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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。
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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
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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
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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。
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20
机械设计基础
机械设计基础PPT完整全套教学课件
可靠性设计的方法和措施
介绍可靠性设计的方法和措施，如故障模式与影响分析、故障树分析、可靠性分配与预 计等。
可靠性设计在机械设计中的应用案例
通过具体案例介绍可靠性设计在机械设计中的应用，如航空发动机设计、汽车制动系统 设计等。
05
材料力学在机械设计中的应用
材料力学基本概念及原理回顾
02
01
03
材料力学的定义和研究对象
THANK YOU
感谢聆听
机械设计基础PPT完整全套教 学课件
目
CONTENCT
录
• 机械设计概述 • 机械零件与传动系统 • 机械制造工艺与装备 • 机械设计方法学 • 材料力学在机械设计中的应用 • 现代机械设计技术发展趋势
01
机械设计概述
机械设计定义与目的
定义
机械设计是机械工程的重要组成部分，是根据使用要求对专用机械 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。
人工智能在机械设计领域应用前景
人工智能概述
人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方 法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
人工智能在机械设计中的应用
通过机器学习、深度学习等技术，实现智能设计、智能优化等功能， 提高设计质量和效率。
人工智能与机械设计的未来发展
随着技术的不断进步，人工智能将在机械设计领域发挥越来越重要 的作用，实现更加智能化、自动化的设计过程。
包括原动机、传动装置和工作机三 部分。
100%
工作原理
通过传动装置将原动机的动力和运 动传递给工作机，使其完成预定的 工作。
介绍可靠性设计的方法和措施，如故障模式与影响分析、故障树分析、可靠性分配与预 计等。
可靠性设计在机械设计中的应用案例
通过具体案例介绍可靠性设计在机械设计中的应用，如航空发动机设计、汽车制动系统 设计等。
05
材料力学在机械设计中的应用
材料力学基本概念及原理回顾
02
01
03
材料力学的定义和研究对象
THANK YOU
感谢聆听
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目
CONTENCT
录
• 机械设计概述 • 机械零件与传动系统 • 机械制造工艺与装备 • 机械设计方法学 • 材料力学在机械设计中的应用 • 现代机械设计技术发展趋势
01
机械设计概述
机械设计定义与目的
定义
机械设计是机械工程的重要组成部分，是根据使用要求对专用机械 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。
人工智能在机械设计领域应用前景
人工智能概述
人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方 法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
人工智能在机械设计中的应用
通过机器学习、深度学习等技术，实现智能设计、智能优化等功能， 提高设计质量和效率。
人工智能与机械设计的未来发展
随着技术的不断进步，人工智能将在机械设计领域发挥越来越重要 的作用，实现更加智能化、自动化的设计过程。
包括原动机、传动装置和工作机三 部分。
100%
工作原理
通过传动装置将原动机的动力和运 动传递给工作机，使其完成预定的 工作。
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任务分析
（1）掌握机器和机构的特征。 （2）掌握构件和零件、通用零件和专用零件等概念。
