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文檔簡(jiǎn)介

1、湖南科技大學(xué)所用,一,1,1章,徐,11本課程的研究對(duì)象和內(nèi)容,12本課程在教學(xué)中的地位,13機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般過(guò)程,湖南科技大學(xué)所用,一,2,顧名思義,本課程的研究對(duì)象是:機(jī)械,機(jī)械,斜面,以及任何機(jī)械都經(jīng)歷過(guò)的簡(jiǎn)單而復(fù)雜的發(fā)展過(guò)程。機(jī)器制造的許多實(shí)物的組合,以減少或代替人類勞動(dòng)。機(jī)構(gòu)、(包括龍門吊、吊車、汽車吊、絞車、叉車和電梯計(jì)算機(jī)控制)。杠桿、升降輪、滑輪組、手動(dòng)(電動(dòng))葫蘆、現(xiàn)代起重機(jī)、起重機(jī)的發(fā)展歷程:本課程的11個(gè)對(duì)象和內(nèi)容,由湖南科技大學(xué)使用,一、三、由機(jī)器根據(jù)一些特定的使用要求設(shè)計(jì)的許多對(duì)象的組裝。一種機(jī)制可以用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和力或者改變?cè)S多物理物體的組合。如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪

2、機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等。如:縫紉機(jī)、洗衣機(jī)、各種機(jī)床、運(yùn)輸車輛、農(nóng)業(yè)機(jī)械、起重機(jī)等。有許多不同結(jié)構(gòu)、性能和用途的機(jī)器,但它們有相同的基本特征。湖南科技大學(xué)使用,一,四,典型機(jī)器分析:1。內(nèi)燃機(jī),內(nèi)燃機(jī),成分:氣缸體1,活塞2,進(jìn)氣門3,排氣門4,連桿5,曲軸6,凸輪7,頂針8,齒輪9,10,工作原理:1。2.活塞上升,氣閥關(guān)閉,混合氣體在頂部被壓縮和點(diǎn)燃;3.高壓燃燒氣體向下推動(dòng)活塞,兩個(gè)氣閥關(guān)閉;活塞上升,排氣閥打開(kāi),廢氣從氣缸中排出。湖南科技大學(xué),a,5,設(shè)計(jì):潘存云,內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣、壓縮、爆炸、排氣、工作過(guò)程:活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)連桿轉(zhuǎn)化為曲軸的連續(xù)旋轉(zhuǎn),這種組合稱為:內(nèi)燃機(jī)各部分的功能:曲柄滑塊

3、機(jī)構(gòu)、凸輪和頂桿用于打開(kāi)和關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門。它被稱為:凸輪機(jī)構(gòu),兩個(gè)齒輪用來(lái)確保進(jìn)排氣門和活塞之間的協(xié)調(diào)作用。它被稱為:齒輪機(jī)構(gòu),各部分協(xié)調(diào)作用的結(jié)果:由湖南科技大學(xué)使用,一,6,機(jī)器的共同特點(diǎn):人工物理組合;每個(gè)部分都有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng);替代或減輕人類勞動(dòng)來(lái)完成有用的工作或?qū)崿F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。機(jī)器分類:原動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換(如內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)和電動(dòng)機(jī)),工作機(jī)器完成有用的工作(如機(jī)床)。湖南科技大學(xué)使用,a,7,工作機(jī)的組成:原動(dòng)機(jī)是工作機(jī)的動(dòng)力源,最常見(jiàn)的是電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)。工作部件完成預(yù)定的動(dòng)作并位于傳輸路徑的末端。傳動(dòng)部分連接原動(dòng)機(jī)和工作部分的中間部分??刂撇糠执_保機(jī)器的啟動(dòng)、停止和正常協(xié)調(diào)動(dòng)作。原

4、動(dòng)機(jī),傳動(dòng),工作,控制,湖南科技大學(xué),一,8,控制器(控制),電機(jī)(原動(dòng)機(jī)),皮帶(傳動(dòng)),減速器(傳動(dòng)),波輪(工作),分析自動(dòng)洗衣機(jī)的組成:湖南科技大學(xué),一,9,機(jī)構(gòu)的共同特點(diǎn):每個(gè)部分都有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng);用于傳遞力或?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。機(jī)構(gòu)分類:普通機(jī)構(gòu)和特殊機(jī)構(gòu)。通用機(jī)構(gòu)應(yīng)用廣泛,如齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)等。這種特殊的機(jī)械裝置只能用于特定的場(chǎng)合,例如鐘表的擒縱機(jī)構(gòu)。機(jī)器和機(jī)械之間的關(guān)系任何復(fù)雜的機(jī)器都是由幾組機(jī)構(gòu)按照一定的規(guī)則組成的。從機(jī)械和機(jī)械的共同特征可以知道,機(jī)械和機(jī)械之間在結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)上沒(méi)有區(qū)別(只是功能不同),所以它們統(tǒng)稱為機(jī)械。湖南科技大學(xué),a,10,課程性質(zhì):基礎(chǔ)技術(shù)課程,功能:連

