0.1引言０.１.１機械發(fā)展簡史中國是世界上機械發(fā)展最早的國家之一。中國的機械工程技術不但歷史悠久，而且成就十分輝煌，不僅對中國的物質文化和社會經濟的發(fā)展起到了重要的促進作用，而且對世界技術文明的進步做出了重大貢獻。傳統(tǒng)機械方面，我國在很長一段時期內都領先于世界。例如夏商西周時期的弓箭（如圖０－１所示），春秋戰(zhàn)國時期的攻擊機械弩（如圖０－２所示），進入唐代以后，又相繼出現了水利機械及紡織機械（如圖０－３、圖０－４所示）。下一頁返回0.1引言到了近代，特別是從１８世紀初到１９世紀４０年代，由于經濟社會等諸多原因，我國的機械行業(yè)發(fā)展停滯不前，在這１００多年的時間里正是西方資產階級政治革命和產業(yè)革命時期，機械科學技術飛速發(fā)展，遠遠超過了中國的水平。這樣，中國機械的發(fā)展水平與西方的差距急劇拉大，到１９世紀中期已經落后西方一百多年。新中國成立以來，我國的工農業(yè)生產、科學技術取得了前所未有的巨大發(fā)展，機械工業(yè)和機械科學水平相應有了很大提高。萬噸水壓機、萬噸遠洋貨輪的制造，大型精密成套高新技術設備的生產，以及神舟五號載人宇宙飛船的成功發(fā)射與回收等，都標志著我國為數不少的科技門類已接近和趕上先進工業(yè)國家水平，有的已處于領先地位。上一頁下一頁返回0.1引言同時，還建立了學科齊全、裝備精良的機械科學設計和研究體系。０.１.２本課程的性質、研究對象和內容《機械設計基礎》是一門綜合性的專業(yè)技術基礎課,其研究對象如下:第一篇構件靜力學分析。研究對象為剛體或剛體系統(tǒng)，即忽略構件的變形，將構件視為在力作用下大小和形狀不變的物體。主要研究剛體在力作用下的平衡問題，是構件承載能力計算的基礎。第二篇構件的承載能力計算。研究對象為變形固體。具體地講，是經過力學模型化處理的桿狀構件。主要研究變形固體的強度和剛度問題，為機械零件確定合理的材料、截面形狀和尺寸，為達到既安全又經濟的目的提供理論基礎。上一頁下一頁返回0.1引言第三篇常用機構。研究對象為常見于各種機器中的機構，如平面連桿機構，凸輪機構等。主要研究其結構組成、工作原理、運動特性及其設計的基本原理和方法。第四篇常用機械傳動。研究對象為常見于各種機器中的機械傳動，如齒輪傳動，帶傳動等。主要研究機器中常用機械傳動的工作原理、結構特點和運動特性，以及設計的基本原理和方法。第五篇通用機械零部件。研究對象是在各種機器中普遍使用的零部件，如軸、鍵、軸承等。主要研究通用零部件的工作原理、結構特點、選用、設計的基本原理和方法。上一頁下一頁返回0.1引言０.１.３本課程的任務通過本課程的學習，應該達到如下基本要求：（１）能夠熟練運用力學知識對簡單的力系平衡問題和零部件的受力分析、強度和剛度的計算方法。（２）熟悉常用機構、常用機械傳動及通用零部件的工作原理、特點、應用、結構和標準，掌握常用機構、常用機械傳動和通用零部件的選用和基本設計方法，具備正確分析、使用和維護機械的能力，初步具有設計簡單機械傳動裝置的能力。（３）具備與本課程有關的解題、運算、繪圖能力和應用標準、手冊、圖冊等有關技術資料的能力。上一頁下一頁返回0.1引言（４）熟悉常見現代工程設計技術的設計思路、原理和設計方法，并能夠結合生產和生活實踐，進行具有開拓性的創(chuàng)新設計。０.１.４本課程的學習方法特點學習《機械設計基礎》課程，除堅持抓好課前預習、認真聽課、及時復習、獨立完成作業(yè)等基本學習環(huán)節(jié)外，還要注意以下幾點：（１）學會綜合運用知識。本課程是一門綜合性課程，綜合運用本課程和其他課程所學知識解決機械設計問題是本課程的教學目標，也是設計能力的重要標志。（２）學會知識技能的實際應用。上一頁下一頁返回0.1引言本課程又是一門能夠應用于工程實際的設計性課程，除完成教學大綱安排的實驗、實訓、設計訓練外，還應注意設計公式的應用條件，公式中系數的選擇范圍，設計結果的處理，特別是結構設計和工藝性問題。（３）學會總結歸納。