機械設(shè)計基礎(chǔ)-超級合集-課件

第1章

緒

論1.1 機械、機器、機構(gòu)及其組成1.2 本課程研究的內(nèi)客、性質(zhì)和任務(wù)本章概要：人類為了滿足生產(chǎn)和生活的需要，設(shè)計和制造了各種各樣的機械設(shè)備，如機床、汽車、起重機、電動機、洗衣機、機器人和航天器等。在現(xiàn)代生產(chǎn)和日常生活中，機械已成為代替或減輕人類勞動、提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量的主要手段。機械的發(fā)展程度是衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。本章主要介紹機械、機器、機構(gòu)和零件等基本概念，以及機械、機器和機構(gòu)的組成，說明本課程的研究內(nèi)容、性質(zhì)與任務(wù)。1ppt課件1.1

機械、機器、機構(gòu)及其組成1.1.1

現(xiàn)代機械及其組成現(xiàn)代機械是傳統(tǒng)機械技術(shù)與不斷涌現(xiàn)的相關(guān)新技術(shù)的集成，是以計算機技術(shù)協(xié)調(diào)控制的，用于完成包括機械力、運動和能量流傳遞任務(wù)的，由光、機、電、液壓等部件組成的裝置與系統(tǒng)?，F(xiàn)代機械主要由以下系統(tǒng)或部分組成：（1）驅(qū)動系統(tǒng)（2）傳動系統(tǒng)（3）執(zhí)行系統(tǒng)（4）控制和信息處理系統(tǒng)2ppt課件1.1.2 機器與機構(gòu)機器－能實現(xiàn)確定的機械運動，又能做有用的機械功或?qū)崿F(xiàn)能量、物料、信息的傳遞與變換的裝置。它是根據(jù)某種具體使用要求而設(shè)計的多件實物的組合

體。如:縫紉機、洗衣機、各類機床、運輸車輛、農(nóng)用機器、起重機等。機器的種類繁多，結(jié)構(gòu)、性能和用途等各不相同，但具有相同的基本特征。3ppt課件典型機器的分析：1.內(nèi)燃機內(nèi)燃機56432187910組成

：汽缸體

1

、

活

塞

2

、

進氣閥

3

、排氣閥

4

、

連

桿

5

、

曲

軸

6

、凸輪7、頂桿8、齒輪9、10工作原理：1.活塞下行，進氣閥開啟，混合氣體進入汽缸；2.活塞上行，氣閥關(guān)閉，混合氣體被壓縮，在頂部點

火燃燒；3.高壓燃燒氣體推動活塞下行，兩氣閥關(guān)閉；4.活塞上行，排氣閥開啟，廢氣體被排出汽缸。循環(huán)運動的結(jié)果，使曲軸輸出連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動4ppt課件進氣壓縮爆炸排氣內(nèi)燃機的工作過程：內(nèi)燃機各部分的作用：活塞的往復(fù)運動通過連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的連續(xù)轉(zhuǎn)動，該組合體稱為：曲柄滑塊機構(gòu)凸輪和頂桿用來啟閉進氣閥和排氣閥；稱為：凸輪機構(gòu)兩個齒輪用來保證進、排氣閥與活塞之間形成協(xié)調(diào)動作，稱為：齒輪機構(gòu)各部分協(xié)調(diào)動作的結(jié)果：

化學(xué)能 機械能5ppt課件機器的共有特征：①人造的實物組合體；②各部分有確定的相對運動；③代替或減輕人類勞動完成有用功或?qū)崿F(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換

機器的作用機器的分類：動力機器－實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換（如內(nèi)燃機、蒸汽機、電動機）種類有限工作機器－完成有用功（如機床等）

種類繁多信息機器－完成信息的傳遞與變換（如復(fù)印機、傳真機等6ppt課件機器的組成：原動部分－是工作機動力的來源，最常見的是電動機和內(nèi)燃機。工作部分－完成預(yù)定的動作，位于傳動路線的終點。傳動部分－聯(lián)接原動機和工作部分的中間部分。控制部分－保證機器的啟動、停止和正常協(xié)調(diào)動作。其關(guān)系如下原動機傳動工作控制從結(jié)構(gòu)上來看，機器的傳動部分和執(zhí)行部分都是由各種機構(gòu)組成的。一部機器可以包含一個或若干個機構(gòu)。任意復(fù)雜的機器都是由若干組機構(gòu)按一定規(guī)律組合而成的。7ppt課件機構(gòu)－只能實現(xiàn)運動和力的傳遞與變換的裝置。如：連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、

齒輪機構(gòu)等。種類有限機構(gòu)的共有特征：①人造的實物組合體；②各部分有確定的相對運動；機構(gòu)的分類：通用機構(gòu)和專用機構(gòu)。通用機構(gòu)---用途廣泛，如齒輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)等。專用機構(gòu)---只能用于特定場合，如鐘表的擒縱機構(gòu)。1.1.3 機構(gòu)的組成8ppt課件機械、機器、機構(gòu)、構(gòu)件、零件機構(gòu)是由一些相對獨立運動的單元體組成的，這些單元體稱為構(gòu)件。從制造觀點來看，機構(gòu)由許多獨立加工的單元體組成，這些單元體稱為零件

。一個構(gòu)件是由一個零件或由幾個零件組成的剛性結(jié)構(gòu)機器與機構(gòu)在結(jié)構(gòu)和運動方面并無區(qū)別（僅作用不同）

，故統(tǒng)稱為機械。人造的組合體、有確定的相對運動零件 構(gòu)件 機構(gòu)機器9ppt課件1.2.1

本課程研究的內(nèi)容作為一名工程技術(shù)人員，同學(xué)們在今后的工作崗位上將會接觸各種各樣的通用或?qū)Ｓ脵C械，因此必須掌握機械方面的基礎(chǔ)知識。研究的內(nèi)容主要有以下幾個方面：(1)機械設(shè)計基礎(chǔ)知識(2)常用機構(gòu)及傳動設(shè)計(3)通用零件設(shè)計(4)有關(guān)機械總體設(shè)計中的一些問題(5)機械現(xiàn)代設(shè)計方法與手段的概念和特點1.2 本課程研究的內(nèi)客、性質(zhì)和任務(wù)10ppt課件作用：

承前啟后1.2.2 本課程的性質(zhì)和任務(wù)課程性質(zhì)：技術(shù)基礎(chǔ)課本課程的主要任務(wù)是：通過本課程的學(xué)習(xí)，可為今后學(xué)習(xí)諸如機床夾具設(shè)計、機床、機械制造工藝學(xué)等專業(yè)課程打下基礎(chǔ)，通過本課程的學(xué)習(xí)和課程設(shè)計實踐，可以培養(yǎng)同學(xué)們初步具備運用手冊設(shè)計簡單機械裝備的能力，為今后操作、維護、管理、革新裝備創(chuàng)造條件。11ppt課件數(shù)只能靠我國自力更生解決，這是一項十分艱巨的任務(wù)，設(shè)計、制造、使用、維護現(xiàn)代化的武器裝備，需要大3）仔細觀察實物和模型，歡迎到實驗室參觀，并動手批的機械方面專業(yè)人才。在座的各位都是未來的工程師和部隊的主要技術(shù)骨干，掌握好本課程的有關(guān)知識，將為你們未組來的裝工作打各下一種個良機好的基構(gòu)礎(chǔ)。。最后希望我們共同努力，把這門課程教好學(xué)好。課程安排：講授82學(xué)時本課程的特點：是工程制圖、工程材料及機械制造基礎(chǔ)、理論力學(xué)，材料力學(xué)、金工實習(xí)等理論知識和實踐技能的綜合運用。要求：1）作業(yè)必須按時完成，繪圖準(zhǔn)確，字跡工整，作業(yè)量未達到規(guī)定者不能參加考試。2）上課認真聽講，及時消化，不主張占用較多的課外時間。為了實現(xiàn)我國的國防現(xiàn)代化，必然要有大量的機械化、自動化的武器裝備于部隊，這些武器從何來？恐怕大多12ppt課件第2章

機械及機械零件設(shè)計基礎(chǔ)知識2.1 機械設(shè)計的基本要求和一般設(shè)計程序2.2 機械零件的主要失效形式和工作能力2.3 機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則和一般設(shè)計步驟2.4