任务目标
夯实理论
机器的特征
（1）它们都是人为实体（构件）的组合； （2）各个运动实体（构件）之间具有确定的相对运动； （3）能够代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量转换，能进行信息处理、影像处理等功能。
任务实施
识别机器与机构 机械钟表、打字机、发报机用于传递信息都属于机器。
培养技能
机械钟表 打字机 发报机
球磨机的铁球，摇奖机不强调构件间具有确定的相对运动，它们也属于机器。
平面运动副的分类
转动副
夯实理论
转动副
夯实理论
2)移动副 只允许两构件作相对移动。
移动副
夯实理论
移动副
夯实理论
(2)高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。
凸轮副
齿轮副
夯实理论
机构中构件按运动性质分类
机 架 用来支承运动构件，相对于地面固定不动的构件。 原动件 按给定的运动规律独立运动的构件。 从动件 除原动件以外的所有活动构件。
B
4
3
2
A
D
C
计算实例
n = 3, PL = 4, PH = 0
F = 3n - 2PL- PH =3×3 – 2×4 – 0 = 1
n：机构中活动构件数； PL ：机构中低副数； PH ：机构中高副数； F ：机构的自由度数；
构件的图样长度
构件的实际长度
夯实理论
单缸四冲程内燃机
任务实施
任务实施
1.设计要求与数据
单缸四冲程内燃机主体机构。
2.设计内容
绘制单缸四冲程内燃机的运动简图。
（1）掌握机器和机构的特征。 （2）掌握构件和零件、通用零件和专用零件等概念。
任务目标
夯实理论
机器的特征
（1）它们都是人为实体（构件）的组合； （2）各个运动实体（构件）之间具有确定的相对运动； （3）能够代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量转换，能进行信息处理、影像处理等功能。
任务实施
识别机器与机构 机械钟表、打字机、发报机用于传递信息都属于机器。
培养技能
机械钟表 打字机 发报机
球磨机的铁球，摇奖机不强调构件间具有确定的相对运动，它们也属于机器。
平面运动副的分类
转动副
夯实理论
转动副
夯实理论
2)移动副 只允许两构件作相对移动。
移动副
夯实理论
移动副
夯实理论
(2)高副 两构件以点或线接触而构成的运动副。
凸轮副
齿轮副
夯实理论
机构中构件按运动性质分类
机 架 用来支承运动构件，相对于地面固定不动的构件。 原动件 按给定的运动规律独立运动的构件。 从动件 除原动件以外的所有活动构件。
B
4
3
2
A
D
C
计算实例
n = 3, PL = 4, PH = 0
F = 3n - 2PL- PH =3×3 – 2×4 – 0 = 1
n：机构中活动构件数； PL ：机构中低副数； PH ：机构中高副数； F ：机构的自由度数；
构件的图样长度
构件的实际长度
夯实理论
单缸四冲程内燃机
任务实施
任务实施
1.设计要求与数据
单缸四冲程内燃机主体机构。
2.设计内容
绘制单缸四冲程内燃机的运动简图。
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的强度和刚度。
优化设计
在满足强度要求的前提下，通过改 进结构形状、减轻重量、降低应力 集中等措施，提高零件的承载能力 和使用寿命。
疲劳强度分析
针对承受交变载荷的零件，进行疲 劳强度分析和寿命预测，确保其在 长期使用过程中不发生疲劳破坏。
03
连接件与紧固件设计
螺纹连接件设计原理及选型
螺纹连接件基本概念
06
液压与气压传动系统设计基础
液压传动系统工作原理及组成
液压泵
将机械能转换为液压 能的装置，提供动力 源。
液压马达和液压缸
将液压能转换为机械 能的执行元件，实现 往复或旋转运动。
控制阀
控制液压系统中油液 的流动方向、压力和 流量，以满足执行元 件的动作要求。
辅助元件
包括油箱、滤油器、 冷却器、加热器等， 保证系统正常工作。
机械设计基础PPT完整全套教学 课件
• 机械设计概述 • 机械零件设计基础 • 连接件与紧固件设计 • 传动装置设计基础 • 轴系零部件设计基础 • 液压与气压传动系统设计基础 • 总结回顾与拓展延伸
01
机械设计概述
机械设计定义与分类
定义
机械设计是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。
实际案例分析与讨论
典型机械产品的设计 案例解析
机械设计中的创新思 维和实践
实际工程问题的分析 和解决方案
行业前沿动态分享
机械设计领域的最新研究成果和趋势 智能制造、数字化和绿色制造等新技术在机械设计中的应用
机械设计面临的挑战和机遇
THANK YOU
优化设计
在满足强度要求的前提下，通过改 进结构形状、减轻重量、降低应力 集中等措施，提高零件的承载能力 和使用寿命。
