機械設(shè)計基礎(chǔ)

1、Fundamentals of Machine Design課程指導(dǎo)課程指導(dǎo)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”國家級規(guī)劃教材國家級規(guī)劃教材北京高等教育精品教材北京高等教育精品教材高等院?，F(xiàn)代機械設(shè)計系列教材高等院校現(xiàn)代機械設(shè)計系列教材（非機類專業(yè)適用）（非機類專業(yè)適用）內(nèi)內(nèi) 容容：機械原理機械原理（Theory of Machines)：1717 學時學時機械零件機械零件（Machine Elements)： 3939 學時學時 共共5656學時。其中實驗學時。其中實驗4 4學時學時目目錄錄第一章第一章緒緒論論第二章第二章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第三章第三章平面連桿機構(gòu)平面連

2、桿機構(gòu)第四章第四章凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)第五章第五章間歇運動機構(gòu)間歇運動機構(gòu)第六章第六章機械的調(diào)速與平衡機械的調(diào)速與平衡第七章第七章連接連接目目錄錄第八章第八章?lián)闲詡鲃訐闲詡鲃拥诰耪碌诰耪聡Ш蟼鲃訃Ш蟼鲃拥谑碌谑螺喯递喯档谑徽碌谑徽螺S軸第十二章第十二章軸承軸承第十三章第十三章聯(lián)軸器、離合器和制動器聯(lián)軸器、離合器和制動器第十四章第十四章彈簧彈簧一、基本內(nèi)容及學習要求一、基本內(nèi)容及學習要求二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo)三、典型實例分析三、典型實例分析四、復(fù)習題四、復(fù)習題五、復(fù)習題參考答案五、復(fù)習題參考答案第一章第一章 緒緒論論回目錄 1 1基本內(nèi)容基本內(nèi)容 (1) (1) 機械的組成；機械的組成； (

3、2) (2) 機械設(shè)計的基本要求和一般程序；機械設(shè)計的基本要求和一般程序； (3) (3) 機械零件的主要失效形式和計算準則；機械零件的主要失效形式和計算準則； (4) (4) 機械零件的常用材料及選擇原則；機械零件的常用材料及選擇原則； (5) (5) 機械零件的制造工藝性及標準化；機械零件的制造工藝性及標準化； (6) (6) 機械設(shè)計的新發(fā)展；機械設(shè)計的新發(fā)展； (7) (7) 本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)。本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)。一、基本內(nèi)容及學習要求一、基本內(nèi)容及學習要求 2 2學習要求學習要求(1) (1) 了解了解機械的組成、基本要求和設(shè)計的一般程序機械的組成、基本要求和設(shè)計的一般

4、程序；(2) (2) 掌握掌握機械零件設(shè)計機械零件設(shè)計和計算方法；和計算方法；(3) (3) 機械零件的常用材料及選擇原則；機械零件的常用材料及選擇原則； (4) (4) 了解了解機械零件工藝性及標準化的意義機械零件工藝性及標準化的意義。 一、基本內(nèi)容及學習要求一、基本內(nèi)容及學習要求 1. 1. 機械的概念機械的概念 (1) (1) 定義：機械是機器和機構(gòu)的總稱。定義：機械是機器和機構(gòu)的總稱。(2) (2) 機器的特征：機器的特征： 機器的主體是若干機構(gòu)的組合；機器的主體是若干機構(gòu)的組合； 用于傳遞運動和動力；用于傳遞運動和動力； 具有變換和傳遞能量、物料和信息的功能。具有變換和傳遞能量、物料

5、和信息的功能。(3) (3) 機構(gòu)的特征：機構(gòu)的特征： 機構(gòu)是若干構(gòu)件的組合；機構(gòu)是若干構(gòu)件的組合； 各構(gòu)件間具有確定的位置。各構(gòu)件間具有確定的位置。 (4) (4) 機器和機構(gòu)的不同點：機構(gòu)不具有變換能量、物機器和機構(gòu)的不同點：機構(gòu)不具有變換能量、物料、信息的功能。料、信息的功能。(5) (5) 構(gòu)件和零件：構(gòu)件是運動的單元；零件是制造的構(gòu)件和零件：構(gòu)件是運動的單元；零件是制造的單元。單元。 二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) 在學習時，應(yīng)把注意力集中在了解本課程研究的對在學習時，應(yīng)把注意力集中在了解本課程研究的對象和內(nèi)容上象和內(nèi)容上 ，不要機械地理解機器和機構(gòu)的區(qū)別，因為，不

6、要機械地理解機器和機構(gòu)的區(qū)別，因為二者實際上并沒有本質(zhì)區(qū)別。我們有時把它們加以區(qū)分，二者實際上并沒有本質(zhì)區(qū)別。我們有時把它們加以區(qū)分，只是研究的重點不同。對機器來說，主要是研究其做功只是研究的重點不同。對機器來說，主要是研究其做功或能量轉(zhuǎn)化及其運轉(zhuǎn)的過程；而對機構(gòu)，則主要是研究或能量轉(zhuǎn)化及其運轉(zhuǎn)的過程；而對機構(gòu)，則主要是研究其運動及受力的情況，以及某些性能指標的確定等，所其運動及受力的情況，以及某些性能指標的確定等，所以說它們之間并沒有本質(zhì)的不同。當我們利用某種機構(gòu)以說它們之間并沒有本質(zhì)的不同。當我們利用某種機構(gòu)來做功或轉(zhuǎn)化能量時，它就成了機器；當我們只從組成來做功或轉(zhuǎn)化能量時，它就成了機器；

7、當我們只從組成情況和運動學角度來研究機器的傳動系統(tǒng)時，它可以視情況和運動學角度來研究機器的傳動系統(tǒng)時，它可以視為機構(gòu)。為機構(gòu)。 2. 2. 機器的組成機器的組成 機器的種類繁多，其結(jié)構(gòu)形式和用途各不相同。一部完機器的種類繁多，其結(jié)構(gòu)形式和用途各不相同。一部完整的機器的基本組成主要有下面三個部分：整的機器的基本組成主要有下面三個部分： (1) (1) 原動部分。它是驅(qū)動整個機器完成預(yù)定功能的動力原動部分。它是驅(qū)動整個機器完成預(yù)定功能的動力源，如電動機、內(nèi)燃機等。源，如電動機、內(nèi)燃機等。 (2) (2) 執(zhí)行部分（又稱工作部分）。它是機器中直接完成執(zhí)行部分（又稱工作部分）。它是機器中直接完成工作任

8、務(wù)的部分，如起重機的吊鉤、車床的刀架、磨床的砂工作任務(wù)的部分，如起重機的吊鉤、車床的刀架、磨床的砂輪、軋鋼機的壓輥等。輪、軋鋼機的壓輥等。 (3) (3) 傳動部分。它是介于原動部分和執(zhí)行部分之間，用傳動部分。它是介于原動部分和執(zhí)行部分之間，用來完成運動和動力參數(shù)轉(zhuǎn)換的部分。利用它可以實現(xiàn)減速、來完成運動和動力參數(shù)轉(zhuǎn)換的部分。利用它可以實現(xiàn)減速、增速、調(diào)速、改變運動形式及轉(zhuǎn)矩等，從而滿足執(zhí)行部分的增速、調(diào)速、改變運動形式及轉(zhuǎn)矩等，從而滿足執(zhí)行部分的各種要求。此部分是本課程研究的主要內(nèi)容。各種要求。此部分是本課程研究的主要內(nèi)容。 二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) 帶式運輸機帶式運輸機1 1電動機電動機

