机械设计思路绪论讲义
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机械设计全套课件 ppt课件
凡具备上述（1）、（2）两个特征的实物组合体称为机构。 机器能实现能量的转换或代替人的劳动去做有用的机械功，而 机构则没有这种功能。
仅从结构和运动的观点看，机器与机构并无区别，它们 都是构件的组合，各构件之间具有确定的相对运动。因此，通 常人们把机器与机构统称为机械。
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机械设计基础
绪论
如图1-1所示的内燃机，
图1-5（a）闭式运动链
机械设计基础
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图1-5（a）开式运动链
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• 将运动链中的一个构件固定，并且它的一个 或几个构件作给定的独立运动时，其余构件 便随之作确定的运动，此时，运动链便成为 机构。
• 机构的组成:
• 机 架：固定不动的构件
• 原动件：输入运动的构件
• 从动件：其余的活动构件
1)运动副：两构件之间直接接触并能产生一定的相对
运动的连接称为运动副。
运动副元素：两构件上直接参与接触而构成运动副的部分— —点、线或面。
2) 运动副的分类
平面
运 运动副 动 副
空间 运动副
机械设计基础
高副：点、线接触 低副：面接触
球面副 螺旋副
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运动副 转动副
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图1-2 转动副
图1-3 移动副
是由汽缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4、 小齿轮5、大齿轮6、凸轮7、推杆8等系列 构件组成，其各构件之间的运动是确定的。
0.1.2 构件与零件
机构是由具有确定运动的单元体组成的，这 些运动单元体称为构件。
组成构件的制造单元体称为零件。 零件则是指机器中不可拆的一个最基本的 制造单元体。构件可以由一个或多个零件组成。
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机械设计基础
《机械原理》课件第1章绪论说课材料
机构分析与综合
常用机构的研究 已经非常深入 自动控制机构、机器人机构、仿生机构、机电光液 综合机构等进展也非常大 计算机的应用：计算机辅助设计、优化设计、大 型通用或专用的软件等
机械原理课程的性质与任务
是研究机械性能分析与设计的基本理论与 方法的专业基础课程之一。
机械原理的教学内容（归纳起来三大点）
动力机器
发电机等是能量变换的装置，即可将某种 形式的能量变换成机械能，或者把机械能 变换成其他形式的能量。例如：内燃机、 压气机、涡轮机、电动机等。
机器
工作机器 是完成有用的机械功或者是搬运物品。
例如：轧钢机、织布机、缝纫机、汽
车、飞机和金属切削加工机床等。
信息机器 是用来获得和变换信息的。例如：机 械式积分仪、计帐机、打字机和绘图 仪。
§1-3 如何进行本课程的学习
教学环节：
理论教学 课程设计
学习方法：
1. 在学习知识的同时，注重能力的培养。 2. 在重视逻辑思维的同时，加强形象思维能力的培养。 3. 注意先修课程的应用。 4. 理论联系实际，能够做到举一反三。
§1-4 机械原理学科的发展现状及趋势
机械工业发展方向：
高速、高精度、重载、高效率、低噪声 先进制造技术的应用、激光制造 自动生产线机器与其它来自置的主要区别是：机器一定要作机械运
动，并 通过运动来实现能量物料和信息的变换
机构（mechanism） 用来传递运动和力或改变运动形
式的构件系统
机构和机器的区别
