史上的 机械设计基础 ppt课件
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机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但 具有相同的基本特征。
典型机器的分析：
3
4
1.内燃机
2
组成：
8
1
7
5
汽缸体1、 活 塞 2 、 进气阀3、
6
排气阀4、 连 杆 5 、 曲 轴 6 、
凸 轮 7 、 顶 杆 8 、 齿轮9、10
工作原理：
9 10
1.活塞下行，进气阀开启，混合气体
进入汽缸；
2.活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩，
在顶部点 火燃烧；
内燃机
3.高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭； 4.活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。
内燃机的工作过程：
进气 压缩 爆炸 排气
设计：潘存云
内燃机各部分的作用：
活塞的往复运动通过连杆转变为曲 轴的连续转动，该组合体称为：
曲柄滑块机构
凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为： 凸轮机构 两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动 作，称为：齿轮机构
§1－2 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、金工实习等理论知识 和实践技能的综合运用。
同时，通过本课程的学习，可为今后学习诸如自动 武器原理、机床夹具设计、机床、机械制造工艺学 等专业课程打下基础，
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、革新武器装备创造条件。
斜面 杠杆 起重轱辘 滑轮组 手动(电动)葫芦
现代起重机 （包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、 卷扬机、叉车、电梯－电脑控制）。
机构 机械
机器
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
机构——能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件 实物的组合体。如：连杆机构、凸轮机构、 齿轮机构等。
机器——根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组 合体。
如: 缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用 机器、起重机等。
工作部分——完成预定的动作，位于传动路线的终点。
传动部分——联接原动机和工作部分的中间部分。 控制部分——保证机器的启动、停止和正常协调动作。
原动机
传动
工作
控制
分析自动洗衣机的组成：
控制器(控制)
波轮(工作) 电动机(原动)
带(传动)
减速器(传动)
机构的共有特征： ①人造的实物组合体；
②各部分有确定的相对运动；
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
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：
各部分协调动作的结果： 化学能
机械能
机器的共有特征： ①人造的实物组合体； ②各部分有确定的相对运动； ③代替或减轻人类劳动完成有用功或实现能量 的转换
机器的分类： 原动机——实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机） 工作机——完成有用功（如机床等）
机构ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
机械
原动机
机器 工作机
工作机的组成：
原动部分——是工作机动力的来源，最常见的是电动 机和内燃机。
§2－1 运动副及其分类 §2－2 平面机构运动简图 §2－3 平面机构的自由度
§2－1 运动副及其分类
名词术语解释: 1.构件 ——独立的运动单元
零件 ——独立的制造单元
套筒
内燃机 连杆 螺栓
连杆体
垫圈 螺母
轴瓦
连杆盖
2.运动副 定义：运动副——两个构件直接接触组成的仍能产 生某些相对运动的联接。
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：
③用来传递力或实现运动的转换。
机构的分类：通用机构和专用机构。
通用机构——用途广泛，如齿轮机构、连杆机构等。 专用机构——只能用于特定场合，如钟表的擒纵机构。 机器与机构的关系：
任意复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组 合而成的。 由机器与机构的共有特征可知： 机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不 同） ，故统称为机械。
§1－3 机械设计的基本要求和一般过程
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。
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。
课程安排：共48学时，其中讲授42学时，实验6学时。
要求： 1）作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整，作业 量未达到规定者不能参加考试。 2）上课认真听讲，及时消化，不主张占用较多的课 外时间。
3）仔细观察实物和模型，欢迎到实验室参观，并动手 组装各种机构。
第2章 平面机构的运动简图及自由度计算
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。
典型机器的分析：
3
4
1.内燃机
2
组成：
8
1
7
5
汽缸体1、 活 塞 2 、 进气阀3、
6
排气阀4、 连 杆 5 、 曲 轴 6 、
凸 轮 7 、 顶 杆 8 、 齿轮9、10
工作原理：
9 10
1.活塞下行，进气阀开启，混合气体
进入汽缸；
2.活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩，
在顶部点 火燃烧；
内燃机
3.高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭； 4.活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。
内燃机的工作过程：
进气 压缩 爆炸 排气
设计：潘存云
内燃机各部分的作用：
活塞的往复运动通过连杆转变为曲 轴的连续转动，该组合体称为：
曲柄滑块机构
凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为： 凸轮机构 两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动 作，称为：齿轮机构
§1－2 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、金工实习等理论知识 和实践技能的综合运用。
同时，通过本课程的学习，可为今后学习诸如自动 武器原理、机床夹具设计、机床、机械制造工艺学 等专业课程打下基础，
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、革新武器装备创造条件。
斜面 杠杆 起重轱辘 滑轮组 手动(电动)葫芦
现代起重机 （包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、 卷扬机、叉车、电梯－电脑控制）。
机构 机械
机器
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
机构——能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件 实物的组合体。如：连杆机构、凸轮机构、 齿轮机构等。
机器——根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组 合体。
如: 缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用 机器、起重机等。
工作部分——完成预定的动作，位于传动路线的终点。
传动部分——联接原动机和工作部分的中间部分。 控制部分——保证机器的启动、停止和正常协调动作。
原动机
传动
工作
控制
分析自动洗衣机的组成：
控制器(控制)
波轮(工作) 电动机(原动)
带(传动)
减速器(传动)
机构的共有特征： ①人造的实物组合体；
②各部分有确定的相对运动；
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
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：
各部分协调动作的结果： 化学能
机械能
机器的共有特征： ①人造的实物组合体； ②各部分有确定的相对运动； ③代替或减轻人类劳动完成有用功或实现能量 的转换
机器的分类： 原动机——实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机） 工作机——完成有用功（如机床等）
机构ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
机械
原动机
机器 工作机
工作机的组成：
原动部分——是工作机动力的来源，最常见的是电动 机和内燃机。
§2－1 运动副及其分类 §2－2 平面机构运动简图 §2－3 平面机构的自由度
§2－1 运动副及其分类
名词术语解释: 1.构件 ——独立的运动单元
零件 ——独立的制造单元
套筒
内燃机 连杆 螺栓
连杆体
垫圈 螺母
轴瓦
连杆盖
2.运动副 定义：运动副——两个构件直接接触组成的仍能产 生某些相对运动的联接。
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：
③用来传递力或实现运动的转换。
机构的分类：通用机构和专用机构。
通用机构——用途广泛，如齿轮机构、连杆机构等。 专用机构——只能用于特定场合，如钟表的擒纵机构。 机器与机构的关系：
任意复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组 合而成的。 由机器与机构的共有特征可知： 机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不 同） ，故统称为机械。
§1－3 机械设计的基本要求和一般过程
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。
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。
课程安排：共48学时，其中讲授42学时，实验6学时。
要求： 1）作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整，作业 量未达到规定者不能参加考试。 2）上课认真听讲，及时消化，不主张占用较多的课 外时间。
3）仔细观察实物和模型，欢迎到实验室参观，并动手 组装各种机构。
第2章 平面机构的运动简图及自由度计算
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。