9、2 2齒輪傳動齒輪傳動 3 3運輸運輸帶帶 電動機電動機（動力部分）（動力部分）通過齒輪傳動減速后，帶動運輸通過齒輪傳動減速后，帶動運輸機滾輪轉(zhuǎn)動機滾輪轉(zhuǎn)動（傳動部分），（傳動部分），從而實現(xiàn)膠帶運動從而實現(xiàn)膠帶運動（執(zhí)行部分）（執(zhí)行部分）。二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) 3. 3. 機械設(shè)計機械設(shè)計 (1) (1) 機械設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求是：使用要求、經(jīng)機械設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求是：使用要求、經(jīng)濟性要求、人機和環(huán)境的要求、可靠性要求等。濟性要求、人機和環(huán)境的要求、可靠性要求等。 (2) (2) 機械設(shè)計的一般過程：機械設(shè)計的一般過程： 一般機械產(chǎn)品的設(shè)計分為以下幾個階段：一般機械產(chǎn)品的設(shè)計分為以下

10、幾個階段： 產(chǎn)品規(guī)劃階段：制定出機器的設(shè)計任務(wù)書。產(chǎn)品規(guī)劃階段：制定出機器的設(shè)計任務(wù)書。 方案設(shè)計階段：擬定機器的總體布置、傳動方案方案設(shè)計階段：擬定機器的總體布置、傳動方案和機構(gòu)運動簡圖等。和機構(gòu)運動簡圖等。 技術(shù)設(shè)計階段：完成全部圖樣、說明書等技術(shù)文技術(shù)設(shè)計階段：完成全部圖樣、說明書等技術(shù)文件。件。 施工設(shè)計階段：制定工藝規(guī)劃，完成生產(chǎn)準備。施工設(shè)計階段：制定工藝規(guī)劃，完成生產(chǎn)準備。 投產(chǎn)和售后服務(wù)。投產(chǎn)和售后服務(wù)。二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) 4 4機械零件的失效形式和計算準則機械零件的失效形式和計算準則 (1) (1) 機械、機構(gòu)、零件等由于某種原因喪失正常工機械、機構(gòu)、零件等由于某種原因

11、喪失正常工作能力的現(xiàn)象稱為失效。作能力的現(xiàn)象稱為失效。 (2) (2) 失效與損壞概念不同。以自行車為例，作為零件失效與損壞概念不同。以自行車為例，作為零件的車輪輻條損壞了幾根，并不影響乘騎，即自行車作為機的車輪輻條損壞了幾根，并不影響乘騎，即自行車作為機器并未失效；如果其鏈條因磨損而掉鏈，此時自然不能乘器并未失效；如果其鏈條因磨損而掉鏈，此時自然不能乘騎了，即失效了。騎了，即失效了。 (3) (3) 失效與斷裂破壞概念不同。機械零件由于強度不失效與斷裂破壞概念不同。機械零件由于強度不夠造成斷裂，屬于一種失效；除此之外，如機床主軸的剛夠造成斷裂，屬于一種失效；除此之外，如機床主軸的剛度不足，零

12、件表面過度磨損及其他各種破壞正常工作條件度不足，零件表面過度磨損及其他各種破壞正常工作條件的因素，又如帶傳動打滑等均屬于失效。的因素，又如帶傳動打滑等均屬于失效。 二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) 主要失效形式有：主要失效形式有： (1) (1) 斷裂：例如，齒輪輪齒根部的折斷、螺栓的斷斷裂：例如，齒輪輪齒根部的折斷、螺栓的斷裂等。裂等。 (2) (2) 過大的殘余變形：零件受載后產(chǎn)生過量的彈性過大的殘余變形：零件受載后產(chǎn)生過量的彈性變形；當零件的應(yīng)力超過材料的屈服極限，將產(chǎn)生塑變形；當零件的應(yīng)力超過材料的屈服極限，將產(chǎn)生塑性變形。性變形。 (3) (3) 表面失效：磨損、腐蝕和接觸疲勞等都會導(dǎo)致表面

13、失效：磨損、腐蝕和接觸疲勞等都會導(dǎo)致零件表面失效。零件表面失效。 (4) (4) 破壞正常工作條件而引起的失效：例如，帶傳破壞正常工作條件而引起的失效：例如，帶傳動發(fā)生打滑、齒輪傳動噪聲過大等。動發(fā)生打滑、齒輪傳動噪聲過大等。 二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) 5. 5. 機械零件的計算準則機械零件的計算準則根據(jù)零件的失效分析，設(shè)計時為防止零件失效，保證其工根據(jù)零件的失效分析，設(shè)計時為防止零件失效，保證其工作能力所依據(jù)的基本原則稱為計算準則。主要有強度準則和剛作能力所依據(jù)的基本原則稱為計算準則。主要有強度準則和剛度準則等。度準則等。 (1) (1) 強度準則：零件在外載荷作用下所產(chǎn)生的最大應(yīng)力強度準則

14、：零件在外載荷作用下所產(chǎn)生的最大應(yīng)力不超過零件的許用應(yīng)力不超過零件的許用應(yīng)力 。其表達式為。其表達式為 工作應(yīng)力工作應(yīng)力 許用應(yīng)力，即許用應(yīng)力，即 許用應(yīng)力材料極限應(yīng)力許用應(yīng)力材料極限應(yīng)力/ /安全系數(shù)，即安全系數(shù)，即limlimS S 材料的極限應(yīng)力應(yīng)根據(jù)工作應(yīng)力類型的不同來選擇。工作材料的極限應(yīng)力應(yīng)根據(jù)工作應(yīng)力類型的不同來選擇。工作應(yīng)力為靜應(yīng)力時，極限應(yīng)力對于脆性材料為強度極限，對于塑應(yīng)力為靜應(yīng)力時，極限應(yīng)力對于脆性材料為強度極限，對于塑性材料為屈服極限；工作應(yīng)力為變應(yīng)力時，極限應(yīng)力為其相應(yīng)性材料為屈服極限；工作應(yīng)力為變應(yīng)力時，極限應(yīng)力為其相應(yīng)應(yīng)力循環(huán)狀態(tài)的疲勞極限。應(yīng)力循環(huán)狀態(tài)的疲勞極限

15、。 二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) 計算載荷與名義載荷之間的關(guān)系為：計算載計算載荷與名義載荷之間的關(guān)系為：計算載荷等于名義載荷乘以載荷系數(shù)。荷等于名義載荷乘以載荷系數(shù)。 復(fù)習材料力學中學過的非對稱循環(huán)應(yīng)力、脈復(fù)習材料力學中學過的非對稱循環(huán)應(yīng)力、脈動循環(huán)應(yīng)力和對稱循環(huán)應(yīng)力的分類及特征，能繪動循環(huán)應(yīng)力和對稱循環(huán)應(yīng)力的分類及特征，能繪出應(yīng)力時間曲線，并能寫出最大應(yīng)力、最小應(yīng)出應(yīng)力時間曲線，并能寫出最大應(yīng)力、最小應(yīng)力、平均應(yīng)力、應(yīng)力幅和循環(huán)特性的計算公式。力、平均應(yīng)力、應(yīng)力幅和循環(huán)特性的計算公式。 二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) （2 2）剛度準則：零件在載荷作用下將產(chǎn)生彈性）剛度準則：零件在載荷作用下將產(chǎn)生彈性

