機械設(shè)計第1章緒論匯編

1、機械設(shè)計學時：64學時專業(yè)：機械設(shè)計、制造及自動化單位：北京林業(yè)大學工學院工科生求學目的求職文化 讀書的目的是為了什么？為了就業(yè)。Job or Degree? 被動接收知識主動思考保姆式安排自主管理時間衣食無憂學費與生活自理“經(jīng)”與“典”學習的動力問題：考試？工作？厭學現(xiàn)象教學的問題：脫離實際？人生的成功要求我們具備很強的把握機會的能力。把握機會的能力要靠平時扎扎實實的準備。與別人分享勞動成果可以事半功倍。和有共同目標的人一同努力，可以達到雙贏的結(jié)果。機械設(shè)計學習及實踐方法鼓勵借鑒參考使用標準及規(guī)范學會使用標準語言：設(shè)計圖。（圖紙與說明書的作用）發(fā)揮想象力：原創(chuàng)與沿襲機電結(jié)合第1章 緒 論（I

2、ntroduction)12 機械設(shè)計的基本要求和一般過程11 機械的基本定義13 本課程的內(nèi)容、性質(zhì)與任務14 典型機械簡介15 機器在國民經(jīng)濟建設(shè)中的作用1-1 機械的定義1. 機械與機器2. 古代中國的機械定義3. 西方古今的機械概念機械與機器從廣義角度講，凡是能完成一定機械運動的裝置都是機械。工程中，常把每一個具體的機械稱為機器。機器的真正含義是執(zhí)行機械運動的裝置，用來變換或傳遞能量物料與信息人們常把最為簡單的、沒有動力源機械稱為工具或器械。1) 機械2) 工具3) 機構(gòu)4) 機器由若干個不同形狀的物體（構(gòu)件）用具有相對運動的連接組合在一起，并能實現(xiàn)一定的機械運動的裝置2 古代中國定義

3、“機械”一詞由“機”與“械”兩個漢字組成。莊子天地載“有械于此，一日浸百畦，用力甚寡而見功多?！惫糯鷻C械的概念：機械是能用力甚寡而見功多的器械。1) 古代常以“機”指弩上發(fā)箭的裝置，即弩機。2) “械”在古代是指器械、器物等實物。子貢南游于楚，反於晉，過漢陰，見一丈人，方將為圃畦，鑿隧而入井，抱甕而出灌，搰搰然用力甚多，而見功寡。子貢曰：“有械于此，一日浸百畦，用力甚寡，而見功多，夫子不欲乎？”為圃者昂而視之曰：“奈何？”曰：“鑿木為機，后重前輕。挈水若抽，數(shù)如泆( y 通“溢”。水滿出)湯，其名為槔?！睘槠哉叻奕蛔魃υ唬骸拔崧勚釒熡袡C械者，必有機事，有機事者，必有機心。機心存于胸中，則

4、純白不備，純白不備，則神生不定，神生不定者，道之所不載也。吾非不知，羞而不為也?！?莊子天地輕匠與鄙商3 西方古今的機械概念 英文的“machine”（機械）一詞來源于希臘文mechine及拉丁文mecina，兩者原意都指的是“巧妙的設(shè)計”。1) 亞歷山大利亞城的希羅（Hero of Alexandria，公元1世紀）最早討論了機械的基本要素，他認為機械的要素有五類：輪與軸，杠桿，滑車，尖劈，螺旋。 2) 1724年，德國萊比錫的機械士廖波爾特（Leopold）給出的定義是：“機械或工具是一種人造的設(shè)備，用它來產(chǎn)生有利的運動；同時在不能用其他方法節(jié)省時間和力量的地方，它能做到節(jié)省。機械工程與人

