1-1 研究对象和内容
1-2 目的和地位
1-3 基本要求和设计过程
1-4 机械设计方法简介
第 1章 绪 论
机械设计基础 —— 绪论
1-1 研究对象和内容
一, 研究对象
? 机械 Machinery:机器和机构的总称
? 机器 Machine：原动机、工作机
–由制造单元经装配而成的组合体 — 结构
–各实物之间具有确定的相对运动 — 运动
–能完成机械功或转换能量 — 能量
? 机构 Mechanism：平面机构、空间机构
–由制造单元经装配而成的组合体 — 结构
–各实物之间具有确定的相对运动 — 运动
? 机器可以由一个机构组成，也可以由若干个机构组合而成
举例说明
机械设计基础 —— 绪论
机械手
电力装置
控制器
（计算机）
液压站
工业机器人
工业机器人
机械设计基础 —— 绪论
内燃机
? 内燃机：（构件）
? 气缸、活塞、连杆、
曲轴、齿轮、凸轮、
推杆
? 内燃机：（机构）
? 连杆机构（ 气缸、活
塞、连杆、曲轴 ）
? 齿轮机构（ 齿轮 ）
? 凸轮机构（ 气缸、凸
轮、推杆 ）
气缸体
活塞
连杆
曲轴
齿轮
凸轮
推杆
机械设计基础 —— 绪论
常用机构
机械设计基础 —— 绪论
二, 研究 内容
? 常用机构的运动 特性, 结构分析 及设计方法
? 连杆机构, 凸轮机构, 齿轮机构, 轮系, 间歇运动机
构, 组合机构
? 机械动力学设计
? 通用 机械 零件的 工作能力的验算与设计
? 通用 机械 零件的 结构设计
机械设计基础 —— 绪论
1-2 目的和地位
一、课程特点
? 是一门具有 工程特色 的、极为重要的技术基础课
? 联系工程实际紧密、讨论共性问题
二、先修课程
? 高等数学 普通物理 机械制图 工程力学,金工实习
基础课 技术基础课 专业课
机械设计基础
比基础课更接
近工程实际 承上启下
比专业课有更宽的研
究面和更广的适应性
机械设计基础 —— 绪论
三、学习本课程的目的
?为后续课打好理论基础
?为机械产品的 创新设计 打下良好基础
?为现有机械的合理使用和革新改造打基础
?培养综合考虑问题的能力
机械设计基础 —— 绪论
四、机械设计在国民经济中的地位
1 经济竞争归根结底是设计和制造能力竞争
? 工业化国家的财富 60~80%是制造业创造的
? 制造是将科技转化为财富的最后环节
? 各发达国家重新重视制造业
2 机械制造业生产管理模式的转变
中小批量、个性化,柔性
生产管理模式
大批量、单一化、流水作业
生产管理模式
机械设计基础 —— 绪论
3 制造业市场竞争围绕 TQCSF 展开
? 上市时间 Time
? 质量 Quality
? 产品成本 Cost
? 服务 Service
? 灵活性 Flexible
4 竞争的焦点之一是 设计
? 成功的设计赢得了市场
? 设计是科技成果转化为生产力的纽带
? 设计是引进技术实现国产化的重要环节
? 没有现代化设计就没有现代化产品
竞争的焦点
创新设计
机械设计基础 —— 绪论
5 设计在生产中的地位
设计是影响产品技术与经济指标的关键
0 20 40 60 80
设计占成本 5%
设计决定成本 75%
开发设计 制造 市场销售
机械设计基础 —— 绪论
1-3 基本要求和设计过程
一, 课程任务
? 学习一些机械的机构、结构的知识
? 学习从实际结构抽象数学模型的技巧
? 学习如何应用数学、力学知识解决具体的机械问题
二, 学习方法
? 学习知识的同时，注重能力的培养
? 注重逻辑思维的同时，加强形象思维能力的培养
? 注重实践, 多观察, 分析与思考
? 善于 发现 事物的共性, 个性
三、学习要求
? 建立基本概念
? 理解基本原理
? 掌握基本方法
? 了解国家规范
