機械設計第1章

1、機械設計基礎主講： 蘇華(機電學院) E-mail: Tel:1365920529854 學時教材教 材目錄第 章 緒論第一章 常用材料和結構工藝性第二章 工作能力計算基礎第三章 機構運動簡圖及自由度計算第四章 螺旋機構第五章 平面連桿機構第六章 凸輪機構第七章 齒輪傳動第八章 輪系和減速器第 九 章 帶傳動和鏈傳動第 十 章 間歇運動機構第十一章 連接第十二章 聯(lián)軸器和離合器第十三章 支承第十四章 軸第十五章 彈 簧第十六章 機械的平衡與調速第十七章 機械傳動系統(tǒng)方案緒 論一、 引言二、認識機器三、 本課程的內容、性質與特點四、 學習本課程的意義教材教材引言引言 人類社會的進步源于不斷地創(chuàng)新

2、，設計活動則是創(chuàng)新的策劃、起點和關鍵 環(huán)節(jié)。 機器是人們改造世界和現(xiàn)代化生活的重要工具，機器的發(fā)明、使用和發(fā)展 是現(xiàn)代社會發(fā)展的一個重要創(chuàng)新過程。在這一創(chuàng)新過程中，人們總結出了 進行機械設計的理論與方法，從而為更高層次的創(chuàng)新與設計奠定了基礎。 現(xiàn)代教育的目標是素質教育，而素質教育的核心應該是創(chuàng)新素質教育。作 為集中了人們關于機械及裝備創(chuàng)新智慧的機械設計的理論與方法，應該是 同學們學習創(chuàng)新的理想內容。 關于機械設計的理論與方法是博大精深的，而作為大學本科階段的一門課 程，機械設計課程的主要任務是講述通用機械零部件的設計以及機械系統(tǒng) 設計的基礎知識。 認識機器 關于機器傳統(tǒng)的概念： 機器是可以轉換

3、或傳遞能量并做有用功的實體，機器是人類體力的延伸。 關于機器現(xiàn)代的概念： 機器是可以轉換或傳遞能量、物料和信息，并做有用功的實體，機器不僅是人類體力的延伸，還可以部分地替代人的腦力勞動。在學習機械設計課程之初，有必要對機械的組成，機械的基本概念有一個認識。認識機器認識機器1認識機器為了對機械（機器）有一個感性的認識。下面先看幾個例子。1全自動洗衣機2減速器與變速器3工業(yè)機器人4汽車防抱死系統(tǒng)通過上述例子我們可以歸納以下幾點： 1. 一個機械系統(tǒng)包含著機械結構系統(tǒng)、驅動動力系統(tǒng)、檢測與控制系統(tǒng)；2. 現(xiàn)代的機器不僅可以承擔人類的體力勞動，還可以是部分的腦力勞動。3. 一臺機器的機械結構總是由一些

4、機構組成的，每個機構又是由若干零件組成的。有些零件是在各種機器中常用的，稱之為通用零件，如：螺釘、齒輪、軸承等；有些零件只有在特定的機器中才用到，稱之為專用零件，如：洗衣機中的波輪、工業(yè)機器人的末端執(zhí)行器等。 認識機器2工業(yè)機器人工業(yè)機器人的定義：其操作機是自動控制的，可重復編程、多用途，并可對三個和三個以上的軸進行編程。它可以是固定式或移動式。在工業(yè)自動化中使用。工業(yè)機器人包括操作機和控制系統(tǒng)（硬件和軟件）。所謂操作機是一種機器，其機構通常是由一系列相互鉸接或相對滑動的構件所組成。它通常有幾個自由度，用以抓去或移動物體。機器人焊接機器人去毛刺認識機器3工業(yè)機器人數(shù)控加工中的工業(yè)機器人 認識機

5、器4工業(yè)機器人 示教板用于輸入控制命令或控制程序控制系統(tǒng)用于控制操作機各關節(jié)內伺服電機的運動工業(yè)機器人的組成操作機在控制系統(tǒng)的控制下，實現(xiàn)各種復雜運動。每個關節(jié)內有電動機和減速器 認識機器5-0工業(yè)機器人操作機工業(yè)機器人電機底座軸殼減速器滾子軸承基座認識機器5-1仿生機器人仿人機器人恐龍仿生蛇昆蟲越障認識機器6-0機器的基本組成要素零件機械最基本的單元，是制造的單元； 幾個名詞：構件機械中的運動單元；機構實現(xiàn)一定運動轉換的基本單元；例如：螺釘、齒輪等例如：車輪、發(fā)動機連桿例如：連桿機構，齒輪機構機器由機構組成，可以轉換或傳遞能量并做有用功的實體 ；例如：機床、內燃機等。機械機構和機器的總稱。常

