機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課件 01機(jī)械設(shè)計(jì)概論

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》主編：胡孟謙張曉娜

機(jī)械工業(yè)出版社2024年11月

課程內(nèi)容第一章機(jī)械設(shè)計(jì)概論第二章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第四章凸輪機(jī)構(gòu)第五章其他常用機(jī)構(gòu)第六章齒輪機(jī)構(gòu)第七章蝸桿傳動(dòng)第八章輪系第九章帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)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(dòng)器第十四章機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)第一章機(jī)械設(shè)計(jì)概述【教學(xué)內(nèi)容】1-1機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介

1-3機(jī)械零件常用材料及選擇【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解機(jī)械在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用；2.重點(diǎn)了解機(jī)構(gòu)、機(jī)器、機(jī)械和構(gòu)件、零件、部件等概念；3.了解本課程的內(nèi)容、性質(zhì)及任務(wù)；4.了解設(shè)計(jì)機(jī)器的基本要求及程序?！局R(shí)點(diǎn)】1.機(jī)械設(shè)計(jì)的作用；2.機(jī)械、機(jī)器、機(jī)構(gòu)、構(gòu)件與零件的概念；機(jī)器的組成及其特征；3.機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求與一般程序4.本課程的研究對(duì)象內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)一、機(jī)械設(shè)計(jì)的作用和意義機(jī)械廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活，從最早的杠桿、斜面等最簡(jiǎn)單的機(jī)械到起重機(jī)、汽車、飛機(jī)、各種機(jī)床設(shè)備、縫紉機(jī)、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代航天器等。1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇一、機(jī)械設(shè)計(jì)的作用和意義

人們?cè)谏a(chǎn)和生活中為了節(jié)省時(shí)間，提高效率，不斷改進(jìn)所使用的工具，從而創(chuàng)造了機(jī)械并形成了相關(guān)技術(shù)和理論。純機(jī)械系統(tǒng)機(jī)電一體化的機(jī)械設(shè)備智能化的裝備1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇二、機(jī)械的基本概念1.機(jī)械在工程上，通常以“機(jī)械”一詞作為機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。如：機(jī)床、變速器等。按功能分類：動(dòng)力機(jī)械、物料搬運(yùn)機(jī)械、粉碎機(jī)械等；按產(chǎn)業(yè)分類：農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械等；按工作原理分類：熱力機(jī)械、流體機(jī)械、仿生機(jī)械等。變速器機(jī)床1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇二、機(jī)械的基本概念本課程研究的對(duì)象是機(jī)械。機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的統(tǒng)稱。2.機(jī)器在生產(chǎn)實(shí)踐和日常生活中，廣泛地使用著各種機(jī)器，如自行車、拖拉機(jī)、汽車、起重機(jī)、機(jī)床等。機(jī)器的種類繁多，用途千差萬(wàn)別，但都有著共同的特性。1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇二、機(jī)械的基本概念2.機(jī)器機(jī)器的作用是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或完成有用的機(jī)械功，用以減輕或代替人的勞動(dòng)。常見的機(jī)器：自行車、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)床、汽車、火車、發(fā)電機(jī)、洗衣機(jī)等。氣缸體活塞2連桿5凸輪7頂桿8齒輪9排氣閥進(jìn)氣閥1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇機(jī)器的組成機(jī)器由若干機(jī)構(gòu)組成。最簡(jiǎn)單的機(jī)器只包含一個(gè)機(jī)構(gòu)，如電動(dòng)機(jī)。如內(nèi)燃機(jī)可視為下列三種機(jī)構(gòu)的組合：①曲柄滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，由活塞2、連桿3、曲柄4及機(jī)架組成，其作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；②齒輪機(jī)構(gòu)，由齒輪5、6和機(jī)架構(gòu)成其作用是改變轉(zhuǎn)速的大小和方向；③凸輪機(jī)構(gòu)，由凸輪7、推桿8和機(jī)架組成作用是將凸輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為推桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。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(jī)1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇機(jī)器的特征機(jī)器可用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和變換運(yùn)動(dòng)形式，并具備以下三個(gè)特征：①人為的實(shí)物組合；②組成機(jī)器的各實(shí)物之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；③能實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或完成有用的機(jī)械功。3.機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)是具有確定運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組合。機(jī)構(gòu)在機(jī)器中的作用是傳遞運(yùn)動(dòng)和力，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式和速度的變化。如單缸內(nèi)燃機(jī)中的機(jī)構(gòu)有：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等。1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)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(jìn)氣閥例如單缸內(nèi)燃機(jī)（動(dòng)畫）1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（活塞、連桿、曲柄、氣缸）2.齒輪機(jī)構(gòu)（齒輪、機(jī)架）3.凸輪機(jī)構(gòu)（凸輪、推桿、氣缸組成）二、機(jī)械的基本概念1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇3.構(gòu)件——組成機(jī)構(gòu)的各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部分，是機(jī)構(gòu)的基本運(yùn)動(dòng)單元。它可以是單一的零件，或者幾個(gè)零件聯(lián)接而成的運(yùn)動(dòng)單元。構(gòu)件可以定義為由若干零件組成但無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的剛性聯(lián)接。如圖1-1中的內(nèi)燃機(jī)連桿、齒輪-凸輪軸。1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)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(gè)零件剛性組合：連桿單一零件：曲軸二、機(jī)械的基本概念1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇機(jī)械中常用機(jī)構(gòu)和通用零件的工作原理、運(yùn)動(dòng)特性、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用維護(hù)以及標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。機(jī)械中經(jīng)常使用的機(jī)構(gòu)稱為常用機(jī)構(gòu)，如平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。

