機械原理孫恒課件

機械原理本課程將深入探討機械原理的核心概念，從力學基礎到復雜機構(gòu)的設計。我們將學習如何分析、設計和優(yōu)化各種機械系統(tǒng)。課程簡介理論基礎學習力學、運動學和動力學的基本原理機構(gòu)分析掌握各種機械裝置的工作原理和設計方法傳動系統(tǒng)了解齒輪、帶傳動、鏈傳動等傳動方式實踐應用通過案例分析培養(yǎng)機械設計能力力的概念定義力是物體之間相互作用的度量，能改變物體的運動狀態(tài)或形狀。特征力具有大小、方向和作用點三個要素，是一個矢量量。力的分類重力物體受地球引力作用產(chǎn)生的力彈力彈性物體變形時產(chǎn)生的恢復力摩擦力兩個物體接觸面之間的阻力電磁力帶電粒子之間的相互作用力受力系統(tǒng)的平衡條件合力為零系統(tǒng)所受所有外力的矢量和等于零力矩平衡系統(tǒng)受到的所有力矩的代數(shù)和為零靜摩擦力防止物體相對運動的摩擦力不超過最大靜摩擦力力的合成與分解確定作用力識別系統(tǒng)中的所有作用力選擇坐標系建立適當?shù)淖鴺讼到y(tǒng)分解或合成將力分解為分量或?qū)⒍鄠€力合成為一個力計算結(jié)果利用三角函數(shù)或向量運算得出最終結(jié)果摩擦力1靜摩擦力物體靜止時防止相對運動的摩擦力2動摩擦力物體相對運動時阻礙運動的摩擦力3滾動摩擦力圓柱體在平面上滾動時產(chǎn)生的阻力剛體的運動學描述1位置描述剛體在空間中的位置2速度剛體位置隨時間的變化率3加速度剛體速度隨時間的變化率4角速度剛體繞固定軸旋轉(zhuǎn)的速率5角加速度角速度隨時間的變化率平面剛體的位移分析平移剛體上所有點的位移相同，沒有相對運動轉(zhuǎn)動剛體繞固定軸或瞬時軸旋轉(zhuǎn)，點的位移與到軸的距離成正比平面運動平移和轉(zhuǎn)動的組合，可分解為平移加轉(zhuǎn)動平面剛體的速度分析1瞬時中心法找出剛體的瞬時旋轉(zhuǎn)中心2速度投影法利用速度在坐標軸上的投影關系3速度疊加法將復雜運動分解為簡單運動的疊加4瞬時速度分布分析剛體各點的瞬時速度分布情況平面剛體的加速度分析1確定參考點選擇剛體上的一個已知點作為參考2計算相對加速度分析目標點相對于參考點的加速度3考慮科氏加速度計算由于相對運動和轉(zhuǎn)動引起的科氏加速度4合成總加速度將各分量加速度矢量相加得到總加速度機構(gòu)的概念定義機構(gòu)是由多個構(gòu)件通過運動副連接而成的運動系統(tǒng)功能實現(xiàn)特定的運動和力的傳遞，完成預定的工作任務分類平面機構(gòu)、空間機構(gòu)、開鏈機構(gòu)、閉鏈機構(gòu)等應用廣泛應用于各種機械設備中，如發(fā)動機、機床、機器人等四桿機構(gòu)的運動分析機構(gòu)識別確定四個桿件和它們的連接方式運動類型判斷分析機構(gòu)是曲柄搖桿、雙曲柄還是雙搖桿型位置分析利用幾何關系或解析方法計算各桿件的位置速度和加速度分析應用矢量方程或圖解法求解速度和加速度凸輪機構(gòu)組成凸輪、從動件和固定架構(gòu)成的機構(gòu)，用于實現(xiàn)特定的運動規(guī)律類型盤形凸輪、筒形凸輪、端面凸輪等，根據(jù)需求選擇合適的類型設計要點壓力角控制、最小曲率半徑、從動件運動規(guī)律的合理選擇等滾子凸輪機構(gòu)滾子作用減少摩擦，提高工作效率和壽命輪廓設計考慮滾子半徑對凸輪輪廓的影響壓力角控制合理設計以減小側(cè)向力，提高傳動效率潤滑要求確保滾子與凸輪之間的良好潤滑齒輪傳動1齒輪類型直齒輪、斜齒輪、錐齒輪、蝸輪蝸桿等2嚙合原理基于漸開線齒形，實現(xiàn)連續(xù)、平穩(wěn)的動力傳遞3傳動比計算根據(jù)齒數(shù)比確定輸入輸出軸的速度關系4強度校核確保齒輪能承受工作載荷，避免斷裂和疲勞帶傳動類型平帶、V帶、同步帶等，適用于不同的傳動需求優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可實現(xiàn)遠距離傳動、有緩沖減震作用設計考慮帶輪直徑比、中心距、預緊力、打滑預防等因素維護定期檢查帶的張力和磨損情況，及時更換老化的傳動帶鏈傳動工作原理通過鏈條與鏈輪的嚙合實現(xiàn)動力傳遞，適用于中等速度和負載特點傳動比穩(wěn)定、效率高、可在惡劣環(huán)境下工作、便于安裝和維護應用領域廣泛應用于農(nóng)業(yè)機械、工程機械、自行車、摩托車等領域液壓傳動基礎1帕斯卡定律液壓傳動的理論基礎2液壓油傳遞壓力和動力的介質(zhì)3液壓泵將機械能轉(zhuǎn)換為液壓能4液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)換為機械運動5控制閥調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力和流量液壓傳動系統(tǒng)動力源液壓泵提供系統(tǒng)所需的壓力和流量控制系統(tǒng)各種閥門控制液壓油的流向和壓力執(zhí)行元件液壓缸或液壓馬達實現(xiàn)最終的機械運動輔助元件油箱、過濾器、蓄能器等確保系統(tǒng)正常運行氣壓傳動基礎壓縮空氣氣壓傳動的工作介質(zhì)，具有可壓縮性空氣壓縮機將大氣壓縮為高壓氣體的設備氣動元件氣缸、氣動馬達等執(zhí)行機構(gòu)控制閥門調(diào)節(jié)氣流方向、壓力和流量的裝置氣壓傳動系統(tǒng)空氣壓縮壓縮機將空氣壓縮并儲存空氣處理過濾、調(diào)壓、潤滑空氣控制分配通過閥門控制氣流執(zhí)行動作氣缸或氣動馬達完成工作機械設計基礎1需求分析明確設計目標和約束條件2概念設計提出可行的設計方案3詳細設計確定具體尺寸和材料4仿真分析利用CAE軟件進行性能驗證5優(yōu)化改進根據(jù)分析結(jié)果進行設計優(yōu)化材料的力學性能強度材料抵抗變形和破壞的能力，包括抗拉強度、抗壓強度等硬度材料抵抗局部塑性變形的能力，常用硬度試驗來測定韌性材料在斷裂前吸收能量的能力，影響材料的抗沖擊性能軸系設計強度計算確保軸能承受工作載荷而不發(fā)生破壞剛度校核控制軸的變形量在允許范圍內(nèi)振動分析避免工作轉(zhuǎn)速接近軸的臨界轉(zhuǎn)速疲勞壽命考慮交變載荷下的疲勞強度鍵與聯(lián)軸器鍵用于軸與輪轂之間的連接，傳遞扭矩。常見類型有平鍵、楔鍵等。聯(lián)軸器連接兩根軸，傳遞轉(zhuǎn)矩和運動。分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。選擇原則根據(jù)傳遞扭矩、軸徑、安裝空間等因素選擇合適的連接方式。軸承選擇與設計軸承類型滾動軸承和滑動軸承，根據(jù)負載類型和工作條件選擇壽命計算基于載荷、轉(zhuǎn)速和可靠度要求進行軸承壽命估算潤滑方式選擇合適的潤滑方法，如油浴、油霧或油脂潤滑安裝與維護正確的安裝方法和定期維護對軸承性能至關重要焊接連接設計1焊接方法選擇根據(jù)材料、厚度和要求選擇合適的焊接工藝2接頭設計設計合理的焊縫形式，如對接、搭接或T型接頭3強度計算考慮靜載荷和疲勞載荷下的焊縫強度4焊后處理必要時進行熱處理或表面處理以改善性能螺紋連接設計1螺紋類型選擇合適的螺紋標準和規(guī)格2