机械基础绪论高职高专教材PPT课件.ppt

1 高职高专 十一五 规划教材 第1章绪论1 1机构 机器与机械的概念1 2本课程的性质 内容和任务1 3本课程学习方法1 4机械设计的基本要求1 5机械零件设计的标准化 系列化及通用化1 6常用的现代化机械设计方法简介 2 1 1机构 机器与机械的概念 高职高专 十一五 规划教材 1 1 1机器与机构 人类从使用简单工具到设计 制造和利用现代化机械改造自然 造福社会 经历了漫长的岁月 为了满足生活的需求以及生产的需要 人们创造出各式各样的机器 其目的是为了代替或减轻人的劳动 提高劳动生产率 随着科学技术水平的不断发展 机器的种类也正在不断增多 性能不断改进 功能不断增强 应用不断扩展 生产的机械化和自动化水平是衡量一个国家社会生产力发展水平的重要标志之一 机器的种类繁多 其结构 性能和用途也各不相同 但从组成 运动和功能关系上分析 机器均具有一些共同的特征 3 高职高专 十一五 规划教材 如图所示为南方125摩托车发动机 它是由配气凸轮轴1 配气链轮对2 排气门3 进气门4 活塞5 左机体6 磁电机7 气缸体8 连杆9 曲轴10 离合器11 变速齿轮组12 右机体13 输出链轮14等组成 其工作原理是 缸体内气体燃烧膨胀 推动活塞运动 由连杆将动力传递到曲轴 从而带动曲轴转动 曲轴运转时 带动之相连的输出齿轮 配气链轮对和磁电机运转 输出齿轮通过离合器将动力传输到变速机构实现换档变速 配气链轮对带动配气凸轮轴运转实现进排气 磁电机发电给整车供电 上述各部分必须协调工作 才能保证摩托车正常行驶 4 内燃机 高职高专 十一五 规划教材 连杆 5 如图所示为鄂式破碎机 由电机1 带轮2 V带3 带轮4 偏心轴5 动鄂板6 肘板7 定鄂板8以及机架等组成 电机转动 通过带传动带动偏心轴运转 进而使动鄂板产生往复运动 与定鄂板一起对物料挤压而使物料破碎 高职高专 十一五 规划教材 6 机器有三个共同的特征 1 都是一种人为的实物组合 2 各部分形成运动单元 各单元之间具有确定的相对运动 3 能实现能量转换或完成有用的机械功 同时具备这三个特征的称为机器 仅具备前两个特征的称为机构 机构是具有确定相对运动实物 构件 的组合 由此可见 机器是由机构组成的 但从运动观点分析 两者并无差异 工程上将机器与机构统称为机械 高职高专 十一五 规划教材 7 上面所讲的机构一般都是由刚性构件组成的 称为狭义机构 而现代机构中除了刚性构件外 根据机构需要还可能有弹性构件以及电 磁 液 气 声 光等功能单元 这样的机构称为广义机构 任何机械都经历了 简单 复杂的发展过程 以起重机为例 斜面 杠杠 起重轱辘 滑轮组 手动 电动 葫芦 现代起重机 包括 龙门吊 汽车吊 鹤式吊 卷扬机 叉车 电梯 电脑控制 高职高专 十一五 规划教材 8 高职高专 十一五 规划教材 随着机械的发展 机械 的含义也在发生着变化 有关机械的知识也在逐步地完善 GB T10853 1989 机器理论与机构学术语 中规定的定义为 机器是执行机械运动的装置 用来变换或传递能量 物料 信息 机构是用来传递运动和力的 有一个构件为机架的 用构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统 将机器的概念与先前的定义加以对照 可以看出区别在于 1 过去把 作机械功或转换能量 作为机器的必要条件 钟表 打字机 发报机都不满足这一条件 因此只能视为机构 不能称为机器 而按照现代机器的概念 钟表 打字机 发报机用于传递信息 都属于机器 9 高职高专 十一五 规划教材 2 过去把 确定的相对运动 作为机器的必要条件 而现代机器的概念只要求实现预期功能 不强调确定的相对运动 虽然绝大多数机器要求构件间具有确定的相对运动 但也有少数机器期望产生随机运动 例如摇奖机的号球就要实现随机运动 另外 不是 执行机械运动的装置 不能算作机器 如日常生活中的收音机 电视机 虽然都有一个 机 字 但它们只是一个电器装置而已 还有 在某些情况下 组成机构的构件已不能再简单地视为刚体 有些时候 气体和液体也参与了实现预期的机械运动 