機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(第六版)課件

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(第六版)課件匯報(bào)人：AA2024-01-12contents目錄緒論機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)輪系其他常用機(jī)構(gòu)機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論01緒論機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是機(jī)械類專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，主要研究常用機(jī)構(gòu)和通用零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本的設(shè)計(jì)理論及計(jì)算方法。課程性質(zhì)課程內(nèi)容包括機(jī)械設(shè)計(jì)總論、連接、機(jī)械傳動(dòng)、軸系零部件和其他常用零部件等。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握常用機(jī)構(gòu)和通用零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本的設(shè)計(jì)理論及計(jì)算方法，并具備運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力。課程內(nèi)容機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的性質(zhì)和內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，具有進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的基本能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作打下必要的基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能綜合運(yùn)用所學(xué)理論和方法，分析解決工程實(shí)際問題，具備創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的任務(wù)和目標(biāo)課程目標(biāo)課程任務(wù)

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)方法理論學(xué)習(xí)認(rèn)真聽講，理解并掌握基本概念、基本原理和基本方法。做好筆記，及時(shí)復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)內(nèi)容。實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和課外科技活動(dòng)，加深對理論知識(shí)的理解，提高分析和解決問題的能力。自主學(xué)習(xí)充分利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)等資源，拓寬知識(shí)面，了解學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)。積極參與課堂討論和小組學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效果。02機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)由構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副兩個(gè)基本要素組成。構(gòu)件是機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)單元體，而運(yùn)動(dòng)副則是兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)聯(lián)接。組成要素根據(jù)運(yùn)動(dòng)副的類型，機(jī)構(gòu)可分為低副機(jī)構(gòu)和高副機(jī)構(gòu)。低副機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副，而高副機(jī)構(gòu)則包括凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等?；绢愋蜋C(jī)構(gòu)組成要素和基本類型機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖為便于對機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，常需根據(jù)機(jī)構(gòu)的實(shí)際情況，將其用簡單的線條和符號(hào)繪制成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。表示方法在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中，構(gòu)件用線段表示，運(yùn)動(dòng)副的位置用符號(hào)表示，構(gòu)件的長度按比例尺繪制，而運(yùn)動(dòng)副的類型和構(gòu)件的相對尺寸則可不按比例尺繪制。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖及表示方法平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度是指機(jī)構(gòu)中獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件數(shù)目。在平面機(jī)構(gòu)中，自由度的計(jì)算可根據(jù)公式F=3n-2Pl-Ph進(jìn)行，其中n為構(gòu)件數(shù)，Pl為低副數(shù)，Ph為高副數(shù)。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件一個(gè)機(jī)構(gòu)要具有確定的運(yùn)動(dòng)，其自由度數(shù)必須與機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)相等。若自由度數(shù)大于原動(dòng)件數(shù)，則機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不確定；若自由度數(shù)小于原動(dòng)件數(shù)，則機(jī)構(gòu)將無法運(yùn)動(dòng)。平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件03平面連桿機(jī)構(gòu)滑塊四桿機(jī)構(gòu)含有一個(gè)移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)，常用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)由四個(gè)鉸鏈和四個(gè)桿件組成，是最基本的平面四桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)桿長條件的不同，可分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)含有兩個(gè)移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)，其中一個(gè)移動(dòng)副的構(gòu)件作為導(dǎo)桿，用于引導(dǎo)或支撐另一個(gè)移動(dòng)副的構(gòu)件。