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机械设计基础全套课件完整版ppt教程
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。
2024年机械设计基础课件(全套课件300p)
机械制造装备具有高精度、高效率、高自动化、高柔性等特点， 是实现机械制造工艺的重要保障。
机械制造工艺与装备的关系
工艺对装备的要求
不同的机械制造工艺对装备有不同的要求，如加工精度、生产效 率、自动化程度等。
装备对工艺的影响
先进的机械制造装备可以提高加工精度和生产效率，降低制造成本 ，提高产品质量和竞争力。
学习如何制定机械加工工艺规程，包 括工序的划分、基准的选择、加工余 量的确定等。
03
机械零件设计
连接零件设计
螺纹连接
介绍螺纹的形成、类型 和特点，以及螺纹连接
的预紧和防松方法。
键连接
阐述键连接的类型、特 点和应用，包括平键、 半圆键、楔键和切向键
等。
花键连接
讲解花键连接的工作原 理、类型和应用，以及 在轴和轮毂上的加工方
分类
机械设计可分为新型设计、继承设计和变型设计3类。
机械设计的发展历程
01
02
03
古代机械设计
主要依赖于工匠的经验和 技艺，缺乏科学理论的支 持。
近代机械设计
随着工业革命的兴起，机 械设计开始引入力学、数 学等科学理论，实现了从 传统到现代的转型。
现代机械设计
以计算机辅助设计（CAD ）为代表，实现了设计过 程的数字化、自动化和智 能化。
机械设计基础课件(全套课件 300p)
• 机械设计概述 • 机械设计基础知识 • 机械零件设计 • 机械系统设计 • 机械制造工艺与装备 • 现代设计方法在机械设计中的应用
01
机械设计概述
机械设计的定义与分类
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。
机械制造工艺与装备的关系
工艺对装备的要求
不同的机械制造工艺对装备有不同的要求，如加工精度、生产效 率、自动化程度等。
装备对工艺的影响
先进的机械制造装备可以提高加工精度和生产效率，降低制造成本 ，提高产品质量和竞争力。
学习如何制定机械加工工艺规程，包 括工序的划分、基准的选择、加工余 量的确定等。
03
机械零件设计
连接零件设计
螺纹连接
介绍螺纹的形成、类型 和特点，以及螺纹连接
的预紧和防松方法。
键连接
阐述键连接的类型、特 点和应用，包括平键、 半圆键、楔键和切向键
等。
花键连接
讲解花键连接的工作原 理、类型和应用，以及 在轴和轮毂上的加工方
分类
机械设计可分为新型设计、继承设计和变型设计3类。
机械设计的发展历程
01
02
03
古代机械设计
主要依赖于工匠的经验和 技艺，缺乏科学理论的支 持。
近代机械设计
随着工业革命的兴起，机 械设计开始引入力学、数 学等科学理论，实现了从 传统到现代的转型。
现代机械设计
以计算机辅助设计（CAD ）为代表，实现了设计过 程的数字化、自动化和智 能化。
机械设计基础课件(全套课件 300p)
• 机械设计概述 • 机械设计基础知识 • 机械零件设计 • 机械系统设计 • 机械制造工艺与装备 • 现代设计方法在机械设计中的应用
01
机械设计概述
机械设计的定义与分类
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。
机械设计基础知识 ppt课件
悍马轿车
国产J10
美国 F117
“勇气号”火星探测器
美国小鹰号航母
内燃机机构简图
从上述例子以及对其他不同机器的分析可以得到机器的共同特征： （1）它们都是人们根据某种使用要求而设计创造的一种装置。 （2）它们必须执行确定的机械运动。 （3）用于完成包括机械力、运动和能量转换等动力学任务。
相对于机器而言，机构主要反映机器的机械运动传递和 运动形式转换的特征。
零 组成 构 组成 机 组成
机
件
件
构
器
机 械
作为一部完整的机器，仅具有上述的机械部分是不够的， 它不能完成预期的工作。从功能和系统的角度来看，机器一般 主要由五部分组成，如图所示。
1.动力系统
