机械设计基础课件[43P][1.14MB]
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课前
一、课程名称：《机械设计基础Ⅰ》 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. 2. 陈立德.《机械设计基础》,北京：高等教育出版社,2004. 3. 郭瑞锋.《机械设计基础导教导学导考》,西北工业大学出版,2005. 4. 参考学习网站：
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
带、 链 轴 传动
§0-2
本课程在教学中的地位
机械的设计制造及使用水平是衡量一个国家 现代化程度的重要标志（我国目前设计水平 是先进的，使用水平也是先进的，就是制造
方面是一个瓶颈）。
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：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。
从其功能来理解，机构是用来传递运动(或改变运动的形 式)和力的可动装置。 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。
机构的应用
铁板输送装置
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用
内燃机气缸
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用
机械手
§0-1 本课程研究的对象和内容
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
打谷机
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用
电阻自弯机
§0-1 本课程研究的对象和内容
四、本课程的术语、符号、公式较多 术语是工程界的通用语言，必须正确理解它的
含义。对大多数公式（除少数基本公式外）来
说都不需要强记，只要能正确理解和使用即可。
为此必须了解公式的适用场合，式中各符号的
意义，所使用的单位及各参数的合理选用范围。 因此，在学习时应把注意力集中在掌握设计观 点和设计方法上，应着重理解而不是强记，要 勤思考、多实践。
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。
§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。
研究内容：机械中的常用机构和通用零件的工
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：
1. 机械零件常用材料及结构强度
§0-3 机械设计的基本要求和一般过程
2 .具体有如下三个方面要求：
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。这是最主要的
要求。 ② 经济要求:所设计的机械设备应在设计、制造 和使用的全过程中都有低的成本。 ③ 社会要求:操作要方便，使操作者感到安全舒
适；要有大方宜人的外形和色彩，具有市场竞
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。
§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）
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。
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，并根据一
§0-1 本课程研究的对象和内容
5.机械 机器和机构的总称。
这些基本概念之间的关系
零 件
组成
构 件
组成
机 构
ຫໍສະໝຸດ Baidu组成
机 器
机 械
机构与机器的区别：机构只有一个构件系统，而机器除 构件系统之外还包含电气、液压等其它装置；机构只用 于传递运动(或改变运动形式)和力，而机器除传递运动和 力之外，还具有变换或传递能量、物料、信息的功能。
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
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
蜂窝煤压制机
§0-1 本课程研究的对象和内容
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
牛头刨床
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用
轧钢机
§0-1 本课程研究的对象和内容
4. 机械结构设计 （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、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。
§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 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 论 机 械 零 件 部 分 机 器 动 力 学 基 础 其它 常用 机构 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
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 系
争力；要符合国家环境保护等有关法令。
机 械 设 计 的 一 般 过 程
§0-4 学习本课程中应注意的问题
一、应注意本课程的性质和特点
本课程是建立在物理、数学、力学、机械制图等课程
之后的一门技术基础课。它不是专业课，不专门研究
某一种机械，而是研究组成一般机械的常用机构、通 用零件和在机械设计中一些常遇到的基本共性问题。
①
② ③
中国开放式教育资源网：http://www.core.org.cn/cn/index.htm（有世界著名 大学的课程） 中国高等教育资源网：http://www.moe114.com/ 中国机械网：http://www.jx.cn/
四、要求： • 课堂纪律、回答问题情况； • 考勤（5次课堂点名）； • 作业情况。 六、考试形式：闭卷，满分100分， 七、成绩：满分100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）
机构的应用
玩具-跳跳鸡
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用
玩具乌龟
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用
玩具-熊猫吹泡泡
§0-1 本课程研究的对象和内容
4.机器
机器是由若干机构组成的，用来变换或传递能量、物料
和信息的装置。如图所示内燃机、装载机、挖掘机、焊 接机器人、牛头刨床和自行车等就是常见的机器。
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，机器一般包括四个基本 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、润滑系统 等等。