• 机构只是一个构件系统，而机器除构件系 统外，还包含电气、液压等其它系统
• 机构只用来传递运动和力，而机器除传递 运动和力外，还具有变换或传递能量、物 料和信息的功能
1、研究机构的组成及具有确定运动的条件。
常用机构的研究 已经非常深入 自动控制机构、机器人机构、仿生机构、机电光液 综合机构等进展也非常大 计算机的应用：计算机辅助设计、优化设计、大 型通用或专用的软件等
机械原理课程的性质与任务
是研究机械性能分析与设计的基本理论与 方法的专业基础课程之一。
机械原理的教学内容（归纳起来三大点）
动力机器
发电机等是能量变换的装置，即可将某种 形式的能量变换成机械能，或者把机械能 变换成其他形式的能量。例如：内燃机、 压气机、涡轮机、电动机等。
机器
工作机器 是完成有用的机械功或者是搬运物品。
例如：轧钢机、织布机、缝纫机、汽
车、飞机和金属切削加工机床等。
信息机器 是用来获得和变换信息的。例如：机 械式积分仪、计帐机、打字机和绘图 仪。
§1-3 如何进行本课程的学习
教学环节：
理论教学 课程设计
学习方法：
1. 在学习知识的同时，注重能力的培养。 2. 在重视逻辑思维的同时，加强形象思维能力的培养。 3. 注意先修课程的应用。 4. 理论联系实际，能够做到举一反三。
§1-4 机械原理学科的发展现状及趋势
机械工业发展方向：
高速、高精度、重载、高效率、低噪声 先进制造技术的应用、激光制造 自动生产线机器与其它来自置的主要区别是：机器一定要作机械运
动，并 通过运动来实现能量物料和信息的变换
机构（mechanism） 用来传递运动和力或改变运动形
式的构件系统
机构和机器的区别
• 机构只是一个构件系统，而机器除构件系 统外，还包含电气、液压等其它系统
• 机构只用来传递运动和力，而机器除传递 运动和力外，还具有变换或传递能量、物 料和信息的功能
1、研究机构的组成及具有确定运动的条件。
机械原理课件-绪论
§0－3 课程的性质和学习方法
课程性质： 技术基础课 作用： 承前启后
作为一名工程技术人员，同学们在今后的工 作岗位上将会接触各种各样的通用或专用机 械，因此必须掌握机械方面的基础知识。
先修课程：高等数学、普通物理、工程制图、理论力学
同时，通过本课程的学习，可为今后学习诸如机械 设计、机床夹具设计、机床、机械制造工艺学等专 业课程打下基础，
现能量、物料和信息的变换和传递。
机构
机械
原动机
机器 工作机
工作机组的组成：
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。
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。
其关系如下
原动机
传动
工作
控制
分析自动洗衣机的组成：
20世纪中后期，以机电一体化技术为代表，在机器人， 航空航天，海洋舰船等领域开发出了众多高新机械产品， 如火箭、卫星、宇宙飞船、空间站、航空母舰、深海探测 器等
国际太空站
1961年4月12日苏联宇航员尤里·加加林驾
驶“东方”号飞船从拜科努尔发射场启程， 航天飞机正在利用机械臂施放哈勃
实现了人类的首次太空之旅。
绪论
本章教学内容
◆ 本课程研究的对象及内容 ◆ 学习本课程的目的 ◆ 如何进行本课程的学习
通过机械原理课程 将要学习什么？
本章重点
为什么要学 机械原理？
本章教学目的
◆ 使学生了解本课程研究的对象、内容 ◆ 了解本课程的地位、作用和任务 ◆ 了解机械原理学科的发展现状 ◆ 调动学生学习本课程的兴趣和积极性
侯风地动仪
机械创新设计第一章-绪论PPT课件
计算机辅助设计
优化设计
虚拟设计
现代 设计 方法
并行设计
可靠性设计
有限元设计-海量PPT模板免费下载
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第二节 常规设计、现代设计与创新设计
三、创新设计
创新设计是指设计人员在设计中发挥创造性，提出新 方案，探索新的设计思路，提供具有社会价值的、新颖 的而且成果独特的设计成果。
