機械設(shè)計基礎(chǔ)B鄧衛(wèi)燕

1、機械設(shè)計基礎(chǔ)2013.02課時安排與考核形式課時安排與考核形式 本課程共本課程共50學時，其中理論課學時，其中理論課44學時，實驗學時，實驗6學學時時 考核類別：考試（閉卷）考核類別：考試（閉卷） 成績評定：平時成績評定：平時20，實驗，實驗10，期末，期末70 平時分：作業(yè)點名平時分：作業(yè)點名 主要參考書主要參考書 朱龍根等：朱龍根等：簡明機械零件設(shè)計手冊簡明機械零件設(shè)計手冊(第第2版版)，機械工業(yè)出版社，機械工業(yè)出版社，2005年年7月月1 1、掌握通用機械零件的設(shè)計原理、方法和機械設(shè)計的一般規(guī)律，具有設(shè)計、掌握通用機械零件的設(shè)計原理、方法和機械設(shè)計的一般規(guī)律，具有設(shè)計一般機械的能力；一般

2、機械的能力；2 2、樹立正確的設(shè)計思想，了解國家當前的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策；、樹立正確的設(shè)計思想，了解國家當前的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策；3 3、具有應(yīng)用標準、規(guī)范、手冊、圖冊等有關(guān)技術(shù)資料的能力；、具有應(yīng)用標準、規(guī)范、手冊、圖冊等有關(guān)技術(shù)資料的能力；4 4、掌握典型機械原理、零件的實驗方法，獲得實驗技能的基本訓練；、掌握典型機械原理、零件的實驗方法，獲得實驗技能的基本訓練；5 5、對機械設(shè)計的新發(fā)展有所了解。、對機械設(shè)計的新發(fā)展有所了解。1 1、機械設(shè)計基礎(chǔ)緒論、機械設(shè)計基礎(chǔ)緒論了解機械設(shè)計基礎(chǔ)課程研究的對象和內(nèi)容；本課程在教學中的地位；機械了解機械設(shè)計基礎(chǔ)課程研究的對象和內(nèi)容；本課程在教學中的地位；機

3、械設(shè)計的基本要求和一般過程。設(shè)計的基本要求和一般過程。2 2、平面機構(gòu)的自由度和速度分析、平面機構(gòu)的自由度和速度分析掌握運動副及其分類；平面機構(gòu)運動簡圖；平面機構(gòu)的自由度；速度瞬心掌握運動副及其分類；平面機構(gòu)運動簡圖；平面機構(gòu)的自由度；速度瞬心及其在機構(gòu)分析上的應(yīng)用。及其在機構(gòu)分析上的應(yīng)用。3 3、平面連桿機構(gòu)、平面連桿機構(gòu)掌握鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式和特性；鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件；鉸掌握鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式和特性；鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件；鉸鏈四桿機構(gòu)的演化；鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計。鏈四桿機構(gòu)的演化；鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計。4 4、凸輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)掌握凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和類型；從動件的常用運動規(guī)

4、律；凸輪機構(gòu)的壓力角；掌握凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和類型；從動件的常用運動規(guī)律；凸輪機構(gòu)的壓力角；圖解法設(shè)計凸輪輪廓。圖解法設(shè)計凸輪輪廓。5 5、齒輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)的特點和類型；齒廓實現(xiàn)定角速比傳動的條件；漸開線齒廓；齒齒輪機構(gòu)的特點和類型；齒廓實現(xiàn)定角速比傳動的條件；漸開線齒廓；齒輪各部分名稱及基本尺寸；漸開線標準齒輪的嚙合；了解漸開線齒輪的切輪各部分名稱及基本尺寸；漸開線標準齒輪的嚙合；了解漸開線齒輪的切齒原理；根切、最少齒數(shù)及變位齒輪；平行軸斜齒輪機構(gòu)；圓錐齒輪機構(gòu)。齒原理；根切、最少齒數(shù)及變位齒輪；平行軸斜齒輪機構(gòu)；圓錐齒輪機構(gòu)。6 6、輪系、輪系掌握輪系的類型；定軸輪系及其傳動比；復合

5、輪系及其傳動比；輪系的應(yīng)掌握輪系的類型；定軸輪系及其傳動比；復合輪系及其傳動比；輪系的應(yīng)用。用。7 7、間隙運動機構(gòu)、間隙運動機構(gòu)了解棘輪機構(gòu)；槽輪機構(gòu)；不完全齒輪機構(gòu)；凸輪間隙運動機構(gòu)。了解棘輪機構(gòu)；槽輪機構(gòu)；不完全齒輪機構(gòu)；凸輪間隙運動機構(gòu)。8 8、機械零件設(shè)計概論、機械零件設(shè)計概論理解機械零件設(shè)計概論；機械零件的強度；機械零件的接觸強度；機械零理解機械零件設(shè)計概論；機械零件的強度；機械零件的接觸強度；機械零件的耐磨性；機械制造常用材料及其選擇；公差與配合、粗糙度和優(yōu)先數(shù)件的耐磨性；機械制造常用材料及其選擇；公差與配合、粗糙度和優(yōu)先數(shù)系；機械零件的工藝性及標準化。系；機械零件的工藝性及標準

6、化。9 9、聯(lián)接、聯(lián)接掌握螺紋參數(shù)；螺旋副的受力分析、效率和自鎖；機械制造常用螺紋；螺掌握螺紋參數(shù)；螺旋副的受力分析、效率和自鎖；機械制造常用螺紋；螺紋聯(lián)接的基本類型及緊固件；螺紋聯(lián)接的預緊和防松；螺栓聯(lián)接的強度計紋聯(lián)接的基本類型及緊固件；螺紋聯(lián)接的預緊和防松；螺栓聯(lián)接的強度計算；螺栓的材料和許用應(yīng)力；提高螺栓聯(lián)接強度的措施；了解螺旋傳動；算；螺栓的材料和許用應(yīng)力；提高螺栓聯(lián)接強度的措施；了解螺旋傳動；滾動螺旋簡介；鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接。滾動螺旋簡介；鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接。1010、齒輪傳動、齒輪傳動掌握輪齒的失效形式；齒輪材料及熱處理；齒輪傳動的精度；直齒輪傳動掌握輪齒的失效形式；齒輪材料及熱處理；

7、齒輪傳動的精度；直齒輪傳動的作用力及計算載荷；直齒輪傳動的齒面接觸強度計算；直齒輪傳動的輪的作用力及計算載荷；直齒輪傳動的齒面接觸強度計算；直齒輪傳動的輪齒彎曲強度計算；斜齒圓柱齒輪傳動；直齒圓錐齒輪傳動；齒輪的構(gòu)造；齒彎曲強度計算；斜齒圓柱齒輪傳動；直齒圓錐齒輪傳動；齒輪的構(gòu)造；齒輪傳動的潤滑和效率。齒輪傳動的潤滑和效率。1111、蝸桿傳動、蝸桿傳動掌握蝸桿傳動特點的類型；蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸；蝸桿傳動失掌握蝸桿傳動特點的類型；蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸；蝸桿傳動失效形式、材料和結(jié)構(gòu)；圓柱蝸桿傳動的受力分析；圓柱蝸桿傳動的強度計效形式、材料和結(jié)構(gòu)；圓柱蝸桿傳動的受力分析；圓柱蝸桿傳

