機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件合集 (01~09合集) (共16個(gè))

第1章緒論1.1機(jī)械、機(jī)器、機(jī)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(jì)和制造了各種各樣的機(jī)械設(shè)備，如機(jī)床、汽車(chē)、起重機(jī)、電動(dòng)機(jī)、洗衣機(jī)、機(jī)器人和航天器等。在現(xiàn)代生產(chǎn)和日常生活中，機(jī)械已成為代替或減輕人類勞動(dòng)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量的主要手段。機(jī)械的發(fā)展程度是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。本章主要介紹機(jī)械、機(jī)器、機(jī)構(gòu)和零件等基本概念，以及機(jī)械、機(jī)器和機(jī)構(gòu)的組成，說(shuō)明本課程的研究?jī)?nèi)容、性質(zhì)與任務(wù)。1.1機(jī)械、機(jī)器、機(jī)構(gòu)及其組成1.1.1現(xiàn)代機(jī)械及其組成

現(xiàn)代機(jī)械是傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)與不斷涌現(xiàn)的相關(guān)新技術(shù)的集成，是以計(jì)算機(jī)技術(shù)協(xié)調(diào)控制的，用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流傳遞任務(wù)的，由光、機(jī)、電、液壓等部件組成的裝置與系統(tǒng)?，F(xiàn)代機(jī)械主要由以下系統(tǒng)或部分組成：（1）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（2）傳動(dòng)系統(tǒng)（3）執(zhí)行系統(tǒng)（4）控制和信息處理系統(tǒng)1.1.2機(jī)器與機(jī)構(gòu)機(jī)器－能實(shí)現(xiàn)確定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，又能做有用的機(jī)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(jì)的多件實(shí)物的組合體。如:縫紉機(jī)、洗衣機(jī)、各類機(jī)床、運(yùn)輸車(chē)輛、農(nóng)用機(jī)器、起重機(jī)等。

機(jī)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。典型機(jī)器的分析：1.內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)組成：65438712910汽缸體1、活塞2、進(jìn)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(jìn)氣閥開(kāi)啟，混合氣體進(jìn)入汽缸；2.活塞上行，氣閥關(guān)閉，混合氣體被壓縮，在頂部點(diǎn)火燃燒；3.高壓燃燒氣體推動(dòng)活塞下行，兩氣閥關(guān)閉；4.活塞上行，排氣閥開(kāi)啟，廢氣體被排出汽缸。循環(huán)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，使曲軸輸出連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)氣壓縮爆炸排氣內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程：活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，該組合體稱為：內(nèi)燃機(jī)各部分的作用：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)凸輪和頂桿用來(lái)啟閉進(jìn)氣閥和排氣閥；稱為：凸輪機(jī)構(gòu)兩個(gè)齒輪用來(lái)保證進(jìn)、排氣閥與活塞之間形成協(xié)調(diào)動(dòng)作，稱為：齒輪機(jī)構(gòu)各部分協(xié)調(diào)動(dòng)作的結(jié)果：化學(xué)能機(jī)械能機(jī)器的共有特征：

①人造的實(shí)物組合體；②各部分有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；③代替或減輕人類勞動(dòng)完成有用功或?qū)崿F(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換

機(jī)器的作用

機(jī)器的分類：動(dòng)力機(jī)器－實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換（如內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、電動(dòng)機(jī)）種類有限工作機(jī)器－完成有用功（如機(jī)床等）

種類繁多信息機(jī)器－完成信息的傳遞與變換（如復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等）機(jī)器的組成：原動(dòng)部分－是工作機(jī)動(dòng)力的來(lái)源，最常見(jiàn)的是電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)。工作部分－完成預(yù)定的動(dòng)作，位于傳動(dòng)路線的終點(diǎn)。

傳動(dòng)部分－聯(lián)接原動(dòng)機(jī)和工作部分的中間部分。

控制部分－保證機(jī)器的啟動(dòng)、停止和正常協(xié)調(diào)動(dòng)作。

其關(guān)系如下原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)工作控制從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，機(jī)器的傳動(dòng)部分和執(zhí)行部分都是由各種機(jī)構(gòu)組成的。一部機(jī)器可以包含一個(gè)或若干個(gè)機(jī)構(gòu)。任意復(fù)雜的機(jī)器都是由若干組機(jī)構(gòu)按一定規(guī)律組合而成的。機(jī)構(gòu)的共有特征：①人造的實(shí)物組合體；②各部分有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；機(jī)構(gòu)的分類：通用機(jī)構(gòu)和專用機(jī)構(gòu)。

通用機(jī)構(gòu)---用途廣泛，如齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)等。專用機(jī)構(gòu)---只能用于特定場(chǎng)合，如鐘表的擒縱機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)－只能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和力的傳遞與變換的裝置。如：連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等。種類有限1.1.3機(jī)構(gòu)的組成

一個(gè)構(gòu)件是由一個(gè)零件或由幾個(gè)零件組成的剛性結(jié)構(gòu)從制造觀點(diǎn)來(lái)看，機(jī)構(gòu)由許多獨(dú)立加工的單元體組成，這些單元體稱為零件。機(jī)構(gòu)是由一些相對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元體組成的，這些單元體稱為構(gòu)件。

機(jī)械、機(jī)器、機(jī)構(gòu)、構(gòu)件、零件機(jī)器與機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方面并無(wú)區(qū)別（僅作用不同），故統(tǒng)稱為機(jī)械。人造的組合體、有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件構(gòu)件機(jī)構(gòu)機(jī)器1.2.1本課程研究的內(nèi)容研究的內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：(1)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)(2)常用機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)設(shè)計(jì)(3)通用零件設(shè)計(jì)(4)有關(guān)機(jī)械總體設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題(5)機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與手段的概念和特點(diǎn)作為一名工程技術(shù)人員，同學(xué)們?cè)诮窈蟮墓ぷ鲘徫簧蠈?huì)接觸各種各樣的通用或?qū)Ｓ脵C(jī)械，因此必須掌握機(jī)械方面的基礎(chǔ)知識(shí)。1.2本課程研究的內(nèi)客、性質(zhì)和任務(wù)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)課作用：承前啟后本課程的主要任務(wù)是：通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，可為今后學(xué)習(xí)諸如機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、機(jī)床、機(jī)械制造工藝學(xué)等專業(yè)課程打下基礎(chǔ)，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)和課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，可以培養(yǎng)同學(xué)們初步具備運(yùn)用手冊(cè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械裝備的能力，為今后操作、維護(hù)、管理、革新裝備創(chuàng)造條件。為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)的國(guó)防現(xiàn)代化，必然要有大量的機(jī)械化、自動(dòng)化的武器裝備于部隊(duì)，這些武器從何來(lái)？恐怕大多數(shù)只能靠我國(guó)自力更生解決，這是一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)，設(shè)計(jì)、制造、使用、維護(hù)現(xiàn)代化的武器裝備，需要大批的機(jī)械方面專業(yè)人才。在座的各位都是未來(lái)的工程師和部隊(duì)的主要技術(shù)骨干，掌握好本課程的有關(guān)知識(shí)，將為你們未來(lái)的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。最后希望我們共同努力，把這門(mén)課程教好學(xué)好。

