机械设计概述第一节本课程的性质和研究对象一、课程概述机械设计是根据社会需求所提出的机械设计任务，综合应用当代各种先进技术成果，运用各种适用的设计方法，设计出满足使用要求，技术先进、经济合理、外形美观、综合性能好，并能集中反映先进生产力的产品；也可能是在原有的机械设备基础上作局部改进，以优化结构，增大机械的工作能力，提高效率，降低能耗，减少污染等，这些都是机械设计范畴应该考虑的问题。机械设计是一门综合的技术，是一项复杂、细致和科学性很强的工作，涉及许多方面，要设计出合格的产品，必须兼顾众多因素。下面简述几个与机械设计有关的基本问题。1、机械设计应满足的基本要求使用要求——具有可靠稳定的工作性能，达到设计要求。使用要求包括功能要求和可靠性要求。经济要求——要达到机器本身成本低，用该机器生产的产品成本也要低。外观要求——保证人身安全，操作方便、省力。此外还有：噪音、起重、运输、卫生、防腐蚀、防冻等方面的要求。机械零件的失效形式和设计准则零件的失效形式失效——零件失去设计时指定的效能称为零件失效。失效和破坏不是一回事，失效并不等于破坏，也就是说有些零件理论上是失效了，如齿轮的齿面点蚀、胶合、磨损等失效形式出现后，零件还可以工作，只不过是工作的状况不如原来的好，可能会出现噪声等。一般情况下零件破坏后就不能再工作了，也可以说破坏是绝对的失效，如齿轮的轮齿折断是失效，也是破坏。2、常见的零件失效形式有：强度失效、刚度失效、磨损、失稳和其他。具体的失效形式有①整体断裂；②过大的残余变形；③零件表面破坏（腐蚀、磨损、接触疲劳）。失效尤以腐蚀、磨损、疲劳破坏为主（有资料介绍再1378项机械零件的失效中，腐蚀、磨损、疲劳破坏占73.88%断裂仅占4.79%）。三、本课程的基本要求和学习方法1、本课程的基本要求本课程的任务是使学员掌握常用机构和通用零件的基本理论和基本知识，初步具有分析、设计能力，并获得必要的基本技能训练，同时培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。通过本课程的教学，应使学生达到下列基本要求：（1）熟悉常用机构的组成、工作原理及其特点，掌握通用机构的分析和设计的基本方法。（2）熟悉通用机械零件的工作原理、结构及其特点，掌握通用机械零件的选用和设计的基本方法。（3）具有对机构分析设计和零件设计计算的能力，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。2、本课程的学习方法本课程是从理论性、系统性很强的基础课和专业课向实践性较强的专业课过渡的一个重要转折点。因此，学员在学习过程中，必须多观察、细思考、勤练习、常总结。观察生活、生产中遇到的各种机械，熟悉典型结构，增强感性认识；思考明晰本课程的基本概念，注意各种知识的联系，融会贯通；勤练基本技能，提高分析能力和综合能力；及时总结、消化掌握课程内容，归纳学到的各种技术方法。特别应注重实践能力和创新精神的培养，提高全面素质和综合职业能力。四、本课程的学习内容和任务本课程的基本内容可分为机械原理和机械零件设计两大部分，是综合应用各先修课程的基础理论知识，结合生产实践知识，研究机械中的常见机构和一般工作条件下的常用参数范围内的通用零、部件，研究其工作原理、特点、应用、结构和基本设计理论、基本计算方法，研究机械设计的一般原则和设计步骤，研究常用零部件的选用和维护等共性问题。因此，本课程是工科类各专业一门重要的技术基础课，起着“理论过渡到实际、从基础过渡到专业“的承前启后的桥梁作用。通过本课程的学习和实践性训练，要求达到：了解使用、维护和管理常用机械设备的一些基础知识。初步掌握常用机构的性能、应用场合、使用维护等基础知识。具备正确选择常用机械零件的类型、代号等基础知识。初步具备机械设计传动的运用手册设计简单机械的能力。第二节平面机构的自由度一、机构的组成1.1运动副的概念1.运动副当由构件组成机构时，为了使各构件间具有一定的相对运动，需要以一定的方式把各个构件彼此联接起来，而且每个构件至少必须与另一构件相联接。这种使两构件直接接触并能产生一定形式的相对运动的联接称为运动副。如轴1与轴承2的配合(图15-1a)，齿轮1与齿轮2的轮齿间的啮合(图15-1b)，滑块2与导轨1的接触(图15-1c)等等，就都构成了运动副。(a)(b)(c)图1-12.运动副分类运动副根据两构件间的接触特性可分为高副和低副。高副指两构件通过点接触或线接触组成的运动副，如图1-2中齿轮1与2、凸轮3与从动杆4、车轮5与轨道6分别在A处组成高副。这时，两构件的相对运动是绕A点的转动和沿切线方向的移动，而沿法线方向的移动被运动副限制了。低副指两构件通过面接触组成的运动副，如图1-3所