16、變形。限制零件受載后產(chǎn)生的彈性變形量不超過機變形。限制零件受載后產(chǎn)生的彈性變形量不超過機器正常工作所允許的彈性變形量。其表達式為器正常工作所允許的彈性變形量。其表達式為 彎曲剛度：彎曲剛度： 撓度撓度 yyyy， 偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)角 扭轉(zhuǎn)剛度：扭轉(zhuǎn)剛度： 扭轉(zhuǎn)角扭轉(zhuǎn)角 彈性變形量可按理論計算或?qū)嶒灧椒ù_定，而彈性變形量可按理論計算或?qū)嶒灧椒ù_定，而許用變形量則應(yīng)隨不同的使用場合，按理論或經(jīng)驗許用變形量則應(yīng)隨不同的使用場合，按理論或經(jīng)驗確定其合理數(shù)值。確定其合理數(shù)值。 了解剛度對零件工作能力的影響和提高剛度的了解剛度對零件工作能力的影響和提高剛度的措施等有關(guān)知識。措施等有關(guān)知識。二、學習指導(dǎo)二、學習指

17、導(dǎo) (3) (3) 其他計算準則其他計算準則 振動穩(wěn)定性準則：了解機器產(chǎn)生振動的主要原因和避免共振的振動穩(wěn)定性準則：了解機器產(chǎn)生振動的主要原因和避免共振的方法。方法。 壽命準則：影響零件壽命的主要因素是磨損、腐蝕和疲勞。壽命準則：影響零件壽命的主要因素是磨損、腐蝕和疲勞。 熱平衡準則：在工作中發(fā)生摩擦的零件會產(chǎn)生熱量，故應(yīng)對發(fā)熱平衡準則：在工作中發(fā)生摩擦的零件會產(chǎn)生熱量，故應(yīng)對發(fā)熱較大的零件進行熱平衡計算。熱較大的零件進行熱平衡計算。 可靠性準則：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定可靠性準則：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率稱為可靠度，機器的可靠度取決于零部件的可靠

18、度及它功能的概率稱為可靠度，機器的可靠度取決于零部件的可靠度及它們的組合關(guān)系。了解設(shè)計時提高系統(tǒng)可靠度的措施。們的組合關(guān)系。了解設(shè)計時提高系統(tǒng)可靠度的措施。 同一種零件可能有幾種不同的失效形式，對應(yīng)于各種失效形式同一種零件可能有幾種不同的失效形式，對應(yīng)于各種失效形式就有不同的工作能力，設(shè)計時，應(yīng)對滿足零件上述準則的各種工作就有不同的工作能力，設(shè)計時，應(yīng)對滿足零件上述準則的各種工作能力進行比較，取其較小者作為設(shè)計依據(jù)。能力進行比較，取其較小者作為設(shè)計依據(jù)。 二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) 6 6機械零件材料的選用原則機械零件材料的選用原則 機械零件常用的材料有鋼、鑄鐵、有色金屬和非金屬機械零件常用的材

19、料有鋼、鑄鐵、有色金屬和非金屬等，其牌號、性能及熱處理知識可查閱機械設(shè)計手冊。等，其牌號、性能及熱處理知識可查閱機械設(shè)計手冊。 在機械設(shè)計中選擇材料是重要問題。設(shè)計者在選擇材在機械設(shè)計中選擇材料是重要問題。設(shè)計者在選擇材料時，應(yīng)充分了解材料的性能和適用條件，并考慮零件的料時，應(yīng)充分了解材料的性能和適用條件，并考慮零件的使用要求、工藝要求和經(jīng)濟性要求等。使用要求、工藝要求和經(jīng)濟性要求等。 7. 7.機械零件的制造工藝性及標準化機械零件的制造工藝性及標準化 (1) (1) 機械零件的工藝性機械零件的工藝性 零件的工藝性是指在既定的生產(chǎn)條件和規(guī)模下，能用零件的工藝性是指在既定的生產(chǎn)條件和規(guī)模下，能用

20、較少的勞動和成本把零件制造和裝配出來。為此，設(shè)計者較少的勞動和成本把零件制造和裝配出來。為此，設(shè)計者必須了解零件的制造工藝，能從材料選擇、毛坯制造、機必須了解零件的制造工藝，能從材料選擇、毛坯制造、機械加工、裝配以及維修等環(huán)節(jié)考慮有關(guān)的工藝問題。械加工、裝配以及維修等環(huán)節(jié)考慮有關(guān)的工藝問題。 二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) (2) (2) 機械設(shè)計中的標準化機械設(shè)計中的標準化 零件的標準化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化是我國零件的標準化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化是我國實行的一項重要的技術(shù)經(jīng)濟政策。實行的一項重要的技術(shù)經(jīng)濟政策。 標準化的意義在于：減輕設(shè)計工作量，利于把主要精標準化的意義在于：減輕設(shè)計

21、工作量，利于把主要精力用于關(guān)鍵零部件的創(chuàng)新設(shè)計；可安排專門工廠集中生產(chǎn)力用于關(guān)鍵零部件的創(chuàng)新設(shè)計；可安排專門工廠集中生產(chǎn)標準零部件，有利于降低成本，提高互換性；有利于改進標準零部件，有利于降低成本，提高互換性；有利于改進和提高產(chǎn)品質(zhì)量，擴大和開發(fā)新產(chǎn)品，便于修理和更換。和提高產(chǎn)品質(zhì)量，擴大和開發(fā)新產(chǎn)品，便于修理和更換。 我國現(xiàn)行標準分為國家標準（我國現(xiàn)行標準分為國家標準（GBGB）、部頒標準（）、部頒標準（JBJB、YBYB等）和企業(yè)標準。出口產(chǎn)品采用國際標準（等）和企業(yè)標準。出口產(chǎn)品采用國際標準（ISOISO）。）。 二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) 1. 1. 零件受靜載荷產(chǎn)生變應(yīng)力零件受靜載荷產(chǎn)

22、生變應(yīng)力 零件所受的載荷是靜載荷還是變載荷比較容零件所受的載荷是靜載荷還是變載荷比較容易判別，但在分析零件應(yīng)力類型時，有時易發(fā)生易判別，但在分析零件應(yīng)力類型時，有時易發(fā)生錯誤，特別是在靜載荷作用下（此時可能產(chǎn)生靜錯誤，特別是在靜載荷作用下（此時可能產(chǎn)生靜應(yīng)力也可能產(chǎn)生變應(yīng)力）。在靜載荷下作回轉(zhuǎn)或應(yīng)力也可能產(chǎn)生變應(yīng)力）。在靜載荷下作回轉(zhuǎn)或周期運動的零件就會產(chǎn)生變應(yīng)力，這種情況經(jīng)常周期運動的零件就會產(chǎn)生變應(yīng)力，這種情況經(jīng)常遇到。幾種常用零件受靜載荷時產(chǎn)生變應(yīng)力的舉遇到。幾種常用零件受靜載荷時產(chǎn)生變應(yīng)力的舉例見下表。例見下表。 三、典型實例分析三、典型實例分析1T三、典型實例分析三、典型實例分析1T

