机械设计基础课件
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机械设计基础全套ppt课件
• 新型设计：应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术，设计 过去没有过的新型机械。
• 继承设计：根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新，以提 高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用。
• 变型设计：为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出 不同于标准型的变型产品。
机械设计原则与方法
机械设计原则与方法
可靠性准则
可靠性是指产品在规定的使用条件下， 在预期的使用寿命内，完成规定功能 的能力。可靠性不仅与产品有关，还 与产品的使用有关。
安全性准则
安全性指产品在流通和使用过程中，有 关危害人身安全与健康的风险大小。
机械设计原则与方法
理论设计
依靠现有的科学理论和试验数据 所进行的设计。它是一种定量设 计，凡属重要和大型的结构均应
分析可靠性设计在实际应用中面临的困难，如数据获取、模型验证等，并探讨未来发展趋势， 如基于大数据和人工智能的可靠性设计等。
THANKS.
机械设计基础全套ppt 课件
目录
• 机械设计概述 • 机械零件设计基础 • 传动系统设计 • 轴系零部件设计 • 连接与紧固件设计 • 液压与气压传动系统设计 • 现代设计方法在机械设计中的应用
机械设计概述
01
机械设计定义与分类
• 机械设计的定义：根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、 力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构 思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
热处理
提高材料力学性能和使用 寿命，如淬火、回火、渗 碳等。
零件结构设计及优化
结构设计原则
01
满足功能要求，力求简单、紧凑、合理。
优化设计方法
• 继承设计：根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新，以提 高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用。
• 变型设计：为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出 不同于标准型的变型产品。
机械设计原则与方法
机械设计原则与方法
可靠性准则
可靠性是指产品在规定的使用条件下， 在预期的使用寿命内，完成规定功能 的能力。可靠性不仅与产品有关，还 与产品的使用有关。
安全性准则
安全性指产品在流通和使用过程中，有 关危害人身安全与健康的风险大小。
机械设计原则与方法
理论设计
依靠现有的科学理论和试验数据 所进行的设计。它是一种定量设 计，凡属重要和大型的结构均应
分析可靠性设计在实际应用中面临的困难，如数据获取、模型验证等，并探讨未来发展趋势， 如基于大数据和人工智能的可靠性设计等。
THANKS.
机械设计基础全套ppt 课件
目录
• 机械设计概述 • 机械零件设计基础 • 传动系统设计 • 轴系零部件设计 • 连接与紧固件设计 • 液压与气压传动系统设计 • 现代设计方法在机械设计中的应用
机械设计概述
01
机械设计定义与分类
• 机械设计的定义：根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、 力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构 思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
热处理
提高材料力学性能和使用 寿命，如淬火、回火、渗 碳等。
零件结构设计及优化
结构设计原则
01
满足功能要求，力求简单、紧凑、合理。
优化设计方法
机械设计基础知识培训课件(PPT102页)
②如果四个构件的长度满足杆长之和条件，则最短杆 所联接的两个转动副均为整转副，另两个转动副均为摆动 副。此时若取最短杆为机架，则得双曲柄机构；而取最短 杆的任一相邻杆为机架，则得曲柄摇杆机构；又若取最短 杆的相对杆为机架，则得双摇杆机构。
③如果四杆中有两个构件长度相等且均为最短，若另 两杆长度不相等，则不存在整转副； 若两杆长度也相等， 则两最短杆相邻时，有三个整转副， 当两最短杆相对时， 有四个整转副。
平面四杆机构的设计
内容
3.1 平面四杆机构的类型及其应用
一、基本概念
1、铰链四杆机构： 全部用转动副相连的平面四杆机构。它是平面四杆 机构的基本型式，其它型式的四杆机构可看作是在它 的基础上通过演化而成的。
2、机架：机构的固定构件，如杆4 。 3、连杆：不直接与机架连接的构件，如杆2。 4、连架杆：与机架用转动副相连接的构件，如杆1、3 。
ad bc ①
b (d a) c c (d a) b
整理得 a b c d ②
acd b ③
将式①、②、③中的三个不等 式两两相加，化简后得④
a a
b c
④
a d
曲柄存在条件： ① 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和； ② 连架杆与机架中必有一杆为最短杆。
若不满足①？ 该机构只能是双摇杆机构。
判断由不同杆作机架时四杆机构属于哪种机构
a、b、c、d
Y
ad bc
N 双摇杆机构
以最短杆相邻杆为机架 以与最短杆相对的杆为机架
以最短杆为机架
曲柄摇杆机构 双摇杆机构 双曲柄机构
铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：
最长杆的杆长<其余三杆长度之和。
推论：
①如果四杆长度不满足杆长条件，则机构无周转副， 此时不论取哪个构件为机架，机构均为双摇杆机构；
③如果四杆中有两个构件长度相等且均为最短，若另 两杆长度不相等，则不存在整转副； 若两杆长度也相等， 则两最短杆相邻时，有三个整转副， 当两最短杆相对时， 有四个整转副。
平面四杆机构的设计
内容
3.1 平面四杆机构的类型及其应用
一、基本概念
1、铰链四杆机构： 全部用转动副相连的平面四杆机构。它是平面四杆 机构的基本型式，其它型式的四杆机构可看作是在它 的基础上通过演化而成的。
2、机架：机构的固定构件，如杆4 。 3、连杆：不直接与机架连接的构件，如杆2。 4、连架杆：与机架用转动副相连接的构件，如杆1、3 。
ad bc ①
b (d a) c c (d a) b
整理得 a b c d ②
acd b ③
将式①、②、③中的三个不等 式两两相加，化简后得④
a a
b c
④
a d
曲柄存在条件： ① 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和； ② 连架杆与机架中必有一杆为最短杆。
若不满足①？ 该机构只能是双摇杆机构。
判断由不同杆作机架时四杆机构属于哪种机构
a、b、c、d
Y
ad bc
N 双摇杆机构
以最短杆相邻杆为机架 以与最短杆相对的杆为机架
以最短杆为机架
曲柄摇杆机构 双摇杆机构 双曲柄机构
铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：
最长杆的杆长<其余三杆长度之和。
推论：
①如果四杆长度不满足杆长条件，则机构无周转副， 此时不论取哪个构件为机架，机构均为双摇杆机构；
机械设计全套课件 ppt课件
凡具备上述（1）、（2）两个特征的实物组合体称为机构。 机器能实现能量的转换或代替人的劳动去做有用的机械功，而 机构则没有这种功能。
仅从结构和运动的观点看，机器与机构并无区别，它们 都是构件的组合，各构件之间具有确定的相对运动。因此，通 常人们把机器与机构统称为机械。
ppt课件
7
机械设计基础
绪论
如图1-1所示的内燃机，
图1-5（a）闭式运动链
机械设计基础
ppt课件
图1-5（a）开式运动链
16
