機械設計基礎 課件 01機械設計概論

《機械設計基礎》主編：胡孟謙張曉娜

機械工業(yè)出版社2024年11月

課程內(nèi)容第一章機械設計概論第二章平面機構運動簡圖第三章平面連桿機構第四章凸輪機構第五章其他常用機構第六章齒輪機構第七章蝸桿傳動第八章輪系第九章帶傳動與鏈傳動第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動器第十四章機械創(chuàng)新設計第一章機械設計概述【教學內(nèi)容】1-1機械設計簡介

1-2機械設計課程簡介

1-3機械零件常用材料及選擇【學習目標】1.了解機械在生產(chǎn)和生活中的應用；2.重點了解機構、機器、機械和構件、零件、部件等概念；3.了解本課程的內(nèi)容、性質(zhì)及任務；4.了解設計機器的基本要求及程序?！局R點】1.機械設計的作用；2.機械、機器、機構、構件與零件的概念；機器的組成及其特征；3.機械設計的基本要求與一般程序4.本課程的研究對象內(nèi)容、性質(zhì)和任務一、機械設計的作用和意義機械廣泛應用于生產(chǎn)和生活，從最早的杠桿、斜面等最簡單的機械到起重機、汽車、飛機、各種機床設備、縫紉機、機器人、計算機、現(xiàn)代航天器等。1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇一、機械設計的作用和意義

人們在生產(chǎn)和生活中為了節(jié)省時間，提高效率，不斷改進所使用的工具，從而創(chuàng)造了機械并形成了相關技術和理論。純機械系統(tǒng)機電一體化的機械設備智能化的裝備1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇二、機械的基本概念1.機械在工程上，通常以“機械”一詞作為機器和機構的總稱。如：機床、變速器等。按功能分類：動力機械、物料搬運機械、粉碎機械等；按產(chǎn)業(yè)分類：農(nóng)業(yè)機械、礦山機械、紡織機械、包裝機械等；按工作原理分類：熱力機械、流體機械、仿生機械等。變速器機床1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇二、機械的基本概念本課程研究的對象是機械。機械是機器和機構的統(tǒng)稱。2.機器在生產(chǎn)實踐和日常生活中，廣泛地使用著各種機器，如自行車、拖拉機、汽車、起重機、機床等。機器的種類繁多，用途千差萬別，但都有著共同的特性。1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇二、機械的基本概念2.機器機器的作用是實現(xiàn)能量轉換或完成有用的機械功，用以減輕或代替人的勞動。常見的機器：自行車、內(nèi)燃機、機床、汽車、火車、發(fā)電機、洗衣機等。氣缸體活塞2連桿5凸輪7頂桿8齒輪9排氣閥進氣閥1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇機器的組成機器由若干機構組成。最簡單的機器只包含一個機構，如電動機。如內(nèi)燃機可視為下列三種機構的組合：①曲柄滑動機構，由活塞2、連桿3、曲柄4及機架組成，其作用是將活塞的往復運動轉化為曲柄的連續(xù)轉動；②齒輪機構，由齒輪5、6和機架構成其作用是改變轉速的大小和方向；③凸輪機構，由凸輪7、推桿8和機架組成作用是將凸輪的旋轉運動轉化為推桿的往復運動。1-缸筒2-活塞3-連桿4-曲柄5、6-齒輪7-凸輪8-推桿

圖1-1單缸內(nèi)燃機1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇機器的特征機器可用來傳遞運動和變換運動形式，并具備以下三個特征：①人為的實物組合；②組成機器的各實物之間具有確定的相對運動；③能實現(xiàn)能量轉換或完成有用的機械功。3.機構機構是具有確定運動的構件組合。機構在機器中的作用是傳遞運動和力，實現(xiàn)運動形式和速度的變化。如單缸內(nèi)燃機中的機構有：曲柄滑塊機構、凸輪機構、齒輪機構等。1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇氣缸體活塞2連桿5凸輪7頂桿8齒輪9排氣閥進氣閥例如單缸內(nèi)燃機（動畫）1.曲柄滑塊機構（活塞、連桿、曲柄、氣缸）2.齒輪機構（齒輪、機架）3.凸輪機構（凸輪、推桿、氣缸組成）二、機械的基本概念1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇3.構件——組成機構的各個相對運動部分，是機構的基本運動單元。它可以是單一的零件，或者幾個零件聯(lián)接而成的運動單元。構件可以定義為由若干零件組成但無相對運動的剛性聯(lián)接。如圖1-1中的內(nèi)燃機連桿、齒輪-凸輪軸。1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇4.零件零件是制造的基本單元。多個零件剛性組合：連桿單一零件：曲軸二、機械的基本概念1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇機械中常用機構和通用零件的工作原理、運動特性、結構特點、使用維護以及標準和規(guī)范。機械中經(jīng)常使用的機構稱為常用機構，如平面連桿機構、凸輪機構、齒輪機構和間歇運動機構等。