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。
将其它形式的能量变换为机械能的机器称为原动机。 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。
机械设计基础是一门研究机械传动及其设计 中的一些基础知识的课程，是高等学校工科 有关专业的一门重要技术基础课。
§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
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、效率 高、成本低，在预定使用期限内安全 可靠、操作方便、维修简单和造型美 观等。
§0-4 学习本课程中应注意的问题
三、要有工程观点 所谓工程观点就是要讲究经济、实用、 高效。一个实际工程问题，一般都可通 过多种途径，用不同的方法获得解决， 至于最终采用哪种途径，用什么方法， 这就要求设计人员具有分析、比较、判 断、决策的能力。在学习时着重培养自 己这方面的能力是十分重要的。
§0-4 学习本课程中应注意的问题
在本课程的学习过程中要综合应用以前所学的各有关
知识，着手解决工程实际中的具体问题。本课程在内 容上虽然缺乏明显的系统性，但实践性很强。要学好 本课程，平时要多留意观察分析所遇到的各种机械， 以丰富自己的感性知识，并用所学的理论知识去分析 它，以加深理解。
§0-4 学习本课程中应注意的问题
二、要学会具体问题具体分析的方法
定的运动要求和工作条件来设计机构。
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，并将这些机 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：一类为广 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、活塞 等。本课程只研究通用零件的设计和选用问题，包括零 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 等）。
§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
§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
§0-1 本课程研究的对象和内容
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，创造物质财富和精神
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，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 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，为此而作出的全部信息数据的
因为任何工程实际问题都会具有一定的特殊性。 一般来说，一个设计方案，即使是最优方案也 不是毫无缺点、尽善尽美的，能在具体条件下
满足要求、扬长避短，充分发挥其优势的就是
一个好设计方案。通常在设计方案完成后，该 方案的优点得到了发挥，但客观上存在于方案 中的缺点也带了进来，这就需要进一步在结构 设计上设法克服。
第0章
主要内容： 1.课程研究的对象和内容
绪论
2.本课程在教学中的地位
3.机械设计的基本要求和一般过程
4.学习本课程中应注意的问题
§0-1 本课程研究的对象和内容
一、名词术语
1.零件
是机器加工(制造)的最小单元 体。 若将一部机器进行拆卸，拆到 不可再拆的最小单元就是零件。
2.构件
构件是机构运动的最小单元体，是组成机构的基本要 素。
一、课程名称：《机械设计基础Ⅰ》 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. 2. 陈立德.《机械设计基础》,北京：高等教育出版社,2004. 3. 郭瑞锋.《机械设计基础导教导学导考》,西北工业大学出版,2005. 4. 参考学习网站：
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
带、 链 轴 传动
§0-2
本课程在教学中的地位
机械的设计制造及使用水平是衡量一个国家 现代化程度的重要标志（我国目前设计水平 是先进的，使用水平也是先进的，就是制造
方面是一个瓶颈）。
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：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。
从其功能来理解，机构是用来传递运动(或改变运动的形 式)和力的可动装置。 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。
机构的应用
铁板输送装置
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用
内燃机气缸
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用
机械手
§0-1 本课程研究的对象和内容
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
打谷机
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用
电阻自弯机
§0-1 本课程研究的对象和内容
四、本课程的术语、符号、公式较多 术语是工程界的通用语言，必须正确理解它的
含义。对大多数公式（除少数基本公式外）来
说都不需要强记，只要能正确理解和使用即可。
为此必须了解公式的适用场合，式中各符号的
意义，所使用的单位及各参数的合理选用范围。 因此，在学习时应把注意力集中在掌握设计观 点和设计方法上，应着重理解而不是强记，要 勤思考、多实践。
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。
§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。
研究内容：机械中的常用机构和通用零件的工
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：
1. 机械零件常用材料及结构强度
§0-3 机械设计的基本要求和一般过程
2 .具体有如下三个方面要求：
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。这是最主要的
要求。 ② 经济要求:所设计的机械设备应在设计、制造 和使用的全过程中都有低的成本。 ③ 社会要求:操作要方便，使操作者感到安全舒
适；要有大方宜人的外形和色彩，具有市场竞
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。
§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）
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。
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，并根据一
