機(jī)械基礎(chǔ)緒論及自由計(jì)算演示文稿

機(jī)械基礎(chǔ)緒論及自由度計(jì)算演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共39頁(yè)。

緒論★機(jī)器的組成及機(jī)器中常用的機(jī)構(gòu)和零件★課程研究的內(nèi)容性質(zhì)和任務(wù)機(jī)械基礎(chǔ)★課程的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法當(dāng)前2頁(yè)，總共39頁(yè)。本課程研究的主要內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)

Copyright?2007-2010Allrightsreserved.版權(quán)所有：鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院-機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)精品課程請(qǐng)輸入查詢的字符串：

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發(fā)布時(shí)間：2009-10-15

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課程的性質(zhì)

本課程是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，它綜合運(yùn)用了工程力學(xué)、金屬工藝學(xué)、機(jī)械制圖、公差配合等先修課程知識(shí)，分析常用機(jī)構(gòu)及通用零部件的構(gòu)成和使用問題，較之以往的先修課程更接近工程實(shí)際，但也有別于專業(yè)課程，它主要是研究各類機(jī)械所具有的共性問題，在汽車類專業(yè)課程體系中占有重要位置。當(dāng)前3頁(yè)，總共39頁(yè)。本課程研究的主要內(nèi)容1.平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等的組成、原理和運(yùn)動(dòng)分析;2.各種聯(lián)接零件（如螺紋聯(lián)接、鍵、銷聯(lián)接等）的類型及作用;3.各種傳動(dòng)（如齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)等）的組成、原理、運(yùn)動(dòng)分析和參數(shù)計(jì)算選擇;4.軸系零件（如軸、軸承、聯(lián)軸器等）的功用和使用要求;5.液壓傳動(dòng)、液力傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)。當(dāng)前4頁(yè)，總共39頁(yè)。課程的任務(wù)1.了解常用機(jī)構(gòu)的工作原理，運(yùn)動(dòng)特性及機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法。

2.掌握通用零件的工作原理、選用和維護(hù)等方面的知識(shí)。

3.培養(yǎng)初步具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，查閱相關(guān)技術(shù)資料能力，具有通用零件的參數(shù)選擇和計(jì)算能力。4.通過本課程的學(xué)習(xí)為后續(xù)專業(yè)課程打好基礎(chǔ)。當(dāng)前5頁(yè)，總共39頁(yè)。課程的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)方法特點(diǎn)：各章內(nèi)容聯(lián)系不緊，顯得零亂不系統(tǒng)

學(xué)習(xí)方法：勤奮

要學(xué)好本課，您不必很聰明，但必須足夠勤奮。注意方法

注意課程中解決問題的途徑和方法，聯(lián)想它用，舉－反三。帶著問題學(xué)、勤思多練多交流

能向他人“言傳”而不僅僅是自己“意會(huì)”的知識(shí)才是真正掌握的知識(shí)。

當(dāng)前6頁(yè)，總共39頁(yè)。

機(jī)械是人類進(jìn)行生產(chǎn)勞動(dòng)的主要工具，也是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標(biāo)志。一、機(jī)器和機(jī)構(gòu)1.機(jī)器當(dāng)前7頁(yè)，總共39頁(yè)。牛頭刨床當(dāng)前8頁(yè)，總共39頁(yè)。內(nèi)燃機(jī)當(dāng)前9頁(yè)，總共39頁(yè)。照相機(jī)當(dāng)前10頁(yè)，總共39頁(yè)。齒輪機(jī)構(gòu)當(dāng)前11頁(yè)，總共39頁(yè)。凸輪機(jī)構(gòu)當(dāng)前12頁(yè)，總共39頁(yè)。棘輪機(jī)構(gòu)當(dāng)前13頁(yè)，總共39頁(yè)。兩個(gè)機(jī)器實(shí)例：1.內(nèi)燃機(jī)功用：

內(nèi)燃機(jī)是將燃?xì)馊紵龝r(shí)的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器

組成：氣缸體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★機(jī)器的組成及機(jī)器中常用的機(jī)構(gòu)和零件當(dāng)前14頁(yè)，總共39頁(yè)。★機(jī)器的組成及機(jī)器中常用的機(jī)構(gòu)和零件

