第一章 绪 论
§1-0 引 言
§1-1 机械工业在现代化建设中的作用
§1-2 机器的基本组成要素
§1-3 本课程的内容、性质与任务
§1-4 认识机器
引言
引 言
人类社会的进步源于不断地创新，设计活动则是创新的策划、起点和关键
环节。
机器(machine)是人们改造世界和现代化生活的重要工具，机器的发明、使用和发展
是现代社会发展的一个重要创新过程。在这一创新过程中，人们总结出了
进行机械设计的理论与方法，从而为更高层次的创新与设计奠定了基础。
现代教育的目标是素质教育，而素质教育的核心应该是创新素质教育。作
为集中了人们关于机械及装备创新智慧的机械设计的理论与方法，应该是
同学们学习创新的理想内容。
关于机械设计的理论与方法是博大精深的，而作为大学本科阶段的一门课
程，机械设计课程的主要任务是讲述通用机械零部件的设计以及机械系统
设计的基础知识。
第一节
机械工业在现代化建设中的作用
机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的重要标志。
机器是代替人们体力和部分脑力劳动的工具，机器既能承担人力所不能或
不便进行的工作，又能较人工生产改进产品质量，特别是能够大大提高劳
动生产率和改善劳动条件。
只有使用机器，才能便于实现产品的标准化、系列化和通用化，尤其是便
于实现高度的机械化、电气化和自动化。
机械工业肩负着为国民经济各个部门提供装备和促进技术改造的重任。
大量地设计制造和广泛采用各种先进的机器，可大大加强促进国民经济发
展的力度加速我国的现代化建设。
第二节
机器的基本组成要素
一个机械系统一般包含机械结构系统、驱动动力系统、检测与控制系统。
一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每个机构又是由若干零件组
成的。有些零件是在各种机器中常用的，称之为通用零件；有些零件只有
在特定的机器中才用到，称之为专用零件。
通用零件包括：
齿轮(gear)、链传动(chain drive)、带传动(belt drive)、蜗杆传动
(worm gearing)、螺旋传动(power screw)；轴(shaft)、联轴器(coupling)、离合器(clutch)；滚动轴承(rolling
Bearing)、滑动轴承(sliding bearing)； 螺栓(bolt)、键(key)、花键(spline)、销(pin)；铆(rivet)、焊(weld)、
胶结构件；弹簧(spring)、机架(rack)、箱体(casing)等。
专用零件例如：叶片、犁铧、枪栓等。
通用零件是本课程的主要学习对象，而专用零件的设计方法应在有关专业
课中学习。
第三节１
本课程的内容、性质与任务
本课程的主要内容是：学习机械系统设计的基础知识；
学习一般尺寸和参数的通用零件设计方法。
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。
本课程所涉及的先修课程有：
工程材料：非金属材料，金属材料及热处理。
工程制图：设计的图形表达。
机械制造基础：冷加工工艺，热加工工艺。
公差配合与技术测量：解决精度设计问题。
理论力学：解决力分析与动力计算。
材料力学：解决强度分析问题。
机械原理：解决机械的方案设计。
本课程的几个特点
涉及面广
关系多─因与诸多先修课关系密切。
要求多─强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、经济性。
门类多─各类零件，各有特点，设计方法各异。
公式多─计算多，有解析式、半解析式、经验的、半经验的及定义式。
图表多─结构图、分析图、原理图、示意图、曲线图、标准、经验数表。
实践性强─不仅读懂书就行，要多联系实际，要注重实践性环节。
无重点─又都是重点，设计工作必须详尽，细小的疏忽也会导致严重事故。
设计问题无统一答案─更多地谈论谁设计得更好，要注意发展求异思维。
本课程的内容、性质与任务
第三节 2
注意处理好几个关系
零件的设计与选用 ──零件设计的两个主要途径。
设计计算与结构设计 ──设计决非只是计算，同学更应重视结构设计的学习。
性能要求与经济性 ──永远是一对矛盾，应学会合理地解决这一对矛盾。
经验设计与现代设计 ──二者均重要，前者是后者的基础。
具体的设计方法与一般的设计能力 ──前者是学习的形式，后者是学习的目的。
本课程的内容、性质与任务
第三节 3
认识机器1
认识机器
在学习机械设计课程之初，有必要对机械的组成，机械的基本要素有一个感性的了解。下面先看几个例子。
１．全自动洗衣机
２．减速器与变速器
３．工业机器人
４．汽车防抱死系统
通过上述例子我们可以归纳以下几点：
1. 一个机械系统包含着机械结构系统、驱动动力系统、检测与控制系统；
2. 现代的机器不仅可以承担人类的体力劳动，还可以部分的脑力劳动。
3. 一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每个机构又是由若干零件组成的。有些零件是在各种机器中常用的，称之为通用零件，如：螺钉、齿轮、轴承等；有些零件只有在特定的机器中才用到，称之为专用零件，如：洗衣机中的波轮、工业机器人的末端执行器、军械中的枪栓等。
认识机器2
工业机器人
工业机器人的定义：
其操作机时自动控制的，可重复编程、多用途，并可对三个和三个以上的轴进行编程。它可以是固定式或移动式。在工业自动化中使用。
工业机器人包括操作机和控制系统（硬件和软件）。
所谓操作机是一种机器，其机构通常是由一系列相互铰接或相对滑动的构件所组成。它通常有几个自由度，用以抓去或移动物体。
注：左键单击图片可演示视频
机器人焊接
机器人去毛刺
认识机器3
工业机器人
数控加工中的工业机器人
注：左键单击图片可演示视频
认识机器4
工业机器人
示教板
用于输入控制命令
或控制程序
控制系统
用于控制操作机各关节内伺服电机的运动
工业机器人的组成
操作机
在控制系统的控制下，实现各种复杂运动。每个关节内有电动机和减速器
认识机器5
工业机器人操作机
工业机器人
电机底座
轴壳
减速器
滚子轴承
基座
