功能来分，可分为动力机械、油料搬运机械、
机械的
工作 部分
传动 部分
中间环节
动力来源
终点
完成预定动作
自动 控制
现代机械 增加部分
机械的基本名词
机械工程概论
原动 部分
发动机
工作 部分
轮胎动作
传动 部分
传动轴
机械工程导论(共计251页)
➢等温退火
机械工程导论
如果在对应于某钢C曲线上的珠光体 形成温度使温度使奥氏体进行等温转变， 便可在等温处理的前后以较快的速度进 行冷却，则退火所需要的时间便可大大 地缩短。这种退火方法称为等温退火。
机械工程导论
➢球化退火
为使钢中碳化物球状化的热处 理工艺称为球化退火。
目的是为了消除过共析钢中网 状二次渗碳体，降低硬度，并为淬 火作好组织准备。
机械工程导论
二、机器制造用合金结构钢
合金渗碳钢
1.渗碳钢的工作条件及性能要求 渗碳钢，及由其制作的零件在渗碳热处理后才使用。这种 零件工作时，除要求较高强度可靠性外，还常常受到较大的 表面磨擦和冲击作用，故其性能要求： (1) 有一定的强度和塑性，以抵抗拉伸，弯曲，扭转等变形 破坏； (2) 要求表面有较高的硬度和耐磨性，以抵抗磨损及表面接 触疲劳破坏； (3) 有较高的韧性以承受强烈的冲击作用；
机械工程导论
机械工程导论
机械工程导论
机械工程导论
§2 铁碳合金基本组织和性能
一、铁
910C Fe
910 ~ 1390C Fe
铁素体 奥氏体
二、渗碳体（Fe3C） 硬度高、塑性低
机械工程导论
§3 铁碳合金状态图的分析
机械工程导论
共晶反应
1147ºC
液体4.3%C
莱氏体4.3%C （奥氏体2.11%C +渗碳体6.67%C ）
工件经渗碳后的淬火方法有两种： 1. 直接淬火 2. 一次淬火
➢渗氮
机械工程导论
氮化的主要氮化是向钢的表面层渗入氮原子以提高表 层的硬度、耐磨性、疲劳强度及耐蚀性的化学热处理 工艺也称为渗氮。
钢的氮化分为气体氮化、离子氮化、气体软氮化和气 体碳氮共渗。
机械工程导论第一讲
对应的典型就业渠道和职业
研究生或专业研究所产品设计（教师和研究人员） 研究与开发 制造业 管理 营销 咨询 开公司自主创业
机械工程的学科分类
机械工程：包括机械学和制造科学两大领域。 分4个2级学科： 机械设计及理论 机械制造及自动化 机械电子工程 车辆工程 机械设计及理论是研究机械结构和系统性能及其设计理论与方法的科学。 机械制造及自动化以工艺流程、工装夹具、制造系统为主。 机械电子工程是以系统工程科学观点，对光机电一体化系统的相关理论、方法和技术为研究内容的一门交叉综合学科。 车辆工程是以系统工程科学观点，对交通器具系统的相关理论、方法和技术为研究内容的一门交叉综合学科。
视频演示2：
德国宝马生产线
D
C
A
B
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题添加标题源自添加标题地球科学概论 22
机械CAD/CAM62.5
可编程逻辑器件原理及应用 72
机电创新设计 71
有限元分析 62
测试技术 52.5
社会调查 2
数控技术实习 71w
PLC原理及应用 61.5
机电传动控制 63
互换性与技术测量52.5
机械原理43.5
机械设计54
机械制造工艺学63
大学英语(自习))3
机电一体化课程设计82w
毕业实习与毕业设计814w
机械工程
机械工程学科导论
学科基础课
专业主干课
通识教育课程
专业拓展选修课
专业检验性训练
机械设计制造及其自动化专业培养方案
数控机床加工中心
机械工程导论
生產輔助系統
• 業務功能: 1.市場Marketing 2.銷售預測Sales forecasting 3.接受訂單Orders entry 4.成本會
計Cost accounting5.客戶帳單Customer
billing • 產品研發: 1.產品開發Product development
• 建立工程藍圖：索引電腦內所儲存之資料庫，快 速建立工程藍圖
• 建立材料清單Bill of materials：索引電腦內所儲 存之資料庫快速建立材料清單
電腦輔助設計 Computer-aided design
• CAD被定義為在工程設計的過程中，有效 的利用電腦去產生設計圖、修改設計圖、 分析設計或說明設計
(一般只耐壓、耐熱、強度等).