其特点是运用创造性思维，强调产品的独特性和新颖 性。其特别强调人在设计过程中，特别是在总体方案、 结构设计中的主导性及创造性作用。
机械加工方法
椰子
化学方法生产 21 -海量PPT模板免费下载
第三节 机械创新设计的内容
一、有关机构的几个名词术语
（1）机构
机器中执行机械运动的装置。
（2）最简机构
发现
发明
创造
创新
原本早已客观 存在的事物， 经过人们不断 努力和探索后 被人们认知的 具体结果。
人们提出或完 成原本不存在 的、经过不断 努力和探索后 提出的或完成 的具体结果。
完成新成果的 过程，但这种 新成果可能有 一定的参照物， 而不强调原本 不存在的事物。
提出或完成 具有独特性、 新颖性和实 用性的理论 或产品的过程。
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第二节 常规设计、现代设计与创新设计
2、现代设计方法
采用计算机仿真、优化设计等现代设计方法，可减少消耗 、提高产量，但产品的工序基本同常规设计，生产机械的 本质没有变化。
3、创新设计方法
第一道工序：清洗→设计清洗机。 第二道工序：粉碎、过滤去皮、沉淀制浆、通过型板压制 成条状。
在设计领域中，提出的新的设计理念、新的 设计理论或设计方法，从而得到具有独特性 和新颖性的产品，达到提高设计的质量、缩 短设计时间的目的。
机械设计基础第1章 绪论
1.1.2 机械中的构件、零件和部件 1. 构件 机构是由构件组成的，构件在机构中具有独立的运动特性， 在机械中形成一个运动整体。如图1-2（a）所示的内燃机是由 活塞、连杆、曲轴和汽缸等构件构成的一个典型的曲柄滑块机 构，其中，原动件活塞作直线往复运动，通过连杆带动曲轴作 连续转动。
2. 机械零件 机械零件 机械都是由机械零件组成的。 机械都是由机械零件组成的 。 机械零件是指机械中每一个 单独加工的单元体，例如图1-1所示的曲轴 所示的曲轴。 单独加工的单元体，例如图 所示的曲轴。构件可以是单一的 机械零件，也可以是若干机械零件的刚性组合。例如图1-2(b)所 机械零件，也可以是若干机械零件的刚性组合。例如图 所 示的连杆，它是由连杆体、连杆盖、 示的连杆 ， 它是由连杆体 、 连杆盖 、 螺栓和螺母等零件组合而 成的。这些零件之间没有相对运动，是一个运动整体， 成的 。 这些零件之间没有相对运动 ， 是一个运动整体 ， 故属一 个构件。因此，构件是运动的单元，零件是制造单元。 个构件。因此，构件是运动的单元，零件是制造单元。 随着机械的功能和类型的日益增多， 随着机械的功能和类型的日益增多 ， 作为组成机械的最基 本单元的零件更是多种多样。 本单元的零件更是多种多样。 通常将机械零件分为通用机械零 件和专用机械零件两大类。 件和专用机械零件两大类。
1.3 机械零件的材料选择
1.3.1 使用要求 按强度条件设计的零件，当其尺寸和重量都受限制时，应 选用强度较高的材料； 按刚度条件设计的零件，应选用弹性模 量较大的材料；若零件表面接触应力较高(如齿轮)，应选用可 以进行表面强化处理的材料(如调质钢、渗碳钢)。此外，对容 易磨损的零件(如蜗轮)，应选用耐磨性好的材料；对滑动摩擦 下工作的零件(如滑动轴承)，应选用减摩性好的材料；对高温 下工作的零件，应选用耐热材料；对腐蚀性介质中工作的零件， 应选用耐腐蚀材料。
机械设计基础1-绪论
凸轮7
3、工作过程：
活塞下行，进气阀打开， 燃气被吸入汽缸
活塞上行，进气阀关闭，压缩燃气
点火后燃气燃烧膨胀，推动活塞 下行，经连杆带动曲轴输出转动
活塞上行，排气阀打开，排出废气
4、运动分析： 原动件：活塞—由燃气推动（驱动力所作用的构件） 主运动：将活塞的往复直线运动→曲轴的回转运动 辅助运动：配气 ——启闭进排气阀
电力代替了蒸汽。 集中驱动被抛弃了， 每台机器都安装了独 立的电动机。
为汽车、飞机的 出现提供了可能性。
1886年，本茨发明的汽油发动 机为动力的三轮车被授予专利。
与此同时，戴姆勒也发明 出了他的第一辆四轮汽车。