• 将运动链中的一个构件固定，并且它的一个 或几个构件作给定的独立运动时，其余构件 便随之作确定的运动，此时，运动链便成为 机构。
• 机构的组成:
• 机 架：固定不动的构件
• 原动件：输入运动的构件
• 从动件：其余的活动构件
1)运动副：两构件之间直接接触并能产生一定的相对
运动的连接称为运动副。
运动副元素：两构件上直接参与接触而构成运动副的部分— —点、线或面。
2) 运动副的分类
平面
运 运动副 动 副
空间 运动副
机械设计基础
高副：点、线接触 低副：面接触
球面副 螺旋副
ppt课件
运动副 转动副
13
图1-2 转动副
图1-3 移动副
是由汽缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4、 小齿轮5、大齿轮6、凸轮7、推杆8等系列 构件组成，其各构件之间的运动是确定的。
0.1.2 构件与零件
机构是由具有确定运动的单元体组成的，这 些运动单元体称为构件。
组成构件的制造单元体称为零件。 零件则是指机器中不可拆的一个最基本的 制造单元体。构件可以由一个或多个零件组成。
ppt课件
20
机械设计基础
机械设计基础全套课程教学课件
高副：点、线接触
机械设计基础Ⅰ （机械原理）
一、研究对象
绪论
1、机械： 机器和机构的总称
机器（三个特征）：
①人为的实物组合（不是天然形成的）；
②各运动单元具有确定的相对运动；
③必须能作有用功，完成物流、信息的传递及 能量的转换。
机构：有①②两特征。
机器和机构最明显的区别是： 机器能作有用功，而机构不能，机构仅能实现预期的机械运动。
Rt ：可靠度——表示零件在规定的条件下和规定的时间
内完成规定功能的概率
N个相同零件在同样条件下同时工作，在规定的时间内有Nf 个失效，剩下Nt个仍继续工作，则
Rt
Nt N
NNf N
1 N f N
不可靠度（失效概率）：
Ft
Nf N
1 Rt
,
Rt Ft 1
n个零件组成的串联系统，单个零件的可靠度:R1、R2 、 …Rn， 则系统的可靠度为Rf=R1R2…Rn
b) 铜合金——黄铜：Cu与Zn合金 青铜：Cu与Sn的合金 无锡青铜：Cu与铝、硅、锰、镍的合金。
3、非金属材料 塑料——轻、易加工成形、减摩性好，强度低，可作 为普通机械零件、绝缘体 陶瓷——电热性好，硬度高 橡胶——弹性、绝缘性好，常用作弹性元件和密封元 件、减震元件
4、复合材料
二、机械零件材料选用的原则
二、机械设计的一般程序 1、机器设计的一般程序
市场调 研
可行性 研究
设 计 任 务 书
原理 方案 设计
技术 设计
试制 试验
定
装配图、 样
出
零件图、 机
最
技术文
评
佳
件
价
方
改
案
进
机械设计基础Ⅰ （机械原理）
一、研究对象
绪论
1、机械： 机器和机构的总称
机器（三个特征）：
①人为的实物组合（不是天然形成的）；
②各运动单元具有确定的相对运动；
③必须能作有用功，完成物流、信息的传递及 能量的转换。
机构：有①②两特征。
机器和机构最明显的区别是： 机器能作有用功，而机构不能，机构仅能实现预期的机械运动。
Rt ：可靠度——表示零件在规定的条件下和规定的时间
内完成规定功能的概率
N个相同零件在同样条件下同时工作，在规定的时间内有Nf 个失效，剩下Nt个仍继续工作，则
Rt
Nt N
NNf N
1 N f N
不可靠度（失效概率）：
Ft
Nf N
1 Rt
,
Rt Ft 1
n个零件组成的串联系统，单个零件的可靠度:R1、R2 、 …Rn， 则系统的可靠度为Rf=R1R2…Rn
b) 铜合金——黄铜：Cu与Zn合金 青铜：Cu与Sn的合金 无锡青铜：Cu与铝、硅、锰、镍的合金。
3、非金属材料 塑料——轻、易加工成形、减摩性好，强度低，可作 为普通机械零件、绝缘体 陶瓷——电热性好，硬度高 橡胶——弹性、绝缘性好，常用作弹性元件和密封元 件、减震元件
4、复合材料
二、机械零件材料选用的原则
二、机械设计的一般程序 1、机器设计的一般程序
市场调 研
可行性 研究
设 计 任 务 书
原理 方案 设计
技术 设计
试制 试验
定
装配图、 样
出
零件图、 机
最
技术文
评
佳
件
价
方
改
案
进
机械设计基础全套教学ppt课件清华大学
• 4．高副 • 两构件组成高副时的相对运动与这两个构件
在接触处的轮廓形状有直接关系，因此，在 表示高副时必须画出两构件在接触处的曲线 轮廓。如图1-8、图1-9所示为齿轮高副和凸 轮高副的表示方法。
机械设计基础
（a）外啮合齿轮；
（b）内啮合齿轮；
（c）齿轮齿条；
（d）锥齿轮；
（e）蜗杆蜗轮
图1-9 齿轮高副的表示方法
小齿轮5、大齿轮6、凸轮7、推杆8等系列 构件组成，其各构件之间的运动是确定的。
0.1.2 构件与零件
机构是由具有确定运动的单元体组成的，这 些运动单元体称为构件。
组成构件的制造单元体称为零件。 零件则是指机器中不可拆的一个最基本的 制造单元体。构件可以由一个或多个零件组成。
如图1-1所示内燃机的曲轴为一个零件；连 杆则为多个零件的组合。因此，构件是相互固 接在一起的零件组合体。
机械设计基础
图1-5（a）开式运动链
• 将运动链中的一个构件固定，并且它的一个 或几个构件作给定的独立运动时，其余构件 便随之作确定的运动，此时，运动链便成为 机构。
• 机构的组成: • 机 架：固定不动的构件 • 原动件：输入运动的构件 • 从动件：其余的活动构件
机械设计基础
§1-2 平面机构的运动简图
机械设计基础
常见虚约束
（1）两构件构成多个导路平行的移动副， 如图1-18所示。
机械设计基础
图1-18 两构件构成多个导路平行的移动副
（2）两构件组成多个轴线互相重合的转动 副，如图1-19所示。
图1-19 两构件组成多个轴线互相重合的转动副
机械设计基础
• （3）机构中存在对传递运动不起独立作用 的对称部分，如图1-20所示。
《机械设计基础》课件 第1章 平面机构的自由度和速度分析
机构运动简图和原机构具有相同的运动特性。
13
§1-2 平面机构运动简图
机构示意图 —— 不按比例绘制
三、机构运动简图的作用
是机构分析和设计的工具
四、机构中构件的分类
分为三类：
1）固定构件（机架）：用来支承活动构件的构件。在研究机构
中活动构件的运动时，常以固定构件作为参考坐标系；
2）原动件（主动件）：运动规律已知（外界输入）的构件；
61
3. 直动从动件凸轮机构
求构件2的速度？
62
课后作业：
5、7、9、11、13、15
63
1
1
1
2）移动副
17
§1-2 平面机构运动简图
3）高副：应画出接触处的曲线轮廓
18
§1-2 平面机构运动简图
六、机构运动简图中构件的表示方法
轴、杆
机架
永久连接
固定连接，如轴和齿轮
19
§1-2 平面机构运动简图
参与组成两转动副的构件
一个转动副+一个移动副的构件
参与组成三个转动副的构件
20
§1-2 平面机构运动简图
4
3
2
2
1
4
32
§1-3 平面机构的自由度★
平面机构自由度：
所有活动构件相对于机架所能具有的独立运动数目之和。
作用：
讨论机构具有确定运动的条件。
C
C
D
B
A
B
D
A
E
F
33
§1-3 平面机构的自由度★
一、平面机构自由度计算公式
1. 每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度
34
2. 每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度
13
§1-2 平面机构运动简图
机构示意图 —— 不按比例绘制
三、机构运动简图的作用
是机构分析和设计的工具
四、机构中构件的分类
分为三类：
1）固定构件（机架）：用来支承活动构件的构件。在研究机构
中活动构件的运动时，常以固定构件作为参考坐标系；
2）原动件（主动件）：运动规律已知（外界输入）的构件；
61
3. 直动从动件凸轮机构
求构件2的速度？
62
课后作业：
5、7、9、11、13、15
63
1
1
1
2）移动副
17
§1-2 平面机构运动简图
3）高副：应画出接触处的曲线轮廓
18
§1-2 平面机构运动简图
六、机构运动简图中构件的表示方法
轴、杆
机架
永久连接
固定连接，如轴和齿轮
19
§1-2 平面机构运动简图
参与组成两转动副的构件
一个转动副+一个移动副的构件
参与组成三个转动副的构件
20
§1-2 平面机构运动简图