配與控制
(Coordination and Control)
• 包括管理各加工機的獨立運轉與整個工廠 的運轉協調
生產系統
• 製造一樣產品並不是有機器與原料就行了 • 需要各方面的支援 • 原料、生產設備、人力與智慧結合支援成
為生產系統
生產輔助系統
產品研發
開發新產品 工程設計圖 BOM
需求規劃、產能需求規劃 • 生產管制：現場監控、品質管制、倉儲管
制
何謂製造？
•加工
Input
•組裝
Output
•物料搬運與儲存
•檢測
配合與控制
原材料
設備 刀具、工具與 夾具
動力、能源
人力
•加工 •組裝 •物料搬運與儲存 •檢測
配合與控制
產品
切削廢料或 過期不適用 的材料或零 件
離散製造系統的基本活動
機械工程概論
謝淑華
机械工程导论[1]
![机械工程导论[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/0a21b3435901020206409c41.png)
4.学士学位 重修学分必须小于32学分，重修 课程成绩必须大于等于78分
5.学生必须认真学习学生手册，对手册中所 制定的规章制度必须严格予以遵守。遇到问 题也可以通过手册中的规定来加以解决。
PPT文档演模板
机械工程导论[1]
下面对机械自动化 工程系各专业的教 学计划作简要的介 绍
PPT文档演模板
机械工程导论[1]
技术交流、制造技术基础等课程
PPT文档演模板
机械工程导论[1]
本科教学计划介绍
•第四学年主要学习机电传动与PLC控制、 计算机辅助设计、数控技术、机电一体化 原理、机器人工学、流体控制工程、机电 一体化系统设计、气动自动化技术、装备 系统设计机电一体化基础实验等专业主干 课程及专业选修课。
•
金工实习、电子实习、生产实习、设计实 践、专业课程设计、毕业设计
●机械工程及自动化专业
●工业工程专业 ●包装工程专业
PPT文档演模板
●工业设计专业
机械工程导论[1]
机械自动化工程系有五个实验中心：
1.CIMS和机器人中心(上海市重点 实验室 )
2.机械电子工程实验中心
3.机械传动与测控实验中心
4.生产工程实验中心
5.包装和工业设计实验中心；
PPT文档演模板
机械工程导论[1]
机械工程导论
PPT文档演模板
2020/11/18
机械工程导论[1]
机电工程与自动化学院
本科教学主要分为：
1.机械自动化工程系（简称 机自系）
2.精密机械工程系(精机系）
3.自动化系
PPT文档演模板
机械工程导论[1]
机械自动化系含有13个教研室/研究室：
1.机自教研室动液压教研室 6.CAD／CAM教研室
机械工程导论36-63
2 Problem-Solving Skills2.1 OVERVIEWIn this chapter we begin discussing some of the steps that engineers follow when they solve problems and perform calculations in their daily work. Mechanical engineers are fluent with numbers, and they are organized when obtaining numerical answers to questions that involve a remarkable breadth of variables and physical properties. Some of the quantities that you will encounter in your study of mechanical engineering are force, torque, thermal conductivity, shear stress, fluid viscosity, elastic modulus, kinetic energy, Reynolds number, specific heat, and so on. The list is very long indeed. The only way that you will make sense of so many quantities is to be very clear about them in calculations and when explaining results to others.Each quantity in mechanical engineering has two components: a numerical value and a unit. One is simply meaningless without the other, and practicing engineers pay as close and careful attention to the units in a calculation as they do to the numbers．In the first portion of this chapter, we will discuss fundamental concepts for systems of units and conversions between them and a procedure for checking dimensional consistency that will serve you well in engineering calculations.Aside from the question of units, engineers must obtain numerical answers to questions一how strong? how heavy? how much power? what temperature?-often in the face of uncertainty and incomplete information. At the start of a new design, for instance, the shape and dimensions of the final product are not known; if they were, then it wouldn't be necessary to design in the first- place. Only rough estimates of the forces applied to a structure might be available. Likewise, exact values for material properties are rarely known, and there will always be some variation between samples of materials. Nevertheless, an engineer still has a job to do, and the design process must start somewhere.For that reason, engineers make approximations in order to assign numerical values to quantities that are otherwise unknown. Those approximations are understood to be imperfect, but they are better than random guesses and certainly better than nothing. Mechanical engineers use their common sense, experience, intuition, judgment, and physical laws to find answers through a process called order-of-magnitude approximation．These estimates are a first step toward reducing a concrete physical situation to its most essential and relevant pieces. Mechanical engineers are comfortable making reasoned approximations.In the following sections we begin a discussion of numerical values, unit systems, significant digits, and approximation. These principles and techniques will be applied further as we explore the "elements" of mechanical engineering outlined in later chapters. After completing this chapter, you should be able to:·Report both a numerical value and its unit in each calculation that you perform.