機械中普遍使用的零件稱為通用零件，如齒輪、軸、螺釘和彈簧等。只在某一類型機械中使用的零件稱為專用零件，如汽輪機的葉片、內(nèi)燃機的活塞等。

通用零件專用零件二、機械的基本概念1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇通用零件可以按照零件的作用分成以下類型：傳動類零件

——例如齒輪、帶、鏈等；聯(lián)接類零件——例如螺釘、螺柱、螺栓、鍵、銷等；二、機械的基本概念1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇通用零件可以按照零件的作用分成以下類型：軸類零件

——主要包括軸、軸承以及軸上的聯(lián)軸器、離合器等；其它類零件

——例如彈簧等。二、機械的基本概念1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇三、機械設計的基本方法和基本程序（1）內(nèi)插式設計。內(nèi)插式設計是指在現(xiàn)有兩個不同設計參數(shù)的設計方案之間所做的設計。（2）外推式設計。外推式設計是指設計參數(shù)超出設計范圍時所做的設計。（3）開發(fā)性設計。開發(fā)性設計是指為了開發(fā)具有新功能的新機器，應用新原理、新技術所做的設計。1.機械設計的方法（1）明確設計任務。（2）方案設計。（3）技術設計。（4）試制評價，定型投產(chǎn)。2.機械設計的基本程序1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇四、機械設計的基本要求經(jīng)濟性要求功能要求社會性要求可靠性要求安全性要求標準化要求1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇一、課程的內(nèi)容通用零部件掌握設計理論計算，像軸的強度核算；遵循國標選件，依規(guī)范確定標準件；考慮工況選合適零部件；掌握使用維護，如軸承安裝與潤滑要點。常用機構理解其工作原理，如凸輪機構運動轉換；把握運動特性，例如機構自由度分析；熟知結構特色，涵蓋構件與運動副類型。1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇二、課程的性質(zhì)知識綜合：融合多學科知識，如高等數(shù)學等，用于機構與零部件設計。課程特性：具科學性，理論嚴謹；綜合性，跨多學科；實踐性，聯(lián)系實際應用。專業(yè)地位：在相關專業(yè)教學中極為重要，是培養(yǎng)機械類工程師的關鍵必修課程，為后續(xù)深入學習專業(yè)知識與從事機械設計、管理等工作筑牢根基。1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇三、課程的任務（1）掌握機構的結構、運動特性，初步具有分析和設計常用機構的能力。對機械動力學的某些基本知識有所了解。（2）掌握通用機械零、部件的工作原理、結構特點、設計計算和維護等基本知識，并初步具有設計機械傳動裝置的能力。（3）具有運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊等有關技術資料的能力。（4）獲得本學科實驗技能的初步訓練。1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇一、機械零件常用材料黑色金屬：碳鋼與合金鋼應用廣，依受力選碳素、優(yōu)質(zhì)碳素或合金結構鋼并可熱處理；鑄鋼造重載復雜件，灰鑄鐵成本低造復雜件，球墨鑄鐵強度高用于沖擊件，可鍛鑄鐵適用于特殊尺寸形狀要求。有色金屬：銅合金耐蝕減摩，鋁合金密度小切削好，鈦合金性能優(yōu)應用廣。非金屬材料：橡膠彈性大絕緣好，塑料易成型，分熱固性與熱塑性。復合材料：多種材料組合，纖維復合材料用途廣。

1-1機設設計簡介1-2機械設計課程簡介1-3機械零件常用材料及選擇二、材料的選擇原則使用要求：依零件載荷、尺寸限制、重要程度選材料，強度受限選高強度材，接觸強度主導選表面強化材，依摩