1.1课程概述图1-1内燃机机械是机器和机构的总称。机器是由各种机构组成的机械系统。机器的主要特征是:由各实物组成，各实物间具有确定的相对运动；能进行功能以及实现信息传递和变换的功能。机构：如果只有确定的相对运动，而不能代替人做有用的机械功的构件组合，则称为机构。1.1.2机械中的构件和零件1.构件机构是由构件组成的，构件在机构中具有独立的运动特性，是机器的运动单元。如图1-2（a）所示的内燃机是由活塞、连杆、曲轴和汽缸等构件构成的曲柄滑块机构。2.机械零件机械都是由机械零件组成的。机械零件是指机械中每一个单独加工的单元体。例如图1-2(b)所示的连杆，它是由连杆体、连杆盖、螺栓和螺母等零件组合而成的。因此，构件是运动的单元，零件是制造单元。通常将机械零件分为通用机械零件和专用机械零件两大类。图1-2内燃机中的曲柄滑块机构和连杆通过学习本课程和课程设计、实验等实践性环节，应达到如下要求：（1）掌握常用机械的工作原理，结构特点，学会计算和设计其方法。（2）培养查阅有关技术资料的能力。（3）具有设计一般机械能力。（4）为专业设备的学习打下必要的理论和实践基础。1.2机械设计的基本要求和一般过程1.2.2机械设计的一般过程（1）明确设计要求。（2）制定设计方案，绘制机器运动简图（3）进行运动和动力分析，确定主要零部件的运动和动力参数。（4）进行传动零件的设计计算，确定其主要参数。（5）进行零部件结构草图设计，（6）绘制零件工作图，（7）绘制部件装配图和总装图。（8）编制设计说明书。1.3机械零件的材料选择1.3.2工艺要求对于外形复杂、尺寸较大的零件，若采用铸造毛坯，则应采用铸造性能好的材料；若采用焊接毛坯，则应选用焊接性能好的低碳钢，因为含碳量超过0.3％的钢难以焊接；对于尺寸较小、外形简单、大量生产的零件，适合冲压或模锻，应选用延展性较好的材料；需要热处理的零件，所选材料应有良好的热处理性能。此外，还要考虑材料的易加工性，包括零件热处理后的易加工性能。1.3.3经济性要求选用廉价材料，节约原材料，是机械设计的一个基本原则。为了使零件最经济地制造出来，不仅要考虑原材料的价格，还要考虑零件制造费用。为此，可采取如下具体措施：（1）尽量采用高强度铸铁(如球墨铸铁)来代替钢材，用工程塑料或粉末冶金材料代替有色金属材料。（2）采用热处理(包括化学热处理)或表面强化(如喷丸、滚压)等工艺，充分发挥和利用材料潜在的力学性能。（3）合理采用表面镀层等方法。（4）采用组合式零件结构，。（5）改善工艺方法，提高材料利用率，降低成本。1.4机械零件的工作能力和计算准则2.弯曲和扭转3.接触应力可以按照弹性力学赫兹公式计算：式中：Fn——两个圆柱体相压的法向载荷，N；b——两个圆柱体的接触宽度，mm；综合曲率半径，mm，“＋”，“－”分别用于外接触和内接触；ρ1，ρ2——两圆柱体的曲率半径，mm；E1，E2——两圆柱体材料的弹性模量，MPa；μ1,μ2——两圆柱体材料的泊松比。图1-3两个圆柱体的接触应力1.4.2刚度准则刚度是指机械零件在载荷作用下，抵抗弹性变形的能力。设计时应满足的刚度条件为1.4.3耐磨性准则磨损是由于表面的相对运动使零件工作表面的物质不断损失的现象，它是机械设备失效的重要原因。即1.5机械零件的结构工艺性图1-4退刀槽或砂轮越程槽(a)车；(b)磨；(c)刨2.零件的结构应便于装拆和调整零件的结构应便于装配、拆卸，并尽可能减少装配工作量。主要应考虑：(1)能装能拆。例如扳手工作空间。图1-5留出装入螺钉空间(a)不正确；(b)正确图1-6留出扳手工作空间(a)不正确；(b)正确1.6机械零件设计中的标准化标准化的优点：（1）可以用最先进的工艺方法进行标准零件的专业化大量生产，可大幅度降低劳动量、材料消耗和总成本，并易于保证质量。（2）可以改进零件的质量，提高零件的可靠性。（3）简化设计工作，缩短设计周期。（4）由于标准化带来的互换性，当标准零件失效时，可以很容易进行更换，使机器的维修工作大大简化。与标准化密切有关的是通用化。通用化是最大限度地减少和合并产品的型号、尺寸和材料品种等，使零件和部件尽量在不同规格的同类产品甚至不同类产品上通用。通用化是广义的标准化。对于同一产品，为了满足不同的使用要求，在基本结构或基本尺寸不变的条件下，规定出若干个辅助尺寸不同的产品，称为产品的系列化。系列化也是标准化的重要内容。例如对于同一结构，同一内径的滚动轴承，制出不同外径及宽度的产品，称为不同的系列。系列大小的规定，一般也是以优先数系为基础。工程上常采用几何级数作为优先数系的基础，其级数项的