5、接過(guò)去與未來(lái),本課程的特點(diǎn)是理論知識(shí)和實(shí)踐技能的綜合應(yīng)用,如工程制圖,發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí),通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),可以為以后學(xué)習(xí)自動(dòng)武器原理、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、機(jī)床、機(jī)械制造技術(shù)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)的實(shí)踐,可以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用手冊(cè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備的初步能力,為今后武器裝備的操作、維護(hù)、管理和創(chuàng)新創(chuàng)造條件。12本課程在教學(xué)中的地位,湖南科技大學(xué)采用,一,11,機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)劃設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)新機(jī)械的預(yù)期功能或改變成原有機(jī)械的性能。基本要求:在滿足預(yù)期功能的前提下,性能好、效率高、成本低、安全可靠、操作方便、維護(hù)簡(jiǎn)單、外形美觀。機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容:1。確定機(jī)械的工作原理,選擇合適的機(jī)構(gòu);2.起草設(shè)計(jì)計(jì)劃;3

6、.進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)態(tài)分析,計(jì)算各部件的載荷;4.零件的工作能力計(jì)算、總體設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。13機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求和一般過(guò)程,湖南科技大學(xué)使用,a,12,3)仔細(xì)觀察物體和模型,歡迎參觀實(shí)驗(yàn)室和手工組裝各種機(jī)構(gòu)。課程安排:共48小時(shí),包括42小時(shí)教學(xué)和6小時(shí)實(shí)驗(yàn)。要求:1)作業(yè)必須按時(shí)完成,圖紙準(zhǔn)確,字跡工整,不符合要求的不能參加考試。2)上課認(rèn)真聽(tīng)講,及時(shí)消化,不提倡占用更多的課外時(shí)間。a,13,第2章,平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)圖和自由度計(jì)算,21運(yùn)動(dòng)副及其分類,22平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)圖,23平面機(jī)構(gòu)的自由度,a,14,術(shù)語(yǔ)解釋: 1。獨(dú)立于部件的運(yùn)動(dòng)單元,21個(gè)運(yùn)動(dòng)副及其分類,內(nèi)燃機(jī)連桿,獨(dú)立于部件的制造單

7、元,a,15,2。運(yùn)動(dòng)副,定義:運(yùn)動(dòng)副中兩個(gè)成員直接接觸形成的關(guān)節(jié),它仍能產(chǎn)生一些相對(duì)運(yùn)動(dòng)。三個(gè)條件,都是必不可少的,a,16,運(yùn)動(dòng)副的分類:1)根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的范圍,有:平面運(yùn)動(dòng)副的平面運(yùn)動(dòng),平面機(jī)構(gòu)都是由平面運(yùn)動(dòng)副組成的。例如,球鉸鏈、伸縮天線、螺旋和生物關(guān)節(jié)??臻g運(yùn)動(dòng)副在空間移動(dòng),空間機(jī)構(gòu)包含至少一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)副。a,17,2)根據(jù)運(yùn)動(dòng)副元件,有高副點(diǎn)、線接觸和高應(yīng)力。低表面接觸和低應(yīng)力,如滾動(dòng)副,凸輪副和齒輪副。例如,旋轉(zhuǎn)副和移動(dòng)副。a,18,3。運(yùn)動(dòng)鏈,由運(yùn)動(dòng)副連接的運(yùn)動(dòng)鏈的兩個(gè)以上的成員組成的系統(tǒng)。閉鏈,開(kāi)鏈,a,19,4。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)??蚣苡米鲄⒖枷到y(tǒng)的一

8、個(gè)組件,如機(jī)床床身、車輛底盤和飛機(jī)機(jī)身。機(jī)構(gòu)的組成:機(jī)構(gòu)框架的原始和從動(dòng)部件,以及原始(主要)運(yùn)動(dòng)部件根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的部件。從動(dòng)件的其他活動(dòng)件。a、20、22平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖,該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖用于解釋機(jī)構(gòu)中各部件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形。功能:1。指示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)的示意圖沒(méi)有按比例繪制?,F(xiàn)將GB446084機(jī)構(gòu)的部分原理圖摘錄如下表。2.作為運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)。a,21,公共運(yùn)動(dòng)副符號(hào)的表示: GB446084,a,22,公共運(yùn)動(dòng)副符號(hào)、運(yùn)動(dòng)副名稱、運(yùn)動(dòng)副符號(hào)、由兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件組成的運(yùn)動(dòng)副、旋轉(zhuǎn)副、運(yùn)動(dòng)副,兩個(gè)部件之一是固定運(yùn)動(dòng)副、平面運(yùn)動(dòng)副、a,23,部件的平面表示方法

