《机械设计基础》是一门研究机械基本理论和设计方法的学科。这门课程涵盖了机械原理和机械设计两大部分,旨在理解和应用机械系统中的各种构件和机构,以实现能量转换、物料处理、信息处理等功能,从而替代和减轻人类的体力和脑力劳动。
我们要明确“机械”的定义。机械是指机器与机构的总称,不局限于能量转换的讨论。机器,作为机械的一个子集,是由具有确定运动的构件组合而成,用于转换能量、改变或传递物料、处理信息。例如,电动机、内燃机、机床等都是机器的例子,它们通过不同的机构组合来实现特定功能。
机构是机械设计中的核心元素,它们是实现运动传递和动力变化的构件组合。常见的机构包括齿轮机构、连杆机构、凸轮机构、螺旋机构、带传动和链传动等。一台机器可能仅包含一种机构,也可能由多种机构复合组成。例如,牛头刨床由齿轮机构、导杆机构和刀具运动机构等协同工作,实现了工件的刨削;内燃机则包含了曲柄滑块机构、凸轮机构和齿轮机构,将化学能转化为机械能并控制阀门运动。
机器通常由三个主要部分组成:原动部分、传动部分和执行部分。原动部分如电动机,负责接受外部能源并转化为机械能;传动部分将原动部分的动力传输并转换为执行部分所需的运动形式;执行部分则实际执行预定的生产任务。随着科技发展,现代机械系统越来越倾向于机电一体化,融入了自动控制、电子技术和计算机技术,形成了包括原动机、传动装置、执行机构和控制系统在内的综合系统。
机器的共性特征包括:由一系列构件组成,各构件间存在确定的相对运动,并能转换机械能或完成有用功。这些构件可以是单一零件,也可以是多个零件组成的刚性结构。零件是制造的基本单元,而构件则是运动的基本单元。机构,作为机器的组成部分,是连接和协调这些运动单元体的关键。
《机械设计基础》涵盖了机械系统的各个方面,从基本的机构理解到复杂机器的设计,都是为了理解和创造能够有效工作、满足特定需求的机械装置。这门学科的深入学习和掌握对于理解和创新机械设备具有重要意义。