任务一 熟悉机械设计的基本概念

机械是机器和机构的统称。随着社会生产力和科学技术水平的不断提高，各种机器不断得到发展和完善。一部完整的机器就其功能组成来讲，一般都有下列三个主要部分：原动机、工作机和传动装置。

（1）原动机

原动机是驱动整个机器完成预定功能的动力源。常用的有电动机（交流和直流）、内燃机等。

（2）工作机

工作机是机器中具体完成工作任务的部分。其运动形式及运动和动力参数依据机器的用途不同而不同，执行构件有的做直线运动，有的做回转运动或间歇运动等。

（3）传动装置

传动装置是机器中介于原动机和工作机之间，用来实现减速、增速、调速、改变运动形式或方位，从而使原动机传递过来的运动和动力满足工作机的各种要求。

机器种类极其繁多，其构造、工作原理和用途各不相同。如图0-1所示的单缸内燃机，它由机架（汽缸体）1、曲柄2、连杆3、活塞4、进气阀5、排气阀6、推杆7、凸轮8、齿轮9和10组成。当燃气推动活塞4做往复移动时，通过连杆3使曲柄2做连续转动，从而将燃气的压力能转换为曲柄的机械能。齿轮、凸轮和推杆的作用是按一定的运动规律按时开闭阀门，以吸入燃气和排出废气。又如，电动机由定子和转子组成，是使电能转为机械能的一种机器。

通过上述两个例子可以看出，尽管它们的构造、工作原理和用途等不相同，但作为机器，它们又有下列三个共同的特征：（1）由若干个构件组成；（2）各构件之间有确定的相对运动；（3）能完成有用的机械功或实现能量的转换。同时具备这三个特征的称为机器，仅具备前两个特征的称为机构。图0-1所示的内燃机可视为下列三种机构的组合：（1）曲柄滑块机构，由活塞4、连杆3、曲柄2和机架1构成，其作用是将活塞的往复移动转换为曲柄的连续转动；（2）齿轮机构，由齿轮9、10和机架1构成，作用是改变转速的大小和转动的方向；（3）凸轮机构，由凸轮8、推杆7和机架1构成，作用是将凸轮的连续转动转换为推杆的往复移动。机构在机器中的作用是传递运动和动力，实现运动形式或速度的变化。

构件是组成机构或机器的一个运动的整体，它可以是单一的零件，也可以是几个零件连接而形成的一个刚性整体，例如，齿轮用键和轴刚性地连在一起，键、轴、齿轮之间没有相对运动，成为一个运动的整体。由此可知，构件是运动的单元，而零件是制造的单元。

各种机械中经常使用的机构称为常用机构。常用机构有连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构、齿轮机构等。零件可分为通用零件和专用零件两类。通用零件是在各种机器中都经常使用的零件，如带、带轮、链轮、螺栓、键、轴、齿轮等；专用零件是仅在特定类型机器中使用的零件，如内燃机中的活塞、曲轴等。

“机械设计”课程综合数学、物理学、力学、机械制图、公差与配合和机械原理等知识，培养学生具有一定机械设计能力。它以一般通用零件的设计计算为核心，是一门设计性、综合性和实践性都很强的技术基础课。“机械设计”课程的研究对象为机械中的常用机构及一般工作条件下和常用参数范围内的通用零、部件。研究其工作原理、结构特点、运动和动力性能、基本设计理论、计算方法以及一些零、部件的选用和维护。

本课程中“设计”的含义是指机械装置的实体设计，涉及零件的应力、强度的分析计算，材料的选择、结构设计，考虑加工工艺性、标准化，以及经济性、环境保护等。机械设计结果的表现形式为机械工程图、说明书和计算机程序。

本课程的任务为：

（1）树立正确的设计思想，培养理论联系实际、调查研究、刻意创新的作风，以及解决机械设计问题的能力，了解国家当前的有关技术经济政策。

（2）培养学生具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力。

（3）使学生掌握通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具有设计机械传动装置和简单机械的能力。

（4）使学生掌握轴系结构与传动件的设计及组合方法，并获得典型零件的实验技能，培养学生工程实践能力。

学习本课程的注意事项：

（1）理论联系实际，将机械零件的设计放到整个机械系统中综合全面考虑。具体问题具体分析，不死搬教条，要学会综合性分析与科学判断。

（2）掌握各情境基本理论、基本概念和基本公式，不强调系统地理论分析。

（3）掌握机械零部件设计的一般思路，从零部件的工作原理、失效形式、常用材料、承载能力、参数选择和结构设计等几方面有重点地学习各情境内容。

（4）密切联系生产实际，多从日常生活中观察思考，培养发现问题、分析问题和解决问题的能力。

思考题

1．机器由哪几部分组成？

2．机器和机构有何区别？

3．构件和零件有何区别？

4．本课程的任务是什么？