3）仔細(xì)觀察實(shí)物和模型，歡迎到實(shí)驗(yàn)室參觀，并動(dòng)手組裝各種機(jī)構(gòu)。課程安排：講授82學(xué)時(shí)本課程的特點(diǎn)：是工程制圖、工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)、理論力學(xué)，材料力學(xué)、金工實(shí)習(xí)等理論知識(shí)和實(shí)踐技能的綜合運(yùn)用。要求：

1）作業(yè)必須按時(shí)完成，繪圖準(zhǔn)確，字跡工整，作業(yè)量未達(dá)到規(guī)定者不能參加考試。

2）上課認(rèn)真聽(tīng)講，及時(shí)消化，不主張占用較多的課外時(shí)間。第2章機(jī)械及機(jī)械零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)2.1機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般設(shè)計(jì)程序2.2機(jī)械零件的主要失效形式和工作能力2.3機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和一般設(shè)計(jì)步驟2.4機(jī)械零件的材料及選擇2.5摩擦、磨損與潤(rùn)滑2.6機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化本章概要：機(jī)械設(shè)計(jì)是指規(guī)劃和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的新機(jī)械或改進(jìn)原有機(jī)械的性能。本章扼要闡明機(jī)械設(shè)計(jì)中的共同性問(wèn)題，如機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般設(shè)計(jì)程序；機(jī)械零件的主要失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；機(jī)械零件的材料等。介紹摩擦、磨損與潤(rùn)滑，零件的結(jié)構(gòu)工藝性及標(biāo)準(zhǔn)化等機(jī)械零件設(shè)計(jì)所需的基礎(chǔ)知識(shí)。2.1機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般設(shè)計(jì)程序2.1.1機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求2.2.2

機(jī)械設(shè)計(jì)的一般設(shè)計(jì)程序機(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)性要求④社會(huì)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(jiǎn)單和造型美觀等。產(chǎn)品規(guī)劃概念設(shè)計(jì)構(gòu)形設(shè)計(jì)編制技術(shù)文件技術(shù)審定和產(chǎn)品鑒定2.2機(jī)械零件的主要失效形式和工作能力零件的失效形式:

①斷裂;②過(guò)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(qiáng)烈的振動(dòng)；聯(lián)接的松弛;摩擦傳動(dòng)的打滑等。失效并不簡(jiǎn)單地等同于零件的破壞。如軸、齒輪、軸瓦、軸頸、螺栓、帶傳動(dòng)等。機(jī)械零件雖然有多種可能的失效形式，歸納起來(lái)最主要的為2.2.1機(jī)械零件的主要失效形式機(jī)械零件的失效：機(jī)械零件喪失工作能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求性能時(shí)，稱為失效。對(duì)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(qiáng)度條件：計(jì)算應(yīng)力<許用應(yīng)力；

防止失效的判定條件是：計(jì)算量<許用量----工作能力計(jì)算準(zhǔn)則。失效原因:強(qiáng)度、剛度、耐磨性、振動(dòng)穩(wěn)定性、溫度等原因。剛度條件：變形量<許用變形量；

載荷系數(shù)K----考慮各種附加載荷因素的影響。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。計(jì)算載荷-----載荷系數(shù)與名義載荷的乘積。計(jì)算應(yīng)力-----按計(jì)算載荷計(jì)算所得之應(yīng)力：名義應(yīng)力-----按名義載荷計(jì)算所得之應(yīng)力。然而在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，零件還會(huì)受到各種附加載荷，通常用引入工作能力----在不發(fā)生失效的條件下，零件所能安全工作的限度。通常此限度是對(duì)載荷而言，所以習(xí)慣上又稱為：承載能力。工作載荷-----在某種工作條件下零件實(shí)際承受的載荷。.2.2.2機(jī)械零件的工作能力2.2.3許用應(yīng)力和極限應(yīng)力、接觸應(yīng)力應(yīng)力的種類otσσ=常數(shù)σmax脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力r=0σm靜應(yīng)力:σ=常數(shù)變應(yīng)力:σ隨時(shí)間變化平均應(yīng)力:應(yīng)力幅:Tσmaxσminσaσaσm循環(huán)變應(yīng)力otσ變應(yīng)力的循環(huán)特性:σmaxσminσaσa對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力r=-1otσ----脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力----對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力-1=0+1----靜應(yīng)力otσσaσaσminr=+1靜應(yīng)力是變應(yīng)力的特例靜應(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(qiáng)度極限σB作為極限應(yīng)力,許用應(yīng)力為：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(yuǎn)比靜應(yīng)力下材料的強(qiáng)度極限低，甚至比屈服極限低;2)

疲勞斷口均表現(xiàn)為無(wú)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(kuò)展，直至余下的未斷裂的截面積不足以承受外載荷時(shí)，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(kuò)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，1、疲勞曲線NOσσ-1N0σ-1NN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(yàn)表明，當(dāng)N>N0以后，曲線趨于水平，可認(rèn)為在無(wú)限次循環(huán)時(shí)試件將不會(huì)斷裂。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：疲勞曲線當(dāng)N>N0時(shí),試件將不會(huì)斷裂。N0----循環(huán)基數(shù)N0對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為：當(dāng)N<N0時(shí),有近似公式：對(duì)應(yīng)于N的彎曲疲勞極限：疲勞極限用σ-1表示材料在對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力下的彎曲疲勞極限。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(shí)還應(yīng)考慮零件的切口和溝槽等截面突變、絕對(duì)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。當(dāng)應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)變化時(shí)，許用應(yīng)力為：當(dāng)應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變化時(shí)，許用應(yīng)力為：σ0

為材料的脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限，S為安全系數(shù)。以上各系數(shù)均可機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中查得。以上所述為“無(wú)限壽命”，有限壽命時(shí)，用σ-1N代入得：3、安全系數(shù)

安全系數(shù)定得正確與否對(duì)零件尺寸有很大影響1）靜應(yīng)力下，塑性材料的零件：S=1.2～１.5

鑄鋼件：S=1.５～２.5S↑典型機(jī)械的S可通過(guò)查表求得。無(wú)表可查時(shí)，按以下原則?。骸慵叽绱?，結(jié)構(gòu)笨重。S↓→可能不安全。２）靜應(yīng)力下，脆性材料，如高強(qiáng)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(jì)算不準(zhǔn)時(shí)?。篠=1.7～2.5初始疲勞裂紋初始疲勞裂紋接觸應(yīng)力

若兩個(gè)零件在受載前是點(diǎn)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。這時(shí)零件強(qiáng)度稱為接觸強(qiáng)度。如齒輪、凸輪、滾動(dòng)軸承等。機(jī)械零件的接觸應(yīng)力通常是隨時(shí)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(kuò)展(潤(rùn)滑油被擠迸裂紋中將產(chǎn)生高壓，使裂紋加快擴(kuò)展，終于使表層金屬呈小片狀剝落下來(lái)，而在零件表面形成一些小坑，這種現(xiàn)象稱為渡勞點(diǎn)蝕。發(fā)生疲勞點(diǎn)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。裂紋的擴(kuò)展與斷裂油失效形式常表現(xiàn)為：疲勞點(diǎn)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(dòng)和噪音。由彈性力學(xué)可知，應(yīng)力為：對(duì)于鋼或鑄鐵取泊松比：