活塞下行，進(jìn)氣閥打開，燃?xì)獗晃肫谆钊闲?，進(jìn)氣閥關(guān)閉，壓縮燃?xì)恻c(diǎn)火后燃?xì)馊紵蛎?，推?dòng)活塞下行，經(jīng)連桿帶動(dòng)曲軸輸出轉(zhuǎn)動(dòng)

活塞上行，排氣閥打開，排出廢氣工作過程：氣缸體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當(dāng)前15頁(yè)，總共39頁(yè)。2.顎式破碎機(jī)功用：壓碎物料組成：見右圖大帶輪4電動(dòng)機(jī)1V帶3小帶輪2軸板7定顎板8動(dòng)顎板6偏心軸5★機(jī)器的組成及機(jī)器中常用的機(jī)構(gòu)和零件當(dāng)前16頁(yè)，總共39頁(yè)。電動(dòng)機(jī)帶傳動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)

動(dòng)顎板擺動(dòng)，與定顎板一起壓碎物料工作過程：★機(jī)器的組成及機(jī)器中常用的機(jī)構(gòu)和零件當(dāng)前17頁(yè)，總共39頁(yè)。原動(dòng)機(jī)部分

傳動(dòng)部分

執(zhí)行部分控制系統(tǒng)輔助系統(tǒng)：例如：潤(rùn)滑、照明、顯示等★機(jī)器的組成及機(jī)器中常用的機(jī)構(gòu)和零件原動(dòng)機(jī)——轉(zhuǎn)換其他形式能量為機(jī)械能的機(jī)器。工作機(jī)——利用機(jī)械能去變換或傳遞能量、物料等的機(jī)器。

當(dāng)前18頁(yè)，總共39頁(yè)。機(jī)器的共同特征（1）都是人為的各種實(shí)體的組合；（2）組成機(jī)器的各種實(shí)體間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；（3）能完成有用的機(jī)械功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能，代替或減輕人的勞動(dòng)。凡具備上述三個(gè)特征的實(shí)物組合就稱為機(jī)器

機(jī)器：執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)，用以變換或傳遞能量、物料或信息。如：

牛頭刨床——實(shí)現(xiàn)確定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，又作有用的機(jī)械功內(nèi)燃機(jī)——轉(zhuǎn)換能量

機(jī)械手——傳遞物料照相機(jī)——傳遞信息★機(jī)器的組成及機(jī)器中常用的機(jī)構(gòu)和零件當(dāng)前19頁(yè)，總共39頁(yè)。

機(jī)構(gòu)：具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的各種實(shí)體的組合。作用：執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)。如：齒輪機(jī)構(gòu)——傳遞運(yùn)動(dòng)

凸輪機(jī)構(gòu)——轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)

機(jī)械：機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。

★機(jī)器的組成及機(jī)器中常用的機(jī)構(gòu)和零件當(dāng)前20頁(yè)，總共39頁(yè)。

構(gòu)件：組成機(jī)器和機(jī)構(gòu)的各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)體。是運(yùn)動(dòng)的單元。如：?jiǎn)我涣慵S多個(gè)零件的剛性組合——連桿★機(jī)器的組成及機(jī)器中常用的機(jī)構(gòu)和零件主動(dòng)件從動(dòng)件當(dāng)前21頁(yè)，總共39頁(yè)。通用零件：在各類機(jī)械中常見的零件。專用零件：在專用機(jī)械中特有的零件。

例如：齒輪、軸、螺栓、鍵、花鍵、銷；等

例如：曲軸、活塞等。部件：若干個(gè)零件的裝配體。例如：滾動(dòng)軸承、減速器等?！餀C(jī)器的組成及機(jī)器中常用的機(jī)構(gòu)和零件

零件：制造的單元。零件可分為兩類：

當(dāng)前22頁(yè)，總共39頁(yè)。第二章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度分析機(jī)構(gòu)或設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)，工程上常用規(guī)定的簡(jiǎn)單符號(hào)和線條，繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，來表示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。如何繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，也是本章要討論的內(nèi)容。