机械设计基础 —— 绪论
四、机械设计的一般过程
1 机器的组成
原动机部分 传动部分
控制系统
执行部分
辅助系统，例如：润滑、显示、照明等
古代机械 机械人
机械设计基础 —— 绪论
2 设计过程
产品是否具有
创新性,很大
程度上取决于
原理方案设计，
而这正是机械
原理课程所研
究的主要内容
产品规划
结构方案设计
原理方案设计
总体设计
施工设计
试制、批量生产、销售
可行性报告
设计任务书
原理方案图
结构设计草图
总装配图
部装图、零件图
技术文档
机械设计基础 —— 绪论
1-4 机械设计方法简介
一,基础设计理论和方法 （传统方法）
二,现代设计理论和方法
三,数字化设计理论与技术
机械设计基础 —— 绪论
一,基础设计方法
? 摩擦学
? 机械动力学
? 机械的损伤和强度理论
? 现代机构学
? 典型零部件设计理论和方法
机械结构损伤和强度理论
机械结构应力分析与监控
结构疲劳强度理论和寿命预测
机械强度可靠性理论与试验技术
系统可靠性分析与设计
机械设计基础 —— 绪论
二、现代设计方法
? 智能设计、优化设计、可靠性设计、并行设计、网络化协
同设计、异地设计等
激烈的竞争
传统的手段
手工绘图常规的计算 方法简单的计算 工具
碰撞 CAD
机械设计基础 —— 绪论
三、数字化设计方法
? CAD/CAM
? 基于网络的数字化设计
? 基于虚拟现实的数字化设计
CAD
机械设计基础 —— 绪论
现实产品开发过程
设计 评价
产品
报
废
品
报
废
品
制造
外在因素变化
原料
设备 厂房
人员
试制
原料
设备 厂房
人员
机械设计基础 —— 绪论
虚拟产品开发
数据 /信息
产
品
实际制造
设计
虚拟样机
评价
虚拟加工
虚拟装配
虚拟检测
反
馈
信
息
报废品
原料
设备 厂房
人员
市
场
信
息
机械设计基础 —— 绪论
1-2 目的和地位
1-3 基本要求和设计过程
1-4 机械设计方法简介
第 1章 绪 论
机械设计基础 —— 绪论
1-1 研究对象和内容
一, 研究对象
? 机械 Machinery:机器和机构的总称
? 机器 Machine：原动机、工作机
–由制造单元经装配而成的组合体 — 结构
–各实物之间具有确定的相对运动 — 运动
–能完成机械功或转换能量 — 能量
? 机构 Mechanism：平面机构、空间机构
–由制造单元经装配而成的组合体 — 结构
–各实物之间具有确定的相对运动 — 运动
? 机器可以由一个机构组成，也可以由若干个机构组合而成
举例说明
机械设计基础 —— 绪论
机械手
电力装置
控制器
（计算机）
液压站
工业机器人
工业机器人
机械设计基础 —— 绪论
内燃机
? 内燃机：（构件）
? 气缸、活塞、连杆、
曲轴、齿轮、凸轮、
推杆
? 内燃机：（机构）
? 连杆机构（ 气缸、活
塞、连杆、曲轴 ）
? 齿轮机构（ 齿轮 ）
? 凸轮机构（ 气缸、凸
轮、推杆 ）
气缸体
活塞
连杆
曲轴
齿轮
凸轮
推杆
机械设计基础 —— 绪论
常用机构
机械设计基础 —— 绪论
二, 研究 内容
? 常用机构的运动 特性, 结构分析 及设计方法
? 连杆机构, 凸轮机构, 齿轮机构, 轮系, 间歇运动机
构, 组合机构
? 机械动力学设计
? 通用 机械 零件的 工作能力的验算与设计
? 通用 机械 零件的 结构设计
机械设计基础 —— 绪论
1-2 目的和地位
一、课程特点
? 是一门具有 工程特色 的、极为重要的技术基础课
? 联系工程实际紧密、讨论共性问题
二、先修课程
? 高等数学 普通物理 机械制图 工程力学,金工实习
基础课 技术基础课 专业课
机械设计基础
比基础课更接
近工程实际 承上启下
比专业课有更宽的研