機(jī)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(jī)械中使用的零件稱為專用零件，如汽輪機(jī)的葉片、內(nèi)燃機(jī)的活塞等。

通用零件專用零件二、機(jī)械的基本概念1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)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(dòng)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(jī)械的基本概念1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)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(jī)械的基本概念1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇三、機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法和基本程序（1）內(nèi)插式設(shè)計(jì)。內(nèi)插式設(shè)計(jì)是指在現(xiàn)有兩個(gè)不同設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)計(jì)方案之間所做的設(shè)計(jì)。（2）外推式設(shè)計(jì)。外推式設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)參數(shù)超出設(shè)計(jì)范圍時(shí)所做的設(shè)計(jì)。（3）開發(fā)性設(shè)計(jì)。開發(fā)性設(shè)計(jì)是指為了開發(fā)具有新功能的新機(jī)器，應(yīng)用新原理、新技術(shù)所做的設(shè)計(jì)。1.機(jī)械設(shè)計(jì)的方法（1）明確設(shè)計(jì)任務(wù)。（2）方案設(shè)計(jì)。（3）技術(shù)設(shè)計(jì)。（4）試制評(píng)價(jià)，定型投產(chǎn)。2.機(jī)械設(shè)計(jì)的基本程序1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇四、機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求經(jīng)濟(jì)性要求功能要求社會(huì)性要求可靠性要求安全性要求標(biāo)準(zhǔn)化要求1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)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(shè)計(jì)理論計(jì)算，像軸的強(qiáng)度核算；遵循國(guó)標(biāo)選件，依規(guī)范確定標(biāo)準(zhǔn)件；考慮工況選合適零部件；掌握使用維護(hù)，如軸承安裝與潤(rùn)滑要點(diǎn)。常用機(jī)構(gòu)理解其工作原理，如凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換；把握運(yùn)動(dòng)特性，例如機(jī)構(gòu)自由度分析；熟知結(jié)構(gòu)特色，涵蓋構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)副類型。1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇二、課程的性質(zhì)知識(shí)綜合：融合多學(xué)科知識(shí)，如高等數(shù)學(xué)等，用于機(jī)構(gòu)與零部件設(shè)計(jì)。課程特性：具科學(xué)性，理論嚴(yán)謹(jǐn)；綜合性，跨多學(xué)科；實(shí)踐性，聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用。專業(yè)地位：在相關(guān)專業(yè)教學(xué)中極為重要，是培養(yǎng)機(jī)械類工程師的關(guān)鍵必修課程，為后續(xù)深入學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)與從事機(jī)械設(shè)計(jì)、管理等工作筑牢根基。1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇三、課程的任務(wù)（1）掌握機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)特性，初步具有分析和設(shè)計(jì)常用機(jī)構(gòu)的能力。對(duì)機(jī)械動(dòng)力學(xué)的某些基本知識(shí)有所了解。（2）掌握通用機(jī)械零、部件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)計(jì)算和維護(hù)等基本知識(shí)，并初步具有設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置的能力。（3）具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)等有關(guān)技術(shù)資料的能力。（4）獲得本學(xué)科實(shí)驗(yàn)技能的初步訓(xùn)練。1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)械零件常用材料及選擇一、機(jī)械零件常用材料黑色金屬：碳鋼與合金鋼應(yīng)用廣，依受力選碳素、優(yōu)質(zhì)碳素或合金結(jié)構(gòu)鋼并可熱處理；鑄鋼造重載復(fù)雜件，灰鑄鐵成本低造復(fù)雜件，球墨鑄鐵強(qiáng)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(yīng)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(fù)合材料：多種材料組合，纖維復(fù)合材料用途廣。

1-1機(jī)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介1-2機(jī)械設(shè)計(jì)課程簡(jiǎn)介1-3機(jī)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(qiáng)度受限選高強(qiáng)度材，接觸強(qiáng)度主導(dǎo)選表面強(qiáng)化材，依摩