·List the base units in the United States Customary System and the Systeme International d' Unites, and state some of the derived units used in mechanical engineering.·Understand the need for proper bookkeeping of units when making engineering calculations and the implications of not doing so.·Convert numerical quantities from the United States Customary System to the Systeme International d'Unites, and vice versa.·Check your equations and calculations to verify that they are dimensionally consistent. ·Understand how to perform order-of-magnitude approximations.2.2 UNIT SYSTEMS AND CONVERSIONSEngineers specify physical quantities in two different, but conventional, systems of units: the United States Customary System (USCS) and the International System of Units (Systeme International d'Unites, or SI). Practicing mechanical engineers must be conversant with both unit systems. They need to convert quantities from one system to the other, and they must be able to perform engineering calculations equally well in either system. In this textbook examples and problems will be formulated in both systems so that you will be able to develop. familiarity and practice with the USCS and SI. As we introduce～quantities, and variables in the following chapters, the corresponding USCS and SI units will be described, along with their conversion factors.You cannot escape conversion between the USCS and SI, and you will not find your way through the' maze of mechanical engineering without being proficient with both sets of units. The decision as to whether the USCS or SI should be used when solving a particular problem will depend on how the information was initially specified. If the information is given in the USCS, then you should solve the problem and apply formulas using the USCS alone. Conversely, if the information is given in the SI, then formulas should be applied using the SI alone. It is bad practice for you to do otherwise-namely, to take data given in the USCS, convert to SI, perform calculations in SI, and then convert back to USCS (or vice versa). The reason for this recommendation is twofold. First, from the practical day-to-day matter of being a competent engineer, you will need to be fluent in both the USCS and SI. Second, the additional steps that are involved when quantities are converted from one system to another, and back again, are simply further opportunities for errors to enter into your solution. By way of motivation, the following case study highlights the problems that can arise when unit systems are mixed and an otherwise straightforward calculation is made in error.Keeping Track of Units on Flight 143In July of 1983，Air Canada Flight 143 was en route from Montreal to Edmonton. The Boeing 767 had three fuel tanks, one in each wing and one in the fuselage, which supplied the plane's two jet engines. Flying through clear sky on a summer day, remarkably, one fuel pump after another stopped as each tank on the jetliner ran completely dry. The engine on the left wing was the first to stop, and 3 minutes later, as the plane descended, the second engine stopped. Except for small auxiliary backup systems, this sophisticated aircraft was without power.The flight crew and air traffic controllers decided to make an emergency landing at an airfield that was at the time abandoned but that was once used by the Royal Canadian Air Force. Through their training and skill, the flight crew was fortunately able to safely land the plane, narrowly missing race cars and spectators on the runway who had gathered that day for amateur auto racing (Figure 2.1). Although the racingenthusiasts didn't notice the unpowered, quietly approaching, gliding airplane until the very last minute, they were able to get out of the way. Despite the collapse of the front landing gear, and the subsequent damage that occurred to the plane's nose, the flight crew and