第1章 机械设计基础概述.ppt

第1章 机械设计基础概述 （时间：1次课，2学时） 第1章 机械设计基础概述 本章要点及学习指导： 本章学习的重点是“本课程研究的对象和内容、机械设计的基本要求和一般过程”。在本章的开始，介绍了机器、机构及机械等名词和概念，以及机器和机构的用途及区别，并通过实例说明各种机器的主要组成部分都是各种机构，从而明确了机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点，其中基本设计理论和计算方法是本课程研究的主要对象。在本章的学习中，要把注意力集中在了解本课程研究的对象及内容上。当然，由于目前还没有具体学习这些内容，故只能是有一个概括的了解。此外，对本课程的性质和特点也应有所了解，以便采取合适的学习方法把本课程学好。 第1章 机械设计基础概述 案例导入： 用内燃机、颚式破碎机导入。提出机器的共同特征、机器与机构的区别、通用零件和专用零件的概念，介绍机械设计的基本要求及机械设计的一般过程。 第1章 机械设计基础概述 1.1 本课程研究的对象和内容 1.2 本课程的学习方法 1.3 机械设计的基本要求和一般过程 习题与练习 1.1 本课程研究的对象和内容 在日常生活和生产中，人们广泛地使用着名目繁多的机器。例如，缝纫机、洗衣机、汽车、电动机和起重机等。尽管这些机器的结构、性能和用途各不相同，但它们具有一些共同的特征。 如图1.1所示为单缸内燃机，它由气缸体1、活塞2、进气阀3、排气阀4、连杆5、曲轴6、凸轮7、顶杆8、齿轮9和齿轮10等组成。燃气推动活塞移动，通过连杆使曲轴作连续转动，从而将燃气的热能转换为曲轴转动的机械能。 1.1 本课程研究的对象和内容 图1.1 内燃机 1.1 本课程研究的对象和内容 如图1.2所示为颚式破碎机，它由电动机1、带轮2、V型带3、带轮4、偏心轴5、动颚板6、肘板7、定颚板及机架8等组成。电动机的转动经带传动带动偏心轴转动，从而使动颚板产生平面运动，与定颚板一起实现轧碎物料的功能。 由以上分析可知，各种机械虽然结构型式、功用和性能不同，但都具有以下的共同特征： 它们是许多人为实体的组合。 各实体间具有确定的相对运动。 它们能代替或减轻人类的劳动，以完成有效的机械功，或进行能量转换。 1.1 本课程研究的对象和内容 图1.2 颚式破碎机 1.1 本课程研究的对象和内容 机构中的运动单元体称为构件。所以构件具有独立的运动特性，它是运动的单元，而零件是制造的单元。如图1.3所示的连杆，它是由连杆体1、连杆盖4、螺栓2及螺母3等几个零件组成。零件是组成机械的不可拆的基本单元，如螺钉、齿轮轴和弹簧等。 对于机械中的零件，按功能和结构特点又可分为通用零件和专用零件。各种机械中普通使用的零件称为通用零件，如前所述零件。仅在某些专门行业中才用到的零件称为专门零件，如汽轮机的叶片、机床的床身和内燃机的活塞等。 机械设计基础课程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，基本设计理论和计算方法，同时扼要地介绍国家标准和有关规范，某些标准零件的选用原则和方法。 1.1 本课程研究的对象和内容 图1.3 连杆 1.2 本课程的学习方法 机械设计基础如同机械制图、电工学一样，是高等学校工科有关专业的一门主要的技术基础课。通过本课程的学习，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，为学习有关专业课程提供必要的理论基础。 学习本课程时应注意以下几个特点： (1) 本课程要综合运用高等数学、工程力学、金工实习、制图、互换性与技术测量等课程的基本知识去解决常用机构、通用零件的设计等问题。 1.2 本课程的学习方法 (2) 学生一接触本课程就会产生“没有系统性”、“逻辑性差”等错觉，这是由于学生习惯了基础课的系统性所造成的。本课程中，虽然不同研究对象所涉及的理论基础不同,且相互之间无多大关系，但最终的研究目的只有一个，即设计出能应用的机构、零件等。本课程的各部分内容都是按照工作原理、结构、强度计算和使用维护的顺序介绍的，有其自身的系统性，学习时应注意这一特点。 (3) 由于实践中的问题很复杂，很难用纯理论的方法来解决。因此，常常采用很多经验公式、参数以及简化计算等，这样往往会给学生造成“不讲道理”、“没有理论”等错觉，这点必须在学习过程中逐步适应。 (4) 计算步骤和计算结果常常不像基础课具有唯一性。 (5) 计算对解决设计问题虽然很重要，但并不是唯一所要求的能力。学生必须逐步培养把理论计算与结构设计、工艺等结合起来解决设计问题的能力。 1.3 机械设计的基本要求和一般过程 1.3.1 机械设计的基本要求 1.3.2 机械设计的一般过程 1.3.3 机械零件的失效形式和设计准则 1.3.4 机械零件的工艺性及标准化