機械零件的材料及選擇2.5

摩擦、磨損與潤滑2.6

機械零件的結(jié)構(gòu)工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化本章概要：機械設(shè)計是指規(guī)劃和設(shè)計實現(xiàn)預(yù)期功能的新機械或改進原有機械的性能。本章扼要闡明機械設(shè)計中的共同性問題，如機械設(shè)計的基本要求和一般設(shè)計程序；機械零件的主要失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則；機械零件的材料等。介紹摩擦、磨損與潤滑，零件的結(jié)構(gòu)工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化等機械零件設(shè)計所需的基礎(chǔ)知識。13ppt課件2.1 機械設(shè)計的基本要求和一般設(shè)計程序2.1.1 機械設(shè)計的基本要求機械設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求：①功能要求②可靠性與安全性要求③經(jīng)濟性要求④社會性要求⑤其它特殊要求

。在滿足預(yù)期功能的前提下，性能好、效率高、成本低，在預(yù)定使用期限內(nèi)安全可靠，操作方便、維修簡單和造型美觀等。2.2.2 機械設(shè)計的一般設(shè)計程序產(chǎn)品規(guī)劃概念設(shè)計

構(gòu)形設(shè)計編制技術(shù)文件技術(shù)審定和產(chǎn)品鑒定14ppt課件2.2 機械零件的主要失效形式和工作能力2.2.1機械零件的主要失效形式機械零件的失效：機械零件喪失工作能力或達不到設(shè)計要求性能時，稱為失效。零件的失效形式:①斷裂;②過大的彈性變形或塑性變形;③

工作表面損傷失效（腐蝕、磨損和接觸疲勞）；④發(fā)生強烈的振動；聯(lián)接的松弛; 摩擦傳動的打滑等。失效并不簡單地等同于零件的破壞。如軸、齒輪、軸瓦、軸頸、螺栓、帶傳動等。機械零件雖然有多種可能的失效形式，歸納起來最主要的為15ppt課件計算量<許用量----工作能力計算準(zhǔn)則。失效原因:強度、剛度、耐磨性、振動穩(wěn)定性、溫度等原因。

對于各種不同的失效形式，也各有相應(yīng)的工作能力判定條件強度條件：計算應(yīng)力<許用應(yīng)力；剛度條件：變形量<許用變形量；防止失效的判定條件是：16ppt課件2.2.2 機械零件的工作能力工作能力----在不發(fā)生失效的條件下，零件所能安全工作的限度。通常此然而限在機度器運是轉(zhuǎn)時對，零載件還荷會受而到各言種附，加載所荷，以通常用引入習(xí)慣上又稱為：承載能力。2.2.3 許用應(yīng)力和極限應(yīng)力、接觸應(yīng)力名義載荷-----在理想的平穩(wěn)工作條件下作用在零件上的載荷。名義應(yīng)力-----按名義載荷計算所得之應(yīng)力。工作載荷-----在某種工作條件下零件實際承受的載荷。.載荷系數(shù)K----考慮各種附加載荷因素的影響。計算載荷-----載荷系數(shù)與名義載荷的乘積。計算應(yīng)力-----按計算載荷計算所得之應(yīng)力：17ppt課件應(yīng)力的種類otσ=常數(shù)σmax脈動循環(huán)變應(yīng)力r

=0靜應(yīng)力: σ=常數(shù)變應(yīng)力:

σ隨時間變化

max

min2m平均應(yīng)力:

max

min2a應(yīng)力幅:σTσminσaσaσmσmaxo循環(huán)變應(yīng)力σ變應(yīng)力的循環(huán)特性:r

min

maxminσaσmax σaσ對稱循環(huán)變應(yīng)力r

=-1t oσ-1= 0+1t

otσ

σa σmσaσmin----對稱循環(huán)變應(yīng)力----脈動循環(huán)變應(yīng)力----靜應(yīng)力靜應(yīng)力是變應(yīng)力的特例

r

=+1 18ppt課件靜應(yīng)力下的許用應(yīng)力靜應(yīng)力下，零件材料的破壞形式：斷裂或塑性變形塑性材料，取屈服極限σS作為極限應(yīng)力,許用應(yīng)力為：脆性材料：取強度極限σB作為極限應(yīng)力,許用應(yīng)力為：S[

]

sS[

]

B變應(yīng)力下的許用應(yīng)力變應(yīng)力下，零件的損壞形式是疲勞斷裂。疲勞斷裂具有以下特征：1)疲勞斷裂的最大應(yīng)力遠比靜應(yīng)力下材料的強度極限低，甚至比屈服極限低;2)

疲勞斷口均表現(xiàn)為無明顯塑性變形的脆性突然斷裂;3)

疲勞斷裂是微觀損傷積累到一定程度的結(jié)果。它的初期現(xiàn)象是在零件表面或表層形成微裂紋，這種微裂紋隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸擴展，直至余下的未斷裂的截面積不足以承受外載荷時，就突然斷裂。疲勞斷裂不同于一般靜力斷裂，它是損傷到一定程度后，即裂紋擴展到一定程度后，才發(fā)生的突然斷裂。所以疲勞斷裂是與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)(即使用期限或壽命)有關(guān)的斷裂。不管脆性材料或塑性材料，19ppt課件NOσσ-1N0σ-1NN1、疲勞曲線應(yīng)力σ與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N

之間的關(guān)系曲線稱為：疲勞曲線由圖可知：應(yīng)力越小，試件能經(jīng)受的循環(huán)次數(shù)就越多。試驗表明，當(dāng)N>N0以后，曲線趨于水平，可認為在無限次循環(huán)時試件將不會斷裂。當(dāng)N>N0時,

試件將不會斷裂。N0

----循環(huán)基數(shù)1

01NN

m

N

C

m當(dāng)N<N0時,

有近似公式：N0

對應(yīng)的應(yīng)力稱為：疲勞極限用σ-1表示材料在對稱循環(huán)應(yīng)力下的彎曲疲勞極限。mNN

011N

對應(yīng)于N的彎曲疲勞極限：20ppt課件2、許用應(yīng)力在變應(yīng)力，應(yīng)取材料的疲勞極限作為極限應(yīng)力。同時還應(yīng)考慮零件的切口和溝槽等截面突變、絕對尺寸和表面狀態(tài)等影晌，為此引人應(yīng)力集中系數(shù)kσ、尺寸系數(shù)εσ和表面狀態(tài)系數(shù)β等。k

S

1

1]當(dāng)應(yīng)力是對稱循環(huán)變化時，許用應(yīng)力為：[k

S0當(dāng)應(yīng)力是脈動循環(huán)變化時，許用應(yīng)力為：[

]

0σ0為材料的脈動循環(huán)疲勞極限，S為安全系數(shù)。以上各系數(shù)均可機械設(shè)計手冊中查得。以上所述為“無限壽命”

，k S N[1]

1

m

N0有限壽命時，用σ-1N代入得：21ppt課件3、安全系數(shù)安全系數(shù)定得正確與否對零件尺寸有很大影響S↑

→零件尺寸大，結(jié)構(gòu)笨重。S↓

→可能不安全。典型機械的S可通過查表求得。

無表可查時，按以下原則?。?）靜應(yīng)力下，塑性材料的零件：S

=1.2～１.5鑄鋼件：S

=1.５～２.5２）靜應(yīng)力下，脆性材料，如高強度鋼或鑄鐵：S

=3～43）變應(yīng)力下， S

=1.3～1.7材料不均勻，或計算不準(zhǔn)時取：S

=1.7～2.522ppt課件初始疲勞裂紋初始疲勞裂紋接觸應(yīng)力若兩個零件在受載前是點接觸或線接觸。受載后，由于變形其接觸處為一小面積，通常此面積甚小而表層產(chǎn)生的局部應(yīng)力卻很大，這種應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。機械零件的接觸應(yīng)力通常是隨時間作周期性變化的，在載荷重復(fù)作用下，首先在表層內(nèi)約20μm處產(chǎn)生初始疲勞裂紋，然后裂紋逐漸擴展(潤滑油被擠迸裂紋中將產(chǎn)生高壓，使裂紋加快擴展，終于使表層金屬呈小片狀剝落下來，而在零件表面形成一些小坑，這種現(xiàn)象稱為渡勞點蝕。發(fā)生疲勞點蝕后，減小了接觸面積，損壞了零件的光滑表面，因而也降低了承載能力