passengers suffered no serious injuries.As is the case in incidents involving people and technology, several related causes-some technical and some interpersonal-contributed to the accident. After a thorough investigation, a review board determined that one of the important factors behind the accident was a refueling error in which the quantity of fuel that should have been added to the tanks was incorrectly calculated.During the flight's preparations, it was determined that 7682 liters (L) of fuel were already in the plane's tanks. To complete the refueling operation, it was necessary to calculate the number of liters that had to be added so that the tanks contained a combined total of 22,300 kilograms (kg) of fuel, the amount known to be needed for the Montreal-to-Edmonton flight. In prior years, the airline had expressed the amount of fuel needed for each flight in the units of pounds (lb); however, fuel consumption of the new 767s was calculated in kilograms. A situation arose in which fuel was measured by volume (L), weight (1b), and mass (kg) in two different systems of units.In the refueling calculations, the conversion factor of 1.77 had been used when converting the volume of fuel (L) to mass (kg). However, the units associated with that number were not explicitly stated or checked. In fact, the units for the conversion factor stipulate that the density of jet fuel is 1.77 lb/L, not 1.77 kg/L As a result of the miscalculation, roughly 9000 instead of 16,000 liters of fuel were added to the plane. As Flight 143 took off for western Canada, it was well short of the fuel required for the trip. This case study illustrates several points that you should note, including the issues of accurate unit conversion and designing engineering systems so that they can be operated as simply as possible.Base and Derived UnitsBase unitsDerived unitsGiven some perspective from the story of Flight 143 as to the importance of units and their bookkeeping, we now turn to the specifics of the USCS and SI. A unit is an arbitrary division of a physical quantity, and it has a magnitude that is agreed upon by mutual consent. Both the USCS and SI are made up of base units and derived units. A base unit is a fundamental quantity that cannot be further broken down or expressed in terms of any simpler elements. Base units are the core building blocks of any unit system. As an example, the base unit for length in the SI is the meter (m), whereas in the USCS, the base unit is the foot (ft). Derived units, as their name implies; are constructed as combinations of base units. An example of a derived unit in the SI is velocity (m/s), which is a combination of the base units for length and time. The mile, defined as 5280 ft, is a derived unit for length in the USCS.United States Customary SystemThe United States Customary System of units is a historical and traditional system, and its origin traces back to the ancient Roman Empire. In that vein, the abbreviation for pound (lb) is taken from the .Roman unit of weight, Libra. The USCS includes such measures as pounds, ounces, tons, feet, inches, miles, seconds, gallons, and quarts. The USCS evolved from a unit system originally used in Great Britain, but today it is used primarily in the United States. Most other industrialized countries have adopted the SI as their uniform standard of measurement for business and commerce. However, you should note that engineers practicing in the United States, or in companies or governmental agencies having U.S．affiliations, need to be skillful with both the USCS and SI.Why does the United States stand out in retaining the USCS? The reasons are both logistical and cultural: There is already a vast continent-sized infrastructure within the United States that is based on the USCS. Conversion away from the existing system would be a significant and expensive burden. The dimensions of countless existing structures, factories, machines, and spare parts have already been specified and built in terms of the USCS．