μ1=μ2=μ=0.3,

則有簡(jiǎn)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。σHσHρ2bρ1ρ1Fnbρ2σHσHFnσH-------最大接觸應(yīng)力或赫茲應(yīng)力;b-------接觸長(zhǎng)度;Fn

-------作用在圓柱體上的載荷;-----綜合曲率半徑;-----綜合彈性模量;E1、

E2

分別為兩圓柱體的彈性模量。接觸疲勞強(qiáng)度的判定條件為：bFn2.3機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和一般設(shè)計(jì)步驟

2.3.1零件的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則剛度準(zhǔn)則耐磨性準(zhǔn)則抗振穩(wěn)定性準(zhǔn)則或耐熱性準(zhǔn)則可靠性準(zhǔn)則1.15f<fp

(1)確定零件的計(jì)算簡(jiǎn)圖。

(2)根據(jù)機(jī)器的工作要求和簡(jiǎn)化的計(jì)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(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行有關(guān)計(jì)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(jì)算值一般并不是最終的采用值，設(shè)計(jì)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(xiě)計(jì)算說(shuō)明書(shū)及有關(guān)技術(shù)文件。2.3.2一般設(shè)計(jì)步驟2.4機(jī)械零件材料及其選擇機(jī)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1.鑄鐵：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等。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。鑄鐵常用金屬材料鋼銅合金----含碳量>2%----含碳量≤

2%鐵碳合金特點(diǎn)：良好的液態(tài)流動(dòng)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。選用原則：優(yōu)選碳素鋼，其次是硅、錳、硼、釩類合金鋼。特點(diǎn)：與鑄鐵相比，鋼具有高的強(qiáng)度、韌性和塑性?？捎脽崽幚矸椒ǜ纳破淞W(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(duì)價(jià)格材料種類規(guī)格相對(duì)價(jià)格熱軋圓剛碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235（φ33~42）1鑄件優(yōu)質(zhì)碳素鋼（φ29~50）1.5~1.8合金結(jié)構(gòu)鋼（φ29~50）

1.7~2.5滾動(dòng)軸承鋼（φ29~50）

3合金工具鋼（φ29~50）

3~204Cr9Si2耐熱鋼（φ29~50）

5灰鑄鐵鑄件0.85碳素鋼鑄件1.7

銅合金、鋁合金鑄件8~10

價(jià)格便宜且供應(yīng)充分我國(guó)資源豐富

3.銅合金-銅鋅合金，并含有少量的錳、鋁、鎳特點(diǎn)：具有良好的塑性和液態(tài)流動(dòng)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。種類青銅黃銅軸承合金（巴氏合金）-含錫青銅、不含錫青銅二、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(dòng)的膠帶等。硬橡膠可用于制造用水潤(rùn)滑的軸承襯。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(diǎn)，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(lái)在機(jī)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。選材因素：設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)，選擇合適的材料是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題設(shè)計(jì)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(jī)械和工藝性能以及經(jīng)濟(jì)因素等進(jìn)行全面考慮。

用途、工作條件、物理、化學(xué)、機(jī)械工藝性能、經(jīng)濟(jì)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(guó)標(biāo)、行標(biāo)和機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)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。表2-2常用鋼鐵材料的牌號(hào)及力學(xué)性能材料力學(xué)性能試件尺寸類別牌號(hào)強(qiáng)度極限σB

屈服極限σS

延伸率%mmQ215

335-410

21531

碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235375-460

23526

d≤16Q275

490-610

275

2020410245

25優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼35530315

20

d≤25456003551635SiMn883

735

15

d≤25合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr9817859d≤2520CrMnTi1079834

10

d≤1560Mn

981

785

8

d≤80ZG270-500500270

18鑄鋼ZG310-570

570310

15

d≤100

ZG42SiMn60038012HT150

145--

--

灰鑄鐵HT200195--

--HT250

240--

--壁厚10~20QT400-1540025015球墨鑄鐵QT500-75003207QT600-36003703壁厚30~200▲載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì)▲零件的工作情況▲零件的結(jié)構(gòu)及加工性▲材料的經(jīng)濟(jì)性▲零件的尺寸及重量三、機(jī)械零件材料的選用原則適用于制作機(jī)械零件的材料種類非常之多，在設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)，如何從各種各樣的材料中選擇出合適的材料，是一項(xiàng)受多方面因素所制約的復(fù)雜的工作。設(shè)計(jì)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(jī)械和工藝性能以及經(jīng)濟(jì)因素等進(jìn)行全面考慮。

選材的一般原則脆性材料----只適用于制造在靜載荷下工作的零件；1.載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì)2.零件的工作情況--指零件所處的環(huán)境特點(diǎn)、工作溫度、摩擦磨損程度等。這方面的因素主要是從強(qiáng)度觀點(diǎn)來(lái)考慮的，應(yīng)在充分了解材料的機(jī)械性能的前提下來(lái)進(jìn)行選擇。金屬材料的性能一般可以通過(guò)熱處理加以提高和改善，因此，要充分利用熱處理手段來(lái)發(fā)揮材料的潛力。對(duì)于常用的調(diào)質(zhì)鋼，由于其回火溫度的不同，可得到機(jī)械性能不同的毛坯。塑性材料----適用于在有沖擊情況下工作的零件。▲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。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)。3.零件的尺寸及重量▲兩配合零件的線性膨脹系數(shù)不能相差過(guò)大，一面在溫度變化時(shí)產(chǎn)生過(guò)大熱應(yīng)力或使配合松動(dòng)，另一方面要考慮材料機(jī)械性能隨溫度而變化的情況。▲零件在工作中可能發(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?！描T造材料制造毛坯時(shí)，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(shí)，則須注意鍛壓機(jī)械及設(shè)備的生產(chǎn)能力?！鴳?yīng)盡可能選用強(qiáng)重比大的材料，以便減小零件的尺寸和質(zhì)量。▲材料的加工費(fèi)用;4.材料的經(jīng)濟(jì)性選材時(shí)還應(yīng)考慮到當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)夭牧系墓?yīng)狀況。為了簡(jiǎn)化供應(yīng)和貯存的材料品種，對(duì)于小批制造的零件，應(yīng)盡可能地減少同一部機(jī)器上使用的材料品種和規(guī)格。5.材料的供應(yīng)狀況材料的經(jīng)濟(jì)性主要表現(xiàn)在以下幾方面：

▲材料本身的相對(duì)價(jià)格;▲材料的利用率;▲采用組合結(jié)構(gòu);▲節(jié)約稀有材料。各種材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能可在相關(guān)國(guó)標(biāo)、行標(biāo)和機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)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(tái)機(jī)器所用材料的品種。2.5摩擦、磨損與潤(rùn)滑摩擦學(xué)----研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用表面間的摩擦、磨損和潤(rùn)滑，以及三者間相互關(guān)系的理論與應(yīng)用的一門(mén)邊緣學(xué)科?！?/p>