疲劳强度分析
针对承受交变载荷的零件，进行疲 劳强度分析和寿命预测，确保其在 长期使用过程中不发生疲劳破坏。
03
连接件与紧固件设计
螺纹连接件设计原理及选型
螺纹连接件基本概念
06
液压与气压传动系统设计基础
液压传动系统工作原理及组成
液压泵
将机械能转换为液压 能的装置，提供动力 源。
液压马达和液压缸
将液压能转换为机械 能的执行元件，实现 往复或旋转运动。
控制阀
控制液压系统中油液 的流动方向、压力和 流量，以满足执行元 件的动作要求。
辅助元件
包括油箱、滤油器、 冷却器、加热器等， 保证系统正常工作。
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• 机械设计概述 • 机械零件设计基础 • 连接件与紧固件设计 • 传动装置设计基础 • 轴系零部件设计基础 • 液压与气压传动系统设计基础 • 总结回顾与拓展延伸
01
机械设计概述
机械设计定义与分类
定义
机械设计是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。
实际案例分析与讨论
典型机械产品的设计 案例解析
机械设计中的创新思 维和实践
实际工程问题的分析 和解决方案
行业前沿动态分享
机械设计领域的最新研究成果和趋势 智能制造、数字化和绿色制造等新技术在机械设计中的应用
机械设计面临的挑战和机遇
THANK YOU
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实践环节要求
学生需掌握机械设计的基本原理和方法，具备一 定的创新能力和团队协作精神。
2024/1/27
27
典型机械产品设计案例解析
案例选择原则
具有代表性、启发性、实用性，能够体现机械设计的基本原理和 方法。
案例解析内容
包括产品的功能分析、结构设计、制造工艺、性能测试等方面。
2024/1/27
案例解析方法
发展
现代机械设计已经发展成为一个综合性的学科，涵盖了力学 、材料学、热力学、控制学等多个领域的知识。同时，随着 计算机技术的发展，机械设计也逐渐实现了数字化和智能化 。
5
机械设计的分类与内容
要点一
分类
根据设计对象的不同，机械设计可分为零件设计、部件设 计和总体设计三个层次。根据设计任务的不同，机械设计 可分为新型设计、继承设计和变型设计三种类型。
包括气源、执行元件、控制元件、辅助元件等。
气压传动的基本参数
包括压力、流量、功率等，以及它们之间的关系和计算。
2024/1/27
24
液压与气压元件的选用与计算
液压元件的选用
根据系统需求和性能要求，选择 合适的液压泵、液压马达、液压
缸等元件。
气压元件的选用
根据系统需求和性能要求，选择 合适的气动马达、气缸等元件。
2024/1/27
液压传动的基本原理
利用液体静压力传递动力和运动，实现各种机械功能。
液压系统的组成
包括动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等。
液压传动的基本参数
包括压力、流量、功率等，以及它们之间的关系和计算。
23
气压传动设计基础
气压传动的基本原理
利用气体压力传递动力和运动，实现各种机械功能。
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人机交互优化
通过改进人机交互方式，提高机械操作的便捷性和舒适性。
未来机械设计的创新点与突破
• 跨领域融合：将不同领域的技术和理念融 入机械设计，创造出更具创新性和实用性 的产品。
未来机械设计的创新点与突破
新材料应用
探索和应用新型材料，提高机械 产品的性能和寿命。
先进制造技术
采用先进的制造技术，如精密加工、 超精密加工等，提高机械制造的精 度和效率。
绿色设计
注重环保和可持续发展，减少资源消耗 和环境污染。
机械设计的发展历程与趋势
集成化设计
实现多学科、多领域的协同设计和优化。
个性化设计
满足用户个性化需求，提供定制化的设计方案。
02
机械零件设计基础
机械零件的分类与功能
传动零件
包括齿轮、带轮、链轮 等，用于传递动力和扭
矩。
轴系零件
连接零件
密封零件
机械制造工艺的优化与改进
工艺优化
通过对现有工艺的改进和优化， 提高产品质量和生产效率，降低
生产成本。
新技术应用
积极引进和应用新技术、新工艺、 新材料等，推动机械制造工艺的 创新和发展。
智能化制造
借助人工智能、大数据等先进技 术，实现机械制造工艺的智能化 和自动化，提高生产效率和果
完成齿轮减速器的三维模型设 计、二维工程图绘制及装配图
等。
案例二：轴承座的设计
设计背景
轴承座是支撑轴承并传递载荷的重要部件， 广泛应用于各种机械设备中。
设计步骤
确定轴承类型、选择轴承座结构形式、计算 轴承座尺寸、校核轴承座强度等。
设计目标