。油裂紋的擴展與斷裂這時零件強度稱為接觸強度。如齒輪、凸輪、滾動軸承等。失效形式常表現(xiàn)為：疲勞點蝕金屬剝落出現(xiàn)小坑后果：減少了接觸面積、損壞了零件的光滑表面、降低了承載能力、引起振動和噪音。23ppt課件由彈性力學(xué)可知，應(yīng)力為：1 1Fn 1

2

H b 1

2 1

21

2E1 E

21

21

2令:

代入化簡得:E1

E2E

2E1E2

1 Fn

EH 2

(1

2

) b0.418 Fn

Eb對于鋼或鑄鐵取泊松比：μ1=μ2=μ=0.3 ,則有簡化公式。上述公式稱為赫茲(H·Hertz)公式“+”用于外接觸，“-”用于內(nèi)接觸。σHσHρ2bρ1ρ1Fnbρ2σHσHFn21HFnb1

2E1 E

21

21

11

2

H

1

Fn

E2

(1

2

) bFn

Eb

0.41824ppt課件bFn

EH

0.4181 2

1

2

2

E1

E

2E1

E

2E σH

-------最大接觸應(yīng)力或赫茲應(yīng)力;b

-------接觸長度;Fn

-------作用在圓柱體上的載荷;-----綜合曲率半徑;1 2-----綜合彈性模量; E

、

E 分別為兩圓柱體的彈性模量。接觸疲勞強度的判定條件為：HHHHS]

Hlim

[

],而[bFn25ppt課件2.3 機械零件的設(shè)計準(zhǔn)則和一般設(shè)計步驟2.3.1零件的設(shè)計計算準(zhǔn)則強度準(zhǔn)則其中

[

]

[

]SSlim[

]

lim[

]剛度準(zhǔn)則耐磨性準(zhǔn)則y

[

y];

[

];

[]

[

]抗振穩(wěn)定性準(zhǔn)則0

.85 f

f

p或耐熱性準(zhǔn)則可靠性準(zhǔn)則1.15f<

fp26ppt課件(1)確定零件的計算簡圖。(2)根據(jù)機器的工作要求和簡化的計算方案確定作用在零件上的載荷。(3)根據(jù)零件工作情況的分析，選擇合適的材料。(4)分析零件的可能失效形式，選定相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則進行有關(guān)計算，確定零件的形狀和主要尺寸。應(yīng)當(dāng)注意，零件尺寸的計算值一般并不是最終的采用值，設(shè)計者還要根據(jù)制造零件的工藝要求和標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格加以圓整。(5)繪制零件工作圖，制訂技術(shù)要求，編寫計算說明書及有關(guān)技術(shù)文件。2.3.2一般設(shè)計步驟27ppt課件2.4 機械零件材料及其選擇機械制造中最常用的材料是鋼和鑄鐵，其次是有色金屬合金。非金屬材料如塑料、橡膠等

。一、金屬材料常用金屬材料鋼銅合金鑄鐵

----含碳量>2%----含碳量≤

2%鐵碳合金1.鑄鐵：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等。特點：良好的液態(tài)流動性，可鑄造成形狀復(fù)雜的零件。較好的減震性、耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）、成本低廉。應(yīng)用：應(yīng)用范圍廣。其中灰鑄鐵最廣、球墨鑄鐵次之。2.鋼：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊鋼(不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼等)、碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼等。28ppt課件選用原則：優(yōu)選碳素鋼，其次是硅、錳、硼、釩類合金鋼。特點：與鑄鐵相比，鋼具有高的強度、韌性和塑性。可用熱處理方法改善其力學(xué)性能和加工性能。零件毛坯獲取方法：鍛造、沖壓、焊接、鑄造等。應(yīng)用：應(yīng)用范圍極其廣泛。表2-1

常用材料的相對價格材 料種類規(guī)

格相對價格熱軋圓剛鑄

件碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235（φ

33~42）優(yōu)質(zhì)碳素鋼（φ29~50）合金結(jié)構(gòu)鋼（φ29~50）滾動軸承鋼（φ29~50）合金工具鋼（φ29~50）4Cr9Si2耐熱鋼（φ

29~50）11.5~1.81.7~2.533~205灰鑄鐵鑄件碳素鋼鑄件銅合金、鋁合金鑄件0.851.78~10價格便宜且供應(yīng)充分我國資源豐富29ppt課件3.銅合金種類青銅

-含錫青銅、不含錫青銅黃銅

-銅鋅合金，并含有少量的錳、鋁、鎳軸承合金（巴氏合金）特點：具有良好的塑性和液態(tài)流動性。青銅合金還具有良好的減摩性和抗腐蝕性。零件毛坯獲取方法：輾壓、鑄造。應(yīng)用：應(yīng)用范圍廣泛。二、非金屬材料1.

橡膠 橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。常用作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動的膠帶等。硬橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。30ppt課件2.

塑料 塑料的比重小，易于制成形狀復(fù)雜的零件，而且各種不同塑料具有不同的特點，如耐蝕性、絕熱性、絕緣性、減摩性、摩擦系數(shù)大等，所以近年來在機械制造中其應(yīng)用日益廣泛。3.其它非金屬材料：皮革、木材、紙板、棉、絲等。設(shè)計機械零件時，選擇合適的材料是一項復(fù)雜的技術(shù)經(jīng)濟問題設(shè)計者應(yīng)根據(jù)零件的用選材因素：

途、工作條件和材料的物理、化學(xué)、機械和工藝性能以及經(jīng)濟因素等進行全面考慮。用途、工作條件、物理、化學(xué)、機械工藝性能、經(jīng)濟性。零件材料各種材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能可在相關(guān)國標(biāo)、行標(biāo)和機械設(shè)計手冊中查得。為了材料供應(yīng)和生產(chǎn)管理上的方便，應(yīng)盡量縮減材料的品種。31ppt課件表2-2常用鋼鐵材料的牌號及力學(xué)性能材料力學(xué)性

能試件尺寸類 別牌 號強度極限σB屈服極限σS延伸率%mm碳素結(jié)構(gòu)鋼Q215Q235Q275335-410375-460490-610215235275312620d≤

16優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼203545410530600245315355252016d≤

25合金結(jié)構(gòu)鋼35

SiMn40Cr20CrMnTi60Mn8839811079981735785834785159108d≤

25d≤

25d≤

15d≤

80鑄

鋼ZG270-500ZG310-5705005702703101815d≤100ZG42SiMn60038012灰鑄鐵HT150HT200HT250145195240------------壁厚10~20球墨鑄鐵QT400-15QT500-7QT600-34005006002503203701573壁厚30~20032ppt課件▲載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì)▲零件的工作情況▲零件的尺寸及重量▲零件的結(jié)構(gòu)及加工性▲材料的經(jīng)濟性三、機械零件材料的選用原則適用于制作機械零件的材料種類非常之多，在設(shè)計機械零件時，如何從各種各樣的材料中選擇出合適的材料，是一項受多方面因素所制約的復(fù)雜的工作。設(shè)計者應(yīng)根據(jù)零件的用途、工作條件和材料的物理、化學(xué)、機械和工藝性能以及經(jīng)濟因素等進行全面考慮。選材的一般原則33ppt課件1.

載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì)這方面的因素主要是從強度觀點來考慮的，應(yīng)在充分了解材料的機械性能的前提下來進行選擇。金屬材料的性能一般可以通過熱處理加以提高和脆性材料----只適用于制造在靜載荷下工作的零件；塑性材料----適用于在有沖擊情況下工作的零件。改善，因此，要充分利用熱處理手段來發(fā)揮材料的潛力。對于常用的調(diào)質(zhì)鋼，由于其回火溫度的不同，可得到機械性能不同的毛坯。2.

