授课题目：第一章 机械设计概论
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教学大纲要求：
机械设计的基本要求
内容和设计步骤
设计计算准则等
教学目的、要求：
械设计的基本要求
设计步骤
教学重点及难点：械设计的基本要求
设计步骤
作业、讨论题、思考题：
思考题：1、2
习 题：综合习题
课后总结分析：
机器、机构和机械的概念
机械设计中设计机器、设计机械零件的一些基本要求
机械设计的步骤
机械零件的失效形式和设计计算准则
机械零件设计的“三化”：标准化、系列化、通用化
教 学内 容 备注
第一节 概 述
一、机器、机构和机械
1.机器
人们在日常生活以及工业、农业和国防等各项生产活动中，都会接触到各种各样的机器，如汽车、缝纫机、内燃机、机床、拖拉机、收割机等。所谓机器，就是根据某种使用要求而设计的一种执行机械运动的装置，用来代替或减轻人类的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率。图1-1所示为一工业机器人，它由铰接臂机械手1、计算机控制器2、液压装置3和电力装置4组成、当机械手的大臂、小臂和手按指令由规律地运动时，首端夹持器便将物料搬运到预定的位置。在这部机器 中，机械手是传递运动和执行任务的装置，是机器的主体部分，电力装置和液压装置提供动力，计算机实施控制。
机器的种类由很多，它们的结构、性能及用途也各不相同。但是，总的来说，机器具有3个共同的特征：首先，都是人为的实物组合体；其次，各实物之间具有确定的相对运动：第三，能够完成有用的机械功或实现能量的转换。
从机器的组成来看，机器是由各种机构组合而成的。
图1-1 工业机器人
1-铰接臂机械手 2-计算机控制器 3-液压装置 4-电力装置
2.机构
机构也是人为的实物组合，其各个部分之间具有确定的相对运动。因此，机构具有机器的前两个特征。机构也有很多类型，常用的有连杆机构、齿轮机构、凸轮机构以及各种间歇运功机构等。
第一章 机械设计概论
0 引言
是研究机械装置和机械系统的设计问题，培养同学们具有机械设计能力的技术基础课，是机械类专业的一门非常重要的主干课。
＊机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的重要标志。
＊机械工业肩负着为国民经济各个部门提供装备和促进技术改造的重任。
＊大量地设计制造和广泛采用各种先进的机器，可大大加强促进国民经济发展的力度，加速我国的现代化建设。
§1-1 机械系统组成
设计是生产机械产品的第一道工序。要想生产出好的产品，首先要有好的设计，设计是保证具有良好性能的首要环节。如果设计水平不高，即使有再好的加工制造能力也不可能生产出好的机械产品，可见机械设计在机械工程中的地位是非常重要的。
任何机械设计都是由若干个零件组成，机器的性能好坏就取决于它的主要零件和关键零件的性能好坏。要想设计出好的机器，必须首先设计好它的零件。因此，机械零件的设计是机械设计的基础，是机械设计的重要组成部分。
什么是机械传动装置呢？首先来分析机器的组成。机器的组成如下：
辅助系统—包括照明、显示、润滑等；
动力系统—提供动力，作能量交换；（原动机）
控制系统—给出控制信号，使之正常运行；包括：（测量、比较、放大、执行、校正）元件+被控对象+反馈元件。分开环、半闭环、闭环三种方式。
执行系统—即工作机，在末端。直接与作业对象接触，是输出部分，直接完成各工艺动作或生产过程，；
传动装置――在原动件与执行机构之间传递运动、转换运动方式的装置。机械传动装置是本课程研究的主要内容之一。
举例1：展示带式运输机平面图，一个典型的基本机械系统。照图解释各组成部分： 原动件 传动装置 执行机构 控制系统
辅助系统 电机—动力；带传动、减速器—传动；滚筒、输送带—执行部分。
举例2：动画演示自动生产线中的带式运输机、采油机、提升机等，说明各组成部分。
说明：课设内容为带式运输机传动系统设计（减速器），有不同备选传动方案。