平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型和應(yīng)用某些平面四桿機(jī)構(gòu)在主動(dòng)件等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件具有急回特性，即往返速度不同。這一特性常用于提高機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率。急回特性在某些平面四桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)主動(dòng)件處于特定位置時(shí)，從動(dòng)件會(huì)出現(xiàn)卡死或無法運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)時(shí)需考慮避免或利用死點(diǎn)位置。死點(diǎn)位置壓力角是作用在從動(dòng)件上的驅(qū)動(dòng)力與該力作用點(diǎn)的絕對速度之間所夾的銳角。傳動(dòng)角是壓力角的余角，用于衡量機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能。壓力角和傳動(dòng)角平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的平面四桿機(jī)構(gòu)類型，如鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)、滑塊四桿機(jī)構(gòu)或?qū)U機(jī)構(gòu)。選型設(shè)計(jì)在滿足特定約束條件下，確定各構(gòu)件的尺寸和位置關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)所需的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和力學(xué)性能。尺度綜合運(yùn)用優(yōu)化算法對平面四桿機(jī)構(gòu)的尺寸、形狀和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以提高機(jī)構(gòu)的性能指標(biāo)，如減小體積、減輕重量、提高剛度等。優(yōu)化設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)04凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)機(jī)械、儀器和操縱控制裝置中，如內(nèi)燃機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)、縫紉機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。應(yīng)用根據(jù)凸輪的形狀和運(yùn)動(dòng)形式，凸輪機(jī)構(gòu)可分為盤形凸輪機(jī)構(gòu)、移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)和圓柱凸輪機(jī)構(gòu)等。類型凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在推程和回程中先作等加速運(yùn)動(dòng)，后作等減速運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律使凸輪輪廓曲線為拋物線或余弦曲線。余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在推程和回程中按余弦加速度規(guī)律運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律使凸輪輪廓曲線為正弦曲線。等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在推程和回程中作等速運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律使凸輪輪廓曲線為直線或圓弧。從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律根據(jù)選定的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，用圖解法求出凸輪的輪廓曲線。這種方法直觀、簡便，但精度較低。圖解法根據(jù)選定的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律和凸輪的基圓半徑，用解析法求出凸輪的輪廓曲線方程。這種方法精度高，但計(jì)算較復(fù)雜。解析法利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)，可以大大提高設(shè)計(jì)精度和效率。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)基圓半徑的確定01基圓半徑是凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸之一，它的大小直接影響機(jī)構(gòu)的緊湊性和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。基圓半徑應(yīng)根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)的緊湊性要求進(jìn)行選擇。壓力角的確定02壓力角是凸輪機(jī)構(gòu)的重要參數(shù)之一，它的大小直接影響機(jī)構(gòu)的傳力性能和效率。壓力角應(yīng)根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)的傳力要求進(jìn)行選擇。滾子半徑的確定03對于滾動(dòng)從動(dòng)件，滾子半徑的大小直接影響機(jī)構(gòu)的緊湊性和傳力性能。滾子半徑應(yīng)根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)的緊湊性要求進(jìn)行選擇。凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定05齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)也存在制造和安裝精度要求高、成本較高等缺點(diǎn)。類型根據(jù)齒輪的軸線相對位置，齒輪傳動(dòng)可分為平行軸線傳動(dòng)、相交軸線傳動(dòng)和交錯(cuò)軸線傳動(dòng)三類。其中，平行軸線傳動(dòng)包括直齒圓柱齒輪傳動(dòng)、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)等；相交軸線傳動(dòng)包括直齒圓錐齒輪傳動(dòng)、斜齒圓錐齒輪傳動(dòng)等；交錯(cuò)軸線傳動(dòng)包括蝸桿蝸輪傳動(dòng)等。齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型齒廓嚙合基本定律定律內(nèi)容齒廓嚙合基本定律是指兩齒輪在傳動(dòng)過程中，其齒廓在任一點(diǎn)處的公法線必須與兩齒輪連心線交于一定點(diǎn)，該定點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。定律意義齒廓嚙合基本定律是齒輪正確嚙合的必要條件，它保證了齒輪傳動(dòng)的連續(xù)性和平穩(wěn)性。VS漸開線齒廓是一種常用的齒輪齒形，其齒廓形狀由漸開線方程確定。漸開線齒廓具有制造簡單、嚙合性能好等優(yōu)點(diǎn)。嚙合特性漸開線齒廓在嚙合過程中，其接觸點(diǎn)處的公法線與兩齒輪連心線交于節(jié)點(diǎn)，保證了傳動(dòng)的連續(xù)性和平穩(wěn)性。同時(shí)，漸開線齒廓還具有可分性，即兩個(gè)漸開線齒輪的中心距略有變化時(shí)，其瞬時(shí)傳動(dòng)比仍可保持不變。漸開線齒廓漸開線齒廓及其嚙合特性漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)包括模數(shù)m、壓力角α、齒數(shù)z等。