本課程的研究對象多，內容繁雜，所以必須對每一個研究對象的基本知識、基本原理、基本設計思路方法進行歸納總結，并與其他研究對象進行比較，掌握其共性與個性，只有這樣才能有效提高分析和解決設計問題的能力。（４）學會創(chuàng)新。科學的靈魂在于創(chuàng)新,學習機械設計不僅在于繼承，更重要的是應用創(chuàng)新,機械科學產生與發(fā)展的歷程,就是不斷創(chuàng)新的歷程。只有學會創(chuàng)新,才能把知識變成分析問題與解決問題的能力。上一頁返回0.2機械概述０.２.１機器、機構和機械在人們長期的生產和生活實踐中，廣泛地使用著各種各樣的機器，如內燃機、發(fā)電機、計算機及各種機床設備等。如圖０－５所示的內燃機，由缸體１、活塞２、連桿３、曲軸4、齒輪５和６、凸輪７及頂桿８等實體組成。當可燃混合氣體在氣缸內燃燒推動活塞２時,與之相連的連桿３就會將運動傳到曲軸4,從而使曲軸轉動,向外輸出運動和動力。內燃機的基本功能就是使可燃混合氣體在氣缸內經過吸氣—壓縮—燃燒—排氣這一工作循環(huán),將燃燒所得的熱能轉化為機械能。下一頁返回0.2機械概述如圖０－６所示的帶式輸送機傳動簡圖，它由電動機、Ｖ帶傳動（包括主動帶輪、從動帶輪及傳動帶）、圓柱齒輪減速器（包括主動齒輪、從動齒輪、箱體、軸及軸承）、聯軸器、滾筒、輸送帶等組成，以電動機為動力，通過帶傳動、齒輪傳動使得滾筒轉動，從而實現輸送帶運送物料的功能。盡管機器的種類繁多，形式多樣，用途各異，但從結構和功能上看，各種機器都具有以下３個共同特征。（１）都是人為的各種實體的組合。（２）組成機器的各種實體單元之間具有確定的相對運動。（３）可代替或減輕人的勞動，實現能量轉換或完成有用的機械功能。上一頁下一頁返回0.2機械概述所以，將具備上述３個特征的實體組合稱為機器。機構是具有確定相對運動的各種實體的組合，能實現預期的機械運動，它只具備機器的前兩個特征，如圖０－６中的齒輪機構。機構主要用來傳遞和變換運動，而機器主要用來傳遞和變換能量。由此可見，機器是由機構組成的。但從結構和運動學的角度分析，機器和機構之間并無區(qū)別，都是具有確定相對運動的各種實體的組合，所以，通常將機器和機構統(tǒng)稱為機械。０.２.２零件和構件機械零件簡稱零件，是組成機器的最小單元，也是機器的制造單元，機器是由若干個不同的零件組裝而成的。上一頁下一頁返回0.2機械概述各種機器經常用到的零件稱為通用零件，如螺釘、螺母、軸、齒輪彈簧等。在特定的機器中用到的零件稱為專用零件。構件是機器的運動單元，一般由若干個零件剛性連接而成，也可以是單一的零件。如圖０－７所示的內燃機的連桿，是多個零件的剛性組合體。若從運動的角度來講，可以認為機器是由若干個構件組裝而成的。隨著科學技術的進一步發(fā)展，人們通過應用多方面的知識和技術，不斷創(chuàng)造出各種新型的機器，因此機器也有了廣泛意義上的定義：一種用來轉化或傳遞能量、物料和信息的，能執(zhí)行機械運動的可動裝置。上一頁下一頁返回0.2機械概述０.２.３機器的組成根據功能的不同，一部完整的機器一般包括以下４個組成部分。（１）原動部分。原動部分是機器的動力來源，如圖０－６中的電動機，常用的原動機有電動機、內燃機等。（２）工作部分。工作部分處于整個機械傳動路線終端，是完成工作任務的部分，如圖０－６中的滾筒和輸送帶。（３）傳動部分。傳動部分處于原動機與工作機之間，作用是把原動機的運動和動力傳遞給工作機，如圖０－６中的帶傳動和齒輪傳動。（４）控制部分。上一頁下一頁返回0.2機械概述控制部分的作用是使機器的原動部分、傳動部分和工作部分按一定的順序和規(guī)律運動，完成給定的工作循環(huán)。它包括各種控制機構、電氣裝置、液壓系統(tǒng)及氣壓系統(tǒng)等，如汽車的轉向控制系統(tǒng)，數控機床的控制系統(tǒng)等。０.２.４機械的類型根據用途不同，機械可分為以下幾種。（１）動力機械。主要用來實現機械能與其他形式能量間的轉換，如電動機、內燃機、發(fā)電機等。（２）加工機械。主要用來改變物料的結構形狀、性質及狀態(tài)，如軋鋼機、包裝機及各類機床。上一頁下一頁返回0.2機械概述（３）運輸機械。主要用