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书名：机械设计基础 第2版 ISBN： 978-7-111-41221-2 作者：孙敬华 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件,机械设计基础第1章 绪论,第1章 绪 论,机械设计基础第1章 绪论,1、机械的定义 通常把机器和机构统称为机械。 它是人类改造自然、社会进步和发展的主要工具。机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一，它肩负着为国民经济各个部门提供技术装备和促进技术改造的重要任务，在现代化建设的进程中起着主导和决定性的作用。,1.1 机械及其组成,机械设计基础第1章 绪论,1.1 机械及其组成,2、 机构 它是由多个具有确定相对运动的构件组合体。,活塞连杆曲轴组成曲柄滑块机构 凸轮机架气门阀组成凸轮机构 齿轮机架组成齿轮机构,机械设计基础第1章 绪论,1.1 机械及其组成,3、机器 由一个或几个机构组成的，具有三个共同特征： 机器是人为的多种实体的组合； 各部分之间具有确定的相对运动； 能完成有效的机械功或实现能量转换。,一个现代的机器一般主要有四个部分 ：,机械设计基础第1章 绪论,1.1 机械及其组成,机械设计基础第1章 绪论,1.1 机械及其组成,自动装卸机,机械设计基础第1章 绪论,1.1 机械及其组成,4、构件 组成机构的各个部分，是运动的单元体。 构件可以是单一的整体如凸轮、齿轮、活塞等 。,机械设计基础第1章 绪论,1.1 机械及其组成,构件也可以是多个零件组成的刚性结构，如连杆。,机械设计基础第1章 绪论,1.1 机械及其组成,5、零件 是制造的单元体。 零件有通用零件，如螺母、轴、键等。 在少数机械中使用的零件称为专用零件，如内燃 机的曲轴，汽轮机中的叶片等。,机械设计基础第1章 绪论,基本要求,1）功能性要求 2）经济性要求 3）结构工艺性要求 4）安全性要求 5）其他方面要求,1.2 机械设计概述,1.2.1 机械设计的基本要求,机械设计基础第1章 绪论,1.2.2 机械设计的类型,1.开发性设计 1）功能原理设计 2）机械运动原理设计 3）机械运动简图设计 2.适应性设计 3.变形设计,1.2 机械设计概述,机械设计基础第1章 绪论,1.3.1 设计的主要内容和要求,结 束,1.3 机械零部件设计的主要要求,机械零部件设计的主要内容 根据运动方案设计和总体设计的要求，明确零部件 的工作要求、性能、参数等，选择零部件的结构形 状、材料、精度等，进行失效分析和工作能力计 算，画出零件图和部件装配图。 机械零部件设计应满足的要求 1）工作能力要求 2）工艺性要求 3）经济性要求,机械设计基础第1章 绪论,1.3.2 机械零件的材料选用,1）零件承受工作载荷的能力主要从载荷的特点、强度及刚度等方面考虑,2）零件的工作条件（运动速度等）及工作环境,3）耐磨性、寿命、可靠性等要求,4）零件尺寸和质量的要求,1.3 机械零部件设计的主要要求,机械设计基础第1章 绪论,1.3.3 机械零件设计的一般步骤,1）选择零件的类型和结构,2）计算作用在零件上的载荷,3）选择适当的材料,4）确定计算准则和许用应力,5)确定零件的主要几何尺寸,6）绘制零件工作图并确定公差和技术要求,1.3 机械零部件设计的主要要求,机械设计基础第1章 绪论,1.4 现代机械设计思想和方法简介,传统机械设计的局限性 现代机械设计思想 现代机械设计方法,机械设计基础第2章 平面机构,第2章 平面机构,机械设计基础第2章 平面机构,2.1 运动副,2.1.1 构件的自由度及其约束 1）构件的自由度 构件可能出现的独立运动的数目 称为自由度。 