23、1T1T1T整整 體體 強強 度度 表表 面面 強強 度度 帶帶 傳傳 動動 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 動動 心心 軸軸 齒齒 輪輪 傳傳 動動滾滾 動動 軸軸 承承 齒根彎曲齒根彎曲齒面接觸齒面接觸 帶受不對稱循帶受不對稱循環(huán)拉應(yīng)力環(huán)拉應(yīng)力T T1 1帶運動周期帶運動周期 轉(zhuǎn)動心軸受對稱轉(zhuǎn)動心軸受對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力循環(huán)彎曲應(yīng)力T T1 1軸轉(zhuǎn)動周期軸轉(zhuǎn)動周期 雙向回轉(zhuǎn)齒輪齒根受雙向回轉(zhuǎn)齒輪齒根受對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力 單向回轉(zhuǎn)齒輪齒根受單向回轉(zhuǎn)齒輪齒根受脈動循環(huán)彎曲應(yīng)力脈動循環(huán)彎曲應(yīng)力T T1 1齒輪受力周期齒輪受力周期 齒面受脈動循環(huán)齒面受脈動循環(huán)接觸應(yīng)力接觸應(yīng)力T T1 1輪齒受力周輪齒受力周期期

24、外圈滾道表面受脈外圈滾道表面受脈動循環(huán)接觸應(yīng)力動循環(huán)接觸應(yīng)力T T1 1外圈滾道表面外圈滾道表面受力周期受力周期 T1tdcbbcdT1tOT1btOObT1HOt T1tOH 1 1是非題是非題(1) (1) 受靜載荷作用的零件中產(chǎn)生的應(yīng)力稱為靜應(yīng)力。受靜載荷作用的零件中產(chǎn)生的應(yīng)力稱為靜應(yīng)力。 ( )( )(2) (2) 零件本身重量在零件中產(chǎn)生的應(yīng)力，因為重力的方向是一零件本身重量在零件中產(chǎn)生的應(yīng)力，因為重力的方向是一定的，所以產(chǎn)生的應(yīng)力都是靜應(yīng)力。定的，所以產(chǎn)生的應(yīng)力都是靜應(yīng)力。 ( )( )(3) (3) 根據(jù)機器的額定功率計算出作用在零件上的載荷稱為名義根據(jù)機器的額定功率計算出作用在

25、零件上的載荷稱為名義載荷。載荷。 ( )( )(4) (4) 合金鋼是塑性材料。合金鋼是塑性材料。 ( )( )(5) (5) 灰鑄鐵的抗拉和抗壓能力是相近似的?；诣T鐵的抗拉和抗壓能力是相近似的。 ( )( )四、復(fù)習題四、復(fù)習題 2 2填空題填空題 (1) (1) 機械是機械是 和和 的的總稱總稱。 (2) (2) 舉出舉出三種機械設(shè)計的新方法三種機械設(shè)計的新方法： ； ； 。 (3) (3) 標準代號標準代號GBGB代表代表 ，ISOISO代表代表 。 選擇題選擇題 (1) (1) 計算載荷等于計算載荷等于 。 a a機械零件的外載荷機械零件的外載荷 b b載荷系數(shù)與名義載荷的乘積載荷系數(shù)

26、與名義載荷的乘積 d d動載荷加名義載荷動載荷加名義載荷 c c零件必要的承載能力零件必要的承載能力四、復(fù)習題四、復(fù)習題 (2) (2) 零件在零件在 長期作用下將引起疲勞破壞。長期作用下將引起疲勞破壞。 a a交變應(yīng)力交變應(yīng)力 b b靜應(yīng)力靜應(yīng)力 d d切應(yīng)力切應(yīng)力 d d正應(yīng)力正應(yīng)力 (3) 45(3) 45鋼的含碳量為鋼的含碳量為 。 a a4.5%4.5% b b42%42%50%50%c c0.045%0.045%d d0.45%0.45% (4) (4) 對大量生產(chǎn)、強度要求高、尺寸不大、形狀較簡單的零件，對大量生產(chǎn)、強度要求高、尺寸不大、形狀較簡單的零件， 應(yīng)選擇應(yīng)選擇 。 a

27、a自由鍛造毛坯自由鍛造毛坯 b b沖壓毛坯沖壓毛坯 c c模鍛毛坯模鍛毛坯 d d鑄造毛坯鑄造毛坯 (5) (5) 對于大型齒輪減速器的箱體，單件生產(chǎn)時最好采用對于大型齒輪減速器的箱體，單件生產(chǎn)時最好采用 。 a a灰鑄鐵鑄造灰鑄鐵鑄造 b b鋼板焊接鋼板焊接 c c球墨鑄鐵鑄造球墨鑄鐵鑄造 d d鑄鋼鑄鋼 四、復(fù)習題四、復(fù)習題 問答題問答題(1) (1) 本課程的性質(zhì)與任務(wù)是什么？和前面學過的幾門技術(shù)基本課程的性質(zhì)與任務(wù)是什么？和前面學過的幾門技術(shù)基礎(chǔ)課相比，本課程有什么特點？應(yīng)采取怎樣的學習方法？礎(chǔ)課相比，本課程有什么特點？應(yīng)采取怎樣的學習方法？ (2) (2) 機器與機構(gòu)有何區(qū)別？試舉例

28、說明。機器與機構(gòu)有何區(qū)別？試舉例說明。 (3) (3) 構(gòu)件與零件有何區(qū)別？試舉例說明。構(gòu)件與零件有何區(qū)別？試舉例說明。(4) (4) 什么叫一般尺寸和參數(shù)的通用零件？試就一臺機器中的什么叫一般尺寸和參數(shù)的通用零件？試就一臺機器中的連接零件、傳動零件、軸系零件和其他零件各舉兩例。連接零件、傳動零件、軸系零件和其他零件各舉兩例。 (5) (5) 指出洗衣機中若干專用零件和通用零件。指出洗衣機中若干專用零件和通用零件。(6) (6) 指出下列機器的動力部分、傳動部分、控制部分和執(zhí)行指出下列機器的動力部分、傳動部分、控制部分和執(zhí)行部分：部分：汽車；汽車；自行車；自行車；車床；車床；電風扇；電風扇；電

29、梯。電梯。四、復(fù)習題四、復(fù)習題 (7) (7) 對對具有下述功用的機器各舉出兩個實例具有下述功用的機器各舉出兩個實例： 原動機；原動機； 將將機械能變換為其機械能變換為其他形式能量的機器；他形式能量的機器； 傳遞傳遞物料的物料的機器；機器； 傳遞傳遞機械能的機器機械能的機器。(8) (8) 什么什么是機械設(shè)計是機械設(shè)計中的三化？它有什么意義？中的三化？它有什么意義？(9) (9) 以以自行車為例說明如何推行系列化、自行車為例說明如何推行系列化、通用化和標準化？通用化和標準化？(10) (10) 設(shè)計設(shè)計機器應(yīng)滿足哪些要求機器應(yīng)滿足哪些要求？ (11) (11) 機器機器的機架可用鑄鐵、鑄鋼、鑄