8、動的強度計算；效率、潤滑和熱平衡計算。算；效率、潤滑和熱平衡計算。1212、帶傳動和鏈傳動、帶傳動和鏈傳動掌握帶傳動的類型和應(yīng)用；帶傳動的受力分析；帶的應(yīng)力分析；帶傳動的掌握帶傳動的類型和應(yīng)用；帶傳動的受力分析；帶的應(yīng)力分析；帶傳動的彈性滑動和傳動比；普通彈性滑動和傳動比；普通V V帶傳動的計算；了解帶輪的結(jié)構(gòu)；同步帶傳動簡帶傳動的計算；了解帶輪的結(jié)構(gòu)；同步帶傳動簡介。介。1313、軸、軸掌握軸的功用和類型；軸的材料；軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計；軸的強度計算；軸的剛掌握軸的功用和類型；軸的材料；軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計；軸的強度計算；軸的剛度計算。度計算。1414、滑動軸承、滑動軸承理解摩擦狀態(tài)；軸瓦及軸承襯材料；非液

9、體摩擦滑動軸承的計算；了解液理解摩擦狀態(tài)；軸瓦及軸承襯材料；非液體摩擦滑動軸承的計算；了解液體動壓多油楔軸承簡介；靜壓軸承與空氣軸承簡介。體動壓多油楔軸承簡介；靜壓軸承與空氣軸承簡介。1515、滾動軸承、滾動軸承掌握滾動軸承的基本類型和特點；滾動軸承的代號；滾動軸承的選擇計算；掌握滾動軸承的基本類型和特點；滾動軸承的代號；滾動軸承的選擇計算；滾動軸承的潤滑和密封；滾動軸承的組合設(shè)計。滾動軸承的潤滑和密封；滾動軸承的組合設(shè)計。1616、聯(lián)軸器、離合器和制動器、聯(lián)軸器、離合器和制動器了解聯(lián)軸器、離合器的類型和應(yīng)用；固定式剛性聯(lián)軸器；可移式剛性聯(lián)軸了解聯(lián)軸器、離合器的類型和應(yīng)用；固定式剛性聯(lián)軸器；可

10、移式剛性聯(lián)軸器；彈性聯(lián)軸器；牙嵌離合器；圓盤摩擦離合器；磁粉離合器；定向離合器；彈性聯(lián)軸器；牙嵌離合器；圓盤摩擦離合器；磁粉離合器；定向離合器；制動器。器；制動器。1717、彈簧、彈簧掌握彈簧的功用和類型；拉伸、壓縮彈簧的應(yīng)力和變形；彈簧的制造、材掌握彈簧的功用和類型；拉伸、壓縮彈簧的應(yīng)力和變形；彈簧的制造、材料和許用應(yīng)力；圓柱螺旋拉伸、壓縮彈簧的設(shè)計；了解其它彈簧簡介。料和許用應(yīng)力；圓柱螺旋拉伸、壓縮彈簧的設(shè)計；了解其它彈簧簡介。實驗實驗1.1.平面機構(gòu)運動簡圖測繪平面機構(gòu)運動簡圖測繪 : :掌握簡單機構(gòu)簡圖的繪制掌握簡單機構(gòu)簡圖的繪制 2.2.齒輪范成實驗齒輪范成實驗: :掌握齒輪范成原理

11、；理解齒輪根切原因。掌握齒輪范成原理；理解齒輪根切原因。3.3.齒輪減速箱測繪和分析實驗齒輪減速箱測繪和分析實驗 ：掌握齒輪減速箱結(jié)構(gòu)、組成、工作原理掌握齒輪減速箱結(jié)構(gòu)、組成、工作原理 檀中強檀中強 1358825827013588258270機械制造技術(shù)的發(fā)展1 1、作用：、作用： 機械制造技術(shù)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，是衡量一個國機械制造技術(shù)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，是衡量一個國家現(xiàn)代化程度的重要標志之一。家現(xiàn)代化程度的重要標志之一。機械制造技術(shù)的發(fā)展機械制造技術(shù)的發(fā)展 （1）工業(yè)智能技術(shù)）工業(yè)智能技術(shù) 工業(yè)智能技術(shù)是指將信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，給工業(yè)注入“智慧”的綜合技術(shù)。工

12、業(yè)智能技術(shù)應(yīng)用的重點是制造業(yè)，包括智能制造技術(shù)和智聲化產(chǎn)品與系統(tǒng)兩部分，它突出了采用計算機技術(shù)模擬人在制造過程中和產(chǎn)品使用過程中的智力活動，以進行分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策，從而大大延伸和部分替代人類專家的腦力勞動。主要研究內(nèi)容有：智能制造技術(shù)、智能化故障診斷與維修技術(shù)、物流傳送智能自動化技術(shù)、智能化工業(yè)機器人、智能控制技術(shù)、儀表與裝置、智能家用電器、智能交通系統(tǒng)技術(shù)等 機械制造技術(shù)的發(fā)展機械制造技術(shù)的發(fā)展 （2）數(shù)字化制造技術(shù)和產(chǎn)品）數(shù)字化制造技術(shù)和產(chǎn)品 數(shù)字化技術(shù)是以數(shù)字電子計算機硬軟件、周邊設(shè)備、協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的信息離散化表述、定量、感知、傳遞、存儲、處理、控制、聯(lián)網(wǎng)的集成技術(shù)。其用

13、于制造業(yè)可包括數(shù)字化制造技術(shù)和數(shù)字化產(chǎn)品兩部分。將數(shù)字化技術(shù)用于支持全生命周期的制造活動和企業(yè)全局優(yōu)化運行就是數(shù)字化制造技術(shù)；將數(shù)字化技術(shù)注入工業(yè)產(chǎn)品就是數(shù)字化產(chǎn)品。主要研究內(nèi)容有：數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床、制造信息支持系統(tǒng)、制造資源計劃（manufacturing resource planning，MRP）、企業(yè)資源計劃（ERP）、管理信息系統(tǒng)（management information system，MIS）、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（product data management，PDM）、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機輔助后勤支持系統(tǒng)（CALS）、場總線技術(shù)、數(shù)字化儀表、數(shù)字化測量技術(shù)等 機械制造技術(shù)的發(fā)展機械

14、制造技術(shù)的發(fā)展（3）精密制造技術(shù)）精密制造技術(shù)精密制造技術(shù)是指零件毛坯成形后余量很小或無余量、零件加工后精度達到微米級的生產(chǎn)技術(shù)總稱。超精密加工技術(shù)是指被加工零件的尺寸精度高、面粗糙度小以及所用機床定位精度的分辨率和重復性高的加工技術(shù)，亦成為亞微米級的加工技術(shù)。超高速加工技術(shù)是指采用超硬材料的刀具，通過極大地提高切削速度和進給速度，來提高材料切除率、加工精度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代加工技術(shù)。主要研究內(nèi)容有：成形和加工工藝模擬及優(yōu)化技術(shù)、精密鑄造成形技術(shù)、精確塑性成形技術(shù)、高效精確連接技術(shù)、復雜高精度模具技術(shù)、成形生產(chǎn)自動化技術(shù)、生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制技術(shù)、超精密加工機理和精密加工設(shè)備、超精密加工和超高速加

15、工用刀具模具、精密測量技術(shù)及誤差補償技術(shù)和精密裝配技術(shù)等 機械制造技術(shù)的發(fā)展機械制造技術(shù)的發(fā)展 （4）綠色制造技術(shù)）綠色制造技術(shù) 綠色制造技術(shù)是指在保證產(chǎn)品功能、質(zhì)量、成本的前提下、綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，它使產(chǎn)品從設(shè)計、生產(chǎn)、使用到報廢整個生命周期中，符合環(huán)境保護要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源消耗最低。 主要研究內(nèi)容有：綠色產(chǎn)品設(shè)計評價系統(tǒng)建模技術(shù)（研究綠色產(chǎn)品設(shè)計理論和方法、產(chǎn)品的描述和建模技術(shù)，建立綠色產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫以及典型產(chǎn)品綠色設(shè)計系統(tǒng)集成），清潔生產(chǎn)技術(shù)（研究生產(chǎn)過程中節(jié)省資源、減少污染或無污染的生產(chǎn)），產(chǎn)品可拆卸、可回收技術(shù)，機電產(chǎn)品噪聲控制技術(shù)（以量大面廣的