实现支撑轴承、传递载荷、保证轴的旋转精 度等功能。
机械设计的发展趋势与挑战
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cai教程
几个特点:
涉及面广 关系多─因与诸多先修课关系密切。 要求多─强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、经济性。 门类多─各类零件，各有特点，设计方法各异。 公式多─计算多，有解析式、半解析式、经验的、半经验的及定义式。 图表多─结构图、分析图、原理图、示意图、曲线图、标准、经验数表。
实践性强─不仅读懂书就行，要多联系实际，要注重实践性环节。
经验设计与现代设计 ──二者均重要，前者是后者的基础。
具体的设计方法与一般的设计能力 ──前者是学习的形式，后者是学习的目的。
§ 4、机械设计学科新发展 Recent advances of the machine design field
设计方法更新 优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计、稳健设
教学重点: 本课程的研究对象和研究内容
§1 课程地位和作用 Function of the course
一、课程地位： 技术基础课
二、课程作用： 培养独立机械设计能力。
动画演示
例：运输机设计
§ 2、研究对象和研究内容 Subject and contents investigated
一、机械零部件 Machine elements and parts
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 上午10时23分20.10.2410:23October 24, 2020
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月24日星期 六10时23分50秒10:23:5024 October 2020
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午10时23分50秒上午10时23分10:23:5020.10.24
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。10:23:5010:23: 5010:2310/24/2020 10:23:50 AM
涉及面广 关系多─因与诸多先修课关系密切。 要求多─强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、经济性。 门类多─各类零件，各有特点，设计方法各异。 公式多─计算多，有解析式、半解析式、经验的、半经验的及定义式。 图表多─结构图、分析图、原理图、示意图、曲线图、标准、经验数表。
实践性强─不仅读懂书就行，要多联系实际，要注重实践性环节。
经验设计与现代设计 ──二者均重要，前者是后者的基础。
具体的设计方法与一般的设计能力 ──前者是学习的形式，后者是学习的目的。
§ 4、机械设计学科新发展 Recent advances of the machine design field
设计方法更新 优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计、稳健设
教学重点: 本课程的研究对象和研究内容
§1 课程地位和作用 Function of the course
一、课程地位： 技术基础课
二、课程作用： 培养独立机械设计能力。
动画演示
例：运输机设计
§ 2、研究对象和研究内容 Subject and contents investigated
一、机械零部件 Machine elements and parts
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 上午10时23分20.10.2410:23October 24, 2020
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月24日星期 六10时23分50秒10:23:5024 October 2020
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午10时23分50秒上午10时23分10:23:5020.10.24
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。10:23:5010:23: 5010:2310/24/2020 10:23:50 AM
《机械设计基础》全套PPT课件(完整版)
机械设计基础全套PPT课件（完整版）简介《机械设计基础》是一门介绍机械设计基本理论和方法的课程。