4
3
2
2
1
4
32
§1-3 平面机构的自由度★
平面机构自由度：
所有活动构件相对于机架所能具有的独立运动数目之和。
作用：
讨论机构具有确定运动的条件。
C
C
D
B
A
B
D
A
E
F
33
§1-3 平面机构的自由度★
一、平面机构自由度计算公式
1. 每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度
34
2. 每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度
机械基础(全套)ppt课件
类型。
联轴器类型、特点及选用
刚性联轴器
适用于两轴对中精度高、无冲 击的场合，传递扭矩大，但无
缓冲作用。
弹性联轴器
适用于两轴对中精度稍差、有 冲击的场合，能吸收振动和冲 击，但传递扭矩较小。
液压联轴器
适用于需要无级调速和过载保 护的场合，能自动适应两轴的 不对中，但价格较高。
选用原则
根据传递扭矩、转速、对中精 度、工作环境等条件综合考虑
CAE软件
如ANSYS、Nastran等，用于进行有限元分析、 结构优化等，提高设计的准确性和效率。
PDM/PLM软件
如Windchill、Teamcenter等，用于产品数据管 理、流程管理等，提高设计协同和效率。
03
机械制造工艺与装备
机械制造工艺概述
机械制造工艺的定义
研究机械产品制造过程中的加工方法 、工艺装备、加工顺序和工艺参数等 内容的总称。
，选择合适的联轴器类型。
离合器类型、特点及选用
牙嵌离合器
适用于低速重载、有频繁接合和分离 的场合，传递扭矩大，但接合时冲击 较大。
摩擦离合器
适用于中高速轻载、需要平稳接合的 场合，接合平稳，但传递扭矩较小。
电磁离合器
适用于需要远程控制和自动控制的场 合，动作迅速，但价格较高。
选用原则
根据传递扭矩、转速、接合方式、工 作环境等条件综合考虑，选择合适的 离合器类型。
气压元件选用与安装
液压与气压元件选用与安装
根据系统工作压力和流 量选择合适的气源装置 、气缸、控制阀等元件 ；
安装前应检查元件的清 洁度和完好性，确保无 损坏和污染；
安装时应按照制造厂的 推荐规范进行，确保正 确的配合间隙和紧固力 矩；
联轴器类型、特点及选用
刚性联轴器
适用于两轴对中精度高、无冲 击的场合，传递扭矩大，但无
缓冲作用。
弹性联轴器
适用于两轴对中精度稍差、有 冲击的场合，能吸收振动和冲 击，但传递扭矩较小。
液压联轴器
适用于需要无级调速和过载保 护的场合，能自动适应两轴的 不对中，但价格较高。
选用原则
根据传递扭矩、转速、对中精 度、工作环境等条件综合考虑
CAE软件
如ANSYS、Nastran等，用于进行有限元分析、 结构优化等，提高设计的准确性和效率。
PDM/PLM软件
如Windchill、Teamcenter等，用于产品数据管 理、流程管理等，提高设计协同和效率。
03
机械制造工艺与装备
机械制造工艺概述
机械制造工艺的定义
研究机械产品制造过程中的加工方法 、工艺装备、加工顺序和工艺参数等 内容的总称。
，选择合适的联轴器类型。
离合器类型、特点及选用
牙嵌离合器
适用于低速重载、有频繁接合和分离 的场合，传递扭矩大，但接合时冲击 较大。
摩擦离合器
适用于中高速轻载、需要平稳接合的 场合，接合平稳，但传递扭矩较小。
电磁离合器
适用于需要远程控制和自动控制的场 合，动作迅速，但价格较高。
选用原则
根据传递扭矩、转速、接合方式、工 作环境等条件综合考虑，选择合适的 离合器类型。
气压元件选用与安装
液压与气压元件选用与安装
根据系统工作压力和流 量选择合适的气源装置 、气缸、控制阀等元件 ；
安装前应检查元件的清 洁度和完好性，确保无 损坏和污染；
安装时应按照制造厂的 推荐规范进行，确保正 确的配合间隙和紧固力 矩；
机械设计基础第1章运动简图ppt课件
机械设计基础第1章运动简图ppt课件•运动简图概述•机构运动简图绘制方法•平面连杆机构运动简图分析•凸轮机构运动简图分析目•齿轮机构运动简图分析•轮系运动简图分析录运动简图概述01运动简图定义与作用定义运动简图是用简单的线条和符号来表示机构运动情况的图形。
作用能够清晰地表达机构的组成、运动传递关系和运动特性，是机械设计中的重要工具。
在保证能够准确表达机构运动情况的前提下，尽量简化图形，突出重点。
简化原则图形应清晰易懂，符号、线条和标注应符合规范。
清晰原则应完整地表达机构的组成、运动传递关系和运动特性，不遗漏任何重要信息。
完整性原则运动简图绘制原则机构运动分析机构设计优化机构故障诊断机构创新设计运动简图在机械设计中的应用通过运动简图可以直观地了解机构的运动情况，包括速度、加速度、位移等运动参数的变化规律。
通过对机构运动简图的观察和分析，可以发现机构中存在的故障和隐患，为故障诊断和维修提供依据。
根据运动简图的分析结果，可以对机构进行优化设计，提高机构的性能和使用寿命。
通过对不同机构运动简图的比较和分析，可以启发设计人员的创新思维，探索新的机构设计方案。
机构运动简图绘制方02法高副两构件通过点或线接触而构成的运动副。
高副能同时承受两个方向的力，具有较高的承载能力和较小的摩擦损失，但制造和维修较为困难。
机构组成机构是由刚性构件通过运动副连接而成的系统。
构件是机构中的运动单元，可以是单一的整体，也可以是几个零件组成的刚体。
运动副类型运动副是两构件直接接触并能产生相对运动的活动联接。
根据接触形式的不同，运动副可分为低副和高副两大类。
低副两构件通过面接触而构成的运动副。
根据两构件的相对运动形式，低副可分为转动副和移动副两种。
机构组成及运动副类型机构运动简图符号表示法构件的表示在机构运动简图中，构件用直线或折线表示，长度与实际构件的大小无关，只表示构件间的相对位置关系。
运动副的表示转动副和移动副分别用特定的符号表示。
机械设计基础课件01平面机构及自由度
约 束：是对独立运动所加的限制。每加上一个约束，构 件便失去一个自由度。
一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动数。如图 所示，在Oxy坐标系中，构件S可随其上任一点A沿x轴、y轴 方向移动和绕A点转动。即一个作平面运动的自由构件具有 三：在机构中由两构件直接接触形成的一种可动联接。 运动副对构件产生约束，约束的多少和特点取决于运动副 型式。 运动副分类： • 按照接触的特性，分为低副和高副。面接触的运动副称
（4）对称结构：在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链 来传递运动时，只有一组起独立传递运动的作用，则其余各组引 入的约束为虚约束。如图1-16所示轮系中有2个行星轮，计算自由 度时只需考虑一个。
虚约束虽不影响机构的运动，但却可以增加构件的刚性，改善 其受力状况，因而在结构设计中被广泛使用。必须指出，只有在 特定的几何条件下才能构成虚约束，如果加工误差太大，满足不 了这些特定的几何条件，虚约束就会成为实际约束，从而使机构 失去运动的可能性。
1.3.1 平面机构的自由度
机构的自由度: 机构中各构件相对于机架所能有的独立运动的数目 称为机构的自由度。
一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。因此，平面机构 中的每个活动构件，在未用运动副联结之前，都有三个自由度。 • 每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度； • 每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。
移动副：是使构件的一个相对移动和相对转动受到约束， 而只有一个方向独立相对移动自由度的运动副。也称为棱 柱副。如汽缸与活塞、滑块与导轨等，如右图所示。
2 高副（平面高副）
平面高副：构件间沿公法线方向的移动受到约束，但可以 沿接触点切线的方向独立移动，还可以同时绕点独立转动， 是具有一个约束而相对自由度等于２的平面运动副。如齿 轮副、凸轮副等，如图所示。
一个作平面运动的自由构件具有三个独立运动数。如图 所示，在Oxy坐标系中，构件S可随其上任一点A沿x轴、y轴 方向移动和绕A点转动。即一个作平面运动的自由构件具有 三：在机构中由两构件直接接触形成的一种可动联接。 运动副对构件产生约束，约束的多少和特点取决于运动副 型式。 运动副分类： • 按照接触的特性，分为低副和高副。面接触的运动副称