16、典型產(chǎn)品為對象，研究噪聲控制技術(shù)和材料），面向環(huán)境、面向能源、面向材料的綠色制造技術(shù) 機械制造技術(shù)的發(fā)展機械制造技術(shù)的發(fā)展 （5）虛擬制造與網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)）虛擬制造與網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù) 虛擬制造技術(shù)是指以計算機仿真技術(shù)為前途，在計算機上實現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計、加工、裝配、檢驗和使用全部生命周期的統(tǒng)一建模和仿真。這樣，可在產(chǎn)品的設(shè)計階段就能對產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)過程和管理加以優(yōu)化，達到產(chǎn)品開發(fā)周期和成本的最小化、設(shè)計質(zhì)量的最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最高化。 網(wǎng)絡(luò)制造是虛擬制造的重要組成部分，它是指面對某一市場需要，利用以網(wǎng)絡(luò)為標志的信息高速公路，把分散在不同地區(qū)的現(xiàn)有設(shè)備資源、智力資源和各種核心能力，按資源優(yōu)勢互補的原則，靈

17、活而迅速地組合成一種超越空間約束、統(tǒng)一指揮的經(jīng)營實體網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟企業(yè)，以便快速響應(yīng)市場。機械制造技術(shù)的發(fā)展機械制造技術(shù)的發(fā)展 主要研究內(nèi)容有：虛擬制造環(huán)境技術(shù)（建立一個較完善的虛擬現(xiàn)實軟硬件環(huán)境，可實現(xiàn)虛擬建模、虛擬裝配及各種仿真和檢驗）；虛擬制造單元技術(shù)（包括虛擬樣機與產(chǎn)品工作性能評測技術(shù)，熱加工、冷加工過程仿真技術(shù)，企業(yè)生產(chǎn)過程仿真與優(yōu)化技術(shù)）；單元技術(shù)的集成與虛擬制造系統(tǒng)（構(gòu)成一個集設(shè)計、生產(chǎn)、檢驗和產(chǎn)品評價仿真等功能于一體的完善系統(tǒng)）；制造資源信息網(wǎng)（為網(wǎng)絡(luò)制造提供信息支持，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的組織管理、質(zhì)量保證和法律問題）；建立可以商業(yè)化運行的網(wǎng)絡(luò)制造示范系統(tǒng)機械制造技術(shù)的發(fā)展機械制造技術(shù)的發(fā)展

18、 （6）快速響應(yīng)制造技術(shù)）快速響應(yīng)制造技術(shù) 快速響應(yīng)制造技術(shù)是指對市場現(xiàn)有需求和潛在需求做出快速響應(yīng)的制造技術(shù)集成。它將信息技術(shù)、快速制造技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、管理科學等集成，充分利用信息高速公路以及制造業(yè)的資源，采用新的設(shè)計理論和方法、制造工藝、新的管理思想、新的企業(yè)組織結(jié)構(gòu)，將市場、產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)有機地結(jié)合起來，以便快速、經(jīng)濟地響應(yīng)市場個性化的需求。 主要研究內(nèi)容有：快速設(shè)計技術(shù)、快速反求系統(tǒng)、快速原型/零件制造技術(shù)、快速模具制造技術(shù)；CAD與快速原型成形之間的第三方數(shù)據(jù)交換軟件以及三維實體軟件；可重組制造系統(tǒng)；客戶化生產(chǎn)方式；快速響應(yīng)制造技術(shù)集成等。 機械制造技術(shù)的發(fā)展機械制造技術(shù)的發(fā)展

19、目前先進制造模式可以分為三類：偏重于設(shè)計生產(chǎn)的制造模式、偏重于管理的制造模式和偏重于系統(tǒng)總體的制造模式 偏重于設(shè)計生產(chǎn)的制造模式：包括與產(chǎn)品設(shè)計、制造（包括工藝）、檢測等制造過程相關(guān)的各種制造模式，如并行過程，CAD/CAPP/CAM/CAE、可靠性設(shè)計、智能優(yōu)化設(shè)計、綠色設(shè)計、快速原型技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、物料儲運控制、檢測監(jiān)控、質(zhì)量控制等。機械制造技術(shù)的發(fā)展機械制造技術(shù)的發(fā)展 偏重于管理的制造模式：包括與制造企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營和組織管理相關(guān)的各種陣子模式，如物料需求計劃、制造資源計劃、企業(yè)資源規(guī)劃、全面質(zhì)量管理、準時生產(chǎn)制、精益生產(chǎn)、約束理論、企業(yè)業(yè)務(wù)流程重組、客戶關(guān)系管理、供應(yīng)鏈管理、計算機輔助生

20、產(chǎn)管理、動態(tài)聯(lián)盟企業(yè)管理等。 偏重于系統(tǒng)總體的制造模式：包括與制造系統(tǒng)集成相關(guān)的制造模式，如計算機集成制造，敏捷制造、智能制造、綠色制造、柔性制造等。關(guān)于設(shè)計及其重要性關(guān)于設(shè)計及其重要性設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)時間設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)時間設(shè)計設(shè)計制造制造時間時間百分比（百分比（%)%)關(guān)于設(shè)計及其重要性關(guān)于設(shè)計及其重要性設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)成本設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)成本010203040506070設(shè)計設(shè)計生產(chǎn)準備生產(chǎn)準備與加工與加工原材料與原材料與外購件的采購外購件的采購管理和銷售管理和銷售對成本的影響對成本的影響所需的工時成本所需的工時成本關(guān)于設(shè)計及其重要性關(guān)于設(shè)計及其重要性0102030405060產(chǎn)品定義產(chǎn)品定義產(chǎn)

21、品設(shè)計產(chǎn)品設(shè)計工藝規(guī)劃工藝規(guī)劃制造制造檢驗檢驗應(yīng)用應(yīng)用發(fā)生錯誤修改錯誤75%成本成本 %80% 75% 75%的修改工作由產(chǎn)品設(shè)計階段引起的修改工作由產(chǎn)品設(shè)計階段引起 80%80%的修改工作在產(chǎn)品制造階段或后續(xù)階段完成的修改工作在產(chǎn)品制造階段或后續(xù)階段完成設(shè)計與修改工作設(shè)計與修改工作01 本課程研究的對象和內(nèi)容本課程研究的對象和內(nèi)容緒緒 論論02 本課程在教學中的地位本課程在教學中的地位01 01 本課程研究的對象和內(nèi)容本課程研究的對象和內(nèi)容一、研究的對象一、研究的對象二、研究的內(nèi)容二、研究的內(nèi)容一、一、研究的對象研究的對象機械機械： 機器機器和和機構(gòu)機構(gòu)的總稱的總稱 1、機器、機器: 是根據(jù)

22、某種是根據(jù)某種使用要求使用要求而設(shè)計的一種而設(shè)計的一種人為實物組人為實物組合合的的執(zhí)行機械運動執(zhí)行機械運動的裝置，它可以用來的裝置，它可以用來變換或傳遞變換或傳遞能量、物料、信息能量、物料、信息，以代替或減輕人類的勞動。，以代替或減輕人類的勞動。 為了說明機器是怎樣組成的為了說明機器是怎樣組成的,它又具有它又具有哪些特征？先來看一個具體的實例：哪些特征？先來看一個具體的實例：內(nèi)燃機內(nèi)燃機 ：功能：可以把燃氣燃燒時產(chǎn)生的功能：可以把燃氣燃燒時產(chǎn)生的熱能熱能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為機械能機械能 各部分機構(gòu)協(xié)調(diào)配合工作，便能把各部分機構(gòu)協(xié)調(diào)配合工作，便能把燃氣燃燒時產(chǎn)生的燃氣燃燒時產(chǎn)生的熱能熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榍S轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)