6、用機構連桿機構、齒輪機構、凸輪機構、帶傳動機構、鏈傳動機構、棘輪機構認識機器6-1機器的基本組成要素 通用零件包括： 傳動類 軸系類 聯(lián)接類 其它類 專用零件例如：葉片、犁鏵、槍栓、洗衣機的波輪、工業(yè)機器人的末端執(zhí)行器等。 常用機構和通用零件是本課程的主要學習對象，而專用零件的設計方法應在有關專業(yè)課中學習。 ：軸、聯(lián)軸器、離合器；滾動軸承、滑動軸承； ：螺栓、鍵、花鍵、銷；鉚、焊、膠接構件；：彈簧、機架、箱體等。：齒輪傳動、鏈傳動、帶傳動、蝸桿傳動、螺旋傳動； 機器的另一種劃分相關圖片認識機器7一臺完整的機器的組成大致可包括：原動機部分傳動部分執(zhí)行部分潤滑、顯示、照明等輔助系統(tǒng)控制系統(tǒng)傳感器傳

7、感器傳感器認識機器 一個問題內容本課程的內容、性質與特點 本課程的主要內容是：學習機械系統(tǒng)設計的基礎知識； 學習常用機構和通用零件設計方法。本課程中“設計” 的含義是指機械裝置的設計，涉及到機構的運動規(guī)律、構件的受力分析、零件的應力、強度的分析計算，材料的選擇、結構設計，考慮加工工藝性、標準化以及經(jīng)濟性、環(huán)境保護等問題。 機械設計結果的表現(xiàn)形式為：機構運動簡圖、機械工程圖、說明書和計算機程序。 本課程所涉及的先修課程有：工程材料：非金屬材料，金屬材料及熱處理。工程制圖：設計的圖形表達。機械制造基礎：冷加工工藝，熱加工工藝，快速成型。公差配合與技術測量：解決精度設計問題。理論力學：解決力分析與動

8、力計算。材料力學：解決結構強度分析問題。本課程的幾個特點 涉及面廣 關系多因與諸多先修課關系密切。 要求多運動、力、強度、剛度、壽命、工藝、重量、安全、經(jīng)濟性。 門類多各類零件，各有特點，設計方法各異。 公式多有解析式、半解析式、經(jīng)驗的、半經(jīng)驗的及定義式。 圖表多結構圖、分析圖、原理圖、示意圖、曲線圖、標準、經(jīng)驗數(shù)表。 實踐性強不僅讀懂書就行，要多聯(lián)系實際，要注重實踐性環(huán)節(jié)。 無重點又都是重點，設計工作必須詳盡，細小的疏忽也會導致嚴重事故。 設計問題無統(tǒng)一答案更多地談論誰設計得更好，要注意發(fā)展求異思維。本課程的內容、性質與特點性質 注意處理好幾個關系 零件的設計與選用 零件設計的兩個主要途徑。

9、 設計計算與結構設計 設計決非只是計算，同學更應重視結構設計的學習。 性能要求與經(jīng)濟性 永遠是一對矛盾，應學會合理地解決這一對矛盾。 經(jīng)驗設計與現(xiàn)代設計 二者均重要，前者是后者的基礎。 具體的設計方法與一般的設計能力 前者是學習的形式，后者是學習的目的。本課程的內容、性質與特點特點 發(fā)動機連桿汽車發(fā)動機的活塞與連桿活塞連桿 軸瓦螺栓常用機構連桿機構齒輪機構凸輪機構一個問題一個問題電動機 1440r/min帶式輸送機（100r/min）Fv如何實現(xiàn)傳動？ 學習的意義學習機械設計的意義工程技術知識體系的一個重要基礎組成部分。人類活動離不開機械。現(xiàn)代的機械基本上是機電一體的系統(tǒng)。 現(xiàn)代機械的設計已很難作為個人的行為，總是一個群體的行為。在設計群體中應該有人偏重于機，有人偏重于電，有人側重于控制。 設計人員應該具備現(xiàn)代機械系統(tǒng) (包括機、電、控制等)的基本知識，這樣才能在設計工作中做到相互協(xié)作與配合，才能形成總體的觀念。