5、類社會發(fā)展人類使用簡單工具， 勞動創(chuàng)造了人人類使用簡單機械農(nóng)耕，人類由游牧社會進入農(nóng)業(yè)社會工業(yè)革命使機械工業(yè)大發(fā)展,使人類由農(nóng)業(yè)社會進入工業(yè)社會計算機的發(fā)明使機械自動化，使人類由工業(yè)社會進入現(xiàn)代社會簡單錐井機、腳踏錐舂米提水轆轤、彈棉弓圖、軋棉機圖扇車圖、腳踏扇車圖礱谷圖、碾米圖磨面圖、牛轉(zhuǎn)翻車汲水圖驢轉(zhuǎn)翻車汲水圖水力驅(qū)動鼓風圖、的連機杵臼水力驅(qū)動的水磨、水力驅(qū)動的水碾小孩風車圖、走馬燈圖火箭、飛空擊賊震天雷炮、神火飛鴉 牛轉(zhuǎn)繩輪鑿井圖木棉紡車圖指南車記里鼓車2-2 中國機械發(fā)展史簡介1. 簡單機械的發(fā)明創(chuàng)造 2. 簡單機械的發(fā)展和提高 3. 能源的利用 4. 機械傳動領(lǐng)域的發(fā)明創(chuàng)造5. 中國

6、機械工程的興衰史簡單錐井機腳踏錐舂米提水轆轤彈棉弓圖軋棉機圖遠在2400多年前的東周時代，我國已經(jīng)有了銅鑄的齒輪。山西侯馬東周晉國鑄銅遺址就曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)成套的齒輪陶范，有不同規(guī)格的4套，齒輪中間有孔，周圍8個齒，這是迄今所知最早的齒輪鑄件。專家研究認為，早期的齒輪大多用于止動，就是古人為了使那些作回轉(zhuǎn)運動的機械（譬如轆轤）停下來并防止其滑動。漢代時，我國已經(jīng)有了比較先進的齒輪。多年來，在陜西、河南、河北、山西等省的許多地方都出土了漢代的齒輪，有銅鑄的，還有鐵質(zhì)的。 北京林業(yè)大學專用現(xiàn)代沙漏北京林業(yè)大學咸陽水鐘驢轉(zhuǎn)翻車汲水圖水力驅(qū)動鼓風圖 水力驅(qū)動的連機杵臼水力驅(qū)動的水磨 水力驅(qū)動的水碾小孩風車圖

7、走馬燈圖 火箭 飛空擊賊震天雷炮神火飛鴉 牛轉(zhuǎn)繩輪鑿井圖 木棉紡車圖 指南車 指南車的原理是車上裝有一套差動齒輪裝置，當車輛左、右轉(zhuǎn)彎時，車上可以自動離合的齒輪傳動裝置就帶動木人向車輛轉(zhuǎn)彎相反的方向轉(zhuǎn)動，使木人的手臂始終保持指南。指南車上這種利用差動齒輪裝置來指示方向的機械，在今日仍有現(xiàn)實意義。 記里鼓車 記里鼓車發(fā)明于西漢初年，外形為一輛車子，車上設(shè)兩個木人及一鼓一鐘，木人一個司擊鼓，一個司敲鐘。 車上裝有一組減速齒輪，與輪軸相連。車行一里時，控制擊鼓木人的中平輪正好轉(zhuǎn)動一周，車子上層的木人受凸輪牽動，由繩索拉起木人右臂擊鼓一次，以示里程。木人便擊鼓一次；車行10里時，控制敲鐘木人的上平輪正

8、好轉(zhuǎn)動一周，木人便敲鐘一次。坐在車上的人只要聆聽這鐘鼓聲，就可知道車已行了多少路程。這種機械裝置的科學原理與現(xiàn)代汽車上的里程表基本相同。 記里鼓車是指南車的姐妹車，他們同為天子大駕出行時的儀仗車，還時常排列在相同位置，兩者要求基本相同, 裝飾華美富麗，不亞于指南車。 記里鼓車的基本原理和指南車相同，也是利用齒輪機構(gòu)系統(tǒng)實現(xiàn)的。 指南車和記里鼓車的形狀雖然在歷代制造時都有些改進，但它的差動齒輪原理可以肯定在1800多年前已經(jīng)被張衡所應用。機構(gòu)與機器的區(qū)別 機構(gòu)只是一個構(gòu)件系統(tǒng)，而機器除構(gòu)件系統(tǒng)外還包括電氣、液壓等其他裝置；機構(gòu)只用于傳遞運動和力，機器還具有變換或傳遞能量、物料、信息的功能。研究構(gòu)