摩擦--相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(rùn)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(rùn)滑的學(xué)科構(gòu)成了摩擦學(xué)(Tribology)。世界上使用的能源大約有1/3~1/2消耗于摩擦。機(jī)械產(chǎn)品的易損零件大部分是由于磨損超過(guò)限度而報(bào)廢和更換的。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(fèi)用，節(jié)省制造零件及其所需材料的費(fèi)用。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(jìn)入微觀，由靜態(tài)進(jìn)入動(dòng)態(tài)，由定性進(jìn)入定量，成為系統(tǒng)綜合研究的領(lǐng)域。1.干摩擦固體表面直接接觸，因而不用許出現(xiàn)干摩擦！2.邊界摩擦→功耗↑磨損↑溫度↑→燒毀軸瓦運(yùn)動(dòng)副表面有一層厚度<1μm的薄油膜，不足以將兩金屬表面分開(kāi)，其表面微觀高峰部分仍將相互搓削。比干摩擦的磨損輕，f≈0.1~0.3v有一層壓力油膜將兩金屬表面隔開(kāi)，彼此不直接接觸。3.液體摩擦摩擦和磨損極輕，f≈0.001~0.01vvv2.5.1摩擦fηn/po4.在一般機(jī)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(wú)量綱參數(shù)ηn/p為軸承特性數(shù)。η-動(dòng)力粘度，p-壓強(qiáng)，n-每秒轉(zhuǎn)數(shù)機(jī)器的壽命磨損—由于摩擦而導(dǎo)致零件表面材料的逐漸喪失或遷移。磨損曲線磨合階段磨損量時(shí)間劇烈磨損階段穩(wěn)定磨損階段2.5.2磨損磨損過(guò)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(gè)過(guò)程?！€(wěn)定磨損階段----零件在平穩(wěn)而緩慢的速度下磨損。它標(biāo)志著磨擦條件相對(duì)穩(wěn)定?！鴦×夷p階段----在經(jīng)過(guò)穩(wěn)定磨損階段后，零件表面遭到破壞，運(yùn)動(dòng)副間隙增大引起而外的動(dòng)載荷和振動(dòng)。零件即將進(jìn)入報(bào)廢階段。后果—降低機(jī)器的效率和可靠性，甚至促使機(jī)器提前報(bào)廢。設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)，要求縮短磨合期、延長(zhǎng)穩(wěn)定期、推遲劇烈磨損期的到來(lái)。它是磨損的不穩(wěn)定階段，在整個(gè)壽命周期內(nèi)時(shí)間很短。磨粒磨損磨損的分類：疲勞磨損粘附磨損沖蝕磨損腐蝕磨損微動(dòng)磨損磨損類型按磨損機(jī)理分按磨損表面外觀可分為點(diǎn)蝕磨損膠合磨損擦傷磨損兩種不同的稱謂磨損的機(jī)理：磨粒磨損疲勞磨損粘附磨損沖蝕磨損腐蝕磨損微動(dòng)磨損磨損類型：磨粒磨損—也簡(jiǎn)稱磨損，外部進(jìn)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(shí)被移去的材料，一部分流動(dòng)到溝紋兩旁，一部分則形成一連串的碎片脫落下來(lái)成為新的游離顆粒，這樣的微粒切削過(guò)程就叫磨粒磨損。潘存云教授研制磨損的機(jī)理：磨粒磨損疲勞磨損粘附磨損沖蝕磨損腐蝕磨損微動(dòng)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(diǎn)處由于瞬時(shí)的溫升和壓力發(fā)生“冷焊”后，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，材料從一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面，便形成粘附磨損。嚴(yán)重的粘附磨損會(huì)造成運(yùn)動(dòng)副咬死。潘存云教授研制磨損的機(jī)理：磨粒磨損疲勞磨損粘附磨損沖蝕磨損腐蝕磨損微動(dòng)磨損磨損類型：疲勞磨損—也稱點(diǎn)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(jī)械磨損。點(diǎn)蝕過(guò)程：產(chǎn)生初始疲勞裂紋→擴(kuò)展→微粒脫落，形成點(diǎn)蝕坑。

潘存云教授研制磨損的機(jī)理：磨粒磨損疲勞磨損粘附磨損沖蝕磨損腐蝕磨損微動(dòng)磨損磨損類型：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(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的磨損即為腐蝕磨損。2.5.3潤(rùn)滑潤(rùn)滑是減小摩擦、降低或避免磨損的最有效的技術(shù)方法。潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑可分為氣體、液體、半固體和固體四種基本類型。1.潤(rùn)滑油2.潤(rùn)滑脂衡量潤(rùn)滑油的主要指標(biāo)有：粘度(動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度)、粘度指數(shù)、閃點(diǎn)和傾點(diǎn)等。表2-5給出了工業(yè)常用潤(rùn)滑油的性質(zhì)和用途。衡量潤(rùn)滑脂的指標(biāo)是錐入度和滴度。表2-6給出了常見(jiàn)潤(rùn)滑脂的的性能和用途。

潤(rùn)滑方法

油潤(rùn)滑的方法：1.手工加油潤(rùn)滑

2.滴油潤(rùn)滑

3.油環(huán)潤(rùn)滑

4.飛濺潤(rùn)滑

5.壓力循環(huán)潤(rùn)滑

脂潤(rùn)滑的方法：潤(rùn)滑脂的加脂方式有人工加脂、脂杯加脂、脂槍加脂。潤(rùn)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2.油環(huán)2.6機(jī)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(jì)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(fèi)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(shí)，選用棒料、板材、型材或焊件。大批量生產(chǎn)時(shí)，往往選用鑄造、鍛造、沖壓等方法。2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理最好采用平面、柱面、螺旋面等簡(jiǎn)單表面極其組合；盡量減少加工面數(shù)和加工面積；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。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。盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件；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；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(wú)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、粉末冶金等先進(jìn)工藝滿足上述要求。欲設(shè)計(jì)出工藝性良好的零件，設(shè)計(jì)者必須虛心向工藝技術(shù)人員和一線工人學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)。2.6.2標(biāo)準(zhǔn)化內(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。定義：標(biāo)準(zhǔn)化是在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、科學(xué)及管理等社會(huì)實(shí)踐中，對(duì)重復(fù)事務(wù)和概念，通過(guò)制定、發(fā)布和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，以獲得最佳秩序和效益。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(guò)統(tǒng)一后實(shí)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(jì)、加工工藝、裝配檢驗(yàn)、包裝儲(chǔ)運(yùn)等環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化?；咎卣鳎航y(tǒng)一、簡(jiǎn)化。意義：

