第1页：第一章 机械及机械零件设计概要
本章论述机械设计课程教学内容总纲、设计基本知识和一些共性问题。
- 一、机械（机器）的组成
- 二、机械设计步骤
- 三、零件的设计步骤
- 四、课程的主要内容
- 五、课程的特点
- 六、学习要求
- 七、达到的水平（国家教委制定）
第2页：机械的组成：洗衣机实例
以洗衣机为例来说明机械的组成：电动机、进水排水、涡轮、皮带传动，控制部分控制正转时间与反转时间。
机械（机器）的组成（按功能分）：
第3页：机械按功能与按大小划分
- 原动机部分
- 驱动整部机器以完成预定功能的动力源。
- 执行部分
- 用来完成机器预定功能的组成部分。
- 传动部分
- 把原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。
- 零件
- 机械的制造单元，机器的基本组成要素就是机械零件。
- 部件
- 按共同的用途组合起来的独立制造或独立装配的组合体，如减速器、离合器等。
按大小来分：机械（机器）→ 部件 → 零件。
第4页：机械设计的三个阶段
- 计划阶段
- 提出要求，如洗衣机自动进水、洗涤、甩干（脱水）。
- 方案设计
- 提出尽可能多的解决方法，筛选、决策、评价（可靠性、经济上），选出最佳方案。如单缸、双缸、滚筒、模糊控制、自适应控制、双模控制。
- 技术设计
- 目的：确定机械中各个零部件的结构尺寸（量化），绘图、对方案具体实施，出图。
- 技术文件编制
- 编制设计计算说明书。
第5页：零件失效形式与计算准则
失效的定义：在正常工作条件下，机械零件丧失工作能力或达不到工作性能要求时，就称为零件失效。
机械零件的失效形式、工作能力与计算准则对照表| 失效形式 | 工作能力 | 计算准则 |
|---|
| 整体断裂 | 强度 | 强度准则 |
|---|
| 过大的残余变形 | 刚度 | 刚度准则 |
|---|
| 腐蚀、磨损和接触疲劳 | 寿命（耐磨性、耐腐蚀性） | 寿命准则 |
|---|
第6页：千斤顶立柱设计示例
以设计千斤顶立柱为例说明机械零件的设计步骤：
- 已知
- 车自重 W=2000 kg（2 吨），σs 为屈服极限
- 求解
- 由此可求出立柱直径 d；其中最小安全系数 Smin 根据工作环境来定。
第7页：机械零件设计的八个步骤
机械零件的设计大体要经过以下几个步骤：
- 载荷分析（受力分析）：W
- 应力分析
- 失效分析：断裂
- 材料的选择：45#钢、40Cr，σs 由手册查到
- 确定计算准则（依据防止断裂失效）
- 计算零件的主要尺寸
- 结构设计 l：根据人体情况、操作情况确定，以及其他尺寸
- 制图：设计最后都是用图纸来表达，然后拿到工厂去加工
这不仅是零件设计的一般步骤，而且也是讲课的顺序。
第8页：课程主要内容与零件分类
概括地说，机械零件可以分为两大类：通用零件与专用零件。本书讨论的具体内容（设计方法、步骤、原理）包括：
- 传动部分—带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动以及螺旋传动等
- 联接部分—螺纹联接，键、花键及无键联接，销钉联接，铆接、焊接、胶接与过盈配合联接等
- 轴系部分—滑动轴承、滚动轴承、联轴器与离合器以及轴等
- 其他部分—弹簧、机座与箱体、减速器等
专用零件如螺钉、齿轮、链轮等。
第9页：机械设计课程的特点
- 实践性比较强：理论性差一些，经验、半经验公式，实验得出比较多；理论推导出的比较少，答案不唯一。
- 综合性比较强：受力分析《理论力学》、应力分析《材料力学》、材料选择《材料与热处理》。
- 承上启下的作用：它是最后一门专业基础课，起到承接基础课和专业课的桥梁作用。
第10页：学习要求与应达到的水平
六、要求：以听课为主，自学为辅，考试内容以讲课和要求自学的为主，答疑两周一次。考核为平时成绩与期末成绩结合：平时作业质量、出席情况、实验数目占 20%，期末考试占 80%；要求课内与课外用时为 1:2。
七、水平：
- 掌握通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具有设计机械传动装置和简单机械的能力
- 树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策
- 具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力（如《机械设计手册》）
- 掌握典型机械零件的实验方法，获得实验技术的基本训练
- 对机械设计的新发展有所了解
第11页：第一章习题
- 机器的基本组成要素是什么？
- 什么是通用零件？什么是专用零件？试各举三个实例。
- 一台完整的机器通常是由哪些基本部分组成？各部分的作用是什么？
- 机械零件有哪些主要的失效形式？
- 机械零件常用的有哪些计算准则？它们是针对什么失效形式而建立的？
- 机械零件设计的一般步骤有哪些？
