1. 机械设计基础

3. 0-1本课程研究对象和内容
一. 研究对象和内容
机械中的常用机构和通用零件的工作原理、 结构特点、
基本的设计理论和计算方法。
二. 基 本 概 念
1 机械---机器和机构的总称;
2.机器的三大特征;
3.机构的两大特征;

4. 3 4
典型机器的分析：
2
1.内燃机
8 1
组成： 7
潘存云教授研制
5
汽缸体1、 活塞2、 进气阀3、 6
排气阀4、 连杆5、 曲轴6、
凸轮7、 顶杆8、 齿轮9、10
9 10
工作原理：
1.活塞下行，进气阀开启，混合气体 内燃机
进入汽缸；
2.活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩，
在顶部点 火燃烧；
3.高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭；
4.活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。

5. 内燃机的工作过程：
进气 压缩 爆炸 排气
潘存云教授研制
设计：潘存云
内燃机各部分的作用：
活塞的往复运动通过连杆转变为曲
轴的连续转动，该组合体称为：
曲柄滑块机构
凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为：
凸轮机构
两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动
作，称为：齿轮机构
各部分协调动作的结果： 化学能 机械能

6. 机器有以下三个共同的特征：
1）它们都是由一系列的相对运动单元体所组成。
2）组成机器的各运动单元体之间都具有确定的相对
运动。
3）它们均能转换机械能或完成有用的机械功以代替
或减轻人们的劳动。
具有以上1、2两个特征
的实体称为机构

7. 4.构件－运动的单元。
5.机械零件－制造的单元。
6.构件与零件的区别及关系：构件可以是由一个或几个
零件组成的刚性结构。 图0-3’
三.通用机械零件－各种机械中都能用到的零件。如螺
栓、齿轮、键、等.
四. 几种常见机构

8. ´ 3
连杆体1
螺栓
4
连杆体2

9. 3
连杆体1
螺栓
4
连杆体2

10. 3
轴套
连杆体1
螺栓
螺母
垫圈7 4
连杆体2

11. 3
零件——机器中的制造单元体
轴套
连杆体1
4
螺栓
螺母
连杆体2
垫圈7

12. 3
4

13. 3
4

14. 3
4

15. 3
4

16. 3
构件——由一个
或多个零件连接
而成的刚性体。
4

17. 介绍几种常用的机构
(演示)
1.连杆机构(第2章讲解内容)
2.凸轮机构(第3章讲解)
3.齿轮机构(第4章讲解)

19. 步进式搬运机

45. 连杆曲线

46. e

47. 3
2
1
1
e

48. 3
2
1
1
e

49. 3
2
1
1
e

50. 3
2
1
1
e

51. 3
2
1
e

52. 3
2
1
e

53. 3
2
1
e

54. 3
2
1
e

55. 3
2
1
e

56. 3
2
h
1
e

57. 3
2
h
1
e

58. 3
2
h
1
e

59. 3
2
h
1
e

60. 3
2
h
1
e

61. 3
2
h
1
e

62. 3
2
h
1
e

63. 3
2
h
1
e

64. 3
2
h
1
e

65. 3
2
h
1
e

66. 3机架
高副
2从动件
h
1凸轮
e

67. 凸轮机构 ——由凸轮，从动件
和机架构成的三杆高副机构。
h
e

92. 外-1~3 机构的分析与
(可以不播放)
综合及其方法
一.机构分析与综合
机构分析：
对已知机构的结构和各种特性（运动学和动力学特性）进行分
析。
机构综合：
根据工艺要求来确定机构的结构形式、尺寸参数及某些动
力学参数（如质量、 转动惯量和质心位置等）。
机构分析和机构综合的关系：
机构分析是机构综合的基础，机构综合的优劣要用机构
分析来检验，两者是相辅相成的。

93. 机构综合大致包括三方面内容:
外-2 1.机构的结构综合
2.机构的尺度综合
3.机构的动力学综合
1．机构的结构综合
机构的结构综合主要研究机构的组成规律。
用多少个构件，多少个运动副能组成多少个具有给定自由度
的机构。
2.机构的尺度综合
（或运动学综合）
机构的尺度综合是研究已知结构形式的机构如何按给定的运
动要求确定其 尺寸参数.
可概括为四种类型:
1.刚体导引; 2.函数变换;
3.轨迹复演 ; 4.瞬时运动量约束

94. 外-3
(1)刚体导引
当机构的原动件做简单运动（转
动或移动）时，要求刚体在平面或
空间按预定规律连续地变换其位置，
此即刚体导引的机构综合问题。
这类问题在工程机械、包装机
械、机械手等方面的机械设计中可
以遇到。

95. 震实台的三位置导引

102. 根据震实台的
三位置设计连
杆机构

103. 外-4
(可不放)
（2）函数变换
以机构原动件的运动参数（例如转角）为自变量，使机构某
从动件的运动参数（如转角、位移）为自变量的给定函数，即函
数机构综合。
这类问题在解算机构、仪表显示装置的设计中可以遇到。

105. S= r sin

r

129. s 轭架的位移S是
曲柄转角的正弦函数

130. 外-5
(可不放)
（2）轨迹复演
设计一机构使其运动过
程中连杆上某点的轨迹能近
似地与给定曲线复合，即机
构轨迹综合。

131. C
B
M
D
y
A

132. 设计港口起重机的变幅机构，使
C
得M点按水平方向运动。
B
M
D
y
A

133. C
B
M
D
y
A

134. y

135. y

136. y

137. y

138. y

139. y

140. y

141. C
B
M
D
y
A

142. 外-6
(可不放)
（4）瞬时运动量约束
机构在运动过程中各构件的运动参数是不断变化的，如果按给
定机构中某些构件在某些特定位置时的运动量（如角速度、角加速度
或线速度、线加速度等）来设计机构的结构参数，即瞬时运动量约束
机构综合。
如带有间停的机构综合即属此类。

143. 

武汉科技大学机械设计教研室
飞剪运动演示

164. 按剪切瞬时刀刃与钢材速度
同步设计连杆机构。

165. 0-2本课程在教学中的地位
专业基础课，承上启下
承上：前期课程的综合应用
启下：为后期专业课奠定理论基础
实践环节：课程设计

166. 0-3基本要求和一般过程
一，机械设计的含义 (P3)
二，基本要求 (P3)
三，机械设计的一般过程 (P4)