23、變?yōu)榍S轉(zhuǎn)動的的機械能機械能。 曲柄滑快機構(gòu)曲柄滑快機構(gòu)凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)內(nèi)燃機內(nèi)燃機機器（三個特征）：機器（三個特征）：人為的實物組合（不是天然形成的）；人為的實物組合（不是天然形成的）；各實物單元具有確定的相對運動；各實物單元具有確定的相對運動；能完成有用的機械功或轉(zhuǎn)換機械能，可能完成有用的機械功或轉(zhuǎn)換機械能，可用來代替或減輕人類的勞動；用來代替或減輕人類的勞動； 機構(gòu) 一般機器包含四個組成部分：一般機器包含四個組成部分：動力部分動力部分、傳傳動部分動部分、控制部分控制部分和和執(zhí)行部分執(zhí)行部分。動力部分：動力部分：為機器運轉(zhuǎn)提供動力。常用的原動為機器運轉(zhuǎn)提供動力。常用的原動機

24、有機有電動機、內(nèi)燃機、液壓機、氣動機電動機、內(nèi)燃機、液壓機、氣動機等。等。機器的組成機器的組成傳動部分：傳動部分：把原動機的運動和動力傳遞給執(zhí)行機把原動機的運動和動力傳遞給執(zhí)行機構(gòu)構(gòu) 。如：常用的各種如：常用的各種減速和變速裝置減速和變速裝置均可作為傳均可作為傳動機構(gòu)。動機構(gòu)。 傳動部分：傳動部分：把原動機的運動和動力傳遞給執(zhí)行機把原動機的運動和動力傳遞給執(zhí)行機構(gòu)構(gòu) 。如：常用的各種如：常用的各種減速和變速裝置減速和變速裝置均可作為傳均可作為傳動機構(gòu)。動機構(gòu)。 控制部分控制部分：用來處理機器各組成部分之間，以及與用來處理機器各組成部分之間，以及與外部其它機器之間的工作協(xié)調(diào)關(guān)系，它通常由外部其它

25、機器之間的工作協(xié)調(diào)關(guān)系，它通常由各種各種計算機計算機和和控制器控制器組成。組成。 執(zhí)行執(zhí)行部分：部分：它是一部機器中最接近作業(yè)工作端的機它是一部機器中最接近作業(yè)工作端的機構(gòu)，通過執(zhí)行構(gòu)件與被作業(yè)件相接觸，來完成作業(yè)構(gòu)，通過執(zhí)行構(gòu)件與被作業(yè)件相接觸，來完成作業(yè)任務(wù)。如：起重機中的任務(wù)。如：起重機中的起重吊運機構(gòu)起重吊運機構(gòu)和挖掘機中的和挖掘機中的挖掘機構(gòu)挖掘機構(gòu)。 能實現(xiàn)預期的機械運動的各構(gòu)件（包括機架）能實現(xiàn)預期的機械運動的各構(gòu)件（包括機架）的基本組合體稱為機構(gòu)。的基本組合體稱為機構(gòu)。2、機構(gòu)機構(gòu)凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)連桿機構(gòu)連桿機構(gòu)齒輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)間歇機構(gòu)間歇機構(gòu) 是一個是一個具有相對機械運動具有

26、相對機械運動的構(gòu)件系統(tǒng)，的構(gòu)件系統(tǒng)，用用來傳遞與變換運動和力來傳遞與變換運動和力的可動裝的可動裝 置。它是置。它是機器的機器的重要重要組成部分。組成部分。機構(gòu)機構(gòu)機構(gòu)機構(gòu)具有具有機器機器的前兩個特征的前兩個特征 。人為的實物組合（不是天然形成的）；人為的實物組合（不是天然形成的）；各實物單元具有確定的相對運動；各實物單元具有確定的相對運動； 機構(gòu)只是一個構(gòu)件系統(tǒng)，而機器除機構(gòu)只是一個構(gòu)件系統(tǒng)，而機器除構(gòu)件系統(tǒng)外，還包含電氣、液壓等構(gòu)件系統(tǒng)外，還包含電氣、液壓等其它系統(tǒng)。其它系統(tǒng)。（即一部機器可以包含（即一部機器可以包含一個或若干個機構(gòu)）一個或若干個機構(gòu)） 機構(gòu)只用來傳遞運動和力，而機器機構(gòu)只用

27、來傳遞運動和力，而機器除傳遞運動和力外，還具有變換或除傳遞運動和力外，還具有變換或傳遞能量、物料和信息的功能傳遞能量、物料和信息的功能3 3、機構(gòu)和機器的區(qū)別、機構(gòu)和機器的區(qū)別4 4、構(gòu)件與零件的區(qū)別、構(gòu)件與零件的區(qū)別構(gòu)件構(gòu)件：是運動的單元。可以是是運動的單元。可以是 單一的整體，也可以是由單一的整體，也可以是由 幾個零件組成的剛性結(jié)構(gòu)。幾個零件組成的剛性結(jié)構(gòu)。零件零件：是制造的單元。是制造的單元。12341-連桿體連桿體 2-螺栓螺栓3-螺母螺母 4-連桿蓋連桿蓋連桿構(gòu)件連桿構(gòu)件通用零件：通用零件：齒輪、螺釘、彈簧齒輪、螺釘、彈簧專用零件：專用零件：氣輪機的葉片氣輪機的葉片 內(nèi)燃機的活塞內(nèi)燃

28、機的活塞零件分為兩大類：零件分為兩大類： 機械設(shè)計基礎(chǔ)主要研究機械中的機械設(shè)計基礎(chǔ)主要研究機械中的常用機構(gòu)常用機構(gòu)和和通用通用零件零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、基本的設(shè)計理論和計算的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、基本的設(shè)計理論和計算方法方法 。二、研究內(nèi)容二、研究內(nèi)容本書分為以下幾個部分：本書分為以下幾個部分：1 1、第一章至第八章研究機械中常用機構(gòu)、第一章至第八章研究機械中常用機構(gòu)（如：連桿（如：連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、輪系和間歇機構(gòu)）機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、輪系和間歇機構(gòu)）2 2、第九章及其后各章著重研究常用的聯(lián)結(jié)，機械傳、第九章及其后各章著重研究常用的聯(lián)結(jié)，機械傳動，軸系零、部件和彈簧等動，軸

29、系零、部件和彈簧等 。 機械設(shè)計基礎(chǔ)機械設(shè)計基礎(chǔ)如同機械制圖、電工學一如同機械制圖、電工學一樣，是高等學校工科有關(guān)專業(yè)一門重要的樣，是高等學校工科有關(guān)專業(yè)一門重要的技術(shù)基技術(shù)基礎(chǔ)課礎(chǔ)課。 它為我們學習專業(yè)機械設(shè)備課程提供必要的它為我們學習專業(yè)機械設(shè)備課程提供必要的理論基礎(chǔ)。理論基礎(chǔ)。 使從事工藝、運行、管理的技術(shù)人員，在使從事工藝、運行、管理的技術(shù)人員，在了解各種機械傳動原理、設(shè)備的正確使用和維護了解各種機械傳動原理、設(shè)備的正確使用和維護及設(shè)備的故障分析等方面獲得必要的基礎(chǔ)知識。及設(shè)備的故障分析等方面獲得必要的基礎(chǔ)知識。02 本課程在教學中的地位本課程在教學中的地位一、地位一、地位二、學習本課