本套PPT课件是全套课程的完整版，旨在帮助学生全面了解机械设计的基础知识和技术，培养学生的机械设计能力。
课件目录1.机械设计基础概述–机械设计概述–机械设计的重要性–机械设计的基本流程2.材料与力学基础–材料工程概述–材料的力学性能–弹性力学基础–塑性力学基础3.物体的几何参数–几何图形的表示方法–构建三维几何模型–几何参数的计算与分析4.连接零件的设计–轴的设计–轴承的选择与设计–轴承的寿命计算5.传动装置的设计–齿轮传动–带传动–传动装置的计算与优化6.结构件的设计–结构件的设计原则–加工工艺与工装设计–结构件的计算与优化7.机械设计的检查与验证–设计的检查原则–设计验证的方法–机械设计的可靠性分析8.机械设计的案例分析–常见机械设计案例分析–机械设计的创新与应用学习建议1.注重课堂笔记的整理，重点记录课程重要概念和公式。
2.完成课后习题和实践任务，巩固所学知识。
3.多查阅相关参考书籍和资料，拓宽机械设计的知识面。
4.参加实验室和工程实习，锻炼机械设计实际操作能力。
5.加强与同学的讨论和交流，共同学习、提高。
结语《机械设计基础》全套PPT课件是学习这门课程的重要辅助资料，帮助学生快速全面掌握机械设计的基础理论和方法。
通过学习本课程，学生能够了解机械设计的基本原理，掌握机械设计的基本流程和方法，并在实际应用中能够独立进行机械设计与分析。
希望本套课件对学生的机械设计学习有所帮助，祝愿大家学习顺利！。
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辅助运动：配气 ——启闭进排气阀
第一章 绪论
12
总结：
机器：既能实现确定的机械运动，又能完成有用的机 械功，或者能传递或转换能量、物料、信息等。如
车床——实现确定的机械运动，又作有用的机械功 内燃机——转换能量 机械手——传递物料 照相机——传递信息
机构：仅能传递或转换运动。如
齿轮机构——传递运动 凸轮机构——转换运动
具有以上三个特征——机器
第一章 绪论
14
2、机构的特征
只具有机器的前两个特征——机构
如 凸轮机构（配气机构）：把回转运动→直线运动 曲柄滑块机构：将活塞的直线运动→曲柄的回转 运动
3、机器和机构的关系
机器是由一种或多种机构组成的。
第一章 绪论
15
三、构件和零件
1. 机器由机构组成:
2. 机构是人工组合的构件系统，必须满足两点:若干构件
极限应力σlim,τlim应根据零件材料性质及所受应力类 型作如下选择：
１)静应力下工作的塑性材料零件，失效为塑性变形，应 按不发生塑性变形的强度条件计算，常以材料的屈服点σ ｓ，τｓ作为极限应力σlim,τlim。
２)静应力下脆性材料，失效为断裂，应按不发生断裂 的强度条件计算，常以材料的强度极限σｂ，τｂ作为极限 应力σlim,τlim。
5
照相机
第一章 绪论
6
凸轮机构
第一章 绪论
7
齿轮机构
第一章 绪论
8
棘轮机构
第一章 绪论
一、机械、机器和机构
进气阀3
机器实例：内燃机
1、功能：内燃机是 将燃气燃烧时的热能转 化为机械能的机器。
活塞2
顶杆8 连杆5
曲轴6
2、组成包含三种机 曲柄滑构块：机构，将活塞往复 移动转化为曲柄的连续转动； 齿轮9 齿轮机构，改变转速大小和 转向；凸轮机构，将凸轮的 连续转动转变为推杆往复移动。
第一章 绪论
12
总结：
机器：既能实现确定的机械运动，又能完成有用的机 械功，或者能传递或转换能量、物料、信息等。如
车床——实现确定的机械运动，又作有用的机械功 内燃机——转换能量 机械手——传递物料 照相机——传递信息
机构：仅能传递或转换运动。如
齿轮机构——传递运动 凸轮机构——转换运动
具有以上三个特征——机器
第一章 绪论
14
2、机构的特征
只具有机器的前两个特征——机构
如 凸轮机构（配气机构）：把回转运动→直线运动 曲柄滑块机构：将活塞的直线运动→曲柄的回转 运动
3、机器和机构的关系
机器是由一种或多种机构组成的。
第一章 绪论
15
三、构件和零件
1. 机器由机构组成:
2. 机构是人工组合的构件系统，必须满足两点:若干构件
极限应力σlim,τlim应根据零件材料性质及所受应力类 型作如下选择：
１)静应力下工作的塑性材料零件，失效为塑性变形，应 按不发生塑性变形的强度条件计算，常以材料的屈服点σ ｓ，τｓ作为极限应力σlim,τlim。
２)静应力下脆性材料，失效为断裂，应按不发生断裂 的强度条件计算，常以材料的强度极限σｂ，τｂ作为极限 应力σlim,τlim。
5
照相机
第一章 绪论
6
凸轮机构
第一章 绪论
7
齿轮机构
第一章 绪论
8
棘轮机构
第一章 绪论
一、机械、机器和机构
进气阀3
机器实例：内燃机
1、功能：内燃机是 将燃气燃烧时的热能转 化为机械能的机器。
活塞2
顶杆8 连杆5
曲轴6
