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机械设计基础fundament of Mechanical Design 机械发展的历史回顾 五千年前已开始使用简单的纺织机械；晋朝时在连机椎和水碾中应用了凸轮原理；西汉时应用轮系传动原理制成了指南车和记里鼓车；东汉张衡发明的候风地动仪是世界上第一台地震仪。目前许多机械中仍在采用的青铜轴瓦和金属人字圆柱齿轮，在我国东汉年代的文物中都可以找到它们的原始形态。 我国古代在机械研制方面有许多杰出的发明创造。 机械发展的历史回顾 18世纪初以蒸汽机的出现为代表产生了第一次工业革命，人们开始设计制造各种各样的机械，例如纺织机、火车、汽轮船。 哈格里沃斯发明的“珍妮纺纱机” 法国陆军技术军官古诺发明了世界上第一辆蒸汽动力车 机械发展的历史回顾 19世纪到20世纪初的第二次产业革命，随着内燃机的出现，促进了汽车、飞机等运输工具的出现和发展。 1898年问世的“雷诺”牌汽车 “圣路易斯精神”号飞机 1927年美国人林德伯格驾驶着它完成了人类首次不着陆飞越大西洋的壮举。 机械发展的历史回顾 现代汽车 美国西科斯基公司生产的 “黑鹰”直升机 机械发展的历史回顾 20世纪中后期，以机电一体化技术为代表，在机器人，航空航天，海洋舰船等领域开发出了众多高新机械产品，如火箭、卫星、宇宙飞船、空间站、航空母舰、深海探测器等 国际太空站 航天飞机正在利用机械臂施放哈勃空间望远镜 展望刚刚到来的21世纪，智能机械、微型机构、仿生机械的蓬勃发展，将促进材料、信息、计算机技术、自动化等领域的交叉与融合，进一步丰富和发展机械基础学科知识。 用光刻技术做成的微米尺寸的微机械 蜘蛛形探雷机器人 机械发展的历史回顾 机械科学与技术发展或许是我们限定思维所难以展望的，但人们在机械创新的漫漫征程中所积累的机械设计基础知识为我们提供了认识和改造客观世界的基础。 机械发展的历史回顾 绪论 本课程研究的对象和内容 本课程在教学中的地位 机械设计的基本要求和一般过程 “创新” 当今社会高度的物质文明是以近代机械工业的飞速发展为基础建 立起来的，人类生活的不断改善也与机械工业的发展紧密相连。 机械是人类用以转换能量和借以减轻体力劳动、提高生产率的主要工具。 机械工业是国民经济的支柱工业之一。 机械工业是社会生产力发展水平的重要标志。 §0-1 课程的研究对象与内容 §0-1 课程的研究对象与内容 机械是机器与机构的总称。 机 械 机 器 机 构 1. 研究对象： 什么是机器呢？ 什么是机构呢？ 原动机—其他形式能量 机械能 工作机—机械能 其他形式能量 什么是机器呢？ 机器是一种人为实物组合的具有确定机械运动的装置，它用来完成有用功、转换能量或处理信息，以代替或减轻人类的劳动。 机械手 例：单缸四冲程内燃机 一台典型的现代化机器是由四个部分组成的，即动力部分、传动部分、执行部分和控制部分。 现代化机器的组成 机器主体 这是最常用的交流异步电动机 液压油缸 气缸 图示轿车除原动机部分、传动部分和执行部分外，还包含了控制系统和其它辅助系统 轿车的组成 一部机器可能包含多种类型的机构，也可能只包含一种机构。 机构可以定义为：是一个具有确定的机械运动的构件系统，或称它是用来传递运动和动力的可动装置。 什么是机构呢？ 凸轮机构 齿轮机构 连杆机构 常见机构 轮系 机器：执行机械运动，用以变换或传递能量、物料或信息。 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：执行机械运动（各构件以运动副相连，完成一定的相对运动）。如： 齿轮机构——传递运动 凸轮机构——转换运动 机械：机器和机构的总称。 有关定义及相互关联 §0-1 课程的研究对象与内容 构件：运动的单元。如： 单一零件——曲轴 多个零件的刚性组合——连杆 点击上图观看动画 通用零件：在各类机械中常见的零件。 专用零件：在专用机械中特有的零件。 例如：齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动；轴、 例如：叶片、犁铧、枪栓等。 零件可分为两类： 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。 零件：制造的单元。 各定义关联： 机械 机器 机构 构件 多个零件 通用零件 专用零件 机械系统 单一整体 §0-1 课程的研究对象与内容 这些常用机构和通用零件的工作原理、设计理论和计算方法，对于专用机械和专用零件的设计也具有一定的指导意义。 §0-2 本课程