莱 特 兄 弟
1903
近代 — 材料的变革
19世纪中叶，发明了炼钢法，从那时一直到现在，
运动学
静力学
动力学
强度理论
牛顿经典力学
材料学
到20世纪上半叶，机械设计的方法已基本形成。
机 构 结 构 学 机 构 运 动 学 机 器 静 力 学 机 器 动 力 学 机 械 零 件 设 计
运动学
静力学
动力学
强度理论
但是，这些方法都基于图解和手工计算。 牛顿经典力学
材料学
现 代： 20世纪中叶 －
单一零件曲轴
多个零件
刚性组合 连杆
4.零件是组成机器最基本的单元体，是机械制造的单元体。
专用零件：特定机器中所使用的零件，如活塞、曲 轴、叶片
通用零件：各类机器中普遍使用的零件，如齿轮、 轴、螺栓等
5.部件：若干个零件的装配体
具体内容
常用机构设计
连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构（棘轮机构、 槽轮机构、不完全
只具有机器的前两个特征——机构 如 凸轮机构（配气机构）：把回转运动→直线运动 曲柄滑块机构：将活塞的直线运动→曲柄的回转 运动
哈工大王黎钦机械设计课件-第1次课_第一章 绪论、第二章 机械及机械零件的设计基础-刘星斯维提整理
教学过程的安排
1) 学习环节分配 大课46学时；习题课2学时；实验课12学时； 大作业5个(计算说明书和图) 2) 成绩分布 大作业25分；实验15分； 期末考试60分 3) 注意事项 及时交大作业（布置后1周内） 缺任何一个教学环节不能参加期末考试 按照学习指南,提前两周预约实验 4) 每周一次答疑，一单元时间，时间待定
2、零件的工况条件和环境条件
3、零件的尺寸和质量
4、零件的结构和可加工性
5、零件的工艺性
6、材料经济性
7、材料供应状况
《机械设计》王黎钦教授 2005年9月
2.4 机械零部件设计的基本步骤
根据总体设计的要求， 选择零件的类型 根据机器的工作情况， 确定作用在零件上的载 荷，进行受力分析 根据失效分析,确定零 件的设计计算准则，并 进行理论设计计算 根据零件的工作条件及受力 情况，选择材料及热处理方 式，并确定其许用应力 根据计算结果，同时考虑零 件的加工和装配工艺等要求， 对零件进行结构设计 按国家标准绘制零件工作图。 并标注必要的尺寸、公差、 表面粗糙度及技术条件等
操作和控制系统
《机械设计》王黎钦教授 2005年9月
传动变速装置1 原动机 传动变速装置2 传动变速装置3
执行机构1 执行机构2 执行机构3
传动变速装置1 原动机 公共传动变速装置 传动变速装置2
执行机构1
执行机构2
原动机1 协调 控制 系统 原动机2 原动机3
传动变速装置1 传动变速装置2 传动变速装置3
《机械设计》王黎钦教授 2005年9月
1.2 课程的性质、地位和任务 课程性质：
技术基础课
实践性课程
课程地位：
主干课程 承前启后，为专业设计打基础
《机械设计(3D版)》张继忠 第1章 绪论
第1章 绪 论
§1-1本课程在现代化建设中的作用 §1-2 机器的基本组成要素 §1-3 本课程的内容、性质与任务
§1-1 本课程在现代化建设中的作用
第一节
机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。
机械设计是机械工业中最为关键的环节，是机械生产的第一步，是决定 机械性能的最主要的因素和机械制造工业发展的关键因素。
3、素质目标 培养学生有正确的设计思想、创新思维和创新能力；培养学生的团
队合作精神；培养学生具有良好的质量、安全和环保意识等。
本课程的几个特点
§1-1 本课程的内容、性质与任务
第三节 2
涉及面广 关系多─因与诸多先修课关系密切。 要求多─强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、经济性。 门类多─各类零件，各有特点，设计方法各异。 公式多─计算多，有解析式、半解析式、经验的、半经验的及定义式。 图表多─结构图、分析图、原理图、示意图、曲线图、标准、经验数表。