2、组成包含三种机 曲柄滑构块：机构，将活塞往复 移动转化为曲柄的连续转动； 齿轮9 齿轮机构，改变转速大小和 转向；凸轮机构，将凸轮的 连续转动转变为推杆往复移动。
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扭转：外力的合力为一力偶，且力偶的作用面与直杆的轴线 垂直，杆发生的变形为扭转变形。
A
B O
A
BO
m
m
第11页/共26页
传动轴的外力偶矩 ·扭矩及扭矩图
一、传动轴的外力偶矩
传动轴的传递功率、转速与外力偶矩的关系：
m
其中：P — 功率，千瓦（kW） n — 转速，转/分（rpm）
目 ①扭矩变化规律； 的 ②|T|max值及其截面位置
强度计算（危险截面）。
T
x
第14页/共26页
三、最大剪应力：
Td
max
2 Ip
T Wt
Wt — 抗扭截面系数（抗扭截面模量），
几何量，单位：mm3或m3。
对于实心圆截面： Wt Ip R D3 16 0.2D3 对于空心圆截面： Wt Ip R D3(14) 16 0.2D3(1-4)
N1
A
BC
D
PA
PB
PC
PD
解： 求OA段内力N1：设置截面如图
X 0 N1 PA PB PC PD 0
N1 5P 8P 4P P 0 N1 2P
第5页/共26页
同理，求得AB、
N2
BC、CD段内力分
别为：
N2= –3P
N3= 5P
N4= P
BC
PB
PC
N3
C
PC N4
轴力图如右图 N
σ—横截面一点的正应力
★ 说明：在使用上式计算正应力时，通常以M、y 的绝
对值代入，求得应力的值，再根据变形判断应力的正负，以 中性轴为界，凸出的一侧受拉（正），凹入的一侧受压 （负）。
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最大正应力：
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几个特点:
涉及面广 关系多─因与诸多先修课关系密切。 要求多─强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、经济性。 门类多─各类零件，各有特点，设计方法各异。 公式多─计算多，有解析式、半解析式、经验的、半经验的及定义式。 图表多─结构图、分析图、原理图、示意图、曲线图、标准、经验数表。
实践性强─不仅读懂书就行，要多联系实际，要注重实践性环节。
§ 3、本课程的特点与学习方法 characteristics and study methods
注意处理好几个关系:
零件的设计与选用 ──零件设计的两个主要途径。
设计计算与结构设计 ──设计决非只是计算，同学更应重视结构设计的学习。
性能要求与经济性 ──永远是一对矛盾，应学会合理地解决这一对矛盾。
➢学习本课程时，应注意把主要精力用于钻研机械零件的结构、 选材、制造方法、使用场合、工作情况分析、受力及应力状态、 失效形式及其机理、设计准则、参数选择、设计方法与步骤， 以及可能出现的问题和相应的对策上，而对公式的推导、经验 数据的取得、某些曲线的来历等，只需做一般的了解，不必反 复深钻，以免偏离重点。
无重点又都是重点─ 设计工作必须详尽，细小的疏忽也会导致严重事故。
设计问题无统一答案─更多地谈论谁设计得更好，要注意发展求异思维。
§ 3、本课程的特点与学习方法 characteristics and study methods
➢从理论课程过渡到结合工程实际的设计性课程，从基础课 程过渡到专业课程”的作用，必须认清这个“过渡”对学习 学 方法提出的特殊要求。 习 ➢由于本课程是一门实践性很强的设计性课程，因此，除了要 方 努力学好各个教学环节的内容外，还要积极主动地联系实际， 法 多观察和分析各种机械装置，多做练习和设计，以便掌握各种 基本方法，切实提高自己的设计能力和实践能力。
经验设计与现代设计 ──二者均重要，前者是后者的基础。
具体的设计方法与一般的设计能力 ──前者是学习的形式，后者是学习的目的。
§ 4、机械设计学科新发展 Recent advances of the machine design field
设计方法更新 优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计、稳健设
1、机械零件 Machine elements ： 组成机器的不可拆的基本单元。
2、机械部件 Machine parts ： 为完成同一使命、在结构上组合在一起的一组
协同工作的零件。
§ 2、研究对象和研究内容 Subject and contents investigated
二、分类 Types of machine elements and parts （ According to applications 根据应用情况）