零件的工作情況--指零件所處的環(huán)境特點、工作溫度、摩擦磨損程度等▲。在濕熱環(huán)境下工作的零件，其材料應(yīng)具有良好防腐蝕能力，可選用不銹鋼、銅合金等。34ppt課件▲兩配合零件的線性膨脹系數(shù)不能相差過大，一面在溫度變化時產(chǎn)生過大熱應(yīng)力或使配合松動，另一方面要考慮材料機械性能隨溫度而變化的情況?！慵诠ぷ髦锌赡馨l(fā)生磨損的表面，應(yīng)提高其表面硬度，增加耐磨性，因此應(yīng)選擇淬火鋼、滲碳鋼、氮化鋼。3.零件的尺寸及重量零件的尺寸及質(zhì)量的大小與材料的品種及毛坯制取方法有關(guān)。▲用鑄造材料制造毛坯時，一般可以不受尺寸及質(zhì)量大小的限制；▲而用鍛造材料制造毛坯時，則須注意鍛壓機械及設(shè)備的生產(chǎn)能力?！鴳?yīng)盡可能選用強重比大的材料，以便減小零件的尺寸和質(zhì)量。35ppt課件4.材料的經(jīng)濟性材料的經(jīng)濟性主要表現(xiàn)在以下幾方面：▲

材料本身的相對價格;▲

材料的加工費用;▲

材料的利用率;▲

采用組合結(jié)構(gòu);▲

節(jié)約稀有材料。5.材料的供應(yīng)狀況選材時還應(yīng)考慮到當(dāng)時當(dāng)?shù)夭牧系墓?yīng)狀況。為了簡化供應(yīng)和貯存的材料品種，對于小批制造的零件，應(yīng)盡可能地減少同一部機器上使用的材料品種和規(guī)格。各種材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能可在相關(guān)國標(biāo)、行標(biāo)和機械設(shè)計手冊中查得。為了材料供應(yīng)和生產(chǎn)管理上的方便，應(yīng)盡量減少一臺機器所用材料的品種。36ppt課件2.5 摩擦、磨損與潤滑摩擦學(xué)----研究相對運動的作用表面間的摩擦、磨損和潤滑，以及三者間相互關(guān)系的理論與應(yīng)用的一門邊緣學(xué)科。▲

摩擦--相對運動的物體表面間的相互阻礙作用現(xiàn)象；▲

磨損--由于摩擦而造成的物體表面材料的損失或轉(zhuǎn)移▲

潤滑--減輕摩擦和磨損所應(yīng)采取的措施。關(guān)于摩擦、磨損與潤滑的學(xué)科構(gòu)成了摩擦學(xué)(Tribology)減少摩擦

節(jié)省能源；減少磨損降低設(shè)備維修次數(shù)和費用，節(jié)省制造零件及其所需材料的費用。世界上使用的能源大約有1/3~1/2消耗于摩擦。機械產(chǎn)品的易損零件大部分是由于磨損超過限度而報廢和更換的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，摩擦學(xué)的理論和應(yīng)用必將由宏觀進入微觀，由靜態(tài)進入動態(tài)，由定性進入定量，成為系統(tǒng)綜合研究的領(lǐng)域。37ppt課件v1.干摩擦固體表面直接接觸，因而→功耗↑

磨損↑溫度↑→燒毀軸瓦不用許出現(xiàn)干摩擦！2. 邊界摩擦運動副表面有一層厚度<1μm的薄油膜，不足以將兩金屬表面分開，其表面微觀高峰部分仍將相互搓削。比干摩擦的磨損輕，f ≈

0.1~0.33. 液體摩擦有一層壓力油膜將兩金屬表面隔開，彼此不直接接觸。摩擦和磨損極輕，f ≈

0.001~0.01vvv2.5.1 摩擦38ppt課件fηn/po4.

在一般機器中，處于以上三種情況的混合狀態(tài)。邊界摩擦混合摩擦液體摩擦摩擦特性曲線稱無量綱參數(shù)ηn/p為軸承特性數(shù)。

η-動力粘度，p-壓強，n-每秒轉(zhuǎn)數(shù)39ppt課件機器的壽命磨損曲線磨合階段磨損量時間劇烈磨損階段穩(wěn)定磨損階段2.5.2 磨 損磨損過程大致如圖所示：▲磨合階段----包括摩擦表面輪廓峰的形狀變化和表面材料被加工硬化兩個過程。▲穩(wěn)定磨損階段----零件在平穩(wěn)而緩慢的速度下磨損。磨損—由于摩擦而導(dǎo)致零件表面材料的逐漸喪失或遷移。后果—降低機器的效率和可靠性，甚至促使機器提前報廢。它標(biāo)志著磨擦條件相對穩(wěn)定?！鴦×夷p階段----在經(jīng)過穩(wěn)定磨損階段后，零件表面遭到破壞，運動副間隙增大引起而外的動載荷和振動。零件即將進入報廢階段。設(shè)計機器時，要求縮短磨合期、延長穩(wěn)定期、推遲劇烈磨損期的到來。它是磨損的不穩(wěn)定階段，在整個壽命周期內(nèi)時間很短。40ppt課件磨粒磨損磨損的分類：粘附磨損按磨損機理分磨損類型按磨損表面外觀可分為疲勞磨損沖蝕磨損腐蝕磨損微動磨損點蝕磨損膠合磨損擦傷磨損兩種不同的稱謂41ppt課件磨損的機理：磨粒磨損粘附磨損疲勞磨損沖蝕磨損腐蝕磨損微動磨損磨損類型：磨粒磨損—也簡稱磨損，外部進入摩擦面間的游離硬顆粒（如空氣中的塵土或磨損造成的金屬微粒）或硬的輪廓峰尖在軟材料表面上犁刨出很多溝紋時被移去的材料，一部分流動到溝紋兩旁，一部分則形成一連串的碎片脫落下來成為新的游離顆粒，這樣的微粒切削過程就叫磨粒磨損。潘存云教授研制42ppt課件磨損的機理：磨粒磨損粘附磨損疲勞磨損沖蝕磨損腐蝕磨損微動磨損磨損類型：粘附磨損—也稱膠合，當(dāng)摩擦表面的輪廓峰在相互作用的各點處由于瞬時的溫升和壓力發(fā)生“冷焊”后，在相對運動時，材料從一個表面遷移到另一個表面，便形成粘附磨損。嚴(yán)重的粘附磨損會造成運動副咬死。潘存云教授研制43ppt課件磨損的機理：疲勞磨損磨粒磨損粘附磨損沖蝕磨損腐蝕磨損微動磨損磨損類型：疲勞磨損—也稱點蝕，是由于摩擦表面材料微體積在交變的摩擦力作用下，反復(fù)變形所產(chǎn)生的材料疲勞所引起的機械磨損。點蝕過程：產(chǎn)生初始疲勞裂紋→擴展→

微粒脫落，形成點蝕坑。潘存云教授研制44ppt課件磨損的機理：磨粒磨損粘附磨損疲勞磨損沖蝕磨損腐蝕磨損磨損類型：微動磨損腐蝕磨損—當(dāng)摩擦表面材料在環(huán)境的化學(xué)或電化學(xué)作用下引起腐蝕，在摩擦副相對運動時所產(chǎn)生的磨損即為腐蝕磨損。45ppt課件2.5.3

潤滑潤滑是減小摩擦、降低或避免磨損的最有效的技術(shù)方法。潤滑劑潤滑劑可分為氣體、液體、半固體和固體四種基本類型1.潤滑油衡量潤滑油的主要指標(biāo)有：粘度(動力粘度和運動粘度)、粘度指數(shù)、閃點和傾點等。表2-5給出了工業(yè)常用潤滑油的性質(zhì)和用途。2.潤滑脂衡量潤滑脂的指標(biāo)是錐入度和滴度。表2-6給出了常見潤滑脂的的性能和用途。46ppt課件2.滴油潤滑

3.油環(huán)潤滑5.壓力循環(huán)潤滑潤滑方法油潤滑的方法：1.手工加油潤滑4.飛濺潤滑脂潤滑的方法：潤滑脂的加脂方式有人工加脂、脂杯加脂、脂槍加脂。47ppt課件潤滑裝置1. 油杯針閥式油杯旋蓋式油杯

脂用壓注式油杯彈簧蓋油杯48ppt課件2.