30、程的注意事項：二、學習本課程的注意事項：1、做到、做到課前預習課前預習、課后復習課后復習，及時消化每一講的內(nèi)，及時消化每一講的內(nèi)容；容；2、要求上課時、要求上課時記好筆記記好筆記，按時獨立按時獨立完成作業(yè)。完成作業(yè)。11 運動副及其分類運動副及其分類第一章第一章 平面機構(gòu)的自由平面機構(gòu)的自由度和速度分析度和速度分析12 平面機構(gòu)運動簡圖平面機構(gòu)運動簡圖13 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度 本章要點本章要點14 速度瞬心及其在機構(gòu)速度分析上的應(yīng)用速度瞬心及其在機構(gòu)速度分析上的應(yīng)用3、平面機構(gòu)自由度的計算、平面機構(gòu)自由度的計算1、掌握運動副及其分類、掌握運動副及其分類2、平面機構(gòu)運動簡圖、平面機

31、構(gòu)運動簡圖本章要點本章要點4、速度瞬心及其在機構(gòu)分析上的應(yīng)用、速度瞬心及其在機構(gòu)分析上的應(yīng)用11 運動副及其分類運動副及其分類 機構(gòu)中兩構(gòu)件直接接觸的可動機構(gòu)中兩構(gòu)件直接接觸的可動聯(lián)接。聯(lián)接。（既保持直接接觸，又能產(chǎn)生一定的（既保持直接接觸，又能產(chǎn)生一定的相對運動）相對運動） 相對于參考系構(gòu)件所具有的相對于參考系構(gòu)件所具有的獨立運動數(shù)目。一個作平面運動的自由構(gòu)件具獨立運動數(shù)目。一個作平面運動的自由構(gòu)件具有有三個三個自由度。自由度。一、一、構(gòu)件自由度構(gòu)件自由度：二、二、運動副運動副：三、三、運動副分類運動副分類：兩構(gòu)件通過點或線接觸的運動副。兩構(gòu)件通過點或線接觸的運動副。如如齒輪副齒輪副、凸輪副

32、凸輪副。運動副的分類運動副的分類根據(jù)運動副的接觸形式，運動副分為兩類：根據(jù)運動副的接觸形式，運動副分為兩類：1）低副：）低副：2）高副：）高副：兩構(gòu)件通過兩構(gòu)件通過面接觸面接觸組成的運動副。組成的運動副。如如轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副、移動副移動副。除平面副之外，機構(gòu)中還存在空間運動副。除平面副之外，機構(gòu)中還存在空間運動副。如如球面副球面副、螺旋副螺旋副。OxySASASA自自由由度度 一個作平面運動的自由構(gòu)件一個作平面運動的自由構(gòu)件具有幾個自由度具有幾個自由度:三個三個運動副運動副 構(gòu)件組成運動副后，構(gòu)件組成運動副后，其獨立運動受到其獨立運動受到約束約束，自，自由度由度減少減少?；钊c氣缸的聯(lián)結(jié)。活塞與氣

33、缸的聯(lián)結(jié)。兩個傳動齒輪間的聯(lián)結(jié)。兩個傳動齒輪間的聯(lián)結(jié)。連桿與曲柄的聯(lián)結(jié)連桿與曲柄的聯(lián)結(jié)（既保持直接接觸，又能（既保持直接接觸，又能產(chǎn)生一定的相對運動）產(chǎn)生一定的相對運動）運動副的約束約束約束：兩構(gòu)件用運動副聯(lián)接后，彼此的兩構(gòu)件用運動副聯(lián)接后，彼此的相對運動受到某些限制。相對運動受到某些限制。12轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 動動 副副 組成運動副的組成運動副的 兩構(gòu)件只能在一個兩構(gòu)件只能在一個平面內(nèi)相對轉(zhuǎn)動。平面內(nèi)相對轉(zhuǎn)動。低副引入兩個約束！低副引入兩個約束！12移 動 副 組成運動副的組成運動副的 兩構(gòu)件只能沿某一兩構(gòu)件只能沿某一軸線相對移動。軸線相對移動。低低副副引引入入兩兩個個約約束！束！齒 輪 副高副引入一個

34、約束！高副引入一個約束！ 沿接觸處切線沿接觸處切線 t t方向的相對運動方向的相對運動和在平面內(nèi)的相對和在平面內(nèi)的相對轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動凸凸 輪輪 副副高副引入一個約束！高副引入一個約束！球面球面 副副螺旋副螺旋副12 平面機構(gòu)運動簡圖平面機構(gòu)運動簡圖 用用簡單線條和符號簡單線條和符號來表示來表示構(gòu)件和運動構(gòu)件和運動副副，并，并按一定的比例按一定的比例定出定出各運動副的相對各運動副的相對位置位置，這種說明機構(gòu)各構(gòu)件間相對運動關(guān)，這種說明機構(gòu)各構(gòu)件間相對運動關(guān)系的簡化圖形稱為系的簡化圖形稱為機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖。 一、一、機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖 二、二、運動副的表示方法（代號）運動副的表示方法（代號

35、） 1、轉(zhuǎn)動副：、轉(zhuǎn)動副： 一般用小圓圈一般用小圓圈“ ”表示，其圓心表示兩構(gòu)件表示，其圓心表示兩構(gòu)件相對轉(zhuǎn)動的中心相對轉(zhuǎn)動的中心。12112211222、移動副：、移動副： 一般用一般用 “ ”和和“ ”表示，矩形框的長邊表示，矩形框的長邊和直線表示和直線表示移動導路移動導路或或其中心線的位置其中心線的位置。1211212112212211212112212112121122122112121122121121211221221121211221211212112212211212112212112121122122112121122121121211221221121211223、高副高副

36、 ： 畫出兩構(gòu)件畫出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓接觸處的曲線輪廓（齒輪除外：可用（齒輪除外：可用兩節(jié)圓表示）。兩節(jié)圓表示）。齒輪機構(gòu)三、三、構(gòu)件的表示與分類構(gòu)件的表示與分類 1、構(gòu)件的表示、構(gòu)件的表示 桿、軸類構(gòu)件桿、軸類構(gòu)件 固定構(gòu)件固定構(gòu)件 同一構(gòu)件同一構(gòu)件 兩運動副構(gòu)件兩運動副構(gòu)件 三運動副構(gòu)件三運動副構(gòu)件 2、構(gòu)件的分類、構(gòu)件的分類 機構(gòu)中的構(gòu)件可分機構(gòu)中的構(gòu)件可分三類三類： 1）固定構(gòu)件固定構(gòu)件（機架機架） ： 用來支承其他活動構(gòu)件（運動構(gòu)件）的構(gòu)件。用來支承其他活動構(gòu)件（運動構(gòu)件）的構(gòu)件。2）原動件原動件（主動件）（或輸入構(gòu)件）（主動件）（或輸入構(gòu)件）： 是運動規(guī)律已知的活動構(gòu)件。是運動

37、規(guī)律已知的活動構(gòu)件。3）從動件從動件 ： 是機構(gòu)中隨著原動件的運動而運動的其余活動是機構(gòu)中隨著原動件的運動而運動的其余活動構(gòu)件。其中輸出預期運動的從動件稱為構(gòu)件。其中輸出預期運動的從動件稱為輸出構(gòu)件輸出構(gòu)件，其他從動件則起傳遞運動的作用。其他從動件則起傳遞運動的作用。原動件（主動件）原動件（主動件）機架機架 任何一個機構(gòu)任何一個機構(gòu)中，必有一個構(gòu)件中，必有一個構(gòu)件被相對地看作固定被相對地看作固定構(gòu)件構(gòu)件從動件從動件A AB BC CD D輸出構(gòu)件輸出構(gòu)件輸入構(gòu)件輸入構(gòu)件從動件從動件四、四、機構(gòu)運動簡圖的繪制步驟機構(gòu)運動簡圖的繪制步驟 1、分析機構(gòu)、分析機構(gòu)（1）找出）找出構(gòu)件總數(shù)構(gòu)件總數(shù)，定出