機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件組合而成的，但是若干構(gòu)件不一定能組成機(jī)構(gòu)。當(dāng)前23頁(yè)，總共39頁(yè)。一：運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。根據(jù)兩構(gòu)件的接觸性質(zhì)，平面機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副可分為：1）低副兩構(gòu)件為面接觸?？煞譃檗D(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。第一節(jié)機(jī)構(gòu)的組成運(yùn)動(dòng)副及其分類二：運(yùn)動(dòng)副分類1：平面運(yùn)動(dòng)副當(dāng)前24頁(yè)，總共39頁(yè)。機(jī)械中還經(jīng)常用到兩種空間運(yùn)動(dòng)副：球面副和螺旋副。2）高副兩構(gòu)件為點(diǎn)或線接觸。2：空間運(yùn)動(dòng)副當(dāng)前25頁(yè)，總共39頁(yè)。1：機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件的分類：機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件可分為三類：（１）固定件或機(jī)架———用來支撐活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件。研究機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)時(shí)，常以固定件作為參考坐標(biāo)系。（２）原動(dòng)件———運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件。它的運(yùn)動(dòng)是由外界輸入的，故又稱為輸入構(gòu)件。（３）從動(dòng)件———機(jī)構(gòu)中隨著原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的其余活動(dòng)構(gòu)件。其中輸出機(jī)構(gòu)為預(yù)期運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)件稱為輸出構(gòu)件，其他從動(dòng)件則起傳遞運(yùn)動(dòng)的作用。在一般的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制中，必有一個(gè)構(gòu)件被相對(duì)地看作固定件，在活動(dòng)構(gòu)件中，必須有一個(gè)或幾個(gè)原動(dòng)件，其余的是從動(dòng)件。兩構(gòu)件組成高副時(shí)，在簡(jiǎn)圖中應(yīng)該畫出兩構(gòu)件接觸處的曲線輪廓。第二節(jié)平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖當(dāng)前26頁(yè)，總共39頁(yè)。

自由度和約束的概念自由度運(yùn)動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于參考系所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，稱為構(gòu)件的自由度。一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有三個(gè)自由度。約束對(duì)于相對(duì)運(yùn)動(dòng)所加的限制稱為約束。運(yùn)動(dòng)副約束數(shù)目和約束特點(diǎn)取決于運(yùn)動(dòng)副是低副還是高副.

第三節(jié)

平面機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算自由構(gòu)件的自由度

當(dāng)前27頁(yè)，總共39頁(yè)。運(yùn)動(dòng)副引入的約束不同，所以保留的自由度也不同。１低副（１）移動(dòng)副如圖所示移動(dòng)副，約束了沿一個(gè)坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)和一個(gè)在平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)共兩個(gè)自由度，只保留沿另一個(gè)坐標(biāo)軸方向移動(dòng)的自由度。（２）回轉(zhuǎn)副如圖所示回轉(zhuǎn)副，約束了沿兩個(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng)的自由度，只保留一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。２高副如圖所示，只約束了沿接觸處公法線ｎ－ｎ方向移動(dòng)的自由度，保留繞接觸處的轉(zhuǎn)動(dòng)和沿接觸處公切線ｔ－ｔ方向移動(dòng)的兩個(gè)自由度。一、平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式當(dāng)前28頁(yè)，總共39頁(yè)。結(jié)論：在平面機(jī)構(gòu)中，①每個(gè)低副引入兩個(gè)約束，使機(jī)構(gòu)失去兩個(gè)自由度；②每個(gè)高副引入一個(gè)約束，使機(jī)構(gòu)失去一個(gè)自由度。如果一個(gè)平面機(jī)構(gòu)中包含有ｎ個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，其中有ＰＬ個(gè)低副和ＰＨ個(gè)高副。則這些活動(dòng)構(gòu)件在未用運(yùn)動(dòng)副連接之前，其自由度總數(shù)為３ｎ。當(dāng)用ＰＬ個(gè)低副和ＰＨ個(gè)高副連接成機(jī)構(gòu)之后，全部運(yùn)動(dòng)副所引入的約束為２ＰＬ＋ＰＨ。因此活動(dòng)構(gòu)件的自由度總數(shù)減去運(yùn)動(dòng)副引入的約束總數(shù)，就是該機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)，用Ｆ表示，有：Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ當(dāng)前29頁(yè)，總共39頁(yè)。2：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖用規(guī)定的線條和符號(hào)(常用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的簡(jiǎn)圖符號(hào)見表:2-1教材P10頁(yè)）表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一定的比例確定運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置及與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸，這種表明機(jī)構(gòu)的組成和各構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形，稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。不嚴(yán)格按比例繪制的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖稱為機(jī)構(gòu)示意圖。