动力系统包括动力 机及其配套装置；它的 功能是向机器提供运动 和动力，是机械系统的 动力源。如图电动机。 另外还有内燃机、液压 马达、气马达、液压缸、 气缸及电磁驱动等。
2.执行系统
执行系统包括执行机构 和执行构件，它的功能是驱 动执行构件按给定的运动规 律运动，实现预期的工作。 执行系统一般处于机械系统 的末端，执行构件直接与工 作对象接触。执行系统可以 只包含一个执行机构和多个 执行构件。
执行系统也可以由几 个执行机构组成，如图中的 自动曲柄冲压机，其执行机 构除曲柄滑块机构外，还有 由气缸及推料头组成的送料 机构，它们配合完成冲压送料工作。
③经济性要求
经济性首先表现在材料的相对价格，当用价格低廉的 材料能满足使用要求时，就不要选择价格高的材料。这 对于大批量生产的零件，尤为重要。但选材时不能只着 眼于相对价格，还要考虑零件的加工费用。
2.机械零件的制造工艺性 在一定的生产规模和生产条件下，花费劳动量最小、
机械设计基础知识 PPT
顾客导向、科技领航、全面管理、精益求精 顾客导向、科技领航、全面管理、
1、机械设计的一般程序和基本要求
方案评价原则：经济性、技术上可行。 费用 经济性----总费用最低。 方案设计阶段要正确处理好借鉴与创 新的关系。 同类机器的成功的先例应当借鉴， 但其中的薄弱环节和不符合现有任 务要求的部分应当加以改进或替换。 坚决反对 保守和照搬原有设计 一味求新而把合理的原有经验弃置不用 总费用 设计 制造 费用 复杂程度
使用功能要求 经济性要求 劳动保护要求 可靠性要求 其它专用要求
使用功能要求----机器应具有预定的使用功能。这主要靠正确地选择机器 的工作原理，正确地设计或选用能够全面实现功能要求的执行机构、传动 机构和原动机，以及合理地配置必要的辅助系统来实现。
顾客导向、科技领航、全面管理、精益求精 顾客导向、科技领航、全面管理、
fp < 0.85 f 或 fp >1.15 f
顾客导向、科技领航、全面管理、精益求精 顾客导向、科技领航、全面管理、
2、机械零件的主要失效形式和计算准则
改变机械零件的刚度和质量可以改变其固有频率。增大机械 零件的刚度和减小其质量，提高其固有频率；减小机械零件的 刚度和增大其质量则降低机械零件的固有频率。有时，机器运 转时为了防止共振要调节转速。 轴产生共振的主要原因是：由于材料内部质量不均匀，加之 制造和安装的误差，使其质心和它的旋转中心产生偏差，轴旋 转时产生惯性力，这个惯性力使转子作强迫振动。轴在引起共 振时的速度称为临界速度。在临界速度下，这个惯性力的频率 等于或几倍于转子的固有频率，因此发生共振。
顾客导向、科技领航、全面管理、精益求精 顾客导向、科技领航、全面管理、
2、机械零件的的设计计算准则
设计机械零件时，保证零件不发生失效所依据的基本原则， 称为设计计算准则。概括地讲主要有以下几个准则： 强度准则 刚度准则 耐热性准则 振动稳定性准则 寿命准则 可靠性准则
1、机械设计的一般程序和基本要求
方案评价原则：经济性、技术上可行。 费用 经济性----总费用最低。 方案设计阶段要正确处理好借鉴与创 新的关系。 同类机器的成功的先例应当借鉴， 但其中的薄弱环节和不符合现有任 务要求的部分应当加以改进或替换。 坚决反对 保守和照搬原有设计 一味求新而把合理的原有经验弃置不用 总费用 设计 制造 费用 复杂程度
使用功能要求 经济性要求 劳动保护要求 可靠性要求 其它专用要求
使用功能要求----机器应具有预定的使用功能。这主要靠正确地选择机器 的工作原理，正确地设计或选用能够全面实现功能要求的执行机构、传动 机构和原动机，以及合理地配置必要的辅助系统来实现。
顾客导向、科技领航、全面管理、精益求精 顾客导向、科技领航、全面管理、
fp < 0.85 f 或 fp >1.15 f
顾客导向、科技领航、全面管理、精益求精 顾客导向、科技领航、全面管理、
2、机械零件的主要失效形式和计算准则
改变机械零件的刚度和质量可以改变其固有频率。增大机械 零件的刚度和减小其质量，提高其固有频率；减小机械零件的 刚度和增大其质量则降低机械零件的固有频率。有时，机器运 转时为了防止共振要调节转速。 轴产生共振的主要原因是：由于材料内部质量不均匀，加之 制造和安装的误差，使其质心和它的旋转中心产生偏差，轴旋 转时产生惯性力，这个惯性力使转子作强迫振动。轴在引起共 振时的速度称为临界速度。在临界速度下，这个惯性力的频率 等于或几倍于转子的固有频率，因此发生共振。
