第1章绪论
北京理工大学出版社
第1章绪论
§1.1 机械的组成概述
§1.2 课程的内容、性质和任务
§1.3 机械设计的基本要求及一般程序
机械设计基础⎧
⎨
⎩
机械原理机械设计
设计：是将来自市场的需求，经过技术人员的创造性思维、规划和决策过程，最终形成可用于制造的各
种信息。
机械原理：研究机械如何组成及如何运动。
机械设计：研究机械各组成部分受载以后强度、刚度及工作能力的问题。
机械：机器与机构的总称。
为什么要研究机械？
1、能承担人力所不能或不便进行的工作；
2、能极大的提高劳动生产率、改进生产质量；
3、能大规模的生产，实现高速自动化；
4、机械的发展是国家工业水平的重要标志。
机器:一个机构或多个机构的组合体。
牛头刨床单缸内燃机
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曲柄滑块机构凸轮机构齿轮机构运动由往复直线变换成整周转动
运动由转动转换成直线移动
传递回转运动
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机器的组成:原动部分传动部分
执行部分
控制系统辅助系统（润滑、显示、照明等)
机械系统
机器主体本课程研究对象
从组成及运动学方面来看,机器的共同特征：➢是若干个人为实物的组合——组成
➢各实物之间具有确定的相对运动
——运动特性
➢能完成有用的机械功或转换机械能
——功、能关系
❖机构：由构件组成，用来传递运动和动力或改变运动形式的装置。
•连杆机构•齿轮机构
构件：具有各自特定运动的运动单元。
零件：机械加工的最小单元体。
零件与构件关系：一个构件可以是一个零件，也可以是若干个零件的刚性组合体。
§1.1 机械的组成概述
部件：为完成同一工作，由若干个零件组成的协同工作组合体。
构件与部件区别：各组成零件之间是否有相对运动。
机器、机构、构件、零件的关系：
组成组成组成
零件构件机构机器
机械
课程内容：
（1）研究各种常用机构和机械传动的结构、工作特点、运动和动力特性及其设计计算方法；
（2）从强度、刚度、寿命、结构工艺性和材料选择等方面，研究通用零部件的设计计算方法；
（3）研究机械零部件的工作能力和计算准则，分析机械零件设计的基本要求和一般步骤。
课程性质：
介于基础课程与专业课程之间的主干课程、综合性应用性很强、是培养学生具有一定设计能力的技术基础课程。
基础课程技术基础课程专业课程
机械设计
更接近工程实际知识面更宽、适应性更广
§1.2 本课程的内容、性质和任务
课程任务：
（l）熟悉常用机构的工作原理、组成及其特点，掌握常用机构分析和设计的基本方法；
（2）熟悉通用机械零部件的工作原理、结构及其特点，掌握通用机械零部件选用和设计的基本方法；
（3）具有对机构分析设计和零件计算的能力，并具有运用机械设计手册、图册及标准等有关技术资料的能力；
（4）具有综合运用所学知识和实践的技能，设计简单机械和简单传动装置的能力。
机械设计的基本要求：
（1）预定功能要求；
（2）安全可靠与强度、寿命要求；
（3）经济性要求；
（4）工艺性及标准化、系列化、通用化的要求；（5）其他特殊要求。
总之，尽量做到结构上可靠、工艺上可能、经济上合理
机械零件的工作能力准则：
机械零件由于某些原因不能正常工作的现象称为失效。
❖1．整体断裂
过载断裂——静应力
疲劳断裂——变应力
❖2．过量变形
弹性变形
塑性变形
❖3．表面失效（腐蚀、磨损、疲劳点蚀）
❖4．破坏正常工作条件引起的失效
为防止零件产生各种可能的失效而制定的计算该零件工作能力所应依据的基本原则称为工作能力准则或设计准则。
1．强度准则
强度是指零件在载荷作用下，抵抗断裂、塑性变形及表面破坏的能力。
表达式：σ≤［σ］
提高强度的措施：
（1）增大零件危险剖面的尺寸，合理设计剖面形状；（2）采用力学性能较高的材料，对材料进行提高强度及降低内应力的热处理，控制加工工艺以减小或消除微观缺陷等；
（3）力求降低零件上的载荷；
（4）妥善设计零件的结构以降低应力集中程度。
2．刚度准则
刚度是零件受载时抵抗弹性变形的能力。
表达式为：y≤［y］
提高刚度的措施：
（1）改变零件剖面尺寸和形状；
（2）缩短支承点间距；
（3）合理添置加强肋。
各类钢材的弹性模量相差很小，所以用合金钢代替普通钢的办法来提高刚度其效果甚微
3．寿命准则
寿命准则就是要求零件在预定的工作期限内，能保持正常工作而不致失效。
由失效分析可知，影响零件寿命的主要因素是磨损、腐蚀和疲劳。
4．振动稳定性准则
在设计时使机器中受激振作用的各零件的固有频率f与激振源频率f p错开。
f p ＜0.85 f 或f p ＞1.15 f
提高振动稳定性措施：
（1）改变固有频率f 值
a、改变零件及系统的刚性
b、改变支承位置
c、减少或增加辅助支承等办法来。
（2）采用防振或减振措施。
机械零件的结构工艺性：
机械零件的良好结构工艺性，是指零件在既定的生产条件下能方便而经济地生产出来，并便于装配成机械的特性。
（1）合理选择零件的毛坯种类；
（2）零件的结构要简单合理；
（3）规定合理的精度及表面粗糙度。
§1.3 机械设计的基本要求及一般程序机械设计一般程序：
市场调研可行性研究原理
方案
设计
试制
试验
小批
生产
试销
投
产
设计任务书定
出
最
佳
方
案
装配图
零件图
技术文
件
样
机
评
价
改
进
考核工
艺性收
集用户
意见
产
品
销
售技术
设计
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