本课件简述了机械的概念，机械设计要求、过程、内容，以及机械零件的常用材料，文中有教学性质与目的。非常好的一部教材。

　　1.1概述1.2机械的概念1.3机械设计要求、设计过程及设计内容1.4许用应力和安全系数1.5机械零件的常用材料1.1概述1.1.1机械发展简介1.1.2机械设计发展简介1.1.3机械工业在现代化建设中的作用1.1.4本课程的性质、目的及任务1.1.5本课程教学基本要求1.1.6学习本课程应注意的问题1.1.1机械发展简介15000年前，人类开始在农耕和畜牧中大量使用简单机械——杠杆、车轮、滑轮、斜面、螺旋等春秋战国时期使用的的铜弩机已经是比较灵巧。记里鼓车发明于西汉初年东汉时发明的水力鼓风机晋代的连磨北宋的水运仪象台欧洲古代机械蒸汽机车、内燃机车、电气机车民用生活机械汽车、飞机、数控机床、机器人春秋战国时期的铜弩机东汉时发明的水力鼓风机晋代的连磨北宋制造的水运仪象台欧洲古代机械蒸汽机车内燃机车电气机车民用生活机械汽车飞机数控机床机器人1.1.2机械设计发展简介机械设计的历史可以追溯到人类开始制造和使用工具的初期。19世纪初叶开始．就有机器与机构基本理论方面的书籍出版20世纪前半叶，已经形成了比较系统的机器与机构的分析、设计方法，但这些方法都基于图解和手工计算，属于半经验半理论的设计模式。20世纪70年代，随着计算机科学与技术的迅猛发展，建立了用解析法进行机构分析与设计的代数学派，计算机代替了手工计算法和图解法，利用计算机来完成技术设计的有关分析、计算和绘图作业的计算机辅助设计得到广泛应用。1.1.3机械工业在现代化建设中的作用机械工业是国民经济的基础、是每个国家工业体系的核心产业。机械工业是现代化建设的重要基石。随着机械工业的发展，人民生活质量大幅度提高。1.1.4本课程的性质、目的及任务1.本课程的性质：机械设计基础是一门培养学生掌握机械设计基本知识的重要专业基础课。2.本课程的目的：培养学生具有初步的机械设计能力和机械工程应用能力。3本课程的任务掌握通用机械零件的工作原理、特点、选用和设计计算的基本知识，具备设计简单机械的能力；(3)掌握机构的结构原理、运动特性和机械动力学的基本知识，初步具备确定机械运动方案、分析和设计基本机构的能力；（4）具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料进行工程设计的能力。（5）掌握典型机械零件的实验方法，获得实验技能的基本训练。（6）对机械设计的新发展和现代机电产品设计方法有所了解。1.1.5本课程教学基本要求1.要求掌握的基本知识2.要求掌握的基本理论和方法3.要求掌握的基本技能1.1.6学习本课程应注意的问题1.强化搞清基本概念课程的特点之一就是名词概念多，牢记、理解这些基本概念对课程的学习、认识有着非常重要的作用牢牢掌握基本研究方法课程中有针对不同问题的各种基本设计、研究方法，应注意各种方法的应用条件和范围，以求正确而灵活的运用它解决工程实际问题。逐步树立工程观点机械设计基础的研究对象和内容就是工程实际上常用的机械及其相关知识，因此学习过程中应把基本原理和方法与研究实际机构和机器密切联系起来。善于用所学的知识观察和分析日常生产、生活中所遇到的各种机构和机器。1.2机械的概念1.2.1机械、机器和机构1.2.2构件和零件1.2.3机械实例介绍两个机器实例：1.内燃机功用：内燃机是将燃气燃烧时的热能转化为机械能的机器组成：见右图1.2.1机械、机器和机构活塞下行，进气阀打开，燃气被吸入汽缸工作过程：点击上图观看动画2.颚式破碎机功用：压碎物料组成：见右图电动机工作过程：点击上图观看动画机器：既能实现确定的机械运动，又能做有用的机械功，或者能传递或转换能量、物料、信息等。如半自动钻床——实现确定的机械运动，又作有用的机械功内燃机——转换能量机械手——传递物料照相机——传递信息机构：仅能传递或转换运动。如齿轮机构——传递运动凸轮机构——转换运动机械：是机器和机构的总称。机器都具有三个共同的特征：机器是人为的实物组合；机器具有确定的机械运动；机器能减轻和代替人的体力和脑力劳动。一部完整的机器主要有四个部分组成：1.2.2构件和零件构件：组成机械的各个相对运动的实物。零件：机械中不可拆的制造单元体。单一零件——曲轴多个零件的刚性组合——连杆构件是机械中运动的单元体，零件是机械中制造的单元体。