（4）对称结构：在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链 来传递运动时，只有一组起独立传递运动的作用，则其余各组引 入的约束为虚约束。如图1-16所示轮系中有2个行星轮，计算自由 度时只需考虑一个。
虚约束虽不影响机构的运动，但却可以增加构件的刚性，改善 其受力状况，因而在结构设计中被广泛使用。必须指出，只有在 特定的几何条件下才能构成虚约束，如果加工误差太大，满足不 了这些特定的几何条件，虚约束就会成为实际约束，从而使机构 失去运动的可能性。
1.3.1 平面机构的自由度
机构的自由度: 机构中各构件相对于机架所能有的独立运动的数目 称为机构的自由度。
一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。因此，平面机构 中的每个活动构件，在未用运动副联结之前，都有三个自由度。 • 每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度； • 每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。
移动副：是使构件的一个相对移动和相对转动受到约束， 而只有一个方向独立相对移动自由度的运动副。也称为棱 柱副。如汽缸与活塞、滑块与导轨等，如右图所示。
2 高副（平面高副）
平面高副：构件间沿公法线方向的移动受到约束，但可以 沿接触点切线的方向独立移动，还可以同时绕点独立转动， 是具有一个约束而相对自由度等于２的平面运动副。如齿 轮副、凸轮副等，如图所示。
国家精品课程课件 机械设计基础 完整版(641页)
a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动 三个条件，缺一不可
运动副元素——直接接触的部分（点、线、面） 例如：凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。
运动副的分类： 1)按相对运动范围分有：
平面运动副——平面运动 空间运动副——空间运动
例如：球铰链、拉杆天线、螺旋、生物关节。
平面机构——全部由平面运动副组成的机构。 空间机构——至少含有一个空间运动副的机构。
机构＝机架＋原动件＋从动件
1个
1个或几个
若干
§2－2 平面机构运动简图
机构运动简图——用以说明机构中各构件之间的相对 运动关系的简单图形。
作用： 1.表示机构的结构和运动情况。 2.作为运动分析和动力分析的依据。
机构示意图——不按比例绘制的简图 现摘录了部分GB4460－84机构示意图如下表。
常见运动副符号的表示: 国标GB4460－84
第1章 绪 论
§1－1 本课程研究的对象和内容 §1－2 本课程在教学中的地位 §1－3 机械设计的基本要求和一般过程
§1－1 本课程研究的对象和内容
顾名思义，本课程研究对象为：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。 任何机械都经历了：简单复杂的发展过程。 起重机的发展历程：
2)按运动副元素分有： ①高副——点、线接触，应力高。
例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。
②低副——面接触，应力低 例如：转动副（回转副）、移动副 。
3. 运动链
运动链——两个以上的构件通过运动副的联接而 构成的系统。闭式链、开式链
4. 机构
定义：具有确定运动的运动链称为机构 。
机架——作为参考系的构件，如机床床身、车 辆底盘、飞机机身。 原（主）动件——按给定运动规律运动的构件。 从动件——其余可动构件。 机构的组成：
运动副元素——直接接触的部分（点、线、面） 例如：凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。
运动副的分类： 1)按相对运动范围分有：
平面运动副——平面运动 空间运动副——空间运动
例如：球铰链、拉杆天线、螺旋、生物关节。
平面机构——全部由平面运动副组成的机构。 空间机构——至少含有一个空间运动副的机构。
机构＝机架＋原动件＋从动件
1个
1个或几个
若干
§2－2 平面机构运动简图
机构运动简图——用以说明机构中各构件之间的相对 运动关系的简单图形。
作用： 1.表示机构的结构和运动情况。 2.作为运动分析和动力分析的依据。
机构示意图——不按比例绘制的简图 现摘录了部分GB4460－84机构示意图如下表。
常见运动副符号的表示: 国标GB4460－84
第1章 绪 论
§1－1 本课程研究的对象和内容 §1－2 本课程在教学中的地位 §1－3 机械设计的基本要求和一般过程
§1－1 本课程研究的对象和内容
顾名思义，本课程研究对象为：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。 任何机械都经历了：简单复杂的发展过程。 起重机的发展历程：
2)按运动副元素分有： ①高副——点、线接触，应力高。
例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。
②低副——面接触，应力低 例如：转动副（回转副）、移动副 。
3. 运动链
运动链——两个以上的构件通过运动副的联接而 构成的系统。闭式链、开式链
4. 机构
定义：具有确定运动的运动链称为机构 。
机架——作为参考系的构件，如机床床身、车 辆底盘、飞机机身。 原（主）动件——按给定运动规律运动的构件。 从动件——其余可动构件。 机构的组成：
机械设计基础课件 第1章 物体的受力分析与平衡
21
1.1.3 物体的受力分析与受力图
（3）取整体为研究对象 由于铰链C处所受的力FC、 FC 为作用与反作用关系，这些力成对地出 现在整个系统内，称为系统内力。内力 对系统的作用相互抵消，因此可以除去 ，并不影响整个系统平衡，故内力在整 个系统的受力图上不必画出，也不能画 出。在受力图上只需画出系统以外的物 体对系统的作用力，这种力称为外力。
作用于圆柱销上有重力G，杆AB和AC的反力FAB和FAB; 因杆AB和AC均为二力杆，指向 暂假设如图示。圆柱销受力如图所示，显然这是一个平面汇交的平衡力系。
（2）列平衡方程
Fx 0 : FAB FAC cos60 0 F 0 : F sin 60 G 0 y AC
y
G E
FRx Fx1 Fx 2 Fx 3 Fx
FRy Fy1 Fy 2 Fy 3 Fy
Fry
Fy2 D Fy3 Fy1 F3 A F2
C
FR
α FR1
F1 B
合力投影定理:
合力在某轴上的投影，等于各 分力在同一轴上投影的代数和。
FR = F + F = tan Fy Fx
1.力在坐标轴上的投影 2.力的合成、合力投影定理
FR1 F1 F2 FR FR1 F3 F1 F2 F3 FRx ab gb ab ( ge be )
ab be ge
ab ac ad
o x
d Fx3 a c Fx2 Fx1 g b e
2.力系 是指作用在物体上的一组力的集合
5
1.1 基本概念和物体的受力分析
3.静力学公理
公理1：力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力的 大小和方向由这两力为边构成的平行四边形的对角线来表示。
1.1.3 物体的受力分析与受力图
（3）取整体为研究对象 由于铰链C处所受的力FC、 FC 为作用与反作用关系，这些力成对地出 现在整个系统内，称为系统内力。内力 对系统的作用相互抵消，因此可以除去 ，并不影响整个系统平衡，故内力在整 个系统的受力图上不必画出，也不能画 出。在受力图上只需画出系统以外的物 体对系统的作用力，这种力称为外力。
作用于圆柱销上有重力G，杆AB和AC的反力FAB和FAB; 因杆AB和AC均为二力杆，指向 暂假设如图示。圆柱销受力如图所示，显然这是一个平面汇交的平衡力系。
（2）列平衡方程
Fx 0 : FAB FAC cos60 0 F 0 : F sin 60 G 0 y AC
y
G E
FRx Fx1 Fx 2 Fx 3 Fx
