机械设计基础

§0.0 绪论

学习目的：

1.理解机器和机构、构件和零件等概念；

2.初步了解课程研究的对象和内容，以及本课程的性质和任务

本章内容：

0.1 本课程的研究对象和内容

0.1.1 机器的定义及功能组成

0.1.2 机器的结构组成

0.1.3 课程的研究内容

0.2 本课程在教学中的地位

0.3 机械设计的基本要求和一般过程

§0.1 本课程的研究对象和内容

0.1.1 机器的定义及功能组成

机器的定义

机器执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。

原动机将其他形式能量变换为机械能的机器，如内燃机、电动机（分别将热能和电能变换为机械能）等。

工作机利用机械能去变换或传递能量、物料、信息的机器，如发电机（机械能变换为电能）、起重机（传递物料）、金属切削机床（变换物料外形）、录音机（变换和传递信息）等。

机器的功能组成

就功能而言，一般机器包含四个基本组成部分：动力部分、传动部分、控制部分、执行部分。如图0-1所示.

图0-1 机器的组成功能

动力部分可采用人力、畜力、风力、液力、电力、热力、磁力、压缩空气等作动力源，其中利用电力和热力的原动机（电动机和内燃机）使用最广；

传动部分和执行部分由各种机构组成，是机器的主体；

控制部分包括各种控制机构（如内燃机中的凸轮机构）、电气装置、计算机和液压系统、气压系统等。

洗衣机(机器)的各组成部分如图0-2所示。

图0-2 洗衣机(机器)的四个组成部分

0.1.2 机器的结构组成

机器的主体部分是由机构组成的。一部机器可以包括一个或若干个机构。

机构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。

机器中最常用的机构有连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系和间歇运动机构等。

机构与机器的区别在于：机构只是一个构件系统，而机器除构件系统之外还包含电气、液压等其他装置；机构只用于传递运动和力，机器除传递运动和力之外，还应当具有变换或传递能量、物料、信息的功能。

曲柄滑块机构：将活塞的往复移动转化为曲轴的连续转动。

齿轮机构：实现传动的传递。

凸轮机构：将凸轮的转动变换为顶杆的往复移动。

构件是运动的单元；它可以是单一的整体，也可以是由几个零件组成的刚性机构。

零件是制造的单元，机械中的零件可以分为两类：一类称为通用零件，它在各种机械中

都能遇到，如齿轮、螺钉、轴、弹簧等；另一类称为专用零件，它只出现于某些机械之中，如气轮机的叶片、内燃机的活塞等。

0.1.3 课程的研究内容

机械设计基础主要研究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。

§0.2 本课程在教学中的地位

机械设计基础是高等学校工科有关专业一门重要的技术基础课。

机械设计基础将使从事工艺、运行、管理的技术人员，在了解各种机构的传动原理、设备的正确使用和维护及设备的故障分析等方面获得必要的基本知识。

通过本课程的学习和课程设计实践，可以培养学生初步具备运用手册设计机械传动装置和简单机械的能力，为日后从事技术革新创造条件。

§0.3 机械设计的基本要求和一般过程

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，在预期使用期限内安全可靠、操作方便、维修简单和造型美观等。

机械设计的一般过程用框图来表示(图0-3)：

图0-3 机械设计的一般过程

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