1)制造上可以實(shí)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(jì)方面可減少設(shè)計(jì)工作量；3)管理維修方面可減少庫(kù)存量，便于更換損壞的零件。標(biāo)準(zhǔn)化是組織社會(huì)化大生產(chǎn)的重要手段，是實(shí)施科學(xué)管理的基礎(chǔ)，也是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本要求之一。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)施，以獲得最佳的社會(huì)經(jīng)濟(jì)成效。標(biāo)準(zhǔn)層次：國(guó)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)。推薦性標(biāo)準(zhǔn)（GB/T）----鼓勵(lì)企業(yè)自愿采用。標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)（GB）----必須強(qiáng)制執(zhí)行；作為設(shè)計(jì)人員，要求必須熟悉現(xiàn)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)會(huì)查詢和使用標(biāo)準(zhǔn)資料。無(wú)論設(shè)計(jì)何種產(chǎn)品，必須遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。第3章平面機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)3.1平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副3.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3.3平面機(jī)構(gòu)的自由度3.4平面機(jī)構(gòu)的速度分析本章概要：本章介紹運(yùn)動(dòng)副、約束、機(jī)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(yùn)用規(guī)定的符號(hào)和表達(dá)方法繪制常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。詳細(xì)分析機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件和平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。并指出在計(jì)算自由度計(jì)算時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。名詞術(shù)語(yǔ)解釋:1.構(gòu)件－獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元

內(nèi)燃機(jī)中的連桿3.1平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副內(nèi)燃機(jī)連桿套筒連桿體螺栓墊圈螺母軸瓦連桿蓋零件－獨(dú)立的制造單元3.1.1運(yùn)動(dòng)副及其分類a)兩個(gè)構(gòu)件、b)直接接觸、c)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副元素－直接接觸的部分（點(diǎn)、線、面）例如：滾子凸輪、齒輪齒廓、活塞與缸套等。定義：運(yùn)動(dòng)副－－兩個(gè)構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn)生某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。三個(gè)條件，缺一不可運(yùn)動(dòng)副的分類：

1)按引入的約束數(shù)分有：I級(jí)副II級(jí)副III級(jí)副I級(jí)副、II級(jí)副、III級(jí)副、IV級(jí)副、V級(jí)副。

2)按相對(duì)運(yùn)動(dòng)范圍分有：平面運(yùn)動(dòng)副－平面運(yùn)動(dòng)平面機(jī)構(gòu)－全部由平面運(yùn)動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu)。IV級(jí)副例如：球鉸鏈、拉桿天線、螺旋、生物關(guān)節(jié)?？臻g運(yùn)動(dòng)副－空間運(yùn)動(dòng)V級(jí)副1V級(jí)副2V級(jí)副3兩者關(guān)聯(lián)空間機(jī)構(gòu)－至少含有一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)副的機(jī)構(gòu)。

3)按運(yùn)動(dòng)副元素分有：①高副－點(diǎn)、線接觸，應(yīng)力高。②低副－面接觸，應(yīng)力低例如：滾動(dòng)副、凸輪副、齒輪副等。例如：轉(zhuǎn)動(dòng)副（回轉(zhuǎn)副）、移動(dòng)副。常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)副符號(hào)的表示:國(guó)標(biāo)GB4460－84常用運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)運(yùn)動(dòng)副名稱運(yùn)動(dòng)副符號(hào)兩運(yùn)動(dòng)構(gòu)件構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副12121212121212121212121212兩構(gòu)件之一為固定時(shí)的運(yùn)動(dòng)副122121平面運(yùn)動(dòng)副平面高副螺旋副21121221211212球面副球銷(xiāo)副121212空間運(yùn)動(dòng)副121212構(gòu)件的表示方法:一般構(gòu)件的表示方法桿、軸構(gòu)件固定構(gòu)件同一構(gòu)件三副構(gòu)件

兩副構(gòu)件

一般構(gòu)件的表示方法運(yùn)動(dòng)鏈－兩個(gè)以上的構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)。注意事項(xiàng):畫(huà)構(gòu)件時(shí)應(yīng)撇開(kāi)構(gòu)件的實(shí)際外形，而只考慮運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)。閉式鏈、開(kāi)式鏈3.運(yùn)動(dòng)鏈

若干1個(gè)或幾個(gè)1個(gè)4.機(jī)構(gòu)定義：具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu)。機(jī)架－作為參考系的構(gòu)件，如機(jī)床床身、車(chē)輛底盤(pán)、飛機(jī)機(jī)身。機(jī)構(gòu)的組成：機(jī)構(gòu)＝機(jī)架＋原動(dòng)件＋從動(dòng)件機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件經(jīng)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接而成的，很顯然，機(jī)構(gòu)歸屬于運(yùn)動(dòng)鏈，那么，運(yùn)動(dòng)鏈在什么條件下就能稱為機(jī)構(gòu)呢？即各部分運(yùn)動(dòng)確定。分別用四桿機(jī)構(gòu)和五桿機(jī)構(gòu)模型演示得出如下結(jié)論：在運(yùn)動(dòng)鏈中，如果以某一個(gè)構(gòu)件作為參考坐標(biāo)系，當(dāng)其中另一個(gè)（或少數(shù)幾個(gè)）構(gòu)件相對(duì)于該坐標(biāo)系按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，其余所有的構(gòu)件都能得到確定的運(yùn)動(dòng)，那么，該運(yùn)動(dòng)鏈便成為機(jī)構(gòu)。

原（主）動(dòng)件－按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。從動(dòng)件－其余可動(dòng)構(gòu)件。3.2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖－用以說(shuō)明機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。作用：1.表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)情況。機(jī)動(dòng)示意圖－不按比例繪制的簡(jiǎn)圖現(xiàn)摘錄了部分GB4460－84機(jī)構(gòu)示意圖如下表。2.作為運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析的依據(jù)。常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)在機(jī)架上的電機(jī)齒輪齒條傳動(dòng)帶傳動(dòng)圓錐齒輪傳動(dòng)鏈傳動(dòng)圓柱蝸桿蝸輪傳動(dòng)凸輪傳動(dòng)外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)滿足的條件：

1.構(gòu)件數(shù)目與實(shí)際相同

2.運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目與實(shí)際相符

3.運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置以及構(gòu)件尺寸與實(shí)際機(jī)構(gòu)成比例。棘輪機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖順口溜：先兩頭，后中間，從頭至尾走一遍，數(shù)數(shù)構(gòu)件是多少，再看它們?cè)跸嗦?lián)。步驟：1.運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械，搞清楚運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目和構(gòu)件數(shù)目；4.檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是否滿足運(yùn)動(dòng)確定的條件。2.測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸，選投影面（運(yùn)動(dòng)平面），繪制示意圖。3.按比例繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。簡(jiǎn)圖比例尺：μl=實(shí)際尺寸m/圖上長(zhǎng)度mm思路：先定原動(dòng)部分和工作部分（一般位于傳動(dòng)線路末端），弄清運(yùn)動(dòng)傳遞路線，確定構(gòu)件數(shù)目及運(yùn)動(dòng)副的類型，并用符號(hào)表示出來(lái)。舉例：繪制破碎機(jī)和偏心泵的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。DCBA1432繪制圖示鱷式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。1234繪制圖示偏心泵的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖偏心泵3.3平面機(jī)構(gòu)的自由度給定S3＝S3(t)，一個(gè)獨(dú)立參數(shù)θ1＝θ1（t）唯一確定，該機(jī)構(gòu)僅需要一個(gè)獨(dú)立參數(shù)。若僅給定θ1＝θ1（t）,則θ2θ3θ4