9、件的運動和受力情況時無區(qū)別。名詞術(shù)語解釋:1.構(gòu)件 獨立的運動單元 內(nèi)燃機中的連桿內(nèi)燃機連桿套筒連桿體螺栓墊圈螺母軸瓦連桿蓋零件 獨立的制造單元工作機的組成：原動部分是工作機動力的來源，最常見的是電動 機和內(nèi)燃機。 工作部分完成預定的動作，位于傳動路線的終點。 傳動部分聯(lián)接原動機和工作部分的中間部分。 控制部分保證機器的啟動、停止和正常協(xié)調(diào)動作。 其關(guān)系如下機械機器機構(gòu)原動機 傳動 工作 控制 原動機工作機本課程學習對象機器（Machine）的基本組成要素 機械系統(tǒng)=機械結(jié)構(gòu) + 驅(qū)動動力 + 檢測與控制 一臺機器的機械結(jié)構(gòu)總是由一些機構(gòu)組成的，每個機構(gòu)又是由若干零件組成的。有些零件是在各種機

10、器中常用的，稱之為通用零件；有些零件只有在特定的機器中才用到，稱之為專用零件。 通用零件包括：齒輪、鏈傳動、帶傳動、蝸桿傳動、螺旋傳動； 軸、聯(lián)軸器、離合器；滾動軸承、滑動軸承； 螺栓、鍵、花鍵、銷；鉚、焊、膠結(jié)構(gòu)件；彈簧、機架、箱體等。 專用零件，例如葉片、犁鏵、槍栓等。通用零件是本課程的主要學習對象，而專用零件的設(shè)計方法應在有關(guān)專業(yè)課中學習。本課程的主要內(nèi)容：本課程中“設(shè)計”的含義是指:1-2本課程的內(nèi)容、性質(zhì)與任務學習機械系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)知識；學習一般尺寸和參數(shù)的通用零件設(shè)計方法。機械裝置的實體設(shè)計;涉及零件的應力、強度的分析計算;材料的選擇;結(jié)構(gòu)設(shè)計;考慮加工工藝性;標準化以及經(jīng)濟性;環(huán)

11、境保護等。 機械設(shè)計結(jié)果的表現(xiàn)形式為： 機械工程圖、說明書和計算機程序。本課程所涉及的先修課程有：工程材料：非金屬材料、金屬材料及熱處理。工程制圖：設(shè)計的圖形表達。機械制造基礎(chǔ)：冷加工工藝，熱加工工藝。公差配合與技術(shù)測量：解決精度設(shè)計問題。理論力學：解決力分析與動力計算。材料力學：解決強度分析問題。機械原理：解決機械的方案設(shè)計。本課程的幾個特點: 涉及面廣 體現(xiàn)為5多 實踐性強只有理論知識不行，要多聯(lián)系實際，要 注重實踐性環(huán)節(jié)。 設(shè)計結(jié)果不唯一體現(xiàn)個性化，沒有最好，只有更 好。關(guān)系多因與諸多先修課關(guān)系密切。要求多強度、剛度、壽命、工藝、重量、安全、 經(jīng)濟性。 門類多各類零件，各有特點，設(shè)計方法

12、各異。公式多有解析式、半解析式、經(jīng)驗式、半經(jīng)驗式 以及定義式的。 圖表多結(jié)構(gòu)圖、分析圖、原理圖、示意圖、曲線 圖、標準、經(jīng)驗數(shù)表。 教材論述機械零（部）件的一般順序及目的零（部）件的類型、構(gòu)造、功能、材料、制法、標準、優(yōu)缺點、適用場合等；然后論述工作情況、受力分析、應力狀態(tài)、失效形式、設(shè)計準則、設(shè)計方法與步驟、參數(shù)選擇、常用參考資料和注意事項等。 內(nèi)容繁雜本課內(nèi)容廣泛；各章之間聯(lián)系少。有“機械零亂”之稱。注意處理好幾個關(guān)系 零件的設(shè)計與選用零件設(shè)計的兩個主要途徑。 設(shè)計計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計決非只是計算，更應重視結(jié)構(gòu)設(shè)計的學習。 性能要求與經(jīng)濟性永遠是一對矛盾，應學會合理地解決這一對矛盾。 經(jīng)驗設(shè)