Furthermore, while most American consumers are comfortable purchasing, say, a gallon of gasoline and most drivers have an intuitive feel for how fast 50 mph seems in an automobile, they are not as familiar with the SI counterparts. That being noted, standardization to the SI in the United States is proceeding, ever so slowly, because of the need for companies to interact with and compete against their counterparts in the international business community. Until such time as the United States has made a full transition to the SI (and don't hold your breath), it will be necessary-and indeed essential-for you to be proficient with both unit systems.Tables 2.1 and 2.2 list the base units and certain common derived units in the USCS. There are only seven base units: foot, pound, second, ampere, Rankine, mole, and candela. On the other hand, many derived units are formed as combinations of these base units. In particular, and as a common point of potential error, you shouldnote that the pound (the unit of force) is a base unit in the USCS. The unit of mass in the USCS (which is called the slug) is actually a derived unit that is equivalent to 1 lb-s 2 /ft. We will discuss calculations in the USCS and SI involving mass and force through the following examples.International System of UnitsThe International System of units (Systeme International d'Unites, or SI) is the measurement standard based in part on the quantities of meters, kilograms, and seconds. Tables 2.3 and 2.4 summarize its base units and certain derived ones. Conversion factors between the USCS and the are listed in Tables 2.5 and 2.6.The base units in the SI are set using standards that are defined by international agreements. The origins of the meter trace back to the eighteenth century; it was originally intended to be equivalent to 1 ten-millionth (10-7) of the length of the meridian passing through Paris from the pole to the equator (one-quarter of the Earth's circumference). Later, the standard meter was defined by the length of a bar, made from a platinum-iridium metal alloy. Copies of the bar, calledprototypes, were distributed to laboratories around the world. By mutual international agreement, the length of the bar was always measured at the temperature of melting water ice.The definition of the meter has been periodically updated in order to make the length standard more robust and repeatable, all the while changing the actual length by as little as possible. As of October 20, 1983, the meter was established as the length of the path traveled by light in vacuum during a time interval of 1/299,792,458 of a second, which is measured to high accuracy by an atomic clock.At the end of the eighteenth century, the kilogram was defined as the mass of 1000 cm3 of water. Today, the kilogram is determined by the mass of a physical sample that is called the standard kilogram and is also made of platinum and iridium. Thus, while the meter is based on a reproducible measurement involving the speed of light and time, the kilogram is still defined by an actual physical sample.Sl units are commonly combined with a prefix so that the numerical value that is written does not have a power-of-10 exponent that is either too large or too small. You should use a prefix to shorten the representation of numerical values and to condense an otherwise excessive number of trailing zero digits in your calculations. The standard prefixes in the SI are listed in Table 2.7. It is good practice not to use a prefix for any numerical value that falls between 0.1 and 1000. On the other hand, when a numerical quantity is either very small or very large, a prefix will represent it in a clean, compact, and conventional manner.EXAMPLE 2.1The KC-10 "Extender" aerial tanker aircraft of the United States Air Force is used to refuel other planes in flight. The KC-10 can cant' 365,000 lb of jet fuel, which is transferred to another aircraft through a boom that temporarily