30、鋁或鋼板焊接而成，分析的機架可用鑄鐵、鑄鋼、鑄鋁或鋼板焊接而成，分析它們的優(yōu)缺點和適用場合它們的優(yōu)缺點和適用場合。(12) (12) 機械設(shè)計的基本要求是機械設(shè)計的基本要求是什么什么？(13) (13) 通過通過本課程學習應(yīng)達到哪些要求本課程學習應(yīng)達到哪些要求？四、復(fù)習題四、復(fù)習題 5 5分析題分析題 由于電子計算器的發(fā)展，使計算尺退出由于電子計算器的發(fā)展，使計算尺退出了產(chǎn)品市場。請你舉出一種機械產(chǎn)品，分析了產(chǎn)品市場。請你舉出一種機械產(chǎn)品，分析其由于有新產(chǎn)品出現(xiàn)而退出市場的原因。其由于有新產(chǎn)品出現(xiàn)而退出市場的原因。四、復(fù)習題四、復(fù)習題 (1) (1) 錯錯 (2) (2) 錯錯 (3) (3)

31、 對對 (4) (4) 對對 (5) (5) 對對 (1) (1) 機器機器，機構(gòu)，機構(gòu) (2) (2) 計算機輔助設(shè)計計算機輔助設(shè)計，優(yōu)化設(shè)計，可靠性設(shè)計，優(yōu)化設(shè)計，可靠性設(shè)計 (3) (3) 國家標準國家標準，國際標準，國際標準 (1) b (2) a (3) d (4) c (5) b (1) b (2) a (3) d (4) c (5) b五、復(fù)習題參考答案五、復(fù)習題參考答案一、基本內(nèi)容及學習要求一、基本內(nèi)容及學習要求二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo)三、典型實例分析三、典型實例分析四四、復(fù)習題、復(fù)習題五、復(fù)習題參考答案五、復(fù)習題參考答案第二章第二章 平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析回目錄

32、 1 1基本內(nèi)容基本內(nèi)容(1) (1) 平面運動副及其分類；平面運動副及其分類；(2) (2) 平面機構(gòu)運動簡圖的繪制方法；平面機構(gòu)運動簡圖的繪制方法；(3) (3) 平面機構(gòu)自由度的計算。平面機構(gòu)自由度的計算。一、基本內(nèi)容及學習要求一、基本內(nèi)容及學習要求 2 2學習要求學習要求 (1) (1) 熟悉構(gòu)件自由度、約束和運動副的概念，掌握熟悉構(gòu)件自由度、約束和運動副的概念，掌握各種平面運動副和高副的一般表示方法。通過實踐初步各種平面運動副和高副的一般表示方法。通過實踐初步掌握將實際機構(gòu)繪制成機構(gòu)運動簡圖的技能。掌握將實際機構(gòu)繪制成機構(gòu)運動簡圖的技能。 (2) (2) 能識別平面機構(gòu)運動簡圖中的復(fù)

33、合鉸鏈、局部能識別平面機構(gòu)運動簡圖中的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束，會運用公式計算平面機構(gòu)的自由度并自由度和虛約束，會運用公式計算平面機構(gòu)的自由度并判斷其運動是否確定。判斷其運動是否確定。一、基本內(nèi)容及學習要求一、基本內(nèi)容及學習要求3 3重點重點(1) (1) 運動副的概念及分類，能看懂并能繪制平運動副的概念及分類，能看懂并能繪制平面機構(gòu)運動簡圖；面機構(gòu)運動簡圖；(2) (2) 機構(gòu)自由度的計算及機構(gòu)具有確定運動的機構(gòu)自由度的計算及機構(gòu)具有確定運動的條件。條件。 4 4難點難點復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束的判斷。復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束的判斷。一、基本內(nèi)容及學習要求一、基本內(nèi)容及學習要求二

34、、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) 1. 1. 運動副運動副 兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運動的連兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運動的連接稱為運動副。兩構(gòu)件通過面接觸所構(gòu)成的運動接稱為運動副。兩構(gòu)件通過面接觸所構(gòu)成的運動副稱為低副，見圖副稱為低副，見圖2-12-1；兩構(gòu)件通過點或線接觸；兩構(gòu)件通過點或線接觸所構(gòu)成的運動副稱為高副，見圖所構(gòu)成的運動副稱為高副，見圖2-2 2-2 。 為方便學習和記憶，將平面機構(gòu)常用運動副為方便學習和記憶，將平面機構(gòu)常用運動副及其特性列于下表中。及其特性列于下表中。 二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) 類類 別別引入約束數(shù)引入約束數(shù)保留自由度數(shù)保留自由度數(shù)特特 點點 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動移動移動

35、轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動移動移動低低副副轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副 0210 兩構(gòu)件間面接觸，能兩構(gòu)件間面接觸，能承受較大壓力，易于潤承受較大壓力，易于潤滑，經(jīng)久耐用，具有運滑，經(jīng)久耐用，具有運動可逆性動可逆性 移動副移動副1101高高副副凸輪副凸輪副0111 兩構(gòu)件間為點或線接兩構(gòu)件間為點或線接觸，單位壓力較大，易觸，單位壓力較大，易磨損，因具有較多自由磨損，因具有較多自由度，所以比低副易獲得度，所以比低副易獲得復(fù)雜運動規(guī)律復(fù)雜運動規(guī)律 齒輪副齒輪副0111二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo)轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副 移動副移動副 低副：低副： a.a. 面接觸；面接觸； b. b. 有一個自由度，轉(zhuǎn)動或移動。有一個自由度，轉(zhuǎn)動或移動。 （約束

36、了二個自由度）（約束了二個自由度）圖圖2-1二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) 高副：高副： a.a. 點或線接觸；點或線接觸； b. b. 有兩個自由度，轉(zhuǎn)動有兩個自由度，轉(zhuǎn)動 + + 移動。移動。 （約束了一個自由度）（約束了一個自由度）圖圖2-21 1構(gòu)件構(gòu)件1 2 2構(gòu)件構(gòu)件2二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) 2. 2. 機構(gòu)運動簡圖的繪制方法機構(gòu)運動簡圖的繪制方法 繪制機構(gòu)運動簡圖時，要用簡單的線條表示構(gòu)件，用規(guī)定的符繪制機構(gòu)運動簡圖時，要用簡單的線條表示構(gòu)件，用規(guī)定的符號表示運動副。為了反映機構(gòu)的真實運動，代表轉(zhuǎn)動副的圓，其圓號表示運動副。為了反映機構(gòu)的真實運動，代表轉(zhuǎn)動副的圓，其圓心必須與相對回轉(zhuǎn)

37、中心重合；代表移動副的滑塊，其導(dǎo)路方向必須心必須與相對回轉(zhuǎn)中心重合；代表移動副的滑塊，其導(dǎo)路方向必須與相對移動方向一致；如兩構(gòu)件組成高副，應(yīng)畫出兩構(gòu)件接觸處的與相對移動方向一致；如兩構(gòu)件組成高副，應(yīng)畫出兩構(gòu)件接觸處的輪廓曲線；應(yīng)特別注意合理選擇視圖平面，并確定一個瞬時的機構(gòu)輪廓曲線；應(yīng)特別注意合理選擇視圖平面，并確定一個瞬時的機構(gòu)位置，通常選取平行于機構(gòu)的運動平面為視圖平面，必要時還可以位置，通常選取平行于機構(gòu)的運動平面為視圖平面，必要時還可以再補充輔助視圖；一個機構(gòu)運動簡圖一般只表示出一個瞬時的機構(gòu)再補充輔助視圖；一個機構(gòu)運動簡圖一般只表示出一個瞬時的機構(gòu)位置，如無特殊指明某一位置要求，則應(yīng)