例1：繪制如圖所示的顎式破碎機(jī)主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

當(dāng)前30頁(yè)，總共39頁(yè)。

例2

繪制如圖所示單缸內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

當(dāng)前31頁(yè)，總共39頁(yè)。二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件機(jī)構(gòu)的自由度也即是機(jī)構(gòu)所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的個(gè)數(shù)。由前所述可知，從動(dòng)件是不能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的，只有原動(dòng)件才能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。通常每個(gè)原動(dòng)件只具有一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，因此，機(jī)構(gòu)自由度必定與原動(dòng)件的數(shù)目相等，即為平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。如圖所示的五桿機(jī)構(gòu)中，原動(dòng)件數(shù)等于１，兩構(gòu)件自由度Ｆ＝３×４－２×５＝２。由于原動(dòng)件數(shù)小于Ｆ，顯然，當(dāng)只給定原動(dòng)件１的位置角φ１時(shí)，從動(dòng)件２、３、４的位置既可為實(shí)線位置，也可為虛線所處的位置，因此其運(yùn)動(dòng)是:不確定的。只有給出兩個(gè)原動(dòng)件，使構(gòu)件１、４都處于給定位置，才能使從動(dòng)件獲得確定運(yùn)動(dòng)。如圖所示四桿機(jī)構(gòu)中，由于原動(dòng)件數(shù)為２大于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)Ｆ＝３×２－２×４＝１，因此原動(dòng)件１和原動(dòng)件３不可能同時(shí)按圖中給定方式運(yùn)動(dòng)。綜上所述，機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：機(jī)構(gòu)自由度必須大于零、且原動(dòng)件

數(shù)與其自由度數(shù)必須相等。當(dāng)前32頁(yè)，總共39頁(yè)。三、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)１復(fù)合鉸鏈若兩個(gè)以上的構(gòu)件同時(shí)在一處用回轉(zhuǎn)副相聯(lián)，則該聯(lián)接即為復(fù)合鉸鏈，如圖所示（a）為三個(gè)構(gòu)件在Ａ處構(gòu)成復(fù)合鉸鏈。由其側(cè)視圖（ｂ）可知，此三構(gòu)件共組成兩個(gè)共軸線轉(zhuǎn)動(dòng)副。當(dāng)由Ｋ個(gè)構(gòu)件組成復(fù)合鉸鏈時(shí)，則應(yīng)當(dāng)組成（Ｋ－１）個(gè)共軸線轉(zhuǎn)動(dòng)副。當(dāng)前33頁(yè)，總共39頁(yè)。２局部自由度機(jī)構(gòu)中常出現(xiàn)一種與輸出構(gòu)件運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度，稱為局部自由度或多余自由度。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，可預(yù)先排除。如圖（ａ）所示的平面凸輪機(jī)構(gòu)中，為了減少高副接觸處的磨損，在從動(dòng)件上安裝一個(gè)滾子３，使其與凸輪輪廓線滾動(dòng)接觸。顯然，滾子繞其自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)與否并不影響凸輪與從動(dòng)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此，滾子繞其自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)為機(jī)構(gòu)的局部自由度，在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)預(yù)先將轉(zhuǎn)動(dòng)副Ｃ除去不計(jì)，或如圖２－１５（ｂ）所示，設(shè)想將滾子３與從動(dòng)件２固聯(lián)在一起作為一個(gè)構(gòu)件來考慮。這樣在機(jī)構(gòu)中，ｎ＝２，ＰＬ＝２，ＰＨ＝１，其自由度為Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ＝３×２－２×２－１＝１。即，此凸輪機(jī)構(gòu)中只有一個(gè)自由度。當(dāng)前34頁(yè)，總共39頁(yè)。３虛約束在運(yùn)動(dòng)副引入的約束中，有些約束對(duì)機(jī)構(gòu)自由度的影響是重復(fù)的。這些對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不起限制作用的重復(fù)約束，稱為消極約束或虛約束，在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，應(yīng)當(dāng)除去不計(jì)。平面機(jī)構(gòu)中的虛約束常出現(xiàn)在下列場(chǎng)合：（１）兩個(gè)構(gòu)件之間組成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副時(shí)，只有一個(gè)移動(dòng)副起作