38、，定出原動件原動件,判斷各構(gòu)件的判斷各構(gòu)件的運動性質(zhì)運動性質(zhì) (移動、轉(zhuǎn)動移動、轉(zhuǎn)動)（2）定出）定出運動副的個數(shù)運動副的個數(shù)，各，各運動副的類型運動副的類型（移動副、轉(zhuǎn)動（移動副、轉(zhuǎn)動 副、高副）副、高副）2、適當選擇投影面、適當選擇投影面 一般選擇一般選擇與多數(shù)構(gòu)件的運動平面相平行的面與多數(shù)構(gòu)件的運動平面相平行的面作為投影面。作為投影面。3、選擇適當?shù)谋壤?，繪制機構(gòu)運動簡圖、選擇適當?shù)谋壤?，繪制機構(gòu)運動簡圖 選擇適當?shù)谋壤哌x擇適當?shù)谋壤撸鶕?jù)機構(gòu)的運動尺寸，根據(jù)機構(gòu)的運動尺寸定出各運動副定出各運動副之間的相對位置之間的相對位置，用構(gòu)件和運動副的，用構(gòu)件和運動副的規(guī)定符號規(guī)定符號繪制

39、機構(gòu)的運繪制機構(gòu)的運動簡圖。動簡圖。4、標出原動件，給各構(gòu)件標上代號、標出原動件，給各構(gòu)件標上代號一般一般原動件標號為原動件標號為1，機架為最后標號機架為最后標號。13 13 平面機構(gòu)的自由度平面機構(gòu)的自由度一、平面機構(gòu)自由度計算公式轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副1、運動副和約束、運動副和約束運運動動副副低副低副高副高副移動副移動副約束兩個移動約束兩個移動自由度自由度約束一個移動及約束一個移動及轉(zhuǎn)動自由度轉(zhuǎn)動自由度每個低副引入兩每個低副引入兩個約束，失去兩個約束，失去兩個自由度。個自由度。只約束沿接觸處法線方向移動自由度只約束沿接觸處法線方向移動自由度每個高副引入每個高副引入1個約束，失去個約束，失去1個自由度

40、。個自由度。2、自由度計算公式、自由度計算公式（設(shè)（設(shè)K個構(gòu)件，個構(gòu)件，PL個低副，個低副，PH個高副）個高副）活動構(gòu)件數(shù)活動構(gòu)件數(shù)n為為:機構(gòu)自由度機構(gòu)自由度F為為:未加運動副之前未加運動副之前加運動副之后加運動副之后n=K1自由度總數(shù)為自由度總數(shù)為: 3nPHF=3n 2PL自由度計算舉例自由度計算舉例F = 3nF = 3n2P2PL LP PH H = =F =F =n =n =P PL L= =n =n =P Pl l = =343 33 32 24 4 = = 145225 53 34 4= = 2 2205243F 原動件數(shù)原動件數(shù) 機構(gòu)自由度數(shù)，機構(gòu)自由度數(shù)，將桿將桿2 2拉斷

41、。拉斷。 1234ABCD104233XFX006243F 機構(gòu)自由度等于機構(gòu)自由度等于零時，各構(gòu)件間不可零時，各構(gòu)件間不可能產(chǎn)生相對運動。能產(chǎn)生相對運動。12345機構(gòu)具有確定運動的條件是：機構(gòu)具有確定運動的條件是：（1 1）機構(gòu)自由度）機構(gòu)自由度 F0F0，（2 2）機構(gòu)自由度）機構(gòu)自由度 F F等于原動件數(shù)。等于原動件數(shù)。二、計算平面機構(gòu)自由度的注意事項1、復合鉸鏈復合鉸鏈 兩個以上的構(gòu)件同時在一處用轉(zhuǎn)動副相聯(lián)結(jié)就兩個以上的構(gòu)件同時在一處用轉(zhuǎn)動副相聯(lián)結(jié)就構(gòu)成復合鉸鏈。構(gòu)成復合鉸鏈。 由由K個構(gòu)件組成的復合鉸鏈應(yīng)含有個構(gòu)件組成的復合鉸鏈應(yīng)含有( (K- -1)個轉(zhuǎn)個轉(zhuǎn)動副。動副。例題例題1

42、例題例題1 計算圓盤鋸主體機構(gòu)的自由度計算圓盤鋸主體機構(gòu)的自由度12345678解解 機構(gòu)中活動構(gòu)件有機構(gòu)中活動構(gòu)件有n7低副有低副有PL110F = 3nF = 3n2P2PL LP PH H = = 3 3 2 2= =7 710101 1動畫動畫2、局部自由度局部自由度 在機構(gòu)中常會出現(xiàn)一種與在機構(gòu)中常會出現(xiàn)一種與輸出構(gòu)件運動無關(guān)輸出構(gòu)件運動無關(guān)的自的自由度，稱局部自由度（或多余自由度）。計算機構(gòu)自由度，稱局部自由度（或多余自由度）。計算機構(gòu)自由度時應(yīng)予排除。由度時應(yīng)予排除。例題例題2例題例題2 計算滾子從動件凸輪機構(gòu)的自由度計算滾子從動件凸輪機構(gòu)的自由度ABC321F = 3nF =

43、3n2P2PL LP PH H= = 3 3 2 2= =2 22 21 1n2PL 2PH 1 1 1ABC42133、虛約束虛約束 在機構(gòu)中與其他運動副作用重復，而對構(gòu)件間的在機構(gòu)中與其他運動副作用重復，而對構(gòu)件間的相對運動不起獨立限制作用的約束。相對運動不起獨立限制作用的約束。AMBN1O3OAMB2314NO3O1計算機構(gòu)自由度時計算機構(gòu)自由度時處理辦法：處理辦法： 將具有虛約束運動副的構(gòu)件連同它所帶入將具有虛約束運動副的構(gòu)件連同它所帶入的與機構(gòu)運動無關(guān)的運動副一并不計。的與機構(gòu)運動無關(guān)的運動副一并不計。AMBN1O3O12345F = 3nF = 3n2P2PL LP PH H =

44、= 3 3 2 2= =3 34 41 1例題例題3 計算機構(gòu)的自由度計算機構(gòu)的自由度（1 1）兩構(gòu)件構(gòu)成多個移動副且導路互相平行）兩構(gòu)件構(gòu)成多個移動副且導路互相平行平面機構(gòu)的虛約束常出現(xiàn)于下列情況：平面機構(gòu)的虛約束常出現(xiàn)于下列情況：（2 2）兩構(gòu)件組成若干個軸線互相重合的轉(zhuǎn)動副兩構(gòu)件組成若干個軸線互相重合的轉(zhuǎn)動副, 只有一個轉(zhuǎn)動副起作用。只有一個轉(zhuǎn)動副起作用。如：兩個軸承支持一根軸只能看作一個轉(zhuǎn)動副。如：兩個軸承支持一根軸只能看作一個轉(zhuǎn)動副。（3 3）機構(gòu)中傳遞運動不起獨立作用的對稱部分存機構(gòu)中傳遞運動不起獨立作用的對稱部分存在虛約束。在虛約束。 增加一個齒輪，使機構(gòu)增加一個虛約束。（增加增

45、加一個齒輪，使機構(gòu)增加一個虛約束。（增加三個自由度，組成一個轉(zhuǎn)動副和兩個高副）三個自由度，組成一個轉(zhuǎn)動副和兩個高副）例題例題4 計算機構(gòu)的自由度計算機構(gòu)的自由度123F = 3nF = 3n2P2PL LP PH H = = 3 3 2 2= =3 33 31 12 2例題例題外面太陽輪固定外面太陽輪固定4例題例題5 計算圖示機構(gòu)自由度。計算圖示機構(gòu)自由度。 12345678910F = F = 3n3n2P2PL LP PH H3 3 2 2= =9 912121 12 2= =例題例題6 計算圖示機構(gòu)自由度。計算圖示機構(gòu)自由度。 134567829例題例題6 計算圖示機構(gòu)自由度。計算圖示機