connects the two planes. (a) Express the mass of the fuel in the USCS. (b) Express the mass of the fuel in the S1. (c) Express the weight of the fuel in the S1.SOLUTION(a) We note that 365,000 lb is the weight of the fuel, and we convert .from weight W to mass m through the definitionW ＝ mgwhere g is the gravitational acceleration constant (g ＝ 32.2 ft/s 2 in the USCS and g ＝ 9.81 m/s 2 in the Sl). The mass of the fuel is thereforeslugs 101.134/ft s lb 10134.132.2ft/slb 1065.342425⨯=⋅⨯=⨯==g W m (b) We are asked to convert the mass quantity 1.134×104 slugs into the corresponding units of kg in the SL No conversion factor exists directly between lb (as given) and kg (as desired). Those units correspond to force and mass, respectively, which are two different physical quantities. Referring to Table 2.5, we see that1 slug ＝ 14.59 kgand the fuel's mass is calculated to bem＝（1.134 ×104 slugs) (14.59 kg/slug)＝1.655 ×105 kg(c) The fuel's weight in the SI isW＝（1:655 ×105 kg)(9.81 m/s2)＝1.62 ×106 N＝1.621 MNwhere we have used the Sl prefix M (mega-) to represent the factor of 1 million. To double-check these calculations; we can convert the fuel's 365,000 lb weight directly to the SL By using Table 2.5, we see that1 lb = 4.448 Nso that in the Sl,W ＝(3.65 ×105 1b)(4.448 N/lb)＝1.62 ×106 N＝1.62 MNconfirming our previous number.EXAMPLE 2.2Helium-neon (or He-Ne) lasers are used in engineering laboratories, robot vision systems, and even in the bar code readers within checkout counters at supermarkets. A certain He-Ne laser has a power output of 3 mW and produces light with a wavelength of 632.8 run. (a) Convert the power rating to horsepower. (b) Convert the wavelength to inches.SOLUTION(a) Referring to Table 2.7, the notation mW refers to a milliwatt, or 10-3 W. Thus, the laser produces 3 ×10-3 W＝3 ×10-6 kW. Using the conversion factor between kW and hp that is listed in Table 2.6, we haveP＝(3 ×10-6 kW)（1.341 hp/kW)＝4.02 ×10-6 hpThe unit of horsepower is not necessarily convenient for describing the laser's output because that unit is so much larger than the power level.(b) Referring to Table 2.7; one nanometer (nm) is equivalent to one-billionth of a meter. The conversion for the laser's wavelength becomesλ＝(632.8 x 10-9 m)(39.37 in./m)＝2.49 ×10-5 in.The Greek letter lambda (.1) is a conventional mathematical symbol used for wavelength. Appendix A summarizes the names and symbols of Greek letters.2.3 DIMENSIONAL CONSISTENCYWhen you apply equations of mathematics, science, or engineering, the calculations must be -dimensionally consistent, -or they are wrong．"Dimensional consistency" means that the units associated with the numerical values on each side of the equality sign match. Likewise, if two terms are combined in an equation by summation, or they are subtracted from one another, the numerical values must have the same units. This principle is a straightforward means to double-check your algebraic and numerical work.In paper-and-pencil calculations, it is good practice to keep the units adjacent to each numerical quantity in an equation. Likewise, combine the units of terms, or cancel them, at each step in the solution. You should retain units in the equation and manipulate them just as you would any other algebraic quantity. In that manner, and .by using the principle of dimensional consistency, you can use the properties of units to double-check your calculation and develop greater confidence in its accuracy. Of course, it is possible that the result might be incorrect for a reason other than units. Nevertheless, performing a double-check on the units in any equation is always a good idea. The process of verifying the dimensional consistency of an equation by keeping track of units is illustrated through the following example.EXAMPLE 2.3In Figure 2.2, the steel bit is held in the chuck of the drill press. The drill bit has diameter d ＝6 mm (the curved flutes are small and they have been neglected) an! length L ＝ 65 mm. The bit is accidentally bent as the work piece shifts during a drilling operation, and it is subjected to the side force of F ＝50 N. As derived in mechanical engineering courses on stress analysis, the sideways deflection of the tip is calculated through the equation43364Ed FL x π=∆ where each ～in the equation has the following units:Δx (length) is the deflection of the tip.F (force) is the magnitude of the force applied at the tip.．