FRy Fy1 Fy 2 Fy 3 Fy
Fry
Fy2 D Fy3 Fy1 F3 A F2
C
FR
α FR1
F1 B
合力投影定理:
合力在某轴上的投影，等于各 分力在同一轴上投影的代数和。
FR = F + F = tan Fy Fx
1.力在坐标轴上的投影 2.力的合成、合力投影定理
FR1 F1 F2 FR FR1 F3 F1 F2 F3 FRx ab gb ab ( ge be )
ab be ge
ab ac ad
o x
d Fx3 a c Fx2 Fx1 g b e
2.力系 是指作用在物体上的一组力的集合
5
1.1 基本概念和物体的受力分析
3.静力学公理
公理1：力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力的 大小和方向由这两力为边构成的平行四边形的对角线来表示。
机械设计基础ppt课件完整版
液压与气压传动的设计方法与步骤
设计方法
根据实际需求选择合适的传动方式， 进行系统设计。
设计步骤
明确设计任务和要求、选择执行元件、 确定系统工作压力和流量、设计液压或 气压回路、选择液压或气压元件、进行 系统性能验算等。
液压与气压传动系统的维护与保养
日常维护 保持系统清洁、定期更换液压油或空 气滤清器滤芯等。
机械设计的定义与重要性
重要性
机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最 主要因素。
好的设计能降低成本，提高生产效率，增加产品竞争力。
机械设计的基本原则
01
02
03
04
功能需求原则
设计应满足机器或 性，即在规定条件下和规定时
表面处理技术
在保持材料心部性能不变的前提下，通过改变材料表面的化学 成分或组织结构，提高其耐磨性、耐蚀性和疲劳强度等。常见 的表面处理技术有表面淬火、化学热处理（渗碳、渗氮等）、 电镀和喷涂等。
06
机械设计中的精度设计 与公差配合
精度设计的概念与意义
精度设计的定义
在机械设计中，精度设计是指根据产品使用要求、制造工艺和经济性等因素， 合理确定零部件的尺寸、形状和位置等精度要求的过程。
从手工设计到计算机辅助设计 （CAD），再到现在的数字化、 智能化设计。
智能化设计
利用人工智能、机器学习等技 术进行自动化、智能化的设计。
人机融合设计
注重人机交互、人体工程学等 方面的设计，提高产品的易用 性和舒适性。
02
机械零件设计基础
机械零件的分类与功能
传动零件
齿轮、带轮、链轮等， 用于传递动力和扭矩。
07
机械设计中的创新方法 与实例
《机械设计基础》课件 第11章 齿轮传动
H
2
bd1
u
Zβ cos
32
§11-8 斜齿圆柱齿轮传动
2 KT1
F
YFaYSa F
bd1mn
2 KT1 YFaYSa
2
mn 3
cos
2
d z1 F
z
zv
3
cos
33
§11-9 直齿圆锥齿轮传动
34
§11-9 直齿圆锥齿轮传动
35
轴向力：
Fa Ft tan
29
§11-8 斜齿圆柱齿轮传动
力的方向：
圆周力t ：主动轮与运动方向相反，
从动轮与运动方向相同
径向力r ：两轮都是指向各自的轴心
轴向力a ：主动轮的左（右）手法则
30
根据主动轮轮齿的齿向（左旋或右旋）伸左手或右手，四指
沿着主动轮的转向握住轴线，大拇指所指即为主动轮所受的
轮齿会变形，需要磨齿。
二、主要参数
1. 齿数比：一般≤7，同要求的传动比误差≤ (3~5)%
2. 齿数：一般z1>17
3. 齿宽：过大，宽度方向载荷分布不均匀
28
§11-8 斜齿圆柱齿轮传动
一、轮齿上的作用力
轮齿所受总法向力
可分解为：
2T1
圆周力：Ft
d1
Ft tan n
径向力：Fr
cos
开式传动的主要失效形式为齿面磨粒磨损和轮齿的弯曲疲劳
折断。
由于目前齿面磨粒磨损尚无完善的计算方法，因此通常只对
其进行抗弯曲疲劳强度计算，并采用适当加大（10%～20%）
模数（或降低许用弯曲应力）的方法来考虑磨粒磨损。
机械设计基础课件第章摩擦磨损及润滑概述
St=1cm2/s=100 cSt =10-4 m2/s。 常用St的百分之一cSt作为单位，称为厘斯，因而1
cSt= 1 mm2/s。
润滑油的牌号就是该润滑油在40C（或100C）时运动粘度
（以厘斯为单位）的平均值。例图2-7 L-AN15。
机械设计基础
第二十七页，编辑于星期五：十一点 三十八分。
或泊的百分之一，即厘泊（cP）。
1 P=0.1 Pa·s
1 cP=0.001 Pa·s
机械设计基础
第二十六页，编辑于星期五：十一点 三十八分。
2）、运动粘度
在工程中，常常将流体的动力粘度与其密度的比值作
为流体的粘度，这一粘度称为运动粘度，常用表示。运
动粘度的表达式为：
运动粘度单位：SI制——m2/s。 C.G.S. 制 ： Stoke ， 简 称 St （ 斯 ） ， 1
到另一个表面，便形成粘附磨损。
机械设计基础
第十七页，编辑于星期五：十一点 三十八分。
❖2、磨粒磨损 也简称磨损。外部进入的硬质颗粒 或摩擦表面上的硬质突出物在较软材料的表面上进行 微切削（犁刨出很多沟纹时被移去的材料）的过程 叫磨粒磨损 。
机械设计基础
第十八页，编辑于星期五：十一点 三十八分。
3、疲劳磨损 也称点蚀，是由于摩擦表面材料 微体积在交变的摩擦力作用下，反复变形所产生 的材料疲劳所引起的磨损。
摩擦分类：
微观宏观
§2-1 摩擦
内摩擦 外摩擦
是否相对运动
静摩擦
滑动摩擦
动摩擦 位移形式 滚动摩擦
机械设计基础
第五页，编辑于星期五：十一点 三十八分。
滑动摩擦
干摩擦 边界摩擦 流体摩擦 混合摩擦
边界润滑 流体润滑 混合润滑
cSt= 1 mm2/s。
润滑油的牌号就是该润滑油在40C（或100C）时运动粘度
（以厘斯为单位）的平均值。例图2-7 L-AN15。
机械设计基础
第二十七页，编辑于星期五：十一点 三十八分。
或泊的百分之一，即厘泊（cP）。
1 P=0.1 Pa·s
1 cP=0.001 Pa·s
机械设计基础
第二十六页，编辑于星期五：十一点 三十八分。
2）、运动粘度
在工程中，常常将流体的动力粘度与其密度的比值作
为流体的粘度，这一粘度称为运动粘度，常用表示。运
动粘度的表达式为：
运动粘度单位：SI制——m2/s。 C.G.S. 制 ： Stoke ， 简 称 St （ 斯 ） ， 1
到另一个表面，便形成粘附磨损。
机械设计基础
第十七页，编辑于星期五：十一点 三十八分。
❖2、磨粒磨损 也简称磨损。外部进入的硬质颗粒 或摩擦表面上的硬质突出物在较软材料的表面上进行 微切削（犁刨出很多沟纹时被移去的材料）的过程 叫磨粒磨损 。
机械设计基础
第十八页，编辑于星期五：十一点 三十八分。
3、疲劳磨损 也称点蚀，是由于摩擦表面材料 微体积在交变的摩擦力作用下，反复变形所产生 的材料疲劳所引起的磨损。
摩擦分类：
微观宏观
§2-1 摩擦
内摩擦 外摩擦
是否相对运动
静摩擦
滑动摩擦
动摩擦 位移形式 滚动摩擦
机械设计基础
第五页，编辑于星期五：十一点 三十八分。
滑动摩擦
干摩擦 边界摩擦 流体摩擦 混合摩擦
边界润滑 流体润滑 混合润滑
机械设计基础全套ppt课件
机械设计基础
1
研究对象和内容 课程特点和学习要求
一、 研究对象和内容
机器: 1.实物组合
2.各实物间有确定的运动
3.做有用功ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ转换能量
－利用机器来减轻劳动和提高生产率
机器种类: 金属切削机床
机构:
内燃机 汽车 拖拉 机 起重机 …
－具备1、2特征
零件 －制造单元
2
机械
机构和机器的总称
机器由机构(连杆机构、凸轮机构、齿轮机构)组成
└摇杆→(一般)从动件→变速往复摆动
(天线→摇杆)→调整天线 俯仰角的大小
放映机
图2-3雷达调整机构
12
2 . 双曲柄机构： 连架杆均为曲柄→ ┌主动曲柄: 匀速转动
└从动曲柄: 变速转动
例: 惯性筛中的铰链四杆机构→从动曲柄3变速转动 →使筛子6产生加速度 →使不同材料因惯性不同而筛分
13
3.双摇杆机构－连架杆均为摇杆 例: 门式起重机的变速机构: CD(杆3)为原动件, 悬挂重 物的E 点在连杆上→保持E点运动轨迹在近似水平线上。 （平移货物→平稳、减小能量消耗）
二.φ死1 点位置 三φ.2压力曲角柄和摇传杆机动构角