油環(huán)49ppt課件2.6

機械零件的結(jié)構(gòu)工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化2.6.1工藝性零件設(shè)計要求使用要求----具備所要求的工作能力；制造要求----制造工藝可行，成本低；零件工藝性良好的標(biāo)志：在具體的生產(chǎn)條件下，零件要便于加工而加工費用又很低。工藝性的基本要求：1)

毛坯選擇合理制備方法：選用型材、鑄造、鍛造、沖壓和焊接等。毛坯選擇與生產(chǎn)批量、材料性能和加工可能性有關(guān)。單件或小批量生產(chǎn)時，選用棒料、板材、型材或焊件。大批量生產(chǎn)時，往往選用鑄造、鍛造、沖壓等方法。50ppt課件3)

合理的制造精度和表面粗糙度零件的加工成本隨精度和表面粗糙度的提高而急劇增加。2)結(jié)構(gòu)簡單合理最好采用平面、柱面、螺旋面等簡單表面極其組合；盡量減少加工面數(shù)和加工面積；增加相同形狀、相同元素（直徑、圓角半徑、配合、螺紋、鍵、齒輪模數(shù)等）的數(shù)量；盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件；冶金等先進工藝滿足上述要求。決不能盲目追求高精度，應(yīng)在滿足使用要求的前提下，盡量采用較低的精度和表面質(zhì)量。4)盡量減小零件的加工量毛坯形狀和尺寸應(yīng)盡量接近零件本身的形狀和尺寸。力求使少或無切削加工，節(jié)約材料、降低成本。盡量采用精密鑄造、精密鍛造、冷軋、冷擠壓、粉末欲設(shè)計出工藝性良好的零件，設(shè)計者必須虛心向工藝技術(shù)人員和一線工人學(xué)習(xí)，在實踐中積累經(jīng)驗。51ppt課件2.6.2 標(biāo)準(zhǔn)化定義：標(biāo)準(zhǔn)化是在經(jīng)濟、技術(shù)、科學(xué)及管理等社會實踐中，對重復(fù)事務(wù)和概念，通過制定、發(fā)布和實施標(biāo)準(zhǔn)，以獲得最佳秩序和效益。內(nèi)容：1)產(chǎn)品品種規(guī)格的系列化將同一類產(chǎn)品的主要參數(shù)、型式、尺寸、基本結(jié)構(gòu)等依次分檔，制成系列化產(chǎn)品，以較少的規(guī)格品種滿足用戶的廣泛要求。2)零部件的通用化將用途、結(jié)構(gòu)相近的零部件（如軸承、螺栓等），經(jīng)過統(tǒng)一后實現(xiàn)互換；3)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化要保證產(chǎn)品產(chǎn)品質(zhì)量合格和穩(wěn)定，就必須做好設(shè)計、加工工藝、裝配檢驗、包裝儲運等環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化。52ppt課件基本特征：統(tǒng)一、簡化。意義：1)制造上可以實現(xiàn)專業(yè)化大批量生產(chǎn)，既可提高產(chǎn)品質(zhì)量，又能降低成本；2)設(shè)計方面可減少設(shè)計工作量；3)管理維修方面可減少庫存量，便于更換損壞的零件。標(biāo)準(zhǔn)化是組織社會化大生產(chǎn)的重要手段，是實施科學(xué)管理的基礎(chǔ)，也是對產(chǎn)品設(shè)計的基本要求之一。通過標(biāo)準(zhǔn)化的實施，以獲得最佳的社會經(jīng)濟成效。標(biāo)準(zhǔn)層次：國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)強制標(biāo)準(zhǔn)（GB）----必須強制執(zhí)行；推薦性標(biāo)準(zhǔn)（GB/T）----鼓勵企業(yè)自愿采用。作為設(shè)計人員，要求必須熟悉現(xiàn)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)會查詢和使用標(biāo)準(zhǔn)資料。無論設(shè)計何種產(chǎn)品，必須遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。53ppt課件第3章

平面機構(gòu)基礎(chǔ)知識平面機構(gòu)運動簡圖3.1 平面機構(gòu)運動副3.23.3平面機構(gòu)的自由度3.4 平面機構(gòu)的速度分析本章概要：本章介紹運動副、約束、機構(gòu)、自由度、復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束等基本概念。講述如何運用規(guī)定的符號和表達方法繪制常用機構(gòu)的運動簡圖。詳細分析機構(gòu)具有確定運動的條件和平面機構(gòu)自由度的計算。并指出在計算自由度計算時應(yīng)注意的問題。54ppt課件名詞術(shù)語解釋:1.構(gòu)件

－獨立的運動單元內(nèi)燃機中的連桿3.1 平面機構(gòu)運動副內(nèi)燃機連桿套筒連桿體螺栓墊圈螺母軸瓦連桿蓋零件

－獨立的制造單元55ppt課件3.1.1運動副及其分類定義：運動副－－兩個構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生某些相對運動的聯(lián)接。a)兩個構(gòu)件、b)直接接觸、c)有相對運動三個條件，缺一不可運動副元素－直接接觸的部分（點、線、面）例如：滾子凸輪、齒輪齒廓、活塞與缸套等。56ppt課件I級副II級副III級副運動副的分類：1)按引入的約束數(shù)分有：I級副、II級副、III級副、IV級副、V級副。57ppt課件IV級副

V級副1V級副2V級副3兩者關(guān)聯(lián)2)按相對運動范圍分有：平面運動副－平面運動空間運動副－空間運動例如：球鉸鏈、拉桿天線、螺旋、生物關(guān)節(jié)。平面機構(gòu)－全部由平面運動副組成的機構(gòu)?？臻g機構(gòu)－至少含有一個空間運動副的機構(gòu)。58ppt課件3)按運動副元素分有：①高副－點、線接觸，應(yīng)力高。例如：滾動副、凸輪副、齒輪副等。②低副－面接觸，應(yīng)力低例如：轉(zhuǎn)動副（回轉(zhuǎn)副）、移動副

。59ppt課件常見運動副符號的表示: 國標(biāo)GB4460－8460ppt課件常用運動副的符號運動副名稱運動副符號兩運動構(gòu)件構(gòu)成的運動副轉(zhuǎn)動副移動副1212121 2 1212121 2 121212112 2兩構(gòu)件之一為固定時的運動副122121平面運動副61ppt課件平面高副螺旋副21121221211212球面副球銷副121 21 2空間運動副12121262ppt課件構(gòu)件的表示方法:63ppt課件一般構(gòu)件的表示方法桿、軸構(gòu)件固定構(gòu)件同一構(gòu)件64ppt課件三副構(gòu)件兩副構(gòu)件一般構(gòu)件的表示方法65ppt課件注意事項:畫構(gòu)件時應(yīng)撇開構(gòu)件的實際外形，而只考慮運動副的性質(zhì)。3. 運動鏈運動鏈－兩個以上的構(gòu)件通過運動副的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。閉式鏈、開式鏈66ppt課件若干1個或幾個1個4.

機構(gòu)機構(gòu)是由若干構(gòu)件經(jīng)運動副聯(lián)接而成的，很顯然，機構(gòu)歸屬于運動鏈，那么，運動鏈在什么條件下就能稱為機構(gòu)呢？即各部分運動確定。分別用四桿機構(gòu)和五桿機構(gòu)模型演示得出如下結(jié)論：在運動鏈中，如果以某一個構(gòu)件作為參考坐標(biāo)系，當(dāng)其中另一個（或少數(shù)幾個）構(gòu)件相對于該坐標(biāo)系按給定的運動規(guī)律運動時，其余所有的構(gòu)件都能得到確定的運動，那么，該運動鏈便成為機構(gòu)。定義：具有確定運動的運動鏈稱為機構(gòu)