10、人的志向通常和他们的能力成正比例。20:32:2120:32:2120:3210/18/2020 8:32:21 PM 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。20.10.1820:32:2120:32Oct-2018-Oct-20 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。20:32:2120:32:2120:32Sunday, October 18, 2020 13、志不立，天下无可成之事。20.10.1820.10.1820:32:2120:32:21October 18, 2020
教学重点: 本课程的研究对象和研究内容
§1 课程地位和作用 Function of the course
一、课程地位： 技术基础课
二、课程作用： 培养独立机械设计能力。
动Subject and contents investigated
一、机械零部件 Machine elements and parts
§ 2、研究对象和研究内容 Subject and contents investigated
四、研究内容 Contents investigated：
通用机械零部件的设计理论和设计方法。
动画演示
§ 2、研究对象和研究内容 Subject and contents investigated
五、本课程所涉及的先修课程
1.通用零件General elements： 多数机器中普遍使用的零件；
2.专用零件Special elements： 少数机器中才使用的零件。
§ 2、研究对象和研究内容 Subject and contents investigated
三、研究对象 Subject investigated
普通工作条件下，一般参数的通用零部件。 通用零部件根据功用分为： 1、联接件Joint elements； 2、传动件Power transmission elements； 3、支承件 Rotating elements； 4、其它件 Other elements。
工程制图：设计的图形表达。 工程材料：非金属材料，金属材料及热处理。 机械制造基础：冷加工工艺，热加工工艺。 公差配合与技术测量：解决精度设计问题。 理论力学：解决力分析与动力计算。 材料力学：解决强度分析问题。 机械原理：解决机械的方案设计。
§ 3、本课程的特点与学习方法
characteristics and study methods
第一章 绪论
General considerations
主要内容
课程的地位和作用 研究对象和研究内容 本课程的特点与学习方法 机械设计学科的新发展
教学目标: 1. 了解“机械设计”课程的地位和作用； 2. 了解“机械设计”课程的研究对象、研究内容和学习方法； 3. 明确机械设计在现代化建设中的作用，了解机械设计学科 的最新发展。
计等。 应用新理论、新技术和新方法
有限元法、边界元法、摩擦学 机电液一体化 新型机械传动研究
小结
实例
某机械厂下料车间需将一批10m长的钢管 截成3m和4m两种长度规格的管子，要求 各不少于100根。
问：怎样截法用料最省？
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。2 0.10.1820.10.18Sunday, October 18, 2020
涉及面广 关系多─因与诸多先修课关系密切。 要求多─强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、经济性。 门类多─各类零件，各有特点，设计方法各异。 公式多─计算多，有解析式、半解析式、经验的、半经验的及定义式。 图表多─结构图、分析图、原理图、示意图、曲线图、标准、经验数表。
实践性强─不仅读懂书就行，要多联系实际，要注重实践性环节。
§ 3、本课程的特点与学习方法 characteristics and study methods
注意处理好几个关系:
零件的设计与选用 ──零件设计的两个主要途径。
设计计算与结构设计 ──设计决非只是计算，同学更应重视结构设计的学习。
性能要求与经济性 ──永远是一对矛盾，应学会合理地解决这一对矛盾。
➢学习本课程时，应注意把主要精力用于钻研机械零件的结构、 选材、制造方法、使用场合、工作情况分析、受力及应力状态、 失效形式及其机理、设计准则、参数选择、设计方法与步骤， 以及可能出现的问题和相应的对策上，而对公式的推导、经验 数据的取得、某些曲线的来历等，只需做一般的了解，不必反 复深钻，以免偏离重点。
无重点又都是重点─ 设计工作必须详尽，细小的疏忽也会导致严重事故。
设计问题无统一答案─更多地谈论谁设计得更好，要注意发展求异思维。
§ 3、本课程的特点与学习方法 characteristics and study methods