极位: 曲柄与连杆共线(B1、 B2)→摇杆极位C1、C2
→ 缩短非生产时间, 提高生产率
工作行程: B1→B2 (φ1) → 摇杆C1→C2 (ψ)
空回行程: B2→B1 (φ 2) →
C2→C1 (ψ)
∵ φ 1＞ φ 2 , 而ψ不变
16
其运动特性→行程速度变化系数(行程速比系数)K
图2-4曲柄摇杆机构
自身惯性
存在死点条件：有极限位置（从动件与连杆共线1）8
三、压力角和传动角 p.22倒6, 图2-7
1
研究对象和内容 课程特点和学习要求
一、 研究对象和内容
机器: 1.实物组合
2.各实物间有确定的运动
3.做有用功ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ转换能量
－利用机器来减轻劳动和提高生产率
机器种类: 金属切削机床
机构:
内燃机 汽车 拖拉 机 起重机 …
－具备1、2特征
零件 －制造单元
2
机械
机构和机器的总称
机器由机构(连杆机构、凸轮机构、齿轮机构)组成
└摇杆→(一般)从动件→变速往复摆动
(天线→摇杆)→调整天线 俯仰角的大小
放映机
图2-3雷达调整机构
12
2 . 双曲柄机构： 连架杆均为曲柄→ ┌主动曲柄: 匀速转动
└从动曲柄: 变速转动
例: 惯性筛中的铰链四杆机构→从动曲柄3变速转动 →使筛子6产生加速度 →使不同材料因惯性不同而筛分
13
3.双摇杆机构－连架杆均为摇杆 例: 门式起重机的变速机构: CD(杆3)为原动件, 悬挂重 物的E 点在连杆上→保持E点运动轨迹在近似水平线上。 （平移货物→平稳、减小能量消耗）
二.φ死1 点位置 三φ.2压力曲角柄和摇传杆机动构角
极位: 曲柄与连杆共线(B1、 B2)→摇杆极位C1、C2
→ 缩短非生产时间, 提高生产率
工作行程: B1→B2 (φ1) → 摇杆C1→C2 (ψ)
空回行程: B2→B1 (φ 2) →
C2→C1 (ψ)
∵ φ 1＞ φ 2 , 而ψ不变
16
其运动特性→行程速度变化系数(行程速比系数)K
图2-4曲柄摇杆机构
自身惯性
存在死点条件：有极限位置（从动件与连杆共线1）8
三、压力角和传动角 p.22倒6, 图2-7
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机构的应用 机构的应用
插秧机
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用 机构的应用
打谷机
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用 机构的应用
电阻自弯机
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用 机构的应用
玩具玩具-跳跳鸡
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用 机构的应用
玩具乌龟 玩具乌龟
四足机器人（四杆机构） 四足机器人（四杆机构）
齿轮机构
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用 机构的应用
冰淇淋灌装机构
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用 机构的应用
蜂窝煤压制机
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用 机构的应用
刻字机
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用 机构的应用
§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 如机械的平衡和调速， 般步骤，工作循环图等。 般步骤，工作循环图等。
机 械 设 计 基 础 课 程 概 览 绪 机 械 原 理 部 分 机构 组成 理论 自由 度与 速度 分析 平面 连杆 机构 常 用 机 构 凸 轮 机 构 齿 轮 机 构 轮 其它 系 常用 机构 机 器 动 力 学 基 础 机械 速度 波动 调节 回转 件的 平衡 机械 零件 设计 概论 联 接 联 接 论 机 械 零 件 部 分 机 械 传 动 齿 轮 传 动 蜗 杆 传 动 轴 系 零、部 件 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
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。 研究对象：机械（机构和机器）设计。 研究内容： 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、 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： 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， 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。 件受力及变形的基本形式及其强度计算。
① ② ③ 中国开放式教育资源网： 中国开放式教育资源网：/cn/index.htm（有世界著名 （ 大学的课程） 大学的课程） 中国高等教育资源网： 中国高等教育资源网：/ 中国机械网： 中国机械网：/
2.构件 构件 构件是机构运动的最小单元体， 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， 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： 注意：构件与零件联系与区别
§0-1 本课程研究的对象和内容
3.机构 机构 机构是用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、 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。 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 从其功能来理解，机构是用来传递运动(或改变运动的形 和力的可动装置。 式)和力的可动装置。 和力的可动装置 从机器的特征来看， 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。 合体。如下图所示的连杆机构和齿轮机构。
§0-3 机械设计的基本要求和一般过程
一、机械设计的基本要求
设计机械应满足的基本要求是： 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、 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 成本低， 可靠、 操作方便、 可靠 、 操作方便 、 维修简单和造型美 观等。 观等。
§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） 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。 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， 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。 定的运动要求和工作条件来设计机构。
§0-3 机械设计的基本要求和一般过程
具体有如下三个方面要求： 2 .具体有如下三个方面要求：
使用要求:所设计的机械应在规定的寿命期限 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。 内能正常完成预期的使用功能。这是最主要的 要求。 要求。 ② 经济要求 : 所设计的机械设备应在设计 、 制造 经济要求: 所设计的机械设备应在设计、 和使用的全过程中都有低的成本。 和使用的全过程中都有低的成本。 社会要求: 操作要方便， ③ 社会要求 : 操作要方便 ， 使操作者感到安全舒 要有大方宜人的外形和色彩， 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。 争力；要符合国家环境保护等有关法令。