46、構(gòu)自由度。 134567829F = F = 3n3n2P2PL LP PH H3 3 2 2= =8 811111 11 1= =14 速度瞬心及其在機構(gòu)速度分析上的應(yīng)用 瞬心：兩個剛體上絕對速度相同的重合點。（1）轉(zhuǎn)動副時，轉(zhuǎn)動副的中心便是瞬心（2）移動副的瞬心位于導路垂線的無窮遠處（3）純滾動高副，接觸點便是瞬心（4）滑動兼滾動高副，瞬心位于過接觸點的公法線上。（5）不直接接觸的各個構(gòu)件，可用三心定理尋求瞬心在速度分析上的應(yīng)用1.鉸鏈四桿機構(gòu)：角速度與其絕對瞬心至相對瞬心的距離成反比1 / 2=P24P14/P24P122.齒輪或擺動從動件凸輪機構(gòu)1 / 2=BP/AP3.直動從動件凸輪

47、機構(gòu)21 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式和特性鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式和特性第二章第二章 平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)22 鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件23 鉸鏈四桿機構(gòu)的演化鉸鏈四桿機構(gòu)的演化 本章要點本章要點1、鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及鉸鏈四桿機構(gòu)、鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式及鉸鏈四桿機構(gòu) 曲柄運動特性。曲柄運動特性。2、平面連桿機構(gòu)、平面四桿機構(gòu)概念、平面連桿機構(gòu)、平面四桿機構(gòu)概念3、整轉(zhuǎn)副存在的條件。、整轉(zhuǎn)副存在的條件。4、鉸鏈四桿機構(gòu)的演化、鉸鏈四桿機構(gòu)的演化本章要點本章要點平面連桿機構(gòu)的特點平面連桿機構(gòu)的特點 優(yōu)點優(yōu)點平面連桿機構(gòu)是構(gòu)件全部由平面低副連接而構(gòu)成的機構(gòu)。平面連桿

48、機構(gòu)是構(gòu)件全部由平面低副連接而構(gòu)成的機構(gòu)。1. 低副是面接觸，壓強小、耐磨損。可承受較大的載荷。低副是面接觸，壓強小、耐磨損?？沙惺茌^大的載荷。2. 低副的接觸面容易加工，容易獲得較高的制造精度。低副的接觸面容易加工，容易獲得較高的制造精度。3. 連桿很長，可較長距離傳遞運動。適合于操縱機構(gòu)。連桿很長，可較長距離傳遞運動。適合于操縱機構(gòu)。4. 低副的約束為幾何約束（靠形狀限制運動），無需附低副的約束為幾何約束（靠形狀限制運動），無需附 加約束裝置。加約束裝置。缺點缺點1. 低副有間隙，會引起運動誤差積累，運動精度不高。低副有間隙，會引起運動誤差積累，運動精度不高。2. 連桿機構(gòu)設(shè)計復雜，難于實

49、現(xiàn)復雜的運動規(guī)律。連桿機構(gòu)設(shè)計復雜，難于實現(xiàn)復雜的運動規(guī)律。3. 有相當部分構(gòu)件處于變速運動中，存在慣性力。有相當部分構(gòu)件處于變速運動中，存在慣性力。由公式由公式F=3n-2pl-ph可知，最簡單的單自由度平面連桿機構(gòu)是四桿機可知，最簡單的單自由度平面連桿機構(gòu)是四桿機構(gòu)，本章著重討論四桿機構(gòu)。構(gòu)，本章著重討論四桿機構(gòu)。 21 鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式和特性鉸鏈四桿機構(gòu)的基本形式和特性基本概念基本概念1、鉸鏈四桿機構(gòu)：、鉸鏈四桿機構(gòu)： 全部用全部用轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副相連的相連的平面四桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)。它是平它是平面四桿機構(gòu)的面四桿機構(gòu)的基本型式基本型式，其它型式的四桿機構(gòu)，其它型式的四桿機構(gòu)可看作是在

50、它的基礎(chǔ)上通過可看作是在它的基礎(chǔ)上通過演化演化而成的。而成的。2、機架：機構(gòu)的固定構(gòu)件、機架：機構(gòu)的固定構(gòu)件，如桿，如桿4 4 。3、連桿：、連桿：不直接不直接與機架連接的構(gòu)件，如桿與機架連接的構(gòu)件，如桿2 2。4、連架桿：、連架桿：與機架用與機架用轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副相連接的構(gòu)件，相連接的構(gòu)件， 如桿如桿1 1、3 3 。連架桿可分為：連架桿可分為：5、曲柄：、曲柄：能繞機架作能繞機架作整周轉(zhuǎn)動整周轉(zhuǎn)動的連架桿，如桿的連架桿，如桿1 1；6、搖桿：、搖桿：只能繞機架只能繞機架作小于作小于360360的的某一角度擺動某一角度擺動 的連架桿，如的連架桿，如3 3。 在鉸鏈四桿機構(gòu)中，按在鉸鏈四桿機構(gòu)中，

51、按連架桿能否連架桿能否作整周轉(zhuǎn)動作整周轉(zhuǎn)動，可將鉸鏈四桿機構(gòu)分為：，可將鉸鏈四桿機構(gòu)分為：一、一、曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)二、二、雙曲柄機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)三、三、雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)一、曲柄搖桿機構(gòu)一、曲柄搖桿機構(gòu) 兩個連架桿中，一個為兩個連架桿中，一個為曲柄曲柄，另一個為，另一個為搖桿搖桿，則此鉸鏈四桿機構(gòu)稱為則此鉸鏈四桿機構(gòu)稱為曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)。 曲柄曲柄1為原動件，作為原動件，作勻速轉(zhuǎn)動；勻速轉(zhuǎn)動；搖桿搖桿3為從動件，為從動件，作作變速往復擺動變速往復擺動。雷達天線俯仰機構(gòu)雷達天線俯仰機構(gòu)雷達天線俯仰機構(gòu)雷達天線俯仰機構(gòu)一、曲柄搖桿機構(gòu)一、曲柄搖桿機構(gòu)1. 急回特性及其應(yīng)用急回特性及

52、其應(yīng)用極位夾角，用極位夾角，用 表示；行程速比系數(shù)表示；行程速比系數(shù) 推導見書推導見書 2-4結(jié)論結(jié)論 存在急回特性的條件是存在急回特性的條件是 不等于零。不等于零。 因因 是銳角，即是銳角，即 90，故理論上可以最大為，故理論上可以最大為3。但由于最小傳動角的限制，實用中小于等于但由于最小傳動角的限制，實用中小于等于1.4。2. 曲柄搖桿機構(gòu)的死點曲柄搖桿機構(gòu)的死點 搖桿主動的曲柄搖桿機構(gòu)，當曲柄與連桿兩次共線時，搖桿主動的曲柄搖桿機構(gòu)，當曲柄與連桿兩次共線時， 機構(gòu)就會出現(xiàn)卡死或運動不確定的現(xiàn)象。這種機構(gòu)出現(xiàn)卡死機構(gòu)就會出現(xiàn)卡死或運動不確定的現(xiàn)象。這種機構(gòu)出現(xiàn)卡死或運動不確定的位置點稱為死