9、:a,25,一般部件表示、桿、軸部件、固定部件、相同部件、a,26,三對(duì)部件、兩對(duì)構(gòu)件的實(shí)際情況應(yīng)撇開(kāi)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的常見(jiàn)符號(hào)、a、29、a、30,機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)滿足的條件用普通話畫(huà)一張機(jī)械運(yùn)動(dòng)的示意圖:先畫(huà)兩端,然后畫(huà)中間,數(shù)一數(shù)部件的數(shù)量,看看它們是如何連接的。步驟:1。運(yùn)行機(jī)器,找出運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)量和部件數(shù)量;4。檢查機(jī)構(gòu)是否符合運(yùn)動(dòng)判定條件。2.測(cè)量運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸,選擇投影平面(運(yùn)動(dòng)平面)并繪制示意圖。3。按比例畫(huà)一張運(yùn)動(dòng)圖。草圖比例:l=圖紙上的實(shí)際尺寸m/長(zhǎng)度mm。想法:首先確定原始運(yùn)動(dòng)部件和工作部件(一般位于傳輸線的末端),找出運(yùn)動(dòng)傳輸路線,確定部件的數(shù)量和運(yùn)動(dòng)副的類型,并用符

10、號(hào)表示。例如,繪制破碎機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)示意圖。a,32、繪制鱷魚(yú)破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)圖。給定3S3(t),獨(dú)立參數(shù)11(t)被唯一地確定,并且該機(jī)制僅需要一個(gè)獨(dú)立參數(shù)。如果只給出11(t),那么2、3和4不能唯一確定。如果同時(shí)給定1和4,則可以唯一地確定3 2,并且該機(jī)制需要兩個(gè)獨(dú)立的參數(shù)。定義:確保機(jī)構(gòu)在確定運(yùn)動(dòng)時(shí)具有給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù),稱為機(jī)構(gòu)自由度。原動(dòng)機(jī)可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件只能提供一個(gè)獨(dú)立的參數(shù),確定該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的條件如下:具有自由度的運(yùn)動(dòng)部件的數(shù)量,a,35,1。計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度和空間平面運(yùn)動(dòng)剛體位置的公式需要唯一確定三個(gè)獨(dú)立參數(shù)(x,y,)。(x,y),a,36,運(yùn)動(dòng)副自由度約束數(shù)1()

11、 2(x,y)=3,r=2,f=1,r=2,f=1,r=1,r=1,f=2。結(jié)論:構(gòu)件3自由度的約束數(shù),運(yùn)動(dòng)副1的約束數(shù)(x自由構(gòu)件自由度的約束數(shù),a,37,可動(dòng)構(gòu)件數(shù),n,計(jì)算公式:F=3n(2PL Ph),要求:記住上述公式并精通應(yīng)用。組件的總自由度,低副約束的數(shù)量,高副約束的數(shù)量,3n,2 PL,1 Ph,計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的自由度。解:可動(dòng)件數(shù)n=,3,低副數(shù)PL=,4,F(xiàn)=3n 2PL PH=33 24=1,高副數(shù)PH=,0,推廣到一般:a,38,計(jì)算五桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的自由度,解:可動(dòng)件數(shù)n=,4,低副數(shù)pl=,5,F(xiàn),解:可動(dòng)件數(shù)n=,2,低副數(shù)PL=,2,F(xiàn)=3n 2PL PH=32

12、221=1,數(shù)2.計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)的注意事項(xiàng),圓鋸機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。解決方法:活性成分的數(shù)量n=,7,低的數(shù)量PL=,6,F(xiàn)=3n 2PL PH,高的數(shù)量PH=0,=37 26 0,=9,計(jì)算結(jié)果肯定是錯(cuò)誤的!a,41,1。復(fù)合鉸鏈的兩個(gè)或多個(gè)部件在同一位置通過(guò)旋轉(zhuǎn)副連接。計(jì)算:m個(gè)部件,帶m1個(gè)旋轉(zhuǎn)副。兩個(gè)較低的運(yùn)動(dòng)副,a,42,如上例:在B,C,D和E中應(yīng)該分別有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副。計(jì)算圓鋸機(jī)構(gòu)的自由度。解:活性成分的數(shù)量n=7,低對(duì)的數(shù)量PL=,10,F(xiàn)=3n 2PL PH=37 2100=1,這證明了點(diǎn)F的軌跡是一條直線。圓鋸機(jī)構(gòu),a,43,計(jì)算圖中所示的兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。解:n=,3