本课程的主要任务是培养学生：
1、知识目标 掌握机械设计基本原则和一般方法；机械零件的工作原理、受力分
析、应力分析、失效分析；机械零件工作能力的计算等。
2、能力目标 具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力；掌握
通用零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，进而具有综合运用所 学的知识，研究改进或开发新的零部件及设计简单机械装置的能力等。
设计计算与结构设计 ──设计决非只是计算，同学更应重视结构设计的学习。
性能要求与经济性 ──永远是一对矛盾，应学会合理地解决这一对矛盾。
经验设计与现代设计 ──二者均重要，前者是后者的基础。
具体的设计方法与一般的设计能力 ──前者是学习的形式，后者是学习的目的。
§1-1本课程在现代化建设中的作用 §1-2 机器的基本组成要素 §1-3 本课程的内容、性质与任务
§1-1 本课程在现代化建设中的作用
第一节
机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。
机械设计是机械工业中最为关键的环节，是机械生产的第一步，是决定 机械性能的最主要的因素和机械制造工业发展的关键因素。
3、素质目标 培养学生有正确的设计思想、创新思维和创新能力；培养学生的团
队合作精神；培养学生具有良好的质量、安全和环保意识等。
本课程的几个特点
§1-1 本课程的内容、性质与任务
第三节 2
涉及面广 关系多─因与诸多先修课关系密切。 要求多─强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、经济性。 门类多─各类零件，各有特点，设计方法各异。 公式多─计算多，有解析式、半解析式、经验的、半经验的及定义式。 图表多─结构图、分析图、原理图、示意图、曲线图、标准、经验数表。
本课程的主要任务是培养学生：
1、知识目标 掌握机械设计基本原则和一般方法；机械零件的工作原理、受力分
析、应力分析、失效分析；机械零件工作能力的计算等。
2、能力目标 具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力；掌握
通用零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，进而具有综合运用所 学的知识，研究改进或开发新的零部件及设计简单机械装置的能力等。
设计计算与结构设计 ──设计决非只是计算，同学更应重视结构设计的学习。
性能要求与经济性 ──永远是一对矛盾，应学会合理地解决这一对矛盾。
经验设计与现代设计 ──二者均重要，前者是后者的基础。
具体的设计方法与一般的设计能力 ──前者是学习的形式，后者是学习的目的。
0机械创新设计-绪论
(1)内容的现代化——注意引人本学科最新动态和 科研成果以及本课程所涉及的理论在技术中的应用， 充分反映现代科学技术的最新进展。
(2)适应性强——既能满足国民经济建设的需要， 又能满足学生的客观条件要求。编入的新理论、新 技术、新方法特别注重实用性，并编入供学生查阅 的参考文献，每章还附有思考题帮助学生掌握所学 知识。
绪论
2)过程创新——也叫工艺创新，是指商品生产技术 上的重大变革，包括新工艺、新设备及新的经营管 理和组织方法的创新。
3)技术的扩散——指技术通过市场或非市场渠道的 传播。
技术创新在企业的生产经营、组织管理以及科研 的每个环节中都存在，无论是一般劳动者，还是生 产经营者、科研人员都有机会、有义务、有责任进 行技术创新活动，以实现自身价值，推动企业的可 持续发展和国民经济的持续增长。
绪论
三、机械创新设计的概念及过程
1.机械创新设计的概念
机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力和 智慧，利用人类已有的相关科学理论、方法和原理， 进行新的构思，设计出新颖、有创造性及实用性的 机构或机械产品（装置）的一种实践活动。