。機架－作為參考系的構(gòu)件，如機床床身、車輛底盤、飛機機身。原（主）動件－按給定運動規(guī)律運動的構(gòu)件。從動件－其余可動構(gòu)件。機構(gòu)的組成：機構(gòu)＝機架＋原動件＋從動件67ppt課件3.2 平面機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖－用以說明機構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對運動關(guān)系的簡單圖形。作用： 1.表示機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動情況。2.作為運動分析和動力分析的依據(jù)。機動示意圖－不按比例繪制的簡圖現(xiàn)摘錄了部分GB4460－84機構(gòu)示意圖如下表。68ppt課件常用機構(gòu)運動簡圖符號在機架上的電機齒輪齒條傳動帶傳動圓錐齒輪傳動69ppt課件鏈傳動圓柱蝸桿蝸輪傳動凸輪傳動外嚙合圓柱齒輪傳動70ppt課件機構(gòu)運動簡圖應(yīng)滿足的條件：1.構(gòu)件數(shù)目與實際相同2.運動副的性質(zhì)、數(shù)目與實際相符3.運動副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實際機構(gòu)成比例。棘輪機構(gòu)內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動71ppt課件繪制機構(gòu)運動簡圖順口溜：先兩頭，后中間，數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少，從頭至尾走一遍，再看它們怎相聯(lián)。思路：先定原動部分和工作部分（一般位于傳動線路末端），弄清運動傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運動副的類型，并用符號表示出來。步驟：1.運轉(zhuǎn)機械，搞清楚運動副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；2.測量各運動副之間的尺寸，選投影面（運動平面），繪制示意圖。3.按比例繪制運動簡圖。簡圖比例尺：μl=實際尺寸m/

圖上長度mm4.檢驗機構(gòu)是否滿足運動確定的條件。舉例：繪制破碎機和偏心泵的機構(gòu)運動簡圖。72ppt課件C143D2AB繪制圖示鱷式破碎機的運動簡圖。73ppt課件3214繪制圖示偏心泵的運動簡圖偏心泵74ppt課件3.3

平面機構(gòu)的自由度θ3 θ4若僅給定θ1

＝θ1

（t）,則θ2均不能唯一確定。若同1 4 3 2時給定θ

和θ

，則θ

θ

能唯一確定，該機構(gòu)需要兩個獨立參數(shù)

。θ423S’3S3給定S3＝S3(t)，一個獨立參數(shù)θ1＝θ1（t）唯一確定，該機構(gòu)僅需要一個獨立參數(shù)。1θ11234θ175ppt課件定義：保證機構(gòu)具有確定運動時所必須給定的獨立運動參數(shù)稱為機構(gòu)的自由度。原動件－能獨立運動的構(gòu)件?！咭粋€原動件只能提供一個獨立參數(shù)∴機構(gòu)具有確定運動的條件為：自由度＝原動件數(shù)76ppt課件一、

平面機構(gòu)自由度的計算公式作平面運動的剛體在空間的位置需要三個獨立的參數(shù)（x，y, θ）才能唯一確定。yF=

3θ(x,

y)x單個自由構(gòu)件的自由度為

377ppt課件自由構(gòu)件的自由度數(shù)yx2Syx12xy12R=1, F=21（θ）1（x）約束數(shù)+ 2（x，y）

=+ 2（y，θ）=R=2, F=1 R=2, F=1運動副

自由度數(shù)回轉(zhuǎn)副移動副高

副2（x,θ）

+ 1（y）=333θ

1經(jīng)運動副相聯(lián)后，構(gòu)件自由度會有變化：結(jié)論：構(gòu)件自由度＝3－約束數(shù)＝自由構(gòu)件的自由度數(shù)－約束數(shù)78ppt課件n構(gòu)件總自由度3×n低副約束數(shù)2×

PL高副約束數(shù)1×

Ph計算公式：

F=3n－(2PL+Ph)要求：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。①計算曲柄滑塊機構(gòu)的自由度。解：活動構(gòu)件數(shù)n= 3低副數(shù)PL=

4高副數(shù)PH=

0F=3n

－

2PL

－

PH=3×3－

2×4=1S3123推廣到一般：活動構(gòu)件數(shù)79ppt課件②計算五桿鉸鏈機構(gòu)的自由度解：活動構(gòu)件數(shù)n=

4低副數(shù)PL=

5高副數(shù)PH=0F=3n

－

2PL

－

PH=3×4－

2×5=21234θ180ppt課件③計算圖示凸輪機構(gòu)的自由度。解：活動構(gòu)件數(shù)n=

2低副數(shù)PL=

2高副數(shù)PH=1F=3n

－

2PL

－

PH=3×2

－2×2－1=132181ppt課件二、計算平面機構(gòu)自由度的注意事項12456783ABCDEF④計算圖示圓盤鋸機構(gòu)的自由度。解：活動構(gòu)件數(shù)n=

7低副數(shù)PL=6高副數(shù)PH=0F=3n

－

2PL

－

PH=3×7－2×6

－0=9計算結(jié)果肯定不對！82ppt課件－－兩個以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動1.復(fù)合鉸鏈副相聯(lián)。計算：m個構(gòu)件,有m－1轉(zhuǎn)動副。兩個低副83ppt課件上例：在B、C、D、E四處應(yīng)各有

2個運動副。④計算圖示圓盤鋸機構(gòu)的自由度。解：活動構(gòu)件數(shù)n=7低副數(shù)PL=

10F=3n

－

2PL

－

PH=3×7

－2×10－0=1可以證明：F點的軌跡為一直線。12456783ABCDEF圓盤鋸機構(gòu)84ppt課件⑥計算圖示兩種凸輪機構(gòu)的自由度。解：n=

3，

PL=

3，

PH=1F=3n

－

2PL

－

PH=3×3－2×3

－1=2對于右邊的機構(gòu)，有：F=3×2－2×2

－1=1事實上，兩個機構(gòu)的運動相同，且F=112312385ppt課件2.局部自由度定義：構(gòu)件局部運動所產(chǎn)生的自由度。出

現(xiàn)

在

加

裝

滾

子

的

場合，計算時應(yīng)去掉Fp。本例中局部自由度

FP=1F=3n

－

2PL

－

PH

－FP=3×3－2×3－1

－1=1或計算時去掉滾子和鉸鏈：F=3×2－2×2

－1=1滾子的作用：滑動摩擦滾動摩擦。12312386ppt課件解：n=4，PL=6，

PH=0F=3n

－

2PL

－

PH=3×4

－2×6=03.虛約束－－對機構(gòu)的運動實際不起作用的約束。計算自由度時應(yīng)去掉虛約束。∵FE＝AB＝CD

，故增加構(gòu)件4前后E點的軌跡都是圓弧，。增加的約束不起作用，應(yīng)去掉構(gòu)件4。⑦已知：AB＝CD＝EF，計算圖示平行四邊形機構(gòu)的自由度。234A B1CDEF87ppt課件重新計算：n=3,PL=4,

PH=023AB1CDE4F⑦已知：AB＝CD＝EF，計算圖示平行四邊形機構(gòu)的自由度。F=3n

－

2PL

－

PH=3×3

－2×4=1特別注意：此例存在虛約束的幾何條件是：AB＝CD＝EF88ppt課件出現(xiàn)虛約束的場合：1.兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點的軌跡重合，2.兩構(gòu)件構(gòu)成多個移動副，且導(dǎo)路平行。如平行四邊形機構(gòu)，火車輪橢圓儀等。(需要證明)89ppt課件4.運動時，兩構(gòu)件上的兩點距離始終不變。3.兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副，

且同軸。5.對運動不起作用的對稱部分。如多個行星輪。EF90ppt課件6.兩構(gòu)件構(gòu)成高副，兩處接觸，且法線重合。如等寬凸輪W注意：法線不重合時，變成實際約束！AA’n1n1n2n2n1n1n2n2A’A91ppt課件注意：各種出現(xiàn)虛約束的場合都是有條件的

!虛約束的作用：①改善構(gòu)件的受力情況，如多個行星輪。②增加機構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機床導(dǎo)軌。③使機構(gòu)運動順利，避免運動不確定，如車輪。92ppt課件E’⑧計算圖示大篩機構(gòu)的自由度。復(fù)合鉸鏈: 位置C