13、,PL=,3,F(xiàn)=3n 2PL PH=33 23 1=2,PH=1,對(duì)于右邊的機(jī)構(gòu),有:F=32 22 1=1,實(shí)際上,這兩個(gè)機(jī)構(gòu)有相同的運(yùn)動(dòng),并且F=1,a,44,2。局部自由度,在增加滾子的情況下,計(jì)算時(shí)應(yīng)去掉Fp。滾輪的功能:滑動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦。a,45,溶液:n=,4,PL=,6,F(xiàn)=3n 2PL PH=34 26=0,PH=0,3。虛擬約束對(duì)機(jī)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)沒(méi)有影響。計(jì)算自由度時(shí),應(yīng)刪除虛擬約束。FEAB CD,因此,點(diǎn)e在添加分量4前后的軌跡是圓弧。添加的約束沒(méi)有效果,因此組件4應(yīng)該被移除。a,46,重新計(jì)算:n=3,PL=4,PH=0,F(xiàn)=3n 2PL PH=33 24=1,特別注意

14、:本例中存在虛擬約束的幾何條件有:1,2,3,4,a,b,c,d,e,F(xiàn)。如平行四邊形機(jī)構(gòu),火車輪,橢偏儀等。移動(dòng)時(shí),兩個(gè)成員上兩點(diǎn)之間的距離始終不變。3。這兩個(gè)構(gòu)件形成多個(gè)同軸的旋轉(zhuǎn)對(duì)。5。對(duì)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有影響的對(duì)稱部分。例如多個(gè)行星輪。a,49,6。兩個(gè)成員形成一個(gè)高對(duì),它們相互接觸,法線重合。如等寬凸輪、注意:當(dāng)法線不重合時(shí),它們成為實(shí)際約束!虛擬約束的作用:(1)提高部件的應(yīng)力,如多個(gè)行星齒輪。(2)增加軸、軸承、機(jī)床導(dǎo)軌等機(jī)構(gòu)的剛度。(3)使機(jī)構(gòu)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng),避免不確定的運(yùn)動(dòng),如車輪。注意:出現(xiàn)虛擬約束的所有情況都是有條件的!a,51,計(jì)算大屏幕機(jī)構(gòu)的自由度如圖所示。位置c,2下副,復(fù)合鉸鏈:

15、局部自由度,1,虛擬約束,e,n=,7,pl=,9,ph=,1,f=3n2pl ph=37 29 1=2,a,52,本章要點(diǎn):1。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖的映射方法。2.自由度計(jì)算。a,53,第3章,平面連桿機(jī)構(gòu),31平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用,32平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型和特點(diǎn),33鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演變,34平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),a,54,應(yīng)用實(shí)例:內(nèi)燃機(jī)、起重機(jī)、起重機(jī)、火車輪、手動(dòng)打孔機(jī)、成形機(jī)、橢圓機(jī)、機(jī)械夾具、開(kāi)窗支架等。特點(diǎn):使用低對(duì)。表面接觸,承載能力大,易潤(rùn)滑,不易磨損,形狀簡(jiǎn)單,易于加工,易于獲得較高的制造精度。改變桿的相對(duì)長(zhǎng)度,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就不同了。連桿曲線豐富??梢詽M足不同的要求。定義:由較低對(duì)(旋轉(zhuǎn)和移動(dòng))連接組成的平面機(jī)構(gòu)。31平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用,a,55,缺點(diǎn):零件和運(yùn)動(dòng)副多,累積誤差大,運(yùn)動(dòng)精度低,效率低。產(chǎn)生動(dòng)載荷(慣性力),不適合高速。設(shè)計(jì)復(fù)雜,難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡。一,56,32平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型和特點(diǎn)概述:連桿機(jī)構(gòu)的分類:平面連桿機(jī)構(gòu),空間連桿機(jī)構(gòu),常以部件數(shù)量命名:四桿機(jī)構(gòu)和多桿機(jī)構(gòu)。本章的主要內(nèi)容是介紹四桿機(jī)構(gòu)。a,57,平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型是:基本類型是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),其他四桿機(jī)構(gòu)都是從它派生出來(lái)的。名詞解釋:曲柄在整個(gè)圓周上繞固定軸旋轉(zhuǎn)的部分;有三種基本類型:(1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu),以曲柄搖桿為特

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