1、第一章机械设计概论 1 1机械及其组成 1 2机械设计的基本要求和一般过程 1 3机械零件的工作能力 1 4机械零件常用材料及金属热处理 1 5机械零件的工艺性及标准化主讲老师 李彦机械工程学院 1 1机械及其组成 1 研究对象 机械是机构和机器的总称 实例 工件自动装卸装置 六自由度工业机器人 2 研究内容 机构是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置 机器是指一种执行机械运动装置 可用来变换和传递能量 物料和信息 有关机械的基本理论 内燃机 是指一种执行机械运动的装置 可用来变换和传递能量 物料和信息 如常见的机构有带传动机构 链传动机构 齿轮机构 凸轮机构 螺旋机构等 1 机构 机器和机
2、构的概念 是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置 这些机构一般认为是由刚性件组成的 而现代机构中除了刚性件以外 还可能有弹性件和电 磁 液 气 声 光 等元件 故这类机构称为广义机构 而由刚性件组成的机构就称为狭义机构 机构 2 机器 机器 例如 电动机 内燃机用来变换能量 汽车 起重机用来传递物料 计算机用来变换信息 由于各种机器的主要组成部分都是各种机构 所以可以说 机器乃是一种可用来变换或传递能量 物料与信息的机构组合 机器按其用途可分为两类 凡将其他形式的能量转换为机械能的机器称为原动机 凡利用机械能来完成有用功的机器称为工作机 3 机器的结构 传统的机器由如下三个部分组成 机床用来
3、变换物料的状态 现代机器一般由如下四个部分组成 机器和机构的概念 2 3 而现代先进的机器则由以下五个部分组成 机器和机构的概念 3 3 有关机械的基本理论 1 机构的结构分析 1 研究机构是怎样组成的 其组成对运动的影响 以及机构具有确定运动的条件 2 研究机构的组成原理及机构的结构分类 3 如何绘制机构运动简图的问题 2 机构的运动分析 介绍对机构进行运动分析 包含位移 速度及加速度分析 的基本原理及方法 3 机器动力学 1 分析机器在运转过程中其各构件的受力情况 以及这些力的作功情况 5 机械传动系统运动方案的设计 研究在进行具体机械设计时机构的选型 组合 变异及机械传动系统运动方案的设
4、计等问题 4 常用机构的分析与设计 研究常用机构 如连杆机构 凸轮机构 齿轮机构等 的类型 工作原理及运动特性分析和机构设计的基本原理及方法 有关机械的基本理论 2 2 1 2学习本课程的目的 课程性质 任务及作用 学习目的 本课程的地位 任务及作用 机械原理是研究机械基础理论的一门科学 是机械类各专业的一门主干技术基础课程 在创新设计机械所需的知识结构中也占有核心地位 1 地位 2 任务 本课程的任务是使学生掌握机构学和机器动力学的基本理论 基本知识和基本技能 学会各种常用基本机构的分析和综合方法 并具有按照机械的使用要求进行机械传动系统方案设计的初步能力 3 作用 在培养高级机械工程技术人
5、才的全局中 本课程不仅为学生学习相关技术基础和专业课程起到承前起后的作用 而且为今后从事机械设计和研究工作起到增强适应能力和开发创新能力的作用 1 3如何进行本课程的学习 掌握本课程的特点 注重理论联系实际 逐步建立工程观点 认真对待每个教学环节 掌握本课程的特点 本课程要用到物理 数学 力学 机械制图和工程材料及机械制造基础等先修课程的知识 尤其是理论力学的知识 但并不是这些课程的简单重复和堆砌 而是要引导学生如何应用所学的知识解决工程实际中所遇到的问题 所以本课程的学习不同于理论课程的学习 也不同于专业课 而具有一定的理论系统性及逻辑性和较强的工程实践性的特点 因此 在学习本课程时应注意掌
6、握基本的概念 原理及机构的分析与综合的方法 注重理论联系实际 本课程并不是研究某种具体的机械 而是着重研究一般机械的共性问题 即机构的结构分析和综合的基本理论和基本的方法 这些基本理论和方法是紧密为工程服务的 因此 在本课程的学习过程中 一方面要注意这些理论和方法在理论上建立和推演的严密性和逻辑性 另一方面更要注意这些理论和方法如何在工程实际中的应用 此外还应随时留意日常生活和生产中遇到的各种机械 以丰富自己的感性认识 并用所学到的理论和方法认识分析这些机械 以加深理解 使理论和实践相互促进 初步建立工程观点 本课程要用到很多与工程有关的名词 符号 公式 标准及参数和对机械研究的一些常用的简化
7、方法 如倒置 反转 转化 当量 等效 代换等 在机构分析与综合中 除解析法外还介绍图解法 实验法以及试凑等一些工程中实用的方法 在学习时 对名词应正确理解其含义 对公式应着重于应用 而对方法则着重掌握其基本原理和作法 另外 实际工程问题涉及多方面的因素 其求解可采用多种方法 其解一般也不是唯一的 这就要求设计者具有分析 判断 决策的能力 要养成综合分析 全面考虑问题的习惯和科学严谨 一丝不苟的工作作风 认真对待教学的每一个环节 本课程全部教学工作的完成 需要自学 听课 习题课 实验课 课后作业 答疑和考试 以及课程设计等教学环节 要学好这门课 必须对每个教学环节予以充分重视 1 4机械设计的基
8、本要求和一般过程 实现预期的功能 经济性要求 操作方便与安全要求 美学及环保要求 其他特殊要求 机械设计的基本要求 机械设计的一般过程 1 确定设计任务 2 原理方案设计 3 技术设计 4 样机试制 1 5机械零件的工作能力 4工作能力计算准则 为防止失效而制定的判定条件 载荷的分类 静载荷 变载荷 名义载荷和计算载荷 应力分类 静应力 变应力 强度准则 刚度准则 寿命准则 散热性准则 强度 零件在载荷作用下抵抗断裂 塑性变形及表面损伤的能力 刚度 零件受载后抵抗弹性变形的能力 1载荷和应力的分类 3零件的工作能力 在一定的条件下 在预定的使用期限内 零件不发生失效的安全工作限度 2失效 机械零件由于某些原因不能正常工作 主要失效形式 断裂 过量弹性变形 塑性变形 疲劳点蚀 磨损 压溃等 1 6机械零件的工艺性和标准化 机械零件的结构应具有良好的工艺性 即在满足使用要求的前提下 能用最简单的工艺和最少的时间 劳动量 设备 工具 费用生产出来 从以下几方面考虑零件的结构工艺性 毛坯选择合理 结构简单合理 规定适当的制造精度和表面粗糙度 作业 1 11 21 31 5预习下一节课的内容