究面和更广的适应性
机械设计基础 —— 绪论
三、学习本课程的目的
?为后续课打好理论基础
?为机械产品的 创新设计 打下良好基础
?为现有机械的合理使用和革新改造打基础
?培养综合考虑问题的能力
机械设计基础 —— 绪论
四、机械设计在国民经济中的地位
1 经济竞争归根结底是设计和制造能力竞争
? 工业化国家的财富 60~80%是制造业创造的
? 制造是将科技转化为财富的最后环节
? 各发达国家重新重视制造业
2 机械制造业生产管理模式的转变
中小批量、个性化,柔性
生产管理模式
大批量、单一化、流水作业
生产管理模式
机械设计基础 —— 绪论
3 制造业市场竞争围绕 TQCSF 展开
? 上市时间 Time
? 质量 Quality
? 产品成本 Cost
? 服务 Service
? 灵活性 Flexible
4 竞争的焦点之一是 设计
? 成功的设计赢得了市场
? 设计是科技成果转化为生产力的纽带
? 设计是引进技术实现国产化的重要环节
? 没有现代化设计就没有现代化产品
竞争的焦点
创新设计
机械设计基础 —— 绪论
5 设计在生产中的地位
设计是影响产品技术与经济指标的关键
0 20 40 60 80
设计占成本 5%
设计决定成本 75%
开发设计 制造 市场销售
机械设计基础 —— 绪论
1-3 基本要求和设计过程
一, 课程任务
? 学习一些机械的机构、结构的知识
? 学习从实际结构抽象数学模型的技巧
? 学习如何应用数学、力学知识解决具体的机械问题
二, 学习方法
? 学习知识的同时，注重能力的培养
? 注重逻辑思维的同时，加强形象思维能力的培养
? 注重实践, 多观察, 分析与思考
? 善于 发现 事物的共性, 个性
三、学习要求
? 建立基本概念
? 理解基本原理
? 掌握基本方法
? 了解国家规范
机械设计基础 —— 绪论
四、机械设计的一般过程
1 机器的组成
原动机部分 传动部分
控制系统
执行部分
辅助系统，例如：润滑、显示、照明等
古代机械 机械人
机械设计基础 —— 绪论
2 设计过程
产品是否具有
创新性,很大
程度上取决于
原理方案设计，
而这正是机械
原理课程所研
究的主要内容
产品规划
结构方案设计
原理方案设计
总体设计
施工设计
试制、批量生产、销售
可行性报告
设计任务书
原理方案图
结构设计草图
总装配图
部装图、零件图
技术文档
机械设计基础 —— 绪论
1-4 机械设计方法简介
一,基础设计理论和方法 （传统方法）
二,现代设计理论和方法
三,数字化设计理论与技术
机械设计基础 —— 绪论
一,基础设计方法
? 摩擦学
? 机械动力学
? 机械的损伤和强度理论
? 现代机构学
? 典型零部件设计理论和方法
机械结构损伤和强度理论
机械结构应力分析与监控
结构疲劳强度理论和寿命预测
机械强度可靠性理论与试验技术
系统可靠性分析与设计
机械设计基础 —— 绪论
二、现代设计方法
? 智能设计、优化设计、可靠性设计、并行设计、网络化协
同设计、异地设计等
激烈的竞争
传统的手段
手工绘图常规的计算 方法简单的计算 工具
碰撞 CAD
机械设计基础 —— 绪论
三、数字化设计方法
? CAD/CAM
? 基于网络的数字化设计
? 基于虚拟现实的数字化设计
CAD
机械设计基础 —— 绪论
现实产品开发过程
设计 评价
产品
报
废
品
报
废
品
制造
外在因素变化
原料
设备 厂房
人员
试制
原料
设备 厂房
人员
机械设计基础 —— 绪论
虚拟产品开发
数据 /信息
产
品
实际制造
设计
虚拟样机
评价
虚拟加工
虚拟装配
虚拟检测
反
馈
信
息
报废品
原料
设备 厂房
人员
市
场
信
息
机械设计基础 —— 绪论