要求： 四、要求： • 课堂纪律、回答问题情况； 课堂纪律、回答问题情况； • 考勤（ 次课堂点名 次课堂点名）； 考勤（5次课堂点名）； • 作业情况。 作业情况。 考试形式：闭卷，满分100分， 六、考试形式：闭卷，满分 分 成绩：满分100分。卷面占 ％，平时占 ％（课堂纪律 分、考勤 分、作业 分 ％，平时占 ％（课堂纪律 七、成绩：满分 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 、实验 分）
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
§0-1 本课程研究的对象和内容
二、设计的定义
人类通过劳动改造世界， 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。 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， 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 物活动的计划技术和计划过程理解为 设计。 设计 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， 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， 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。 脑活动变成物化的中间桥梁。
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， 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。 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： 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； 通用零件， 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、 一类则是只用在某些机械中的专用零件，如叶轮、活塞 专用零件 等。本课程只研究通用零件的设计和选用问题，包括零 本课程只研究通用零件的设计和选用问题， 只研究通用零件的设计和选用问题 件工作能力设计和结构设计（如轴、齿轮、带轮、 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 ），以及标准零、部件的选用等问题（如轴承、 以及标准零 等）。 4. 机械结构设计 （体现创新的工作） 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、 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。 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
机械在各行各业的应用
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 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 勇气号”
§0-1 本课程研究的对象和内容
挖掘机
焊接机器人
§0-1 本课程研究的对象和内容
机器的组成： 就功能而言， 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、 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、 部分 。 也包括一些辅助部分如冷却系统 、 润滑系统 等等。 等等。 根据机器的作用不同， 习惯上也将机器分为 原动机 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。 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 。 将其它形式的能量变换为机械能的机器称为 原动机。 原动机 利用机械能去变换或传递能量、 物料、 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 工作机。 称为工作机。
课前
课程名称： 机械设计基础Ⅰ 一、课程名称：《机械设计基础Ⅰ》 机械设计基础》 第五版） 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. 北京： 濮良贵、纪名刚等 《机械设计》（第八版）,北京：高等教育出版社 2. 陈立德.《机械设计基础》 北京 高等教育出版社,2004. 北京： 陈立德 《机械设计基础》,北京：高等教育出版社 3. 郭瑞锋.《机械设计基础导教导学导考》 西北工业大学出版 西北工业大学出版,2005. 郭瑞锋 《机械设计基础导教导学导考》,西北工业大学出版 4. 参考学习网站： 参考学习网站：
插秧机
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用 机构的应用
打谷机
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用 机构的应用
电阻自弯机
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用 机构的应用
玩具玩具-跳跳鸡
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用 机构的应用
玩具乌龟 玩具乌龟
四足机器人（四杆机构） 四足机器人（四杆机构）
齿轮机构
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用 机构的应用
冰淇淋灌装机构
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用 机构的应用
蜂窝煤压制机
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用 机构的应用
刻字机
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用 机构的应用
§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 如机械的平衡和调速， 般步骤，工作循环图等。 般步骤，工作循环图等。
机 械 设 计 基 础 课 程 概 览 绪 机 械 原 理 部 分 机构 组成 理论 自由 度与 速度 分析 平面 连杆 机构 常 用 机 构 凸 轮 机 构 齿 轮 机 构 轮 其它 系 常用 机构 机 器 动 力 学 基 础 机械 速度 波动 调节 回转 件的 平衡 机械 零件 设计 概论 联 接 联 接 论 机 械 零 件 部 分 机 械 传 动 齿 轮 传 动 蜗 杆 传 动 轴 系 零、部 件 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
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。 研究对象：机械（机构和机器）设计。 研究内容： 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、 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： 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， 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。 件受力及变形的基本形式及其强度计算。