§0-1 本课程研究的对象和内容
5.机械 机器和机构的总称。
这些基本概念之间的关系
零 件
组成
构 件
组成
机 构
ຫໍສະໝຸດ Baidu组成
机 器
机 械
机构与机器的区别：机构只有一个构件系统，而机器除 构件系统之外还包含电气、液压等其它装置；机构只用 于传递运动(或改变运动形式)和力，而机器除传递运动和 力之外，还具有变换或传递能量、物料、信息的功能。
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
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
蜂窝煤压制机
§0-1 本课程研究的对象和内容
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
牛头刨床
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用
轧钢机
§0-1 本课程研究的对象和内容
4. 机械结构设计 （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、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。
§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 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 论 机 械 零 件 部 分 机 器 动 力 学 基 础 其它 常用 机构 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
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 系
争力；要符合国家环境保护等有关法令。
机 械 设 计 的 一 般 过 程
§0-4 学习本课程中应注意的问题
一、应注意本课程的性质和特点
本课程是建立在物理、数学、力学、机械制图等课程
之后的一门技术基础课。它不是专业课，不专门研究
某一种机械，而是研究组成一般机械的常用机构、通 用零件和在机械设计中一些常遇到的基本共性问题。
①
② ③
中国开放式教育资源网：http://www.core.org.cn/cn/index.htm（有世界著名 大学的课程） 中国高等教育资源网：http://www.moe114.com/ 中国机械网：http://www.jx.cn/
四、要求： • 课堂纪律、回答问题情况； • 考勤（5次课堂点名）； • 作业情况。 六、考试形式：闭卷，满分100分， 七、成绩：满分100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）
机构的应用
玩具-跳跳鸡
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用
玩具乌龟
§0-1 本课程研究的对象和内容
机构的应用
玩具-熊猫吹泡泡
§0-1 本课程研究的对象和内容
4.机器
机器是由若干机构组成的，用来变换或传递能量、物料
和信息的装置。如图所示内燃机、装载机、挖掘机、焊 接机器人、牛头刨床和自行车等就是常见的机器。
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，机器一般包括四个基本 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、润滑系统 等等。
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。
将其它形式的能量变换为机械能的机器称为原动机。 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。
机械设计基础是一门研究机械传动及其设计 中的一些基础知识的课程，是高等学校工科 有关专业的一门重要技术基础课。
§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
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、效率 高、成本低，在预定使用期限内安全 可靠、操作方便、维修简单和造型美 观等。
§0-4 学习本课程中应注意的问题
三、要有工程观点 所谓工程观点就是要讲究经济、实用、 高效。一个实际工程问题，一般都可通 过多种途径，用不同的方法获得解决， 至于最终采用哪种途径，用什么方法， 这就要求设计人员具有分析、比较、判 断、决策的能力。在学习时着重培养自 己这方面的能力是十分重要的。
§0-4 学习本课程中应注意的问题
在本课程的学习过程中要综合应用以前所学的各有关
知识，着手解决工程实际中的具体问题。本课程在内 容上虽然缺乏明显的系统性，但实践性很强。要学好 本课程，平时要多留意观察分析所遇到的各种机械， 以丰富自己的感性知识，并用所学的理论知识去分析 它，以加深理解。
§0-4 学习本课程中应注意的问题
二、要学会具体问题具体分析的方法
定的运动要求和工作条件来设计机构。
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，并将这些机 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：一类为广 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、活塞 等。本课程只研究通用零件的设计和选用问题，包括零 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 等）。
§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
§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
§0-1 本课程研究的对象和内容
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，创造物质财富和精神
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，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 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，为此而作出的全部信息数据的
因为任何工程实际问题都会具有一定的特殊性。 一般来说，一个设计方案，即使是最优方案也 不是毫无缺点、尽善尽美的，能在具体条件下
满足要求、扬长避短，充分发挥其优势的就是
一个好设计方案。通常在设计方案完成后，该 方案的优点得到了发挥，但客观上存在于方案 中的缺点也带了进来，这就需要进一步在结构 设计上设法克服。
第0章
主要内容： 1.课程研究的对象和内容
绪论
2.本课程在教学中的地位
3.机械设计的基本要求和一般过程
4.学习本课程中应注意的问题
§0-1 本课程研究的对象和内容
一、名词术语
1.零件
是机器加工(制造)的最小单元 体。 若将一部机器进行拆卸，拆到 不可再拆的最小单元就是零件。
2.构件
构件是机构运动的最小单元体，是组成机构的基本要 素。