其中，模數(shù)是齒輪尺寸計(jì)算的主要依據(jù)，壓力角決定了齒形的形狀和大小，齒數(shù)則影響齒輪的傳動(dòng)比和中心距?；緟?shù)漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸包括分度圓直徑d、齒頂圓直徑da、齒根圓直徑df、基圓直徑db等。這些尺寸可以通過基本參數(shù)計(jì)算得出，對于不同模數(shù)和齒數(shù)的齒輪，其幾何尺寸也有所不同。幾何尺寸兩漸開線直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是模數(shù)和壓力角分別相等。同時(shí)，為了保證傳動(dòng)的連續(xù)性和平穩(wěn)性，兩齒輪的中心距也需要滿足一定的條件。漸開線直齒圓柱齒輪在嚙合傳動(dòng)過程中，具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。但由于制造和安裝誤差的存在，其實(shí)際傳動(dòng)性能可能會(huì)受到一定影響。為了提高傳動(dòng)性能，可以采取一些措施如提高制造精度、采用修形技術(shù)等。正確嚙合條件傳動(dòng)特性漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動(dòng)06輪系輪系的分類定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系輪系的應(yīng)用輪系的類型和應(yīng)用01020304根據(jù)輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各齒輪的軸線位置是否固定，可分為定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系。各齒輪的軸線位置固定不動(dòng)的輪系。至少有一個(gè)齒輪的軸線位置不固定，而是繞其他齒輪的軸線回轉(zhuǎn)的輪系。實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)、實(shí)現(xiàn)變速和換向傳動(dòng)、實(shí)現(xiàn)分支傳動(dòng)等。定軸輪系中，輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速之比。傳動(dòng)比定義傳動(dòng)比計(jì)算注意事項(xiàng)根據(jù)齒輪齒數(shù)的比例關(guān)系，通過連乘或連除計(jì)算得出。在計(jì)算傳動(dòng)比時(shí)，需注意各齒輪的轉(zhuǎn)向和齒數(shù)，以及是否存在變位齒輪等情況。030201定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系中，輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速之比。傳動(dòng)比定義需考慮行星輪的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，采用相對運(yùn)動(dòng)原理進(jìn)行計(jì)算。傳動(dòng)比計(jì)算在計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比時(shí)，需特別注意行星架轉(zhuǎn)速的計(jì)算，以及各構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系。注意事項(xiàng)周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算03注意事項(xiàng)在計(jì)算混合輪系的傳動(dòng)比時(shí)，需先判斷其類型，再選擇合適的計(jì)算方法，同時(shí)要注意各部分的轉(zhuǎn)向和齒數(shù)等參數(shù)。01傳動(dòng)比定義混合輪系中，輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速之比。02傳動(dòng)比計(jì)算將混合輪系拆分為定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系兩部分，分別進(jìn)行計(jì)算后再綜合得出。混合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算07其他常用機(jī)構(gòu)由棘輪和棘爪組成的一種間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，常用于低速、輕載的場合。棘輪機(jī)構(gòu)由帶有均布的徑向槽的槽輪和帶有圓柱銷的撥盤組成，適用于中速、輕載、動(dòng)力不大的場合。槽輪機(jī)構(gòu)由兩個(gè)不同齒數(shù)的齒輪組成，適用于兩個(gè)軸之間的間歇傳動(dòng)。不完全齒輪機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)螺旋傳動(dòng)的類型根據(jù)螺旋副的摩擦性質(zhì)不同，可分為滑動(dòng)螺旋、滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋等?；瑒?dòng)螺旋機(jī)構(gòu)由螺桿、螺母、導(dǎo)程套、滑塊等組成，常用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)在螺桿和螺母之間裝有滾動(dòng)體，以減小摩擦阻力，提高傳動(dòng)效率。螺旋機(jī)構(gòu)球籠式萬向聯(lián)軸節(jié)由外球籠、內(nèi)球籠和鋼球組成，具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、角度補(bǔ)償能力大等優(yōu)點(diǎn)。球叉式萬向聯(lián)軸節(jié)由兩個(gè)叉形零件和一個(gè)鋼球組成，適用于兩軸夾角較小、傳遞扭矩較大的場合。十字軸式萬向聯(lián)軸節(jié)由兩個(gè)叉形零件和一個(gè)十字軸組成，允許兩軸之間有較大的夾角。萬向聯(lián)軸節(jié)08機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論123機(jī)械零件是構(gòu)成機(jī)器的基本單元，具有特定的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，能夠?qū)崿F(xiàn)特定的功能。機(jī)械零件的基本概念根據(jù)機(jī)器的整體設(shè)計(jì)要求和零件的使用條件，選擇合適的材料、結(jié)構(gòu)和工藝，設(shè)計(jì)出滿足使用要求的機(jī)械零件。機(jī)械零件設(shè)計(jì)的任務(wù)明確設(shè)計(jì)任務(wù)、進(jìn)行調(diào)查研究、確定設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)、編寫設(shè)計(jì)文件等。機(jī)械零件設(shè)計(jì)的基本步驟機(jī)械零件設(shè)計(jì)概述強(qiáng)度計(jì)算的基本概念強(qiáng)度計(jì)算是機(jī)械零件設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，其目的是確定零件在給定載荷下的應(yīng)力和變形，以驗(yàn)證其是否滿足強(qiáng)度要求。強(qiáng)度計(jì)算的基本方法包括理論計(jì)算、經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算和有限元分析等。其中，理論計(jì)算基于彈性力學(xué)和材料力學(xué)原理，經(jīng)驗(yàn)公式則基于大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，而有限元分析則是一種數(shù)值計(jì)算方法。強(qiáng)度計(jì)算中的注意事項(xiàng)需要準(zhǔn)確確定載荷的大小和性質(zhì)、選擇合適的強(qiáng)度理論、考慮零件的應(yīng)力集中和尺寸效應(yīng)等因素。機(jī)械零