通用零件：专用零件：例如：齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动；轴、联轴器、离合器、滚动轴承、滑动轴承、螺栓、键、花键、销；铆、焊、胶结构件；弹簧、机架、箱体等。例如：叶片、犁铧、枪栓等。零件可分为两类：部件：若干个零件的装配体链式输送机上料机器人精压机主体铝板原料1.2.3机械实例介绍设计要求冲压执行构件具有快速接近工件、等速下行拉延和快速返回的运动特性。精压成形制品生产率约每分钟50件上模移动总行程为280mm，其拉延行程置于总行程的中部，约100mm行程速比系数（冲头回收行程平均速度与冲头下冲平均速度之比）K1.3。点击上图观看动画精压机主体精压机的构成传动系统顶料机构冲压机构送料机构机架电动机带传动单级圆柱齿轮减速器开式圆柱齿轮传动冲压机构(连杆机构)锥齿轮机构送料机构（凸轮机构）链传动顶料机构（圆柱凸轮机构）精压机机组运动传递路线图传动系统传动系统的构成拆装减速器1、电机及带传动2、一级开式直齿圆锥齿轮传动3、一级闭式斜齿圆柱齿轮传动（减速器）4、一级开式直齿圆柱齿轮传动拆装冲压机构1—横梁组件2—推杆3—滑动支承4—弹簧5—凸轮6—立轴滑动架9—导向杆送料机构1—立轴2—推杆3—滑动支承4—大链轮凸轮组合5—小链轮6—链条顶料机构点击上图观看动画上料机器人1.3机械设计要求、设计过程及设计内容1.3.1机械设计基本要求1.3.2机械设计的过程与设计内容1.功能性要求就机器中的某个机械零件来说，应在规定的条件下、规定的寿命期限内不发生失效，才能有效地实现其预期的功能。（1）强度（2）刚度（3）寿命(4）振动性和噪声2.经济性要求3.可靠性要求4.安全、环保、美观等方面的要求1.3.1机械设计基本要求1.3.2机械设计的过程与设计内容1.产品规划构思2.方案设计分析首先要进行功能分析，对各种功能进行组合优化；确定功能参数；拟定能实现所需功能的各种工作原理和技术方案；对各种可行方案进行评价、分析和择优；对选定的方案画出技术原理图和组成各机构的运动简图；必要时进行机构运动动画仿线.结构技术设计本阶段是整个设计工作的主体阶段，要确定出各部件及其零件的外形及基本尺寸，绘制出制造单位所必需的零件图、部件装配图及总装图。1.4许用应力和安全系数1.4.1载荷和应力1.4.2零件的许用应力和安全系数一、载荷的分类1.4.1载荷和应力随机变应力规律性不稳定变应力二、应力的分类2、稳定循环变应力的基本参数和种类脉动循环变应力-1 γ+1——不对称循环变应力 静应力注意： 静应力只能由静载荷产生，而变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生。 零件的许用应力:为极限应力（MPa）； S为安全系数。 （1）静应力下的极限应力 在静应力作用下工作的机械零件，其取决于零件的失效形式。 脆性材料 塑性材料:1.4.2 零件的许用应力和安全系数 （2）变应力下的极限应力 在变应力下长期工作的零件会在远低于强度极限的应力下突然断裂而无明显的塑性变形，这时的应力称为疲劳极限应力。 疲劳曲线： 应力循环特性一定时，材料的疲劳极限与应力循环次数之间关系的曲线。 应力越小，零件材料经受的应力循环次数也就越多。 在对称循环变应力作用下，取其作为极限应力；在脉动循环变应力作用下，取其持久极限作为极限应力。 2.安全系数 安全系数S是为了考虑一系列不定因素而取定的一个大于1的常数。 对于一般通用零件，根据经验在设计规范中都给出了S的范围。 选择安全系数时，应该根据材料、工作条件、应力计算等方面进行综合考虑。 1.5 机械零件的常用材料 1.5.1常用材料简介 1.5.2 材料选择原则 1、黑色金属 铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁。 铸钢——铸造性比铸铁差，但比锻钢和轧制钢好。 强度性比铸铁好，但比锻钢和轧制钢差。 碳钢与合金钢——应用最广泛。 2、有色金属 铜合金—— 黄铜：Cu与Zn合金 ；青铜：Cu与Sn的合金。 无锡青铜：Cu与铝、硅、锰、镍的合金。 3、非金属材料 1）塑料—— 轻、易加工成形、减摩性好，强度低，可作为普通机械零件、绝缘体。 橡胶——弹性、绝缘性好，常用作弹性元件和密封元件、减震元件。 机械零件材料选用的原则 1．功能、使用方面的因素 工艺性因素3．综合经济性因素 内燃机 机械手 半自动多轴钻床 凸轮机构 齿轮机构 照相机 零件装配