13、計與現(xiàn)代設(shè)計二者均重要，前者是后者的基礎(chǔ)。 具體的設(shè)計方法與一般的設(shè)計能力 前者是學習的形式，后者是學習的目的。在學習機械設(shè)計課程之初，有必要對機械的組成、機械的基本要素有一個感性的認識。下面先看幾個例子。典型機械實例：機械控制式電氣控制式模糊控制式除了控制方式以外，上述三種洗衣機的主要傳動系統(tǒng)沒有很大的差別。全自動洗衣機；減速器；工業(yè)機器人。1-3典型機械簡介潘存云教授研制全自動洗衣機；潘存云教授研制自動洗衣機的組成：上蓋控制面板進水口排水管外箱體盛水桶支撐拉桿脫水桶電動機帶傳動減速器波輪潘存云教授研制洗滌：A制動，B放開，運動經(jīng)電動機、帶傳動、中心齒輪、行星輪、行星架、帶動波輪旋轉(zhuǎn)。脫水：

14、A放開，B制動，運動經(jīng)電動機、帶傳動、內(nèi)齒圈（脫水桶）、中心齒輪、行星架，波輪與脫水桶等速旋轉(zhuǎn)。AB洗衣機系統(tǒng)簡圖帶傳動脫水桶波輪自動洗衣機的工作原理：典型機械實例：減速器 潘存云教授研制典型機械實例：工業(yè)機器人潘存云教授研制典型機械實例：工業(yè)機器人典型機械實例：潘存云教授研制工業(yè)機器人典型機械實例：潘存云教授研制工業(yè)機器人典型機械實例：潘存云教授研制工業(yè)機器人典型機械實例：潘存云教授研制工業(yè)機器人潘存云教授研制潘存云教授研制 示教盒用于輸入控制命令或控制程序?？刂葡到y(tǒng)用于控制操作機各關(guān)節(jié)內(nèi)伺服電機的運動。工業(yè)機器人的組成 操作手在控制系統(tǒng)的指揮下，完成各種復雜的作業(yè)。示教盒（編程器）控制系統(tǒng)

15、 操作手 典型機械實例：全自動洗衣機；減速器；工業(yè)機器人由以上實例，可歸納得出以下幾點： 1. 一個機械系統(tǒng)包含著機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、驅(qū)動動力系統(tǒng)、檢測與控制系統(tǒng)；2. 現(xiàn)代機器不僅可以代替人類的體力勞動，還可以代替部分腦力勞動。3. 一臺機器的機械結(jié)構(gòu)總是由一些機構(gòu)組成的，每個機構(gòu)又是由若干零件組成的。有些零件是在各種機器中常用的，稱之為通用零件，如螺釘、齒輪、軸承等；有些零件只有在特定的機器中才用到，稱之為專用零件，如洗衣機中的波輪、工業(yè)機器人的末端執(zhí)行器、軍械中的槍栓等。機械設(shè)計規(guī)劃和設(shè)計實現(xiàn)預期功能的新機械或改 進原有機械的性能。基本要求：在滿足預期功能的前提下，性能好、效率高、成本低、安全可靠、操作方便、維修簡單和造型美觀。機械設(shè)計的內(nèi)容：1.確定機械的工作原理，選擇合宜的機構(gòu)；2. 擬定設(shè)計方案；3. 進行運動分析和動力分析，計算各構(gòu)件上的載荷；4. 進行零部件工作能力計算、總體設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。1-4機械設(shè)計的基本要求和一般過程15 機器在國民經(jīng)濟建設(shè)中的作用 機械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個國家現(xiàn)代化建設(shè)水平的重要標志。 機器是代替人們體力勞動和部分腦力勞動的工具，機器既能承擔人力所不能或不便進行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進產(chǎn)品質(zhì)量，特別是能夠大大