任務一 熟悉機械設計的基本概念

機械是機器和機構的統稱。隨著社會生產力和科學技術水平的不斷提高，各種機器不斷得到發展和完善。一部完整的機器就其功能組成來講，一般都有下列三個主要部分：原動機、工作機和傳動裝置。

（1）原動機

原動機是驅動整個機器完成預定功能的動力源。常用的有電動機（交流和直流）、內燃機等。

（2）工作機

工作機是機器中具體完成工作任務的部分。其運動形式及運動和動力參數依據機器的用途不同而不同，執行構件有的做直線運動，有的做回轉運動或間歇運動等。

（3）傳動裝置

傳動裝置是機器中介于原動機和工作機之間，用來實現減速、增速、調速、改變運動形式或方位，從而使原動機傳遞過來的運動和動力滿足工作機的各種要求。

機器種類極其繁多，其構造、工作原理和用途各不相同。如圖0-1所示的單缸內燃機，它由機架（汽缸體）1、曲柄2、連桿3、活塞4、進氣閥5、排氣閥6、推桿7、凸輪8、齒輪9和10組成。當燃氣推動活塞4做往復移動時，通過連桿3使曲柄2做連續轉動，從而將燃氣的壓力能轉換為曲柄的機械能。齒輪、凸輪和推桿的作用是按一定的運動規律按時開閉閥門，以吸入燃氣和排出廢氣。又如，電動機由定子和轉子組成，是使電能轉為機械能的一種機器。

通過上述兩個例子可以看出，盡管它們的構造、工作原理和用途等不相同，但作為機器，它們又有下列三個共同的特征：（1）由若干個構件組成；（2）各構件之間有確定的相對運動；（3）能完成有用的機械功或實現能量的轉換。同時具備這三個特征的稱為機器，僅具備前兩個特征的稱為機構。圖0-1所示的內燃機可視為下列三種機構的組合：（1）曲柄滑塊機構，由活塞4、連桿3、曲柄2和機架1構成，其作用是將活塞的往復移動轉換為曲柄的連續轉動；（2）齒輪機構，由齒輪9、10和機架1構成，作用是改變轉速的大小和轉動的方向；（3）凸輪機構，由凸輪8、推桿7和機架1構成，作用是將凸輪的連續轉動轉換為推桿的往復移動。機構在機器中的作用是傳遞運動和動力，實現運動形式或速度的變化。

構件是組成機構或機器的一個運動的整體，它可以是單一的零件，也可以是幾個零件連接而形成的一個剛性整體，例如，齒輪用鍵和軸剛性地連在一起，鍵、軸、齒輪之間沒有相對運動，成為一個運動的整體。由此可知，構件是運動的單元，而零件是制造的單元。

各種機械中經常使用的機構稱為常用機構。常用機構有連桿機構、凸輪機構、間歇運動機構、齒輪機構等。零件可分為通用零件和專用零件兩類。通用零件是在各種機器中都經常使用的零件，如帶、帶輪、鏈輪、螺栓、鍵、軸、齒輪等；專用零件是僅在特定類型機器中使用的零件，如內燃機中的活塞、曲軸等。

“機械設計”課程綜合數學、物理學、力學、機械制圖、公差與配合和機械原理等知識，培養學生具有一定機械設計能力。它以一般通用零件的設計計算為核心，是一門設計性、綜合性和實踐性都很強的技術基礎課?！皺C械設計”課程的研究對象為機械中的常用機構及一般工作條件下和常用參數范圍內的通用零、部件。研究其工作原理、結構特點、運動和動力性能、基本設計理論、計算方法以及一些零、部件的選用和維護。

本課程中“設計”的含義是指機械裝置的實體設計，涉及零件的應力、強度的分析計算，材料的選擇、結構設計，考慮加工工藝性、標準化，以及經濟性、環境保護等。機械設計結果的表現形式為機械工程圖、說明書和計算機程序。

本課程的任務為：

（1）樹立正確的設計思想，培養理論聯系實際、調查研究、刻意創新的作風，以及解決機械設計問題的能力，了解國家當前的有關技術經濟政策。

（2）培養學生具有運用標準、規范、手冊、圖冊和查閱有關技術資料的能力。

（3）使學生掌握通用機械零件的設計原理、方法和機械設計的一般規律，具有設計機械傳動裝置和簡單機械的能力。

（4）使學生掌握軸系結構與傳動件的設計及組合方法，并獲得典型零件的實驗技能，培養學生工程實踐能力。

學習本課程的注意事項：

（1）理論聯系實際，將機械零件的設計放到整個機械系統中綜合全面考慮。具體問題具體分析，不死搬教條，要學會綜合性分析與科學判斷。

（2）掌握各情境基本理論、基本概念和基本公式，不強調系統地理論分析。

（3）掌握機械零部件設計的一般思路，從零部件的工作原理、失效形式、常用材料、承載能力、參數選擇和結構設計等幾方面有重點地學習各情境內容。

（4）密切聯系生產實際，多從日常生活中觀察思考，培養發現問題、分析問題和解決問題的能力。

思考題

1．機器由哪幾部分組成？

2．機器和機構有何區別？

3．構件和零件有何區別？

4．本課程的任務是什么？