53、點?；蜻\動不確定的位置點稱為死點。例如例如縫紉機踏板機構(gòu)縫紉機踏板機構(gòu) 死點通常有害，應(yīng)設(shè)法消除。消除方法有：死點通常有害，應(yīng)設(shè)法消除。消除方法有： 對從動曲柄施加附加力矩。對從動曲柄施加附加力矩。 利用構(gòu)件自身或飛輪的慣性。利用構(gòu)件自身或飛輪的慣性。 多組相同機構(gòu)錯開一定角度布置。多組相同機構(gòu)錯開一定角度布置。死點有時也有應(yīng)用價值。例如可死點有時也有應(yīng)用價值。例如可利用死點夾緊工件利用死點夾緊工件。 3. 曲柄搖桿機構(gòu)的傳動角曲柄搖桿機構(gòu)的傳動角 定義定義 作用力和該力作用點運動線速度方向所夾的銳角稱為作用力和該力作用點運動線速度方向所夾的銳角稱為 壓力角，常用壓力角，常用 表示；壓力角的余

54、角稱為傳動角，表示；壓力角的余角稱為傳動角， 常用常用 表示。表示。曲柄搖桿機構(gòu)的傳動角隨曲柄的轉(zhuǎn)動而變。動力傳動曲柄搖桿機構(gòu)的傳動角隨曲柄的轉(zhuǎn)動而變。動力傳動中一般要求傳動角最小值中一般要求傳動角最小值 應(yīng)大于應(yīng)大于40。設(shè)計時應(yīng)檢驗。設(shè)計時應(yīng)檢驗 值。值。那麼，最小傳動角在什么位置出現(xiàn)呢？那麼，最小傳動角在什么位置出現(xiàn)呢？結(jié)論結(jié)論對于曲柄主動的曲柄搖桿機構(gòu)，最小傳動角就是連桿對于曲柄主動的曲柄搖桿機構(gòu)，最小傳動角就是連桿和搖桿所夾的最小銳角。和搖桿所夾的最小銳角。二、雙曲柄機構(gòu)二、雙曲柄機構(gòu) 兩個連架桿均為兩個連架桿均為曲柄曲柄的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙曲雙曲柄機構(gòu)柄機構(gòu)。特例

55、：特例：平行雙曲柄機構(gòu)平行雙曲柄機構(gòu)DABC34121、曲柄、曲柄1為原動件，作為原動件，作等角速轉(zhuǎn)動；等角速轉(zhuǎn)動；從動件曲柄從動件曲柄3也以也以相同角速度相同角速度轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動。平行雙曲柄機構(gòu)：平行雙曲柄機構(gòu)：其相對兩桿其相對兩桿平行平行且且相等相等。2、當四個鉸鏈中心處于同一直線上時，將出現(xiàn)運、當四個鉸鏈中心處于同一直線上時，將出現(xiàn)運動不確定狀態(tài)。動不確定狀態(tài)。B B2 2C C2 2A AB B1 1C C1 1D D1 12 23 3B B3 3C C3 3 C C3 3 為了消除這種運動不確定狀態(tài)為了消除這種運動不確定狀態(tài), ,可在主、從動曲可在主、從動曲柄上錯開一定角度再安裝一組平行四

56、邊形機構(gòu)。柄上錯開一定角度再安裝一組平行四邊形機構(gòu)。A AB BC CD D1 12 23 3B B1 1B B C C C C1 1C C1 1B B1 1機車驅(qū)動輪連動機構(gòu)機車驅(qū)動輪連動機構(gòu)三、雙搖桿機構(gòu)三、雙搖桿機構(gòu) 兩個連架桿均為兩個連架桿均為搖桿搖桿的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為的鉸鏈四桿機構(gòu)稱為雙搖雙搖桿機構(gòu)桿機構(gòu)。DABC341222 鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件鉸鏈四桿機構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件一、一、整轉(zhuǎn)副：整轉(zhuǎn)副：二、二、整轉(zhuǎn)副存在的條件：整轉(zhuǎn)副存在的條件：兩構(gòu)件能相對轉(zhuǎn)動兩構(gòu)件能相對轉(zhuǎn)動360的轉(zhuǎn)動副。的轉(zhuǎn)動副。取決于各桿的長度。取決于各桿的長度。l l1 1Al l4 4l l2 2l l3

57、 3CBDBC BC 曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)分析：若分析：若l l1能繞能繞A整周相對轉(zhuǎn)動，則存在兩個特殊位置整周相對轉(zhuǎn)動，則存在兩個特殊位置在在ACACD D中有：中有：在在ACAC D D中有：中有：l l4 4（l l2-2- l l1 1）+ +l l3 3 l l3 3（l l2-2- l l1 1）+ +l l4 4l l1 1+ +l l4 4 l l2 2+ +l l3 3l l1+1+l l3 3 l l2 2+ +l l4 4l l1 1+ +l l2 2 l l4 4+ +l l3 3(3)(3)(2)(2)(1)(1)l l1 1+ +l l4 4 l l2 2+ +

58、l l3 3l l1+1+l l3 3 l l2 2+ +l l4 4l l1 1+ +l l2 2 l l4 4+ +l l3 3(3)(3)(2)(2)(1)(1)將（將（1 1）、（）、（2 2）、（）、（3 3）式兩兩相加，得到以下關(guān)系式：）式兩兩相加，得到以下關(guān)系式：l l1 1l l2 2， l l1 1l l3 3， l l1 1l l4 4， 以上關(guān)系表明以上關(guān)系表明l l1 1為最短桿。為最短桿。結(jié)論：結(jié)論： （1）整轉(zhuǎn)副存在的條件：整轉(zhuǎn)副存在的條件：最短桿與最長桿長度之和小于或等最短桿與最長桿長度之和小于或等于其它兩桿長度之和。于其它兩桿長度之和。（桿長和條件）（桿長和條件

59、）（2）整轉(zhuǎn)副是由最短桿與其鄰邊組成。）整轉(zhuǎn)副是由最短桿與其鄰邊組成。 由于曲柄是連架桿，整轉(zhuǎn)副處于機架上，才能由于曲柄是連架桿，整轉(zhuǎn)副處于機架上，才能形成曲柄。所以，具有整轉(zhuǎn)副的鉸鏈四桿機構(gòu)是否形成曲柄。所以，具有整轉(zhuǎn)副的鉸鏈四桿機構(gòu)是否存在曲柄，還應(yīng)根據(jù)選擇何桿為機架來判斷。存在曲柄，還應(yīng)根據(jù)選擇何桿為機架來判斷。鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判斷條件鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判斷條件： 1 1 在滿足桿長和的條件下：在滿足桿長和的條件下：（1 1）取最短桿為機架時，機架上有兩個整轉(zhuǎn)副，）取最短桿為機架時，機架上有兩個整轉(zhuǎn)副，（2 2）取最短桿的鄰邊為機架時，機架上只有一個整）取最短桿的鄰邊為機架時，機架上只

60、有一個整 轉(zhuǎn)副，該機構(gòu)為轉(zhuǎn)副，該機構(gòu)為. .（3 3）取最短桿的對邊為機架時，機架上沒有整轉(zhuǎn)副，）取最短桿的對邊為機架時，機架上沒有整轉(zhuǎn)副， 該機構(gòu)該機構(gòu)。2 2）注意：注意： 鉸鏈四桿機構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的鉸鏈四桿機構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的封閉多邊形條件：封閉多邊形條件：最長桿的桿長最長桿的桿長 l2，桿桿2能作能作整周轉(zhuǎn)動整周轉(zhuǎn)動，桿，桿4只能往復擺動，稱為只能往復擺動，稱為擺動擺動導桿導桿機構(gòu)。機構(gòu)。三、三、搖塊機構(gòu)和定塊機構(gòu)：搖塊機構(gòu)和定塊機構(gòu)： 選用不同的構(gòu)件為機架選用不同的構(gòu)件為機架擺動擺動滑塊機構(gòu)滑塊機構(gòu)自卸卡車車箱的舉升機構(gòu)自卸卡車車箱的舉升機構(gòu)固定固定滑塊機構(gòu)或滑塊機構(gòu)或定塊