均不能唯一確定。若同時(shí)給定θ1和θ4

，則θ3θ2

能唯一確定，該機(jī)構(gòu)需要兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)。θ4S3123S’3θ11234θ1定義：保證機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)稱為機(jī)構(gòu)的自由度。原動(dòng)件－能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。∵一個(gè)原動(dòng)件只能提供一個(gè)獨(dú)立參數(shù)∴機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為：自由度＝原動(dòng)件數(shù)一、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式作平面運(yùn)動(dòng)的剛體在空間的位置需要三個(gè)獨(dú)立的參數(shù)（x，y,θ）才能唯一確定。yxθ(x,y)F=3單個(gè)自由構(gòu)件的自由度為3自由構(gòu)件的自由度數(shù)運(yùn)動(dòng)副自由度數(shù)約束數(shù)回轉(zhuǎn)副1（θ）+2（x，y）=3yx12Syx12xy12R=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2結(jié)論：構(gòu)件自由度＝3－約束數(shù)移動(dòng)副1（x）+2（y，θ）=3高副2（x,θ）+1（y）

=3θ經(jīng)運(yùn)動(dòng)副相聯(lián)后，構(gòu)件自由度會(huì)有變化：＝自由構(gòu)件的自由度數(shù)－約束數(shù)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)

n

計(jì)算公式：

F=3n－(2PL+Ph)要求：記住上述公式，并能熟練應(yīng)用。構(gòu)件總自由度

低副約束數(shù)

高副約束數(shù)

3×n2×PL1

×Ph①計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=3低副數(shù)PL=4F=3n－2PL－PH

=3×3－2×4=1

高副數(shù)PH=0S3123推廣到一般：②計(jì)算五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的自由度解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=4低副數(shù)PL=5F=3n－2PL－PH

=3×4－2×5=2

高副數(shù)PH=01234θ1③計(jì)算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=2低副數(shù)PL=2F=3n－2PL－PH

=3×2－2×2－1=1高副數(shù)PH=1123二、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)12345678ABCDEF④計(jì)算圖示圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=7低副數(shù)PL=6F=3n－2PL－PH高副數(shù)PH=0=3×7－2×6－0=9計(jì)算結(jié)果肯定不對(duì)！1.復(fù)合鉸鏈

－－兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)。計(jì)算：m個(gè)構(gòu)件,有m－1轉(zhuǎn)動(dòng)副。兩個(gè)低副上例：在B、C、D、E四處應(yīng)各有

2

個(gè)運(yùn)動(dòng)副。④計(jì)算圖示圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)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(diǎn)的軌跡為一直線。12345678ABCDEF圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)⑥計(jì)算圖示兩種凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。解：n=3，PL=3，F(xiàn)=3n－2PL－PH

=3×3－2×3－1=2PH=1對(duì)于右邊的機(jī)構(gòu)，有：

F=3×2－2×2－1=1事實(shí)上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相同，且F=11231232.局部自由度F=3n－2PL－PH－FP

=3×3－2×3－1－1=1本例中局部自由度

FP=1或計(jì)算時(shí)去掉滾子和鉸鏈：

F=3×2－2×2－1=1定義：構(gòu)件局部運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的自由度。出現(xiàn)在加裝滾子的場(chǎng)合，計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉Fp。滾子的作用：滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦。123123解：n=4，PL=6，F(xiàn)=3n－2PL－PH

=3×4－2×6=0PH=03.虛約束

－－對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際不起作用的約束。計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)去掉虛約束?！逨E＝AB＝CD，故增加構(gòu)件4前后E點(diǎn)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(jì)算圖示平行四邊形機(jī)構(gòu)的自由度。1234ABCDEF重新計(jì)算：n=3,

PL=4,

PH=0F=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：1234ABCDEF4F⑦已知：AB＝CD＝EF，計(jì)算圖示平行四邊形機(jī)構(gòu)的自由度。AB＝CD＝EF出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)合：

1.兩構(gòu)件聯(lián)接前后，聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合，2.兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副，且導(dǎo)路平行。

如平行四邊形機(jī)構(gòu)，火車(chē)輪橢圓儀等。(需要證明)4.運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩構(gòu)件上的兩點(diǎn)距離始終不變。3.兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，且同軸。5.對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱部分。如多個(gè)行星輪。EF6.兩構(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(shí)，變成實(shí)際約束！AA’n1n1n2n2n1n1n2n2A’A虛約束的作用：①改善構(gòu)件的受力情況，如多個(gè)行星輪。②增加機(jī)構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌。③使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順利，避免運(yùn)動(dòng)不確定，如車(chē)輪。注意：各種出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)合都是有條件的!CDABGFoEE’⑧計(jì)算圖示大篩機(jī)構(gòu)的自由度。位置C，2個(gè)低副復(fù)合鉸鏈:局部自由度1個(gè)虛約束E’n=7PL=9PH=1F=3n－2PL－PH

=3×7－2×9－1=2CDABGFoEB2I9C3A1J6H87DE4FG5⑧計(jì)算圖示包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度。分析：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n：A1B2I9C3J6H87DE4FG592個(gè)低副復(fù)合鉸鏈:局部自由度2個(gè)虛約束:1處I8去掉局部自由度和虛約束后：

n=6PL=7F=3n－2PL－PH

=3×6－2×7－3=1PH=312A2(A1)B2(B1)3.4機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的速度分析機(jī)構(gòu)速度分析的圖解法有：速度瞬心法、相對(duì)運(yùn)動(dòng)法、線圖法。瞬心法尤其適合于簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。一、速度瞬心及其求法絕對(duì)瞬心－重合點(diǎn)絕對(duì)速度為零。P21相對(duì)瞬心－重合點(diǎn)絕對(duì)速度不為零。

VA2A1VB2B1Vp2=Vp1≠0

Vp2=Vp1=0兩個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上速度相同的一對(duì)重合點(diǎn)，在某一瞬時(shí)兩構(gòu)件相對(duì)于該點(diǎn)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)

，該點(diǎn)稱瞬時(shí)速度中心。求法？1)速度瞬心的定義特點(diǎn)：

①該點(diǎn)涉及兩個(gè)構(gòu)件。②絕對(duì)速度相同，相對(duì)速度為零。③相對(duì)回轉(zhuǎn)中心。2）瞬心數(shù)目

∵每?jī)蓚€(gè)構(gòu)件就有一個(gè)瞬心∴根據(jù)排列組合有P12P23P13構(gòu)件數(shù)4568瞬心數(shù)6101528123若機(jī)構(gòu)中有N個(gè)構(gòu)件，則K＝N(N-1)/2121212tt123）機(jī)構(gòu)瞬心位置的確定1.直接觀察法

適用于求通過(guò)運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件瞬心位置。nnP12P12P12∞2.三心定律V12定義：三個(gè)彼此作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件共有三個(gè)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(chǎng)合。123P21P31E3D3VE3VD3A2VA2VB2A’2E’3P32結(jié)論：

P21、P31、P32

位于同一條直線上。B23214舉例：求曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的速度瞬心?！轕141234P12P34P13P24P23解：瞬心數(shù)為：1.作瞬心多邊形圓2.直接觀察求瞬心3.三心定律求瞬心K＝N(N-1)/2＝6n=4ω1123二、速度瞬心在機(jī)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∞解：①直接觀察求瞬心P13、P23