38、選擇各構(gòu)件不相互重疊的位置，如無特殊指明某一位置要求，則應(yīng)選擇各構(gòu)件不相互重疊的機構(gòu)位置，以使圖面簡單清晰。機構(gòu)位置，以使圖面簡單清晰。 要求學生能對實際機構(gòu)進行測量并繪制出機構(gòu)運動簡圖，同時要求學生能對實際機構(gòu)進行測量并繪制出機構(gòu)運動簡圖，同時能較熟練地看懂教材中的平面機構(gòu)運動簡圖。能較熟練地看懂教材中的平面機構(gòu)運動簡圖。 二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) 平面機構(gòu)自由度的計算平面機構(gòu)自由度的計算 (1) (1) 平面機構(gòu)自由度的計算公式：平面機構(gòu)自由度的計算公式：F F =3=3n n-2-2P PL L - -P PH H (2) (2) 在計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的問題在計算平面機構(gòu)自由度時

39、應(yīng)注意的問題 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈。如果如果m m個構(gòu)件在一處組成鉸鏈，則該處個構(gòu)件在一處組成鉸鏈，則該處的轉(zhuǎn)動副數(shù)目應(yīng)為的轉(zhuǎn)動副數(shù)目應(yīng)為 ( (m m1) 1) 個。應(yīng)注意復(fù)合鉸鏈是指兩個個。應(yīng)注意復(fù)合鉸鏈是指兩個以上構(gòu)件同時在一處用轉(zhuǎn)動副相連，而不應(yīng)僅僅根據(jù)若干以上構(gòu)件同時在一處用轉(zhuǎn)動副相連，而不應(yīng)僅僅根據(jù)若干構(gòu)件匯交來判斷。如圖構(gòu)件匯交來判斷。如圖2-32-3所示所示，鉸鏈，鉸鏈C 處構(gòu)件處構(gòu)件2 2、3 3、4 4構(gòu)構(gòu)成復(fù)合鉸鏈，成復(fù)合鉸鏈，C 處要按兩個轉(zhuǎn)動副計算；而鉸鏈處要按兩個轉(zhuǎn)動副計算；而鉸鏈E 處雖有處雖有4 4、5 5、6 6三個構(gòu)件匯交，其中構(gòu)件三個構(gòu)件匯交，其中構(gòu)件5 5、

40、6 6 構(gòu)成移動副，構(gòu)件構(gòu)成移動副，構(gòu)件4 4、5 5構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，因此構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，因此E 處三個構(gòu)件構(gòu)成一個移動副和一處三個構(gòu)件構(gòu)成一個移動副和一個轉(zhuǎn)動副，不存在復(fù)合鉸鏈。個轉(zhuǎn)動副，不存在復(fù)合鉸鏈。 24312345C6Ea)a)b)b)圖圖2-3c)c)二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) 局部自由度局部自由度( (圖圖2-4)2-4)。與整個機構(gòu)運動無關(guān)的自由度稱。與整個機構(gòu)運動無關(guān)的自由度稱為局部自由度，在計算機構(gòu)自由度時應(yīng)除去不計。在平面機構(gòu)為局部自由度，在計算機構(gòu)自由度時應(yīng)除去不計。在平面機構(gòu)中，局部自由度主要出現(xiàn)在有滾子的場合，見圖中，局部自由度主要出現(xiàn)在有滾子的場合，見圖 2-42-4C處，

41、滾處，滾子繞其回轉(zhuǎn)中心的運動是局部自由度，為了防止誤判構(gòu)件數(shù)和子繞其回轉(zhuǎn)中心的運動是局部自由度，為了防止誤判構(gòu)件數(shù)和運動副數(shù)，建議將滾子與安裝件假設(shè)焊在一起，計算時要將滾運動副數(shù)，建議將滾子與安裝件假設(shè)焊在一起，計算時要將滾子與構(gòu)件子與構(gòu)件2 2作為一個構(gòu)件來處理。作為一個構(gòu)件來處理。圖圖2-42-4c)二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) 虛約束。虛約束。 虛約束的判別是本章的難點。我們知道，虛約束的判別是本章的難點。我們知道，在機構(gòu)中，當兩構(gòu)件組成運動副時，將引入約束限制兩構(gòu)件在機構(gòu)中，當兩構(gòu)件組成運動副時，將引入約束限制兩構(gòu)件間的相對運動。但是，有的運動副所引入的某些約束，可能間的相對運動。但是，有

42、的運動副所引入的某些約束，可能與其他約束重復(fù)，即這些約束對機構(gòu)運動的限制與其他約束與其他約束重復(fù)，即這些約束對機構(gòu)運動的限制與其他約束對機構(gòu)運動的限制重復(fù)，因而對機構(gòu)的運動實際起不到約束對機構(gòu)運動的限制重復(fù)，因而對機構(gòu)的運動實際起不到約束作用，這種約束稱為作用，這種約束稱為“虛約束虛約束”。在計算機構(gòu)自由度時，應(yīng)。在計算機構(gòu)自由度時，應(yīng)將虛約束除去不計。虛約束比較復(fù)雜，故只要求理解和熟悉將虛約束除去不計。虛約束比較復(fù)雜，故只要求理解和熟悉以下幾種場合中的虛約束。以下幾種場合中的虛約束。 二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) a) a) 由兩構(gòu)件組成多個導(dǎo)路平行的移動副而產(chǎn)生的虛約由兩構(gòu)件組成多個導(dǎo)路平行的

43、移動副而產(chǎn)生的虛約束，見圖束，見圖2-5 2-5 H、G處，這種虛約束出現(xiàn)的情況最多，應(yīng)引起處，這種虛約束出現(xiàn)的情況最多，應(yīng)引起足夠的重視。足夠的重視。 b) b) 由兩構(gòu)件組成多個軸線重合的轉(zhuǎn)動副而出現(xiàn)的虛約由兩構(gòu)件組成多個軸線重合的轉(zhuǎn)動副而出現(xiàn)的虛約束，見教材圖束，見教材圖2-142-14，齒輪軸，齒輪軸2 2由由機架機架1 1上的兩個軸承支承，在上的兩個軸承支承，在計算自由度時，應(yīng)按一個轉(zhuǎn)動副計算。計算自由度時，應(yīng)按一個轉(zhuǎn)動副計算。圖圖2-5 虛約束虛約束 H G二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) c) c) 機構(gòu)中對傳遞運動起重復(fù)作用的對稱部分，將引起機構(gòu)中對傳遞運動起重復(fù)作用的對稱部分，將引起

44、虛約束。見圖虛約束。見圖2-62-6，中心輪，中心輪1 1經(jīng)過行星輪經(jīng)過行星輪2 2、2 2和和2 2驅(qū)動內(nèi)齒驅(qū)動內(nèi)齒輪輪3 3，為了使機構(gòu)受力均勻和改善動平衡性能，常對稱安裝行，為了使機構(gòu)受力均勻和改善動平衡性能，常對稱安裝行星輪，從運動傳遞的角度來說僅有一個行星輪星輪，從運動傳遞的角度來說僅有一個行星輪2 2起作用，其余起作用，其余兩個行星輪兩個行星輪2 2和和2 2引入的約束為虛約束，計算機構(gòu)自由度引入的約束為虛約束，計算機構(gòu)自由度時應(yīng)除去不計。該周轉(zhuǎn)輪系的自由度按時應(yīng)除去不計。該周轉(zhuǎn)輪系的自由度按 n n =3=3，P PL L=3=3，P PH H =2 =2來來計算。所以計算。所以