L (length) is the drill bit's length.E (force/length 2) is a property of the drill bit's material called the elastic modulus.d (length) is the drill bit's diameter.(a) Verify that this equation is dimensionally correct. (b) By using the value E ＝200 x 109 Pa, calculate the amount Ox that the bit's tip deflects.SOLUTION(a) The quantity 64/3n is dimensionless-a pure number-and therefore it has no units to influence the equation's dimensional consistency. For the other terms, the units of each quantity are combined in the equation according to(length)(length)(length))(length)ngth)(force/(le ngth)(force)(le )length (23423===Because the units on each side of the equation are identical, the equation is indeed dimensionally consistent.(b) The tip moves sideways by the amount439343m)10Pa)(610(2003065m)64(50N)(0.364-⨯⨯==∆πEd FL x πIn the next step, we combine numerical values and group units))(m (N/m m N 103604236⋅⨯=∆-x n which we have expanded Pa as N/m2 in order to cancel units in the denominator. Combining the units algebraically leads tom 103606-⨯=∆xBecause that result has a large negative exponent, we convert it to standard form by using the SI prefix g, (or micro) to represent one-millionth:m 360μ=∆xThe tip will move by just over one-third of a millimeter.Mechanical engineers often work with dimensionless numbers ．These quantities are eitherpure numbers that have no units, or they are groupings of variables in which Dimensionless the units precisely cancel one another, again leaving a pure number. One number example with which you might already be familiar is the so-called Mach number Ma which is used to measure the speed of aircraft. It is named after the nineteenth-century physicist Ernst Mach. The Mach number is defined by the equation Ma ＝v/c and is simply the ratio of the aircraft's speed v to the speed of sound c in air (approximately 700 mph). When the numerical values for both v and c are expressed in the same units (for instance, mph), the units will cancel in the equation for Ma. A commercial airliner might cruise at a speed of Ma ＝0.7, while a supersonic fighter could travel at Ma=1.4. As a cautionary note; it would be incorrect in the expression for Ma to specify 。
机械工程导论复习
第一章：机械工程及学科总论机械工程机械工程是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。
其基本构成是零件和机构，最终产品是机器。
机械就是机器和机构的总称。
2机械的组成（1）原动部分，是机械的动力源，机械依赖其驱动其他部分，如电动机、内燃机等。
（2）传动部分，是将原动部分的运动和动力传递给执行部分的中间装置，常由凸轮机构、齿轮机构等组成。
（3）控制部分，是控制机械的原动部分、执行部分和传动部分按一定的顺序和规律运动的装置，它包括各种控制机构、电气装置、计算机和液压系统等。
（4）执行部分，是直接完成机器预订功能的工作部分，如汽车的车轮、机床的主轴等。
机器是由若干不同零件组装而成：零件是组成机器的基本要素，即机器的最小制造单元。
各种机器经常用到的零件称为通用零件，如螺钉、螺母、轴、齿轮、弹簧等。
在特定的机器中用到的零件称为专用零件，如汽轮机中的叶片、起重机的吊钩、内燃机中的曲轴、连杆、活塞等。
构件是机器的运动单元，一般由若干个零件刚性联接而成，也可以是单一的零件。
机器的特征：1.都是由许多构件组合而成。
2.组成机器的各运动实体之间有确定的相对运动关系。
3.能实现能量的转换，代替或减轻人的劳动，完成有用的机械功。
凡具备上述三个特征的实体组合体称为机器。
机器组成完整的机器由原动机、工作机和传动装置三部分组成：原动机：机器的动力来源。
电动机、内燃机及液压机等。
工作机：处于整个机械传动路线终端，是完成工作任务的部分。
传动装置：主要作用是把动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。
6什么是机构：具有确定相对运动的各种实物的组合，即符合机器的前两个特征。
机构的特征：1.都是由许多构件组合而成。
2.组成机器的各运动实体之间有确定的相对运动关系。
机器与机构的区别：机构主要用来传递和变换运动，而机器主要用来传递和变换能量，从结构和运动学的角度分析，机器与机构之间并无区别。
机械工程导论认知报告
机械工程导论认知报告第一章抽油机1.1 组成抽油机是抽油机深井泵抽油系统中的主要地面设备。
游梁式抽油机主要由游梁连杆曲柄机构、减速箱、动力设备、辅助设备等四大部份组成。
游梁式抽油机按照结构主要分为两大类：即普通式游梁式抽油机和前置式游梁式抽油机。
普通式游梁式抽油机和前置式游梁式抽油机两者的主要组成部分相同，只是游梁与连杆的连接位置不同。
普通抽油机一般采用机械平衡，而前置式抽油机最初多采用气动平衡，但由于技术上的不完善，后来使用机械平衡的方法。
1.2 工作原理工作时，电动机将高速旋转动动通过皮带和刹车及减速结构传给曲柄轴，带动曲柄轴做低速旋转运动，曲柄通过连杆经横梁带动游梁作上下往摆动，挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆作上下往复动动。
当抽油机上冲程时，油管弹性收缩向上运动，带动机械解堵采油器向上运动，撞击滑套产生振动；同时，正向单流阀关闭，变径活塞总成封堵油当抽油机下冲程时，油管弹性伸长向下运动，带动机械解堵采油器向下运动，撞击滑套产生振动；同时，反向单流阀部分关闭，变径活塞总成仍然封堵油套环形油道，使反向单流阀下方区域形成高压区，这一运动又对地层内的油流通道产生一种反向的冲击力。