➢从理论课程过渡到结合工程实际的设计性课程，从基础课 程过渡到专业课程”的作用，必须认清这个“过渡”对学习 学 方法提出的特殊要求。 习 ➢由于本课程是一门实践性很强的设计性课程，因此，除了要 方 努力学好各个教学环节的内容外，还要积极主动地联系实际， 法 多观察和分析各种机械装置，多做练习和设计，以便掌握各种 基本方法，切实提高自己的设计能力和实践能力。
经验设计与现代设计 ──二者均重要，前者是后者的基础。
具体的设计方法与一般的设计能力 ──前者是学习的形式，后者是学习的目的。
§ 4、机械设计学科新发展 Recent advances of the machine design field
设计方法更新 优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计、稳健设
1、机械零件 Machine elements ： 组成机器的不可拆的基本单元。
2、机械部件 Machine parts ： 为完成同一使命、在结构上组合在一起的一组
协同工作的零件。
§ 2、研究对象和研究内容 Subject and contents investigated
二、分类 Types of machine elements and parts （ According to applications 根据应用情况）
10、人的志向通常和他们的能力成正比例。20:32:2120:32:2120:3210/18/2020 8:32:21 PM 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。20.10.1820:32:2120:32Oct-2018-Oct-20 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。20:32:2120:32:2120:32Sunday, October 18, 2020 13、志不立，天下无可成之事。20.10.1820.10.1820:32:2120:32:21October 18, 2020
教学重点: 本课程的研究对象和研究内容
§1 课程地位和作用 Function of the course
一、课程地位： 技术基础课
二、课程作用： 培养独立机械设计能力。
动Subject and contents investigated
一、机械零部件 Machine elements and parts
§ 2、研究对象和研究内容 Subject and contents investigated
四、研究内容 Contents investigated：
通用机械零部件的设计理论和设计方法。
动画演示
§ 2、研究对象和研究内容 Subject and contents investigated
五、本课程所涉及的先修课程
1.通用零件General elements： 多数机器中普遍使用的零件；
2.专用零件Special elements： 少数机器中才使用的零件。
§ 2、研究对象和研究内容 Subject and contents investigated
三、研究对象 Subject investigated
普通工作条件下，一般参数的通用零部件。 通用零部件根据功用分为： 1、联接件Joint elements； 2、传动件Power transmission elements； 3、支承件 Rotating elements； 4、其它件 Other elements。
工程制图：设计的图形表达。 工程材料：非金属材料，金属材料及热处理。 机械制造基础：冷加工工艺，热加工工艺。 公差配合与技术测量：解决精度设计问题。 理论力学：解决力分析与动力计算。 材料力学：解决强度分析问题。 机械原理：解决机械的方案设计。
§ 3、本课程的特点与学习方法
characteristics and study methods
第一章 绪论
General considerations
主要内容
课程的地位和作用 研究对象和研究内容 本课程的特点与学习方法 机械设计学科的新发展
教学目标: 1. 了解“机械设计”课程的地位和作用； 2. 了解“机械设计”课程的研究对象、研究内容和学习方法； 3. 明确机械设计在现代化建设中的作用，了解机械设计学科 的最新发展。
计等。 应用新理论、新技术和新方法
有限元法、边界元法、摩擦学 机电液一体化 新型机械传动研究
小结
实例
某机械厂下料车间需将一批10m长的钢管 截成3m和4m两种长度规格的管子，要求 各不少于100根。
问：怎样截法用料最省？
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。2 0.10.1820.10.18Sunday, October 18, 2020