① ② ③ 中国开放式教育资源网： 中国开放式教育资源网：/cn/index.htm（有世界著名 （ 大学的课程） 大学的课程） 中国高等教育资源网： 中国高等教育资源网：/ 中国机械网： 中国机械网：/
2.构件 构件 构件是机构运动的最小单元体， 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， 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： 注意：构件与零件联系与区别
§0-1 本课程研究的对象和内容
3.机构 机构 机构是用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、 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。 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 从其功能来理解，机构是用来传递运动(或改变运动的形 和力的可动装置。 式)和力的可动装置。 和力的可动装置 从机器的特征来看， 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。 合体。如下图所示的连杆机构和齿轮机构。
§0-3 机械设计的基本要求和一般过程
一、机械设计的基本要求
设计机械应满足的基本要求是： 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、 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 成本低， 可靠、 操作方便、 可靠 、 操作方便 、 维修简单和造型美 观等。 观等。
§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） 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。 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， 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。 定的运动要求和工作条件来设计机构。
§0-3 机械设计的基本要求和一般过程
具体有如下三个方面要求： 2 .具体有如下三个方面要求：
使用要求:所设计的机械应在规定的寿命期限 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。 内能正常完成预期的使用功能。这是最主要的 要求。 要求。 ② 经济要求 : 所设计的机械设备应在设计 、 制造 经济要求: 所设计的机械设备应在设计、 和使用的全过程中都有低的成本。 和使用的全过程中都有低的成本。 社会要求: 操作要方便， ③ 社会要求 : 操作要方便 ， 使操作者感到安全舒 要有大方宜人的外形和色彩， 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。 争力；要符合国家环境保护等有关法令。
要求： 四、要求： • 课堂纪律、回答问题情况； 课堂纪律、回答问题情况； • 考勤（ 次课堂点名 次课堂点名）； 考勤（5次课堂点名）； • 作业情况。 作业情况。 考试形式：闭卷，满分100分， 六、考试形式：闭卷，满分 分 成绩：满分100分。卷面占 ％，平时占 ％（课堂纪律 分、考勤 分、作业 分 ％，平时占 ％（课堂纪律 七、成绩：满分 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 、实验 分）
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
§0-1 本课程研究的对象和内容
二、设计的定义
人类通过劳动改造世界， 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。 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， 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 物活动的计划技术和计划过程理解为 设计。 设计 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， 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， 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。 脑活动变成物化的中间桥梁。
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， 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。 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： 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； 通用零件， 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、 一类则是只用在某些机械中的专用零件，如叶轮、活塞 专用零件 等。本课程只研究通用零件的设计和选用问题，包括零 本课程只研究通用零件的设计和选用问题， 只研究通用零件的设计和选用问题 件工作能力设计和结构设计（如轴、齿轮、带轮、 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 ），以及标准零、部件的选用等问题（如轴承、 以及标准零 等）。 4. 机械结构设计 （体现创新的工作） 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、 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。 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
机械在各行各业的应用
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 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 勇气号”
§0-1 本课程研究的对象和内容
挖掘机
焊接机器人
§0-1 本课程研究的对象和内容
机器的组成： 就功能而言， 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、 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、 部分 。 也包括一些辅助部分如冷却系统 、 润滑系统 等等。 等等。 根据机器的作用不同， 习惯上也将机器分为 原动机 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。 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 。 将其它形式的能量变换为机械能的机器称为 原动机。 原动机 利用机械能去变换或传递能量、 物料、 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 工作机。 称为工作机。
课前
课程名称： 机械设计基础Ⅰ 一、课程名称：《机械设计基础Ⅰ》 机械设计基础》 第五版） 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. 北京： 濮良贵、纪名刚等 《机械设计》（第八版）,北京：高等教育出版社 2. 陈立德.《机械设计基础》 北京 高等教育出版社,2004. 北京： 陈立德 《机械设计基础》,北京：高等教育出版社 3. 郭瑞锋.《机械设计基础导教导学导考》 西北工业大学出版 西北工业大学出版,2005. 郭瑞锋 《机械设计基础导教导学导考》,西北工业大学出版 4. 参考学习网站： 参考学习网站：