1.3 工作特性整机结构合理，工作平稳，噪音小，维护操作方便。
游梁选用箱式或工字钢结构，强度高，刚性好，承载能力大。
减速器采用人字渐开线或双圆弧齿形齿轮，加工精度高，承载能力强，使用寿命长。
驴头可用上翻、上挂或侧转三种形式之一。
刹车采用外抱式结构，操作灵活，制动迅速，安全可靠。
底座采用地脚螺栓连接或压杠链接两种方式之一。
第二章钻机2.1 组成钻机是在地质勘探中，带动钻具向地下钻进，获取实物地质资料的机械设备。
又称钻探机。
主要作用是带动钻具破碎孔底岩石，下入或提出在孔内的钻具。
可用于钻取岩心、矿心、岩屑、气态样、液态样等，以探明地下地质和矿产资源等情况。
在石油钻井中，带动钻具破碎岩石，向地下钻进，钻出规定深度的井眼，供采油机或采气机获取石油或天然气。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
化学原料及化学制品制造业 医药制造业 化学纤维制造业 橡胶制造业 塑料制造业 非金属矿物制品业 黑色金属冶炼及压延加工业
第一章 绪论
1.1
机械工程概论
机械的基本概况
1.2
机械工程的涵义
1.3
机械工程发展 机械工业的地位
1.4
1.5
我国机械制造业现状
1.6
21世纪的机械工程
机械工程的涵义
化学 电学、电子学 力学 数学 材料科学 计算机科学
3 制造业和机械工业
机械的基本名词
机械工程概论
1、机构
内燃机四冲程内燃机工作原理 标清.flv
机械的基本名词
机械工程概论
1、机构
机构 由两个以上的构件通过 活动连接以实现规定运 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、转换 运动和动力，或实现某 种特定的运动
机械的基本名词
迅速发展阶段：古车 成熟阶段：处于世界领先地位 缓慢前进阶段：闭关锁国 旧石器时代：粗制工具 新石器时代：精致工具
古代机械时期
简单工具时期
机械工程概论
第一章 绪论
1.1
机械工程概论
机械的基本概况
1.2
机械工程的涵义
1.3
机械工程发展
1.4
机械工业的地位
1.5
我国机械制造业现状
1.6
21世纪的机械工程
非制造强国
机械工程概论
低档产品多
人均劳 动率低
不足
管理体 制落后
技术依靠 国外引进
质量观 念淡薄
第一章 绪论
1.1
机械工程概论
机械的基本概况
1.2
机械工程的涵义
1.3
机械工程发展 机械工业的地位
1.4
1.5
我国机械制造业现状
1.6
21世纪的机械工程
21世纪的机械工程
21世纪制造业的竞争环境的主要特点
工业革命
多领域、 多学科结合
近代机械工程史 现代机械工程史
机械工程发展史
机械工程概论
机械工程发展史
机械工程概论
机械工程发展史
机械工程概论
中国机械工程的发展
摆脱对帝国主义 的依赖，大力发展
机械工程概论
现代机械时期 近代机械时期
半殖民地的社会性质 吸收世界科学技术内容 与古代机械及传统生产技术联系少
LOGO
制造业和机械工业
机械工程概论
机械工业
制造业 制造
人为按照市场需求， 运用主观掌握的知识 和技能，借助于手工 或可以利用的客观物 质工具，采用有效的 工艺方法和必要的能 源，将原材料转化为 最终物质产品并投放 市场的全过程 将制造资源，包括 物料、设备、工具 、资金、技术、信 息和人力等，通过 制造过程转化为可 供人们使用和消费 的产品的行业
产业 机械
其他 机械
LOGO
机械工程概论
机械工程概论
机械工程概论
机械工程概论
机械工程概论
机械工程概论
机械的特征及种类
机械工程概论
按功能来分，可分为动力机械、油料搬运机械、 粉碎机械等； 按服务产业，可分为农业机械、矿山机械、纺 织机械等；
按工作原理，可分为热力机械、流体机械、仿
生机械等。
机械工程概论
信息时代 产品生命周期短，企业的规模减小，劳动力需求减少 依靠新技术保持竞争优势更困难
竞争越激烈性 制造业向发展中国家转移 推行绿色制造 顾客的要求更高
21世纪的机械工程
顾客响应度
机械工程概论
工厂和设备 的响应度
21世纪 的机械 制造企业 （属性）
人力资源 响应度
1.6
21世纪的机械工程
机械的基本概况
机械工程概论
机械的基本概况
机械工程概论
机械的基本概况
机械工程概论
机械的基本概况
机械工程概论
机械的基本概况
机械工程概论
机械的基本概况
机械工程概论
机械的基本概况
机械工程概论
机械的基本概况
机械工程概论
机械的基本概况
机械工程概论
1 机械的基本名词
2 机械的特征和种类
机械工程概论
物料流 （物流）
机械学
机 械 设 计 过 程 信 息 加 工 过 程
机械制造
机 械 制 造 过 程 （ 材 料 的 形 变 和 质 变 过 程 ）
机 械 工 程
信息流 工艺学
产品
环境科学
管理科学
生命科学
信息科学 能量流
机械工程的涵义
机械工程概论
机械工程的工作内容（按工作性质划分）
1 建立和发展能直接应用于机械工程的工程理论基础 2 研究、设计和发展新的机械产品 3 机械产品的生产
机械工程概论
机械工程概论
目 录
1
机械工程概论
绪论
2
机械工程基础
3 4
机械设计及现代设计方法 机械制造工艺技术 机械自动化技术
5
6
制造过程的生产管理模式
7
现代机械工程教育
第一章 绪论
1.1
机械工程概论
机械的基本概况
1.2
机械工程的涵义
1.3
机械工程发展 机械工业的地位
1.4
1.5
我国机械制造业现状
4 机械制造企业的经营和管理 5 机 Nhomakorabea产品的应用
6 环境污染和自然资源过度耗费问题及其处理措施
第一章 绪论
1.1
机械工程概论
机械的基本概况
1.2
机械工程的涵义
1.3
机械工程发展 机械工业的地位
1.4
1.5
我国机械制造业现状
1.6
21世纪的机械工程
机械工程发展史
机械工程概论
机械 始于工具
古代机械史
机械的基本名词
机械工程概论
3、机械
机
零件
械：机构和机器的总称 构件 部件
机械的一部分， 为可以完成同 一功能而在结 构上连接在一 起、能协同工 作的零件的组 合体
组成机械
不可拆的基 本单元 专用零件
在机构中组成 机构彼此间具 有一定相对运 动关系的基本 单元
机械的基本名词
机械工程概论
原动 部分
1.6
21世纪的机械工程
我国机械制造业的现状
1
机械工程概论
机械工业生产能力居世界第五位
提供重大装备的能力不断提高 具有特色的制造业聚集地逐渐形成
2
3
4
中国制造业正在成为全球制造和供应基地
机械工程概论
各技术档次数控机床占年产量比例
2004年进口数控机床的数量和金额占市场消费的比例
我国机械制造业的现状
烟草制品业
纺织业 印刷业和记录媒介的复制 文教体育用品制造业
石油加工、炼焦及核燃料加工业
21
22 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42
家具制造业
造纸及纸制品业 有色金属冶炼及压延加工业 金属制品业 通用设备制造业 专用设备制造业 交通运输设备制造业 电气机械及器材制造业 通信设备、计算机及其他电子设备制造业 仪器仪表及文化办公用机械制造业 工艺品及其他制造业 废弃资源和废旧材料回收加工业
自智数网 动能字络 化化化化
绿 色 化
作 业
机械工程概论
机械的基本名词解释并举例说明
机构 零件
机器 构件
机械 部件
要求： 统一用A4纸 写好姓名、学号、班级
全球市场 响应度
组织响应度
快速响应的 运作实践和文化
21世纪的机械工程
机械工程概论
以人为中心、 模糊分工和一专多能 扁平的网络生产管理结构， 动态自主管理的团队组织形式
并行工作方式， 强调产品和过程的集成
顾客满意、绿色制造
21世纪 的制造业
21世纪的机械工程
创新体系和知识 供应链的建立
机械工程概论
机械工业的地位
国家高技术产业的基础 和载体，高科技发展的重要平台 国民经济 的“装备部”
机械工程概论
工业的主 要组成部分
机械 制造业
国民经济 战略性产业 国家安全、国防 实力的重要保障
第一章 绪论
1.1
机械工程概论
机械的基本概况
1.2
机械工程的涵义
1.3
机械工程发展 机械工业的地位
1.4
1.5
我国机械制造业现状
机械的
动力来源
工作 部分
终点
传动 部分
中间环节
自动 控制
现代机械
完成预定动作
增加部分
机械的基本名词
机械工程概论
原动 部分
发动机
工作 部分
轮胎动作
传动 部分
传动轴
自动 控制
倒车、报警
活塞与连杆机构直蚌线内燃机简介 标清.flv
机械工程概论
图1-2 活塞与连杆结构 1—顶部 2—环槽部 3—裙部 4—环岸 5—环槽 6—销座 7—加强筋 8—卡环槽 9—泄油孔与泄油槽 10—活塞销套 11—连杆小头 12—连杆身 13—连杆大头 14—连杆轴承 15—连杆螺母 16—连杆轴承盖 17—连杆螺栓
机械工程概论
2、机器
由一个或一个以上的机构组成，具有确定机 械运动并完成一定有用工作过程的装置
机构
传递、转换运动与动力 实现某种特定的运动
机器
具有确定机械运动 转换机械能 完成一定有用工作过程
机 械
机械的基本名词
机械工程概论
2、机器
例如，内燃机、电动机等动力机器将其他 能量转换为机械能；机床完成加工，汽车、 起重机搬运物料；打印机、绘图仪等处理 信息。