第一章 机械设计概论
本章介绍机械的组成、机械设计的基本概念、机械设计的一般过程和主要内容、机械设计准则
和机械产品开发等与图样有关的设计知识，是零件构形设计、图样绘制和阅读的基础。
§1-1 机械的组成
人类为了满足生产和生活的需要，设计和制造了类型繁多、功能各异的机械。机械是执行机械
运动的装置，用来变换能量或传递物料，如内燃机、电动机、洗衣机、机床、汽车、起重机、各种
食品机械等。
一、机械的组成
从机械最基本的特征入手，分析机械组成的基本规律后可以发现，虽然机械产品的种类繁多，
形状大小差别很大，用途、性能、构造、工作原理各不相同，但是从最简单的千斤顶到复杂的现代
化机床，总可以按功能分为原动机、传动机构和工作机构三个组成部分，另外还包括控制系统和辅
助系统，如润滑、显示、照明等，如图1-1所示。
原动机传动机构执行机构
控制系统辅助系统（如润滑、照明、显示等）
图1-1 机械的组成
1．原动机
原动机部分是驱动整部机器以完成预定功能的动力源。通常一部机器只用一个原动机，复杂的
机器也可能有好几个动力源。一般地说，它们都是把其它形式的能量转换为可以利用的机械能。常
用的原动机有电动机、内燃机等。原动机一般已有定型产品，设计时只需根据工作要求和使用条件
选择适当的型号即可。
2．执行机构
执行机构是用来完成机器预定功能的组成部分。一部机器可以只有一个执行机构（例如压路机
的压辊），也可以把机器的功能分解成好几个执行机构（例如桥式起重机的卷筒、吊钩部分执行上下
吊放重物的功能，小车行走部分执行横向运送重物的功能，大车行走部分执行纵向运送重物的功能）。
执行机构的设计问题将在有关的专业课程中研究。
3．传动机构 传动机构是将原动机输出的运动和能量传递给执行机构的中间联系环节，其主要作用是改变运
动的速度或转变运动的形式。原动机（如电动机、内燃机等）通常只具有固定的运动形式和速度，
执行机构则因其功能各异而存在各种不同的运动形式和速度，而传动机构则将原动机的高转速、小
第1章 机械设计概论
提示：
本章阐述机器、机构等概念，简述机械设计的要求、一般过程及具体设计的有关问题。扼要地介绍现代机器的特征及其设计思想和方法。
基本要求：
掌握机器、机构及其组成，特别是机器及机构的特征；掌握机械设计的基本要求和一般过程；了解方案设计、机械零部件设计的要求及内容；掌握机械零部件设计计算准则、标准化及材料选用；了解现代机器的特征及其设计思想和方法。
1.1.1 机器、机构及其结构组成
机械是各类机器的通称。它是人类改造自然、发展进步的主要工具。在日常生活和工作中，我们接触到很多机器。如摩托车、机器人、汽车等。
构件：机器的种类繁多、外形万变、用途各异。但从机器的结构组成、机械运动的特点进行分析，这些不同的机器都是由能产生相对运动的单元体的组合而成，这些单元体称为构件。
机构：具有特定结构形状和运动特征的构件组合称为机构。
机器组成示例：（内燃机）
各机构的功能：
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：实现转动的传递
凸轮机构：将凸轮的转动变换为顶杆的往复移动。
带传动机构：将曲轴的转动传递给凸轮轴 综合：通过上述三个机构的协调工作便能将燃气的热能转换为曲柄转动的机械能。
结论：机器是由各种机构组成的。一部机器可能由多种机构组成，如上述的内燃机就是由曲柄滑块机构、齿轮机构和凸轮机构、带传动机构等组合而成；也可能仅由一个最简单的机构组成，如电动机就是只包含一个由定子和转子所组成的双杆回转机构。
机器的共同特征：
从上述例子以及对其他不同机器的分析可以得到机器的共同特征：
（1）它们都是人们根据某种使用要求而设计创造的一种装置。
（2）它们必须执行确定的机械运动。
（3）用于完成包括机械力、运动和能量转换等动力学任务。
相对于机器而言，机构主要反映机器的机械运动传递和运动形式转换的特征。
构件和零件：
零件：
从制造和装配的观点看，机器是由许多独立加工、独立装配的单元体所组成，这些单元体称为零件。