45、F=3n2PLPH=33232=1 圖圖2-62-6二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) d) d) 在平行四邊形機構(gòu)中加入一在平行四邊形機構(gòu)中加入一個與某邊平行且相等的構(gòu)件，造成軌個與某邊平行且相等的構(gòu)件，造成軌跡重合而產(chǎn)生的虛約束，見圖跡重合而產(chǎn)生的虛約束，見圖2-72-7，構(gòu)件構(gòu)件5 5引入的運動副為虛約束，計算引入的運動副為虛約束，計算機構(gòu)的自由度時要將構(gòu)件機構(gòu)的自由度時要將構(gòu)件5 5及運動副及運動副均除去不計。此時均除去不計。此時 n n=3=3，P PL L =4 =4，P PH H =0=0，故機構(gòu)的自由度數(shù)為，故機構(gòu)的自由度數(shù)為F F=3=3n n2 2P PL LP PH H=3=33

46、32 24 40=10=1其他類型的軌跡重合比較復(fù)雜，可參見有關(guān)資料。其他類型的軌跡重合比較復(fù)雜，可參見有關(guān)資料。圖圖2-75二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo) (3) (3) 機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件 機構(gòu)原動件的數(shù)目機構(gòu)原動件的數(shù)目N N必須等于機構(gòu)自由度的數(shù)目必須等于機構(gòu)自由度的數(shù)目F F。如果如果F FN N，則機構(gòu)運動不確定；如果，則機構(gòu)運動不確定；如果F FN N，則機構(gòu)不能，則機構(gòu)不能運動。運動。 在進行平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析時，有時會遇到這樣的在進行平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析時，有時會遇到這樣的問題，即所設(shè)計或分析的機構(gòu)，經(jīng)過計算，其自由度數(shù)問題，即所設(shè)計或分析的機構(gòu)，經(jīng)過計算，

47、其自由度數(shù)F F0 0。顯然，該構(gòu)件組合不能運動，故也不能稱其為機。顯然，該構(gòu)件組合不能運動，故也不能稱其為機構(gòu)。構(gòu)。 二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo)三、典型實例分析三、典型實例分析 例例2-1 2-1 圖圖2-82-8為簡易沖床設(shè)計方案，畫結(jié)構(gòu)簡圖并分析其為簡易沖床設(shè)計方案，畫結(jié)構(gòu)簡圖并分析其能否運動，設(shè)法改正錯誤。能否運動，設(shè)法改正錯誤。圖圖2-8 解：由圖解：由圖2-9a 2-9a 得得 n n=3=3，P PL L=4=4，P PH H=1=1。 機構(gòu)自由度為機構(gòu)自由度為F F = 3 = 3 n n2 2P PL LP PH H =3=33 32 24 41 = 01 = 0 計算結(jié)果表明

48、：該構(gòu)件組合不能運動，原方案需要按以下計算結(jié)果表明：該構(gòu)件組合不能運動，原方案需要按以下方法修改。方法修改。 1) 1) 在機構(gòu)的適當位置增加一個活動構(gòu)件和一個低副；在機構(gòu)的適當位置增加一個活動構(gòu)件和一個低副； 2) 2) 在機構(gòu)的適當位置用一個高副代替一個低副。在機構(gòu)的適當位置用一個高副代替一個低副。 按按 1)1)、2)2)修改后的機構(gòu)能滿足工作的要求，其運動簡圖見修改后的機構(gòu)能滿足工作的要求，其運動簡圖見圖圖2-9 b2-9 b、c c、d d，它們的機構(gòu)自由度數(shù)，它們的機構(gòu)自由度數(shù)F F 均為均為1 1，即當機構(gòu)具有，即當機構(gòu)具有一個原動件時，該機構(gòu)具有確定的運動。一個原動件時，該機構(gòu)

49、具有確定的運動。三、典型實例分析三、典型實例分析 b a c d 圖圖2-9）三、典型實例分析三、典型實例分析 例例2-2 2-2 計算圖計算圖2-102-10中牛頭刨床傳動機構(gòu)的自由度。中牛頭刨床傳動機構(gòu)的自由度。 解：解：n n=6=6，P PL L= 8= 8，P PH H=1=1。 F F=3=3n n-2-2P PL L- -P PH H=3=3 6-26-2 8-1=18-1=1即該機構(gòu)只有一個自由度，與原即該機構(gòu)只有一個自由度，與原動件數(shù)相同（齒輪動件數(shù)相同（齒輪3 3為原動件）為原動件）。所以所以, ,滿足機構(gòu)具有確定運動滿足機構(gòu)具有確定運動的條件。的條件。圖圖2-10三、典型

50、實例分析三、典型實例分析 例例2-3 2-3 已知一機構(gòu)如圖已知一機構(gòu)如圖2-112-11所示，求其自由度。所示，求其自由度。 解：解：1. 1. A A、B B、C C、D D 處為復(fù)合鉸鏈處為復(fù)合鉸鏈 2. 2. n n =7 =7 P PL L= 10 = 10 P PH H=0=0 F F =3=3n n-2-2P PL L- -P PH H=3=3 7-27-2 10-0=110-0=1即該機構(gòu)只有一個自由度，與原動件數(shù)即該機構(gòu)只有一個自由度，與原動件數(shù)相同（桿相同（桿8 8為原動件）為原動件）。所以所以, ,滿足機構(gòu)滿足機構(gòu)具有確定運動的條件。具有確定運動的條件。圖圖2-11三、典

51、型實例分析三、典型實例分析 例例2-4 2-4 已知一機構(gòu)如圖已知一機構(gòu)如圖2-122-12所示，求其自由度。所示，求其自由度。 解：解：n n=4 =4 P PL L= 6 = 6 P PH H=0=0 F F=3=3n n-2-2P PL L- -P PH H=3=3 4-24-2 6-0=0 6-0=0 即該機構(gòu)自由度為即該機構(gòu)自由度為0 0，它的各構(gòu)，它的各構(gòu)件之間不能產(chǎn)生相對運動件之間不能產(chǎn)生相對運動。12345圖圖2-12三、典型實例分析三、典型實例分析 例例2-5 2-5 計算圖計算圖2-132-13所示大篩機構(gòu)的自由度。所示大篩機構(gòu)的自由度。 解：解：E E或或 E E 為虛約

52、束為虛約束 C C 為復(fù)合鉸鏈為復(fù)合鉸鏈 F F 為局部自由度為局部自由度 n n=7 =7 P PL L= 9 = 9 P PH H=1=1 F F=3=3n n-2-2P PL L- -P PH H=3=3 7-27-2 9-1=2 9-1=2 即該機構(gòu)自由度為即該機構(gòu)自由度為2 2 ，具有兩個原動件，即桿，具有兩個原動件，即桿ABAB、凸輪、凸輪O O。圖圖2-13三、典型實例分析三、典型實例分析 例例2-6 2-6 圖圖2-142-14為電為電動鉸車上的周轉(zhuǎn)輪系傳動動鉸車上的周轉(zhuǎn)輪系傳動機構(gòu)。試分別計算閘瓦機構(gòu)。試分別計算閘瓦K K 制動和未制動時機構(gòu)的自制動和未制動時機構(gòu)的自由度。由