一个作平面运动的自由构件有3个 自由度。 2）约束 当一个构件与其他构件相互联接时， 某些独立运动将受到限制，称为约 束。构件每增加一个约束，便失去一 个自由度。,机械设计基础第2章 平面机构,2.1 运动副,2.1.2 运动副 两构件直接接触形成一定形式的相对运动的可动连接称为运动副。分为平面运动副和空间运动副。,机械设计基础第2章 平面机构,2.1 运动副,转动副引入了2个约束，保留了1个自由度,移动副也引入了2个约束，保留了1个自由度,(1) 低副,两构件通过面接触所构成的运动副 包括移动副和转动副,机械设计基础第2章 平面机构,2.1 运动副,高副保留了2个自由度，带进了1个约束,(2) 高副,两构件通过点、线接触所构成的运动副，有凸轮副和齿轮副等,机械设计基础第2章 平面机构,（3）运动副的表示 1）构件表示法 构件均用线段或小方块等表示，画有斜线的表示机架。,2.1 运动副,机械设计基础第2章 平面机构,2）转动副表示法 转动副主要是以小圆圈表示。,2.1 运动副,机械设计基础第2章 平面机构,3）移动副表示法 移动副导路必须与相对移动方向一致。,2.1 运动副,机械设计基础第2章 平面机构,4）高副表示法 高副主要有凸轮副和齿轮副。,凸轮副,齿轮副,2.1 运动副,机械设计基础第2章 平面机构,2.2 平面机构运动简图,1、什么是平面机构运动简图 对机构进行分析研究时，并不需要了解机构的真实外形和具体结构，而是用简单的线条和符号画出图形来进行方案讨论、运动和受力分析。这种用规定的线条和符号表示机构的构件和运动副称为机构运动简图。,机械设计基础第2章 平面机构,2、平面机构运动简图绘制步骤 （1）认真研究机构的结构及动作原理，分清机架、原动件（主动件）。 （2）沿着运动传递的路线，搞清各构件间相对运动的性质，确定运动副的类型。 （3）测量运动副间的相对位置。 （4）选择合适的视图平面和比例尺，用规定的符号和线条表示其构件和运动副，绘制机构运动简图。,2.2 平面机构运动简图,机械设计基础第2章 平面机构,颚式破碎机运动简图,1-固定件、2-偏心轴、3-动颚、4-肘板、5-皮带轮,2.2 平面机构运动简图,机械设计基础第2章 平面机构,1、平面机构自由度计算,2.3 平面机构的自由度,1）平面机构中一个独立的自由构件有3个自由度，假 设这个平面机构有n个活动构件，则有3n个自由度。 2）各个构件形成运动副后将失去自由度，一个平面低副 引入2个约束，即失去2个自由度，一个平面高副引入1 个约束，失去1个自由度。 3）一个机构有Pl个低副和Ph个高副，则该机构的自由度 为：F=3n2 pl ph,机械设计基础第2章 平面机构,式中： n机构的活动构件数； Pl机构中低副个数； ph机构中高副个数。 上式就是机构自由度的计算公式，它表明机构的自由度数、活动构件数和运动副数之间的关系。显然，只有在自由度大于零时机构才可能动，而自由度等于零时，机构是不可能产生任何相对运动的。因此，机构能具有相对运动的条件是F0。,2.3 平面机构的自由度,机械设计基础第2章 平面机构,平面机构自由度的计算举例：,四杆机构,解：n = 3，Pl= 4，ph=0 F = 3324 0= 1,五杆机构,2.3 平面机构的自由度,解：n = 4，Pl= 5，ph=0 F = 3425 0= 2,机械设计基础第2章 平面机构,桁架,超静定桁架,2.3 平面机构的自由度,平面机构自由度的计算举例：,解：n = 2，Pl= 3，ph=0 F = 3223 0= 0,解：n = 3，Pl= 5，ph=0 F = 3325 0= -1,机械设计基础第2章 平面机构,2、计算机构自由度时应