它包含两个部分：一是改进完善生产或生活中 现有机械产品的技术性能、可靠性、经济性、适用 性等：二是创造设计出新机器、新产品，以满足新 的生产或生活的需要。
绪论
2.创新能力的培养
(1)创新人才的关键特征
1)智商高，但并非天才——智商过高可能有害于创 新，因为常规教育成绩超群，会妨碍他寻求更多新 知识。
2)善出难题，不谋权威——在科学知识急剧增长的 时代，创新人才的专长有赖于不断地学习来维持， 驻足于以往的成就，是发扬创新精神的主要障碍。
3)标新立异，不循陈规——创新事业往往是“前无 古人”，而惯于在陈规许可范围内工作的人则把精 力消磨于重复性的劳动中。
(2)适应性强——既能满足国民经济建设的需要， 又能满足学生的客观条件要求。编入的新理论、新 技术、新方法特别注重实用性，并编入供学生查阅 的参考文献，每章还附有思考题帮助学生掌握所学 知识。
绪论
2)过程创新——也叫工艺创新，是指商品生产技术 上的重大变革，包括新工艺、新设备及新的经营管 理和组织方法的创新。
3)技术的扩散——指技术通过市场或非市场渠道的 传播。
技术创新在企业的生产经营、组织管理以及科研 的每个环节中都存在，无论是一般劳动者，还是生 产经营者、科研人员都有机会、有义务、有责任进 行技术创新活动，以实现自身价值，推动企业的可 持续发展和国民经济的持续增长。
绪论
三、机械创新设计的概念及过程
1.机械创新设计的概念
机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力和 智慧，利用人类已有的相关科学理论、方法和原理， 进行新的构思，设计出新颖、有创造性及实用性的 机构或机械产品（装置）的一种实践活动。
它包含两个部分：一是改进完善生产或生活中 现有机械产品的技术性能、可靠性、经济性、适用 性等：二是创造设计出新机器、新产品，以满足新 的生产或生活的需要。
绪论
2.创新能力的培养
(1)创新人才的关键特征
1)智商高，但并非天才——智商过高可能有害于创 新，因为常规教育成绩超群，会妨碍他寻求更多新 知识。
2)善出难题，不谋权威——在科学知识急剧增长的 时代，创新人才的专长有赖于不断地学习来维持， 驻足于以往的成就，是发扬创新精神的主要障碍。
3)标新立异，不循陈规——创新事业往往是“前无 古人”，而惯于在陈规许可范围内工作的人则把精 力消磨于重复性的劳动中。
第0章_机械设计基础_绪论(邓子龙)
本章
专用零部件
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二、课程的性质及重要性
—技术基础课，综合性强 技术基础课， 技术基础课 基础课 机械设计基础 专业课
—机械设计是影响机械产品性能、质量和成本的主要因素。 机械设计是影响机械产品性能、质量和成本的主要因素。 机械设计是影响机械产品性能
三、学习要求
1、掌握通用零部件的设计方法和步骤 、 2、初步具备设计机械传动装置及简单机械的能力； 、初步具备设计机械传动装置及简单机械的能力； 3、能在设计中运用各种技术资料（标准、规范、手册）。 、能在设计中运用各种技术资料（标准、规范、手册）。
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磁浮列车
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任何机器都是由许多零件 组合而成的。
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•机构只是一个构件系统，而机器除构件 机构只是一个构件系统， 机构只是一个构件系统 系统外，还包含电气、 系统外，还包含电气、液压等其它系统
•机构只用来传递运动和力，而机器除传递 机构只用来传递运动和力， 机构只用来传递运动和力 运动和力外，还具有变换或传递能量、 运动和力外，还具有变换或传递能量、物 料和信息的功能