53、度。圖圖2-14三、典型實例分析三、典型實例分析 KHABDCE 解：解：(1) (1) 當閘瓦當閘瓦K未制動時，機構(gòu)中的活動構(gòu)件有齒輪未制動時，機構(gòu)中的活動構(gòu)件有齒輪1 1、2 2、3 3及及轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)臂H H，A、B、C 三處為轉(zhuǎn)動副，其中三處為轉(zhuǎn)動副，其中B 處有復(fù)合鉸鏈，處有復(fù)合鉸鏈，D、E 兩處為兩處為高副。即高副。即n n =4 =4，P PL L=4=4，P PH H=2=2，故該機構(gòu)的自由度為，故該機構(gòu)的自由度為F F = 3 = 3 n n2 2P PL LP PH H =3 =34 42 24 42 = 22 = 2 該機構(gòu)具有兩個自由度。這種具有兩個自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為差該機

54、構(gòu)具有兩個自由度。這種具有兩個自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為差動輪系。機構(gòu)為獲得確定的相對運動，需要給定兩個原動件。動輪系。機構(gòu)為獲得確定的相對運動，需要給定兩個原動件。 (2) (2) 當閘瓦當閘瓦K 制動時，齒輪制動時，齒輪3 3成為機架，此時成為機架，此時n n =3 =3，P PL L=3=3，P PH H=2=2，則則F F = 3 = 3n n2 2P PL LP PH H =3 =33 32 23 32 = 12 = 1 該周轉(zhuǎn)輪系具有一個自由度。這種具有一個自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱該周轉(zhuǎn)輪系具有一個自由度。這種具有一個自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為行星輪系。只要給定一個原動件，機構(gòu)就具有確定的相對運動。

55、為行星輪系。只要給定一個原動件，機構(gòu)就具有確定的相對運動。三、典型實例分析三、典型實例分析 填空題填空題 （1 1）兩構(gòu)件通過）兩構(gòu)件通過 接觸接觸組成的運動副稱為低副，低副又組成的運動副稱為低副，低副又分為分為 副和副和 副副兩種兩種。 （2 2）兩構(gòu)件通過點或線接觸的運動副叫作）兩構(gòu)件通過點或線接觸的運動副叫作 。 （3 3）機構(gòu)中存在與整個機構(gòu)運動無關(guān)的自由度稱為）機構(gòu)中存在與整個機構(gòu)運動無關(guān)的自由度稱為 。在計算機構(gòu)自由度時在計算機構(gòu)自由度時應(yīng)應(yīng) 。 （4 4）在任何一個機構(gòu)中，只能有）在任何一個機構(gòu)中，只能有 個構(gòu)件作為機架個構(gòu)件作為機架。四、復(fù)習題四、復(fù)習題 選擇題選擇題 （1 1

56、）一個作平面運動的自由構(gòu)件具有）一個作平面運動的自由構(gòu)件具有 自由度。自由度。 a a一個一個 b b二個二個 c c三個三個 d d四個四個 （2 2）平面機構(gòu)中的高副所引入的約束數(shù)目為）平面機構(gòu)中的高副所引入的約束數(shù)目為 。 a a一個一個 b b二個二個 c c三個三個 d d四個四個 （3 3）平面機構(gòu)中的低副所保留的自由度數(shù)目為）平面機構(gòu)中的低副所保留的自由度數(shù)目為 。 a a一個一個 b b二個二個 c c三個三個 d d四個四個 （4 4）當機構(gòu)的原動件數(shù)）當機構(gòu)的原動件數(shù) 機構(gòu)的自由度數(shù)時，該機構(gòu)機構(gòu)的自由度數(shù)時，該機構(gòu)具有確定的相對運動。具有確定的相對運動。 a a大于大于

57、b b等于等于 c c小于小于四、復(fù)習題四、復(fù)習題 問答題問答題 （1 1）何謂運動副？何謂高副和低副？每種運動副各引入）何謂運動副？何謂高副和低副？每種運動副各引入幾個約束？幾個約束？ （2 2）何謂機構(gòu)運動簡圖？它有何實際意義？由實際機械）何謂機構(gòu)運動簡圖？它有何實際意義？由實際機械繪制機構(gòu)運動簡圖的步驟如何？繪制機構(gòu)運動簡圖的步驟如何？ （3 3）平面機構(gòu)自由度的計算公式是什么？應(yīng)用公式計算）平面機構(gòu)自由度的計算公式是什么？應(yīng)用公式計算機構(gòu)自由度時應(yīng)注意哪些問題？機構(gòu)自由度時應(yīng)注意哪些問題？ （4 4）平面機構(gòu)具有確定運動的條件是什么？）平面機構(gòu)具有確定運動的條件是什么？ 四、復(fù)習題四、

58、復(fù)習題 計算題計算題 指出圖指出圖2-152-15圖圖2-212-21機構(gòu)運動簡圖中的復(fù)合鉸鏈、局部機構(gòu)運動簡圖中的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束，計算機構(gòu)自由度并判斷機構(gòu)是否具有確定自由度和虛約束，計算機構(gòu)自由度并判斷機構(gòu)是否具有確定的運動。的運動。圖圖2-15圖圖2-16四、復(fù)習題四、復(fù)習題圖圖 2-17圖圖 2-18圖圖 2-19四、復(fù)習題四、復(fù)習題圖圖 2-20圖圖 2-21四、復(fù)習題四、復(fù)習題 (1) (1) 面，轉(zhuǎn)動副，移動副面，轉(zhuǎn)動副，移動副 (2) (2) 高副高副 (3) (3) 局部自由度，應(yīng)去掉局部自由度，應(yīng)去掉 (4) (4) (1) c (2) a (3) a (4)

59、b (1) c (2) a (3) a (4) b五、復(fù)習題參考答案五、復(fù)習題參考答案一、基本內(nèi)容及學習要求一、基本內(nèi)容及學習要求二、學習指導(dǎo)二、學習指導(dǎo)三、典型實例分析三、典型實例分析四、復(fù)習題四、復(fù)習題五、復(fù)習題參考答案五、復(fù)習題參考答案第三章第三章 平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)回目錄 1 1基本內(nèi)容基本內(nèi)容(1) (1) 鉸鏈四桿機構(gòu)的鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式基本形式及應(yīng)用及應(yīng)用；(2) (2) 鉸鏈四桿機構(gòu)的傳動特性鉸鏈四桿機構(gòu)的傳動特性；(3) (3) 鉸鏈四桿機構(gòu)的曲柄存在條件鉸鏈四桿機構(gòu)的曲柄存在條件；(4) (4) 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化鉸鏈四桿機構(gòu)的演化；(5) (5) 平面四桿機構(gòu)的

60、設(shè)計平面四桿機構(gòu)的設(shè)計。一、基本內(nèi)容及學習要求一、基本內(nèi)容及學習要求2 2學習要求學習要求(1) (1) 掌握鉸鏈四桿機構(gòu)的掌握鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式基本形式、應(yīng)用和演化、應(yīng)用和演化；(2) (2) 熟悉曲柄存在熟悉曲柄存在的條件、壓力角、傳動角、死點位的條件、壓力角、傳動角、死點位置、極限位置、極位夾角、行程速比系數(shù)等基本概念，并置、極限位置、極位夾角、行程速比系數(shù)等基本概念，并能繪圖表示；能繪圖表示； (3) (3) 了解四桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題，掌握設(shè)計平面四了解四桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題，掌握設(shè)計平面四桿機構(gòu)的基本方法桿機構(gòu)的基本方法。一、基本內(nèi)容及學習要求一、基本內(nèi)容及學習要求 3. 3.