。V2③求瞬心P12的速度。V2＝VP12＝μl(P13P12)·ω1長(zhǎng)度P13P12直接從圖上量取。nnP12P13②根據(jù)三心定律和公法線

n－n求瞬心的位置P12

。ω223412.求角速度解：①瞬心數(shù)為6個(gè)②直接觀察能求出4個(gè)余下的2個(gè)用三心定律求出。P24P13③求瞬心P24的速度。VP24＝μl(P24P14)·ω4

ω4

＝ω2·

(P24P12)/P24P14a)鉸鏈機(jī)構(gòu)已知構(gòu)件2的轉(zhuǎn)速ω2，求構(gòu)件4的角速度ω4

。ω4

VP24＝μl(P24P12)·ω2VP24P12P23P34P14方向:

CW,

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

。ω2nn解:用三心定律求出P23

。求瞬心P23的速度

:VP23＝μl(P23P13)·ω3

∴ω3＝ω2·(P13P23/P12P23)P23P12P13方向:

CCW,

與ω2相反。VP23VP23＝μl(P23P12)·ω2相對(duì)瞬心位于兩絕對(duì)瞬心之間，兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相反。3123.求傳動(dòng)比定義：兩構(gòu)件角速度之比傳動(dòng)比。ω3/ω2

＝P12P23

/

P13P23推廣到一般：

ωi/ωj

＝P1jPij/

P1iPij結(jié)論:①兩構(gòu)件的角速度之比等于絕對(duì)瞬心至相對(duì)瞬心的距離之反比。②角速度的方向?yàn)椋合鄬?duì)瞬心位于兩絕對(duì)瞬心的同一側(cè)時(shí)，兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相同。相對(duì)瞬心位于兩絕對(duì)瞬心之間時(shí)，兩構(gòu)件轉(zhuǎn)向相反。123P23P12P13ω2ω34.用瞬心法解題步驟①繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；②求瞬心的位置；③求出相對(duì)瞬心的速度;瞬心法的優(yōu)缺點(diǎn)：①適合于求簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的速度，機(jī)構(gòu)復(fù)雜時(shí)因瞬心數(shù)急劇增加而求解過(guò)程復(fù)雜。②有時(shí)瞬心點(diǎn)落在紙面外。③僅適于求速度V,使應(yīng)用有一定局限性。④求構(gòu)件絕對(duì)速度V或角速度ω。本章重點(diǎn)：

?

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的測(cè)繪方法。

?自由度的計(jì)算。

?用瞬心法作機(jī)構(gòu)的速度分析第4章平面連桿機(jī)構(gòu)4.1平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用4.2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化4.3平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性4.4

平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)本章概要：平面連桿機(jī)構(gòu)是一種應(yīng)用極為廣泛的機(jī)構(gòu)。本章將扼要闡明平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型、演化形式以及基本特性，并詳細(xì)介紹平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。應(yīng)用實(shí)例：內(nèi)燃機(jī)、鶴式吊、火車(chē)輪、急回沖床、牛頭刨床、翻箱機(jī)、橢圓儀、機(jī)械手爪、開(kāi)窗、車(chē)門(mén)、折疊傘、折疊床、牙膏筒拔管機(jī)、單車(chē)等。特征：有一作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，稱為連桿。特點(diǎn)：①采用低副。面接觸、承載大、便于潤(rùn)滑、不易磨損形狀簡(jiǎn)單、易加工、容易獲得較高的制造精度。②改變桿的相對(duì)長(zhǎng)度，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。③連桿曲線豐富?？蓾M足不同要求。定義：由低副（轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)）連接組成的平面機(jī)構(gòu)。4.1平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用缺點(diǎn)：①構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多，累積誤差大、運(yùn)動(dòng)精度低、效率低。②產(chǎn)生動(dòng)載荷（慣性力），不適合高速。③設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。分類:平面連桿機(jī)構(gòu)空間連桿機(jī)構(gòu)常以構(gòu)件數(shù)命名：四桿機(jī)構(gòu)、多桿機(jī)構(gòu)。本章重點(diǎn)內(nèi)容是介紹四桿機(jī)構(gòu)?！?.2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化4.2.1平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式:基本型式－鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其它四桿機(jī)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；三種基本型式：（1）曲柄搖桿機(jī)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(dòng)。如雷達(dá)天線。連桿—作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；連架桿—與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；搖桿—作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；周轉(zhuǎn)副—能作360相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；擺轉(zhuǎn)副—只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。曲柄連桿搖桿ABC1243DABDC1243（2）雙曲柄機(jī)構(gòu)特征：兩個(gè)曲柄作用：將等速回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榈人倩蜃兯倩剞D(zhuǎn)。雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)曲柄主動(dòng)縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例：如葉片泵、慣性篩等。2143搖桿主動(dòng)3124ADCB1234旋轉(zhuǎn)式葉片泵ADCB123ABDC1234E6慣性篩機(jī)構(gòu)31ABCD耕地料斗DCAB耕地料斗DCAB實(shí)例：火車(chē)輪特例：平行四邊形機(jī)構(gòu)AB=CD特征：兩連架桿等長(zhǎng)且平行，連桿作平動(dòng)BC=ADABDC攝影平臺(tái)ADBCB’C’天平播種機(jī)料斗機(jī)構(gòu)反平行四邊形機(jī)構(gòu)--車(chē)門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)反向F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCG平行四邊形機(jī)構(gòu)在共線位置出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定。采用兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開(kāi)排列。ABDCE（3）雙搖桿機(jī)構(gòu)特征：兩個(gè)搖桿應(yīng)用舉例：鑄造翻箱機(jī)構(gòu)特例：等腰梯形機(jī)構(gòu)－汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)C’B’ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿電機(jī)ABDCEABDCE電機(jī)ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿電機(jī)ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿ABDC(1)

改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)

正弦機(jī)構(gòu)s=lsinφ↓∞

→∞φl(shuí)4.2.2

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化(2)改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架偏心輪機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC牛頭刨床應(yīng)用實(shí)例:ABDC1243C2C1小型刨床ABDCE123456應(yīng)用實(shí)例B234C1A自卸卡車(chē)舉升機(jī)構(gòu)(3)選不同的構(gòu)件為機(jī)架ACB1234應(yīng)用實(shí)例B34C1A2應(yīng)用實(shí)例4A1B23C應(yīng)用實(shí)例13C4AB2應(yīng)用實(shí)例A1C234Bφ導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)314A2BC曲柄滑塊機(jī)構(gòu)314A2BC搖塊機(jī)構(gòu)314A2BC橢圓儀機(jī)構(gòu)例：選擇雙滑塊機(jī)構(gòu)中的不同構(gòu)件作為機(jī)架可得不同的機(jī)構(gòu)1234正弦機(jī)構(gòu)3214l1l2l4l3C’B’AD平面四桿機(jī)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(jī)架共線l2≤(l4–l1)+l3則由△B’C’D可得：三角形任意兩邊之和大于第三邊則由△B”C”D可得：l1+l4≤l2+l3l3≤(l4–l1)+l2AB為最短桿最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和≤其他兩桿長(zhǎng)度之和4.3平面連桿機(jī)構(gòu)的基本特性→l1+l2≤l3+l4C”l1l2l4l3ADl4-

l1將以上三式兩兩相加的：

l1≤l2,l1≤l3,l1≤l4

→l1+l3≤l2+l44.3.1整轉(zhuǎn)副的條件2.連架桿或機(jī)架之一為最短桿。可知：當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副都是整轉(zhuǎn)副。曲柄存在的條件：1.最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和應(yīng)≤其他兩桿長(zhǎng)度之和此時(shí)，鉸鏈A為整轉(zhuǎn)副。若取BC為機(jī)架，則結(jié)論相同，可知鉸鏈B也是整轉(zhuǎn)副。稱為桿長(zhǎng)條件。ABCDl1l2l3l4當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，說(shuō)明存在整轉(zhuǎn)副，當(dāng)選擇不同的構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，可得不同的機(jī)構(gòu)。如：