顾客导向、科技领航、全面管理、精益求精 顾客导向、科技领航、全面管理、
2、机械零件的的设计计算准则
设计机械零件时，保证零件不发生失效所依据的基本原则， 称为设计计算准则。概括地讲主要有以下几个准则： 强度准则 刚度准则 耐热性准则 振动稳定性准则 寿命准则 可靠性准则
机械设计基础课件PPT.pptx
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。
机械设计基础ppt第一章
行力的合成与分解。
力矩与力矩平衡
力矩是力与力臂的乘积，它对物 体产生旋转运动或平衡状态的作 用。在静力学中，我们通过分析 力矩的平衡来研究物体的平衡状
态。
动力学基础
01
动力学基本概念
动力学是研究物体运动状态变化规律的学科。在动力学中，我们主要关
注物体的加速度、速度和位移等运动参数pt第一章
• 机械设计概述 • 机械零件的类型与功能 • 机械设计材料选择 • 机械设计中的力学基础 • 机械设计制图与标准
01
机械设计概述
机械设计的定义与特点
总结词
机械设计是一种将理论和实践相结合的过程，旨在创造满足特定需求的机械设备 。
详细描述
机械设计涉及对机械系统的整体设计和详细设计，包括对机械的工作原理、结构 、材料、制造工艺等方面的研究和规划。机械设计的特点在于其将理论和实践相 结合，需要综合考虑多种因素，如功能、性能、成本、可靠性等。
VS
详细描述
轴承类零件是支撑和引导轴类零件的重要 元件，主要作用是减小摩擦和磨损，提高 机械效率和使用寿命。轴承通常由内圈、 外圈和滚动体组成，根据不同的工作需求 和应用场景，轴承有多种类型，如深沟球 轴承、角接触轴承和圆柱滚子轴承等。
弹簧类零件
总结词
吸收和释放能量的弹性元件
详细描述
弹簧类零件是吸收和释放能量的弹性元件， 广泛应用于各种机械中，起到减震、缓冲和 平衡的作用。根据不同的工作需求和应用场 景，弹簧有多种类型，如螺旋弹簧、板弹簧 和橡胶弹簧等。弹簧通常由高弹性材料制成， 如钢丝、不锈钢和天然橡胶等。
橡胶
具有弹性好、耐磨损和隔 震等特性，用于制造密封 件、减震器和轮胎等。
陶瓷
硬度高、耐高温和化学稳 定性好，用于制造刀具、 发动机零件和耐腐蚀设备 等。
力矩与力矩平衡
力矩是力与力臂的乘积，它对物 体产生旋转运动或平衡状态的作 用。在静力学中，我们通过分析 力矩的平衡来研究物体的平衡状
态。
动力学基础
01
动力学基本概念
动力学是研究物体运动状态变化规律的学科。在动力学中，我们主要关
注物体的加速度、速度和位移等运动参数pt第一章
• 机械设计概述 • 机械零件的类型与功能 • 机械设计材料选择 • 机械设计中的力学基础 • 机械设计制图与标准
01
机械设计概述
机械设计的定义与特点
总结词
机械设计是一种将理论和实践相结合的过程，旨在创造满足特定需求的机械设备 。
详细描述
机械设计涉及对机械系统的整体设计和详细设计，包括对机械的工作原理、结构 、材料、制造工艺等方面的研究和规划。机械设计的特点在于其将理论和实践相 结合，需要综合考虑多种因素，如功能、性能、成本、可靠性等。
VS
详细描述
轴承类零件是支撑和引导轴类零件的重要 元件，主要作用是减小摩擦和磨损，提高 机械效率和使用寿命。轴承通常由内圈、 外圈和滚动体组成，根据不同的工作需求 和应用场景，轴承有多种类型，如深沟球 轴承、角接触轴承和圆柱滚子轴承等。
弹簧类零件
总结词
吸收和释放能量的弹性元件
详细描述
弹簧类零件是吸收和释放能量的弹性元件， 广泛应用于各种机械中，起到减震、缓冲和 平衡的作用。根据不同的工作需求和应用场 景，弹簧有多种类型，如螺旋弹簧、板弹簧 和橡胶弹簧等。弹簧通常由高弹性材料制成， 如钢丝、不锈钢和天然橡胶等。
橡胶
具有弹性好、耐磨损和隔 震等特性，用于制造密封 件、减震器和轮胎等。
陶瓷
硬度高、耐高温和化学稳 定性好，用于制造刀具、 发动机零件和耐腐蚀设备 等。