，2個低副局部自由度

1個E’虛約束n=

7PL=

9PH

=1F=3n

－

2PL

－

PH=3×7－2×9

－1=2CDABGFoE93ppt課件E F 5 G4 9 6D 7 I J8HB 2C

31A1AB2I9C

36J8H7DE4FG5⑧計算圖示包裝機送紙機構(gòu)的自由度。分析：

活動構(gòu)件數(shù)n：9復(fù)合鉸鏈: 2個低副I8局部自由度2個虛約束: 1處去

掉

局

部

自

由

度和虛約束后：n=

6PL=

7F=3n

－

2PL

－

PH=3×6－2×7

－3=1PH=

394ppt課件3.4 機構(gòu)機構(gòu)的速度分析P21A2(A1)VA2A1B2(B1)VB2B12 1相對瞬心－重合點絕對速度不為零。Vp2=Vp1≠0絕對瞬心－重合點絕對速度為零。Vp2=Vp1=0機構(gòu)速度分析的圖解法有：速度瞬心法、相對運動法、線圖法。瞬心法尤其適合于簡單機構(gòu)的運動分析。一、速度瞬心及其求法1)速度瞬心的定義兩個作平面運動構(gòu)件上速度相同的一對重合點，在某一瞬時兩構(gòu)件相對于該點作相對轉(zhuǎn)動，該點稱瞬時速度中心。求法？95ppt課件特點：①該點涉及兩個構(gòu)件。②絕對速度相同，相對速度為零。P12 P23P13構(gòu)件數(shù)4568瞬心數(shù)61015281 2 3③相對回轉(zhuǎn)中心。2）瞬心數(shù)目若機構(gòu)中有N個構(gòu)件，則∵每兩個構(gòu)件就有一個瞬心∴根據(jù)排列組合有

K＝N(N-1)/296ppt課件121212tt123）機構(gòu)瞬心位置的確定1.直接觀察法適用于求通過運動副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件瞬心位置nP12P12P12∞V12n2.三心定律定義：三個彼此作平面運動的構(gòu)件共有三個瞬心，且它們位于同一條直線上。此法特別適用于兩構(gòu)件不直接相聯(lián)的場合。97ppt課件12P21P31VE3D3 VD3A2VA2A’2E’3E33P32結(jié)論：

P21

、

P

31

、

P

32

位于同一條直線上。VB2B298ppt課件314舉例：求曲柄滑塊機構(gòu)的速度瞬心。P14234P12P34P24P232解：瞬心數(shù)為：K＝N(N-1)/2＝6 n=41.作瞬心多邊形圓2.直接觀察求瞬心3.三心定律求瞬心P131∞99ppt課件3二、速度瞬心在機構(gòu)速度分析中的應(yīng)用1.求線速度已知凸輪轉(zhuǎn)速ω1，求推桿的速度。P23∞V2n

2P12nω1

1P13 解：①直接觀察求瞬心P13、

P23。②根據(jù)三心定律和公法線n－n求瞬心的位置P12

。③求瞬心P12的速度

。V2＝V

P12＝μl(P13P12)·ω1長度P13P12直接從圖上量取。100ppt課件2341解：①瞬心數(shù)為

6個②直接觀察能求出

4個余下的2個用三心定律求出。P132.求角速度a)鉸鏈機構(gòu)已知構(gòu)件2的轉(zhuǎn)速ω2，求構(gòu)件4的角速度ω4

。ω4③求瞬心P24的速度

。VP24＝μl(P24P12)·ω2VP24＝μl(P24P14)·ω4ω4＝ω2·(P24P12)/

P24P14VP24P24

P12P23ω2P34P14方向:

CW,與ω2相同。相對瞬心位于兩絕對瞬心的同一側(cè)，兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相同101ppt課件ω3b)高副機構(gòu)已知構(gòu)件2的轉(zhuǎn)速ω2，求構(gòu)件3的角速度ω3

。nP23P13nVP23解: 用三心定律求出P23

。求瞬心P23的速度:VP23＝μl(P23P12)·ω2VP23＝μl(P23P13)·ω3∴ω3＝ω2·(P13P23/P12P23)方向:CCW,

與ω2相反。相對瞬心位于兩絕對瞬心之間，兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相反。3P1212ω2102ppt課件3.求傳動比定義：兩構(gòu)件角速度之比傳動比。ω3

/ω2＝

P12P23

/

P13P23＝P1jPij/

P1iPij推廣到一般：ωi

/ωj結(jié)論:①兩構(gòu)件的角速度之比等于絕對瞬心至相對瞬心的距離之反比。②角速度的方向為：相對瞬心位于兩絕對瞬心的同一側(cè)時，兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相同。相對瞬心位于兩絕對瞬心之間時，兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相反。123P23P12ω2ω3P13103ppt課件4.用瞬心法解題步驟①繪制機構(gòu)運動簡圖；②求瞬心的位置；③求出相對瞬心的速度;④求構(gòu)件絕對速度V或角速度ω。瞬心法的優(yōu)缺點：①適合于求簡單機構(gòu)的速度，機構(gòu)復(fù)雜時因瞬心數(shù)急劇增加而求解過程復(fù)雜。②有時瞬心點落在紙面外。③僅適于求速度V,使應(yīng)用有一定局限性。104ppt課件本章重點：?

機構(gòu)運動簡圖的測繪方法。?

自由度的計算。?

用瞬心法作機構(gòu)的速度分析105ppt課件第4章

平面連桿機構(gòu)4.1平面連桿機構(gòu)的特點及應(yīng)用4.2平面四桿機構(gòu)的基本型式及其演化4.3平面四桿機構(gòu)的基本特性4.4 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計本章概要：平面連桿機構(gòu)是一種應(yīng)用極為廣泛的機構(gòu)。本章將扼要闡明平面連桿機構(gòu)的特點，重點介紹平面四桿機構(gòu)的基本類型、演化形式以及基本特性，并詳細介紹平面四桿機構(gòu)的設(shè)計方法。106ppt課件應(yīng)用實例：內(nèi)燃機、鶴式吊、火車輪、急回沖床、牛頭刨床、翻箱機、橢圓儀、機械手爪、開窗、車門、折疊傘、折疊床、牙膏筒拔管機、單車等。定義：由低副（轉(zhuǎn)動、移動）連接組成的平面機構(gòu)。特征：有一作平面運動的構(gòu)件，稱為連桿。特點：①采用低副。面接觸、承載大、便于潤滑、不易磨損形狀簡單、易加工、容易獲得較高的制造精度。②改變桿的相對長度，從動件運動規(guī)律不同。③連桿曲線豐富?？蓾M足不同要求。4.1平面四桿機構(gòu)的特點及應(yīng)用107ppt課件缺點：①構(gòu)件和運動副多，累積誤差大、運動精度低、效率低。分類:②產(chǎn)生動載荷（慣性力），不適合高速。③設(shè)計復(fù)雜，難以實現(xiàn)精確的軌跡。平面連桿機構(gòu)空間連桿機構(gòu)常以構(gòu)件數(shù)命名：四桿機構(gòu)、多桿機構(gòu)。本章重點內(nèi)容是介紹四桿機構(gòu)?！?.2平面四桿機構(gòu)的基本型式及其演化108ppt課件4.2.1

平面四桿機構(gòu)的基本型式:基本型式－鉸鏈四桿機構(gòu)，其它四桿機構(gòu)都是由它演變得到的。名詞解釋：曲柄—作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；曲柄連桿—作平面運動的構(gòu)件；搖桿—作定軸擺動的構(gòu)件；連架桿—與機架相聯(lián)的構(gòu)件；周轉(zhuǎn)副—能作360相對回轉(zhuǎn)的運動副；擺轉(zhuǎn)副—只能作有限角度擺動的運動副。三種基本型式：（1）曲柄搖桿機構(gòu)特征：曲柄＋搖桿作用：將曲柄的整周回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動。如雷達天線。連桿搖桿109ppt課件C2 3B 1 4

D

ADB 1AC234雷達天線俯仰機構(gòu)曲柄主動（2）雙曲柄機構(gòu)特征：兩個曲柄縫紉機踏板機構(gòu)作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈人倩蜃兯倩剞D(zhuǎn)。應(yīng)用實例：如葉片泵、慣性篩等。2431搖桿主動3124110ppt課件CA 1DB234旋轉(zhuǎn)式葉片泵AB1DC

23ABDC24E6慣性篩機構(gòu)31111ppt課件ABCDABDC料斗耕地耕地DC料斗AB=CD BC=

ADCBA DADBCB’C’天平AB特例：平行四邊形機構(gòu)特征：兩連架桿等長且平行，連桿作平動實例：火車輪攝影平臺播種機料斗機構(gòu)112ppt課件反平行四邊形機構(gòu)