曲柄搖桿、

雙曲柄、雙搖桿機(jī)構(gòu)。ABCDB1C1AD4.3.2急回運(yùn)動(dòng)在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時(shí)，搖桿位于兩個(gè)極限位置，簡(jiǎn)稱極位。當(dāng)曲柄以ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)180°+θ時(shí)，搖桿從C1D位置擺到C2D。所花時(shí)間為t1,平均速度為V1,那么有：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)3D此兩處曲柄之間的夾角θ

稱為極位夾角。θ180°＋θωC2B2B1C1ADC2當(dāng)曲柄以ω繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)180°-θ時(shí)，搖桿從C2D,置擺到C1D，所花時(shí)間為t2,平均速度為V2,那么有：

180°-θ因曲柄轉(zhuǎn)角不同，故搖桿來(lái)回?cái)[動(dòng)的時(shí)間不一樣，平均速度也不等。顯然：t1>t2V2>V1搖桿的這種特性稱為急回運(yùn)動(dòng)。用以下比值表示急回程度稱K為行程速比系數(shù)。且θ越大，K值越大，急回性質(zhì)越明顯。只要

θ

≠0，

就有

K>1所以可通過(guò)分析機(jī)構(gòu)中是否存在θ以及θ的大小來(lái)判斷機(jī)構(gòu)是否有急回運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的程度。設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定K值，于是:αFγF’F”當(dāng)∠BCD≤90°時(shí)，

γ＝∠BCD4.3.3壓力角和傳動(dòng)角壓力角：從動(dòng)件驅(qū)動(dòng)力F與力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間所夾銳角。ABCD設(shè)計(jì)時(shí)要求:

γmin≥50°γmin出現(xiàn)的位置：當(dāng)∠BCD>90°時(shí)，

γ＝180°-∠BCD切向分力:

F’=Fcosα法向分力:

F”=Fcosγγ↑→F’↑→對(duì)傳動(dòng)有利。=Fsinγ稱γ為傳動(dòng)角。此位置一定是：主動(dòng)件與機(jī)架共線兩處之一。CDBAFγ可用γ的大小來(lái)表示機(jī)構(gòu)傳動(dòng)力性能的好壞,F”F’當(dāng)∠BCD最小或最大時(shí)，都有可能出現(xiàn)γmin為了保證機(jī)構(gòu)良好的傳力性能C1B1abcdDA車(chē)門(mén)由余弦定律有：∠B1C1D＝arccos[b2+c2-(d-a)2]/2bc

∠B2C2D＝arccos[b2+c2-(d+a)2]/2bc若∠B1C1D≤90°,則若∠B2C2D>90°,則γ1＝∠B1C1Dγ2＝180°-∠B2C2D機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角一般在運(yùn)動(dòng)鏈最終一個(gè)從動(dòng)件上度量。vγγ1γmin＝[∠B1C1D,180°-∠B2C2D]minC2B2γ2αFF4.3.4機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置搖桿為主動(dòng)件，且連桿與曲柄兩次共線時(shí)，有：此時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng).避免措施：兩組機(jī)構(gòu)錯(cuò)開(kāi)排列，如火車(chē)輪機(jī)構(gòu);稱此位置為：“死點(diǎn)”γ＝0靠飛輪的慣性（如內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)等）。F’A’E’D’G’B’C’ABEFDCGγ＝0Fγ＝0工件ABCD1234PABCD1234工件P鉆孔夾具γ=0TABDC飛機(jī)起落架ABCDγ=0F也可以利用死點(diǎn)進(jìn)行工作：飛機(jī)起落架、鉆夾具等。4.4平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題機(jī)構(gòu)選型－根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)要求選擇機(jī)構(gòu)的類型；尺度綜合－確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)(長(zhǎng)度尺寸)。

同時(shí)要滿足其他輔助條件：a)結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長(zhǎng)比恰當(dāng)、運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)合理等）;b)動(dòng)力條件（如γmin）;c)運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件等。γ飛機(jī)起落架ADCBB’C’三類設(shè)計(jì)要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，如:

飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。函數(shù)機(jī)構(gòu)要求兩連架桿的轉(zhuǎn)角滿足函數(shù)y=logxxy=logxABCD三類設(shè)計(jì)要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，如:

飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。前者要求兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，后者要求急回運(yùn)動(dòng)2)滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。要求連桿在兩個(gè)位置垂直地面且相差180?C’B’ABDC鶴式起重機(jī)攪拌機(jī)構(gòu)要求連桿上E點(diǎn)的軌跡為一條卵形曲線要求連桿上E點(diǎn)的軌跡為一條水平直線QQABCDECBADE三類設(shè)計(jì)要求：1)滿足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，兩連架桿轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)，如:

飛機(jī)起落架、函數(shù)機(jī)構(gòu)。2)滿足預(yù)定的連桿位置要求，如鑄造翻箱機(jī)構(gòu)。3)滿足預(yù)定的軌跡要求，如:鶴式起重機(jī)、攪拌機(jī)等。給定的設(shè)計(jì)條件：1)幾何條件（給定連架桿或連桿的位置）2)運(yùn)動(dòng)條件（給定K）3)動(dòng)力條件（給定γmin）設(shè)計(jì)方法：圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法Eφθθ一、按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)①計(jì)算θ＝180°(K-1)/(K+1);已知：CD桿長(zhǎng)，擺角φ及K，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。步驟如下：②任取一點(diǎn)D，作等腰三角形腰長(zhǎng)為CD，夾角為φ;③作C2P⊥C1C2，作C1P使④作△PC1C2的外接圓，則A點(diǎn)必在此圓上。⑤選定A，設(shè)曲柄為l1

，連桿為l2

，則:⑥以A為圓心，AC2為半徑作弧交于E,得：

l1=EC1/2

l2=AC1－EC1/2,AC2=l2-l1=>l1=(AC1－AC2)/2

∠C2C1P=90°－θ,交于P;

90°-θPAC1=l1+l2C1C2DAmnφ=θD2)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析：由于θ與導(dǎo)桿擺角φ相等，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)時(shí)，僅需要確定曲柄

a。①計(jì)算θ＝180°(K-1)/(K+1);②任選D作∠mDn＝φ＝θ，③取A點(diǎn)，使得AD=d,則:

a=dsin(φ/2)。θφ=θAd作角分線;已知：