《机械设计基础》第一章 绪论

机械设计基础
Theory and Design of Mechanisms and Machines
1、 本课程在教学中的地位
课程性质： 技术基础课
作用： 承前启后
本课程的特点：是工程制图、工程材料及机械制造 基础、理论力学、材料力学等理论知识和实践技能 的综合运用。 同时，通过本课程的学习，可为今后学习诸如化工 机械设备、食品机械设备等专业课程打下基础，
都是实现运动形式的变换。 它们都属于连杆机构。
凸轮机构、齿轮机构和棘轮机构实现 的运动转换与连杆机构不同，构件之 间的连接形式也不同，构件的形状也 不同。
因此，可给出机构的如下定 义： 机构： 人为实物的组合体， 具有确定的机械运动， 可以用来传递和转换运动。
机器：
人为实物的组合体， 具有确定的机械运动， 可以用来转换能量、
内燃机
牛头刨床
汽车
电池自动分拣机
通用工业机器人
内燃机：
主要由以下机构组成：
· 活塞、连杆、曲轴和机 架组成连杆机构；
· 大齿轮、小齿轮和机架 组成齿轮机构；
· 凸轮、推杆和机架组成 凸轮机构。
工件自动装卸装置：
二、 机器的分类和组成
机器和它的分类 机器中的几个基本概念 机器的组成
返回
机器和它的分类
构件
活塞、连杆、曲轴、滑枕等都是构件。 构件是组成机构的有确定运动的单元。
构件
零件
构件是运动的单元，而零件是制造的单元。
通用零件与专用零件
各种机械中广泛使用的零件称为通用零件。 如螺栓、轴、齿轮、弹簧等。
只在某一类机械中使用的零件称为专用零件。 如内燃机中的活塞、曲轴等。
通用零件中主要包括三大类零件： 传动零件 （齿轮、带、链等） 联接零件 （螺栓、键等） 轴系零件 （轴、轴承等） 此外: 弹簧等零件。
机械设计的内容：
1. 确定机械的工作原理，选择合宜的机构；
2. 拟定设计方案；
3. 进行运动分析和动力分析，计算各构件上 的载荷； 4. 进行零部件工作能力计算、总体设计和结 构设计。
第1章 绪论 机械的组成、分类与发展
源自文库内容提要
认识机器 机器的分类和组成 机械发展历程概述
一、 认识机器
典型的机器：
带、5链00 传动600 各种175齿5000 轮1传300000动0
减速器
（也有相反的情况，需要增速）。
例如自行车链传动
许多机器还需要执行装置有多种不同的速度。
例如汽车、机床的变速器
运动形式的转换
一般的原动机 作回转运动
机器执行部分可能 有各种运动形式：
连杆机构
转换运动形式 的各种机构
连杆机构 凸轮机构
返回
什
机器中的几个基本概念
么
是
机构
机
在认知机器的实践中，我们已经初步
构 呢
认识了几种机构：
？
连杆机构、凸轮机构、 棘轮机构、螺旋机构、齿轮机构
内燃机
连杆机构 活塞的往复移动
曲轴的转动
牛头刨床
圆盘的转动
连杆机构
滑枕的往复移动
内燃机何牛头刨床中的连杆机构的共 同点：
构件间都形成可相对转动或相对移动 的活动连接。
如空气压缩机
返回
加工机器
尺寸
用来改变被 加工对象的
形状 性质
状态
如: 加工机床 轧钢机 纺织机 包装机等。
返回
运输机器
用来搬运物品和人。 如汽车、飞机、起重机、运输机。
返回
信息机器
其功能是处理信息。 例如复印机、打印机、绘图机等。 信息机器虽然也作机械运动，但其目的是处理信息 ，而不是完成有用的机械功，因而其所需的功率甚 小。
脑
执行装置
眼
机器人 数控机床 ……
返回
驱动装置
传动装置
执行装置
将原动机的运动和动力传递给执行装置， 并实现运动速度和运动形式的转换。
运动速度的转换
运动形式的转换
运动速度的转换
传动装置解决原动机速度和执行装置速度不匹配的问题。
一般的普通交流电动机速度是固定的。
一般机器执行部分速度低于原动机的转速, 需要减速。
鼠笼式 交流电动机的
同步转速 （r/min）
返回
机器的组成
如牛头刨床、空气压缩机
传统机器都包含如下三个部分：
驱动装置
传动装置
执行装置
常称为原动机，是机器 的动力来源。 常用：电动机、内燃机 、液压缸和气动缸， 以各种电动机的应用最 为普遍。
处于整个传动路线的终端， 按照工艺要求完成确定的运 动，是直接完成机器功能的 部分。 执行装置随机器的用途不同 而不同，它属于各种专业机 械课程研究的内容。
动力机器 加工机器 运输机器 信息机器
转换机械能 完成机械功 作功很小
现代机器的出现使机器按功能的分类变得 模糊：
机器人： 进行焊接和装配，是加工机器； 用来搬运物品，也是运输机械； 而且是按照一定的信息来搬运；也是信息机械。 电池分拣机： 实现了电池的搬运，但它是根据电池的质量信息 来进行分拣后的搬运。
通过本课程的学习和课程设计实践，可以培养同学 们初步具备运用手册设计简单机械装备的能力，为 今后操作、维护、管理、革新机械装备创造条件。
什么是机械设计？
机械设计:规划和设计实现预期 功能的新机械或改进原有机械的性能。
基本要求：在满足预期功能的前提下， 性能好、效率高、成本低、安全可靠、操 作方便、维修简单和造型美观。
什么是机器呢？ 机器：
是人为实物的组合体， 具有确定的机械运动， 可以用来转换能量、
完成有用功 或处理信息， 以代替或减轻人的劳动。
动力机器
根据用途的不同， 机器可分为
加工机器 运输机器
信息机器
动力机器
其用途是转换机械能。
其他形式的能量
机械能
原动机 如蒸汽机、内燃机、电动机
机械能 换能机
其他形式的能量
连杆机构 凸轮机构
间歇运动机构
变速回转 往复摆动 往复移动 间歇运动
连杆机构
特定轨迹
别控各是制部随控装分着制置的2理0的运世论作动纪的用。后发是半展控叶和制以计机来算器现机代在科工学业技上术的的应发用展，，机特器
的组成更复杂了。
传 感 器
发出指 驱动装置
令调节
传动装置
传
执行装置
感
器
伺服电 机的运 动
完成有用功 或处理信息， 以代替或减轻人的劳动。
机器是由机构组成的。 简单的机器，可能只含有一个机构, 但一般都含有 多个机构。
机器中的单个机构不具有转换能量或完成有用功 的功能。
机器 机构
机械: 机器和机构的总称。
常用机构
在各种机械中广泛使用的一些机构称为 常用机构。 如：
连杆机构、 凸轮机构、 齿轮机构、 间歇运动机构。
检测伺服电机 的输出转角
检测执行装置 的运动输出
控制装置
由程序给定 运动规律
前馈控制
反馈控制
测量运动构件真 实运动情况，并 将测量结果随时 反馈给控制系统
传统机器
驱动装置 传动装置
心脏 躯干，臂
现代机器
执行装置
手
普通车床 牛头刨床 空气压缩机 起重机 掘土机 皮带运输机
……
驱动装置 传动装置
控制装置