--車門開閉機構(gòu)反向F’A’E’D’G’B’C’ABEDF CG平行四邊形機構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運動不確定。采用兩組機構(gòu)錯開排列。113ppt課件D AEC B特例：等腰梯形機構(gòu)－汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)（3）雙搖桿機構(gòu)

特征：兩個搖桿應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機構(gòu)、風(fēng)扇搖頭機構(gòu)C’B’蝸輪C B電機 AD蝸桿風(fēng)扇座D AEC BABDCEC 蝸輪電機 BAD蝸桿風(fēng)扇座電機BADC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿A BDC114ppt課件(1)

改變構(gòu)件的形狀和運動尺寸對心曲柄滑塊機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)雙滑塊機構(gòu)正弦機構(gòu)偏心曲柄滑塊機構(gòu)s=lsin

φ↓

∞→∞φl4.2.2

鉸鏈四桿機構(gòu)的演化115ppt課件(2)改變運動副的尺寸(3)選不同的構(gòu)件為機架偏心輪機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)擺動導(dǎo)桿機構(gòu)

轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)34A2B1C曲柄滑塊機構(gòu)34A2B1C116ppt課件牛頭刨床應(yīng)用實例:ABD1243CC2C1小型刨床ADCE132B456117ppt課件應(yīng)用實例A 14 2 BC 3自卸卡車舉升機構(gòu)(3)選不同的構(gòu)件為機架ACB1234應(yīng)用實例A 12 B4C 3應(yīng)用實例14 A2 B3C應(yīng)用實例A 142

B3C應(yīng)用實例1C32

BA4

φ341A2BC曲柄滑塊機構(gòu)34導(dǎo)桿機構(gòu)A2B1C搖塊機構(gòu)341A2BC118ppt課件橢圓儀機構(gòu)例：選擇雙滑塊機構(gòu)中的不同構(gòu)件作為機架可得不同的機構(gòu)1234正弦機構(gòu)3214119ppt課件C’l2 l3B’ A Dl1 l4則由△B’C’D可得：三角形任意兩邊之和大于第三邊l1+l4≤l2+

l3則由△B”C”D可得：l2≤(l4–l1)+l3l3≤(l4–l1)+

l2最長桿與最短桿的長度之和≤其他兩桿長度之和4.3 平面連桿機構(gòu)的基本特性→l1+l2≤

l3+l4C”l2l43A

l1lDl4-

l1將以上三式兩兩相加的：l1≤

l2, l1≤

l3,

AB為最短桿l1≤

l4→l1+l3≤

l2+l44.3.1 整轉(zhuǎn)副的條件平面四桿機構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副→可能存在曲柄。桿1為曲柄，作整周回轉(zhuǎn)，必有兩次與機架共線120ppt課件副都是整轉(zhuǎn)副。2.連架桿或機架之一為最短桿。此時，鉸鏈A為整轉(zhuǎn)副。若取BC為機架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈B也是整轉(zhuǎn)副?？芍寒?dāng)滿足桿長條件時，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動曲柄存在的條件：1.

最長桿與最短桿的長度之和應(yīng)≤其他兩桿長度之和稱為桿長條件。ABCl1l2lD3l4121ppt課件當(dāng)滿足桿長條件時，說明存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同的構(gòu)件作為機架時，可得不同的機構(gòu)。如：曲柄搖桿、雙曲柄、

雙搖桿機構(gòu)。122ppt課件CBA DB1C1ADt1

(180

)

/

V1

C1C2曲柄搖桿機構(gòu)

3D4.3.2

急回運動在曲柄搖桿機構(gòu)中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時，搖桿位于兩個極限位置，簡稱極位。此兩處曲柄之間的夾角θ

稱為極位夾角。180°＋θω

θC2B2當(dāng)曲柄以ω逆時針轉(zhuǎn)過180°+θ時，搖桿從C1D位置擺到C2D。所花時間為t1,

平均速度為V1,那么有：t1

C1C2

/(180

)123ppt課件B1C1ADC2當(dāng)曲柄以ω繼續(xù)轉(zhuǎn)過180°-θ時，搖桿從C2D,置擺到C1D，所花時間為t2,平均速度為V2

,那么有：180°-θ2t

(180

)/

因曲柄轉(zhuǎn)角不同，故搖桿來回擺動的時間不一樣，平均速度也不等。顯然：t1

>t2 V2>

V1搖桿的這種特性稱為急回運動。用以下比值表示急回程度且θ越大，K值越大，急回性質(zhì)越明顯。稱K為行程速比系數(shù)。只要

θ

≠

0

，

就有K>1所以可通過分析機構(gòu)中是否存在θ以及θ的大小來判斷機構(gòu)是否有急回運動或運動的程度。

180

K

1K

1設(shè)計新機械時，往往先給定K值，于是:V

2

C

1C

2 t

21 2

C

C

/(180

)

1

80

180

t

2

t1t1 t

2C1C2C1C

2K

V

2 V

1124ppt課件F”C γ F° αB F’A D設(shè)計時要求:

γmin≥50γmin出現(xiàn)的位置：當(dāng)∠BCD≤90°時，法向分力:F”=

Fcosγγ↑→F’↑

→對傳動有利。4.3.3 壓力角和傳動角壓力角：從動件驅(qū)動力F與力作用點絕對速度之間所夾銳角。切向分力:F’=Fcosα

=Fsinγ稱γ為傳動角。CDBAFγ可用γ的大小來表示機構(gòu)傳動力性能的好壞,F”F’γ＝∠BCD當(dāng)∠BCD>90°時，γ＝180°-

∠BCD當(dāng)∠BCD最小或最大時，都有可能出現(xiàn)γmin此位置一定是：主動件與機架共線兩處之一。為了保證機構(gòu)良好的傳力性能125ppt課件C1bcdDA

a B1車門由余弦定律有：∠B1C1D＝arccos[b2+c2-(d-a)2]/2bc機構(gòu)的傳動角一般在運動鏈vγγ1若∠B1C1D≤90°,則

γ1＝∠B1C1D∠B2C2D＝arccos[b2+c2-(d+a)2]/2bc若∠B2C2D>90°,則

γ2＝180°-∠B2C2Dγmin＝[∠B1C1D,

180°-∠B2C2D]min2最終一個從動件上度量。B2C

γ2αF126ppt課件此時機構(gòu)不能運動.稱此位置為：

“死點”避免措施：4.3.4

機構(gòu)的死點位置搖桿為主動件，且連桿與曲柄兩次共線時，有：γ＝0兩組機構(gòu)錯開排列，如火車輪機構(gòu);靠飛輪的慣性（如內(nèi)燃機、縫紉機等）。F’A’E’D’G’B’C’ABEDF CGFγ＝0Fγ＝0127ppt課件PB 2 C工件 1 3A D4BCD1A234工件P鉆孔夾具γ=0TCDAB飛機起落架ABCDγ=0 F也可以利用死點進行工作：飛機起落架、鉆夾具等。128ppt課件4.4 平面四桿機構(gòu)的設(shè)計連桿機構(gòu)設(shè)計的基本問題機構(gòu)選型－根據(jù)給定的運動要求選擇機構(gòu)的類型；尺度綜合－確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)(長度尺寸)。同時要滿足其他輔助條件：a)結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長比恰當(dāng)、運動副結(jié)構(gòu)合理等）;b)動力條件（如γmin）;c)運動連續(xù)性條件等。γ129ppt課件飛機起落架ADCBB’C’三類設(shè)計要求：1)滿足預(yù)定的運動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如:飛機起落架、函數(shù)機構(gòu)。xy=logx函數(shù)機構(gòu)要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿足函數(shù)

y=logxABCD130ppt課件三類設(shè)計要求：1)滿足預(yù)定的運動規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，如:飛機起落架、函數(shù)機構(gòu)。前者要求兩連架桿轉(zhuǎn)角對應(yīng)，后者要求急回運動2)滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機構(gòu)。要求連桿在兩個位置垂直地面且相差180?A DC’B’BC131ppt課件攪拌機構(gòu)要求連桿上E點的軌跡為一條卵形曲線鶴式起重機要求連桿上E點的軌跡為一條水平直線QQABCECDDE三類設(shè)計要求：1