有些机器还包括了使其内部各机构协调动作的控制系统和信息处理与传递系统等 在某些方面 机器不仅可以代替人的体力劳动 而且还可以代替人的脑力劳动 如智能机器人 10 2 机器的类型按照用途的不同 机器分为动力机器 工作机器和信息机器 1 动力机器 实现机械能与其他形式能量间的转换 如电动机 内燃机 发电机等 都属于动力机器 2 工作机器 做机械功或搬运物品 金属切削机床 汽车 飞机 机车 织布机 收割机 输送机 机械手等均为工作机器 3 信息机器 传递 获取或变换信息 如计算机 打印机 绘图机 照相机 放映机 复印机等等 3 机器的组成现代机器一般由动力装置 传动装置 执行装置和操纵控制装置4部分组成 另外 有时还要有必要的辅助装置 高职高专 十一五 规划教材 11 1 1 2零件和构件 1 构件 机械的运动单元构件可以是单一的整体 例如曲轴 也可以是若干零件的刚性组合体 例如内燃机的连杆是一个构件 它是由连杆体1 连杆盖4 螺栓2和螺母3组成 点击观看阀体装配过程 2 零件 机械的制造单元机械零件又分为通用零件和专用零件 通用零件是指各种机械中经常用到的零件 如螺栓 螺母 轴和齿轮等 专用零件是指在某些机械中才用到的零件 如内燃机的曲轴 起重机的吊钩等 另外 还常把一组协同工作的零件组成的 独立制造或独立装配的组合体称为部件 如联轴器 减速器等 高职高专 十一五 规划教材 12 1 2本课程的性质 内容和任务 1 2 1本课程的性质本课程是一门理论性和实践性很强的专业技术基础课 是后续专业课程学习或解决工程实践问题的必备基础 是机械类和近机械类专业的主干基础课程 1 2 2本课程的内容和任务1 常用机构 平面连杆机构 凸轮机构及步进运动机构等 2 机件联接 键 销联接 螺纹联接 3 机械传动 螺旋传动 带传动 链传动 齿轮传动 蜗杆传动 轮系及减速器 4 轴系零 部件 轴 轴承 联轴器及离合器 本课程的任务是 培养学生掌握常用机构和通用机械零件的基本知识 基本理论和基本技能 初步具有分析 设计 维护机械零件和简单机械传动装置的能力 为今后解决生产实际问题及学习专业课程和新的科学技术打下基础 高职高专 十一五 规划教材 13 1 3本课程学习方法 1 3 1注重实践性以及综合能力的培养本课程是一门综合性的课程 不仅要求数学 物理 工程力学 机械制图 金工和公差与配合等先修课程打好基础 更重要地是如何将众多学科的知识综合运用 提高设计工作能力以及机械的使用和维护能力 解决生产实际问题 本课程将多门先修课程的基本理论应用到实际中去 解决有关实际问题 因此 先修课程的掌握程度将直接影响本课程的学习 1 3 2注意本课程自身的系统性刚开始接触本课程时 学习上会有 没有系统性 逻辑性差 等错觉 这是由于在之前习惯了文化基础课的系统性所造成的 在本课程中 虽然不同研究对象所涉及的理论基础不相同 且相互之间无多大关系 但最终的研究目的只有一个 即设计出能应用的机构 零件等 本课程的各部分内容都是按照工作原理 结构 强度计算 使用维修的顺序介绍的 有其自身的系统性 学习时应注意这一特点 高职高专 十一五 规划教材 14 1 3 3学习理论的同时要坚持联系实际本课程的计算步骤和计算结果不像基础课那样具有唯一性 且本课程常常采用很多经验公式 参数以及简化计算 条件性计算 等 这是由于实践中所发生的问题很复杂 很难用纯理论的方法来解决 这样一来往往会给学生造成 不讲道理 没有理论 等错觉 这点必需在学习过程中逐步适应 1 3 4要重视结构设计计算对解决设计问题虽然很重要 但并不是惟一要求的能力 学生必须逐步培养把理论计算与设计 工艺等结合起来解决设计问题的能力 高职高专 十一五 规划教材 15 1 4机械设计的基本要求 1 4 1使用要求使用要求是对机械产品的首要要求 它是设计的最基本的出发点 是指实现预定的功能 满足运动和动力性能的功能性要求 1 4 2经济性要求这是一个综合性指标 表现在设计制造和使用两个方面 提高设计制造经济性的途径有三条 1 使产品系列化 标准化 通用化 2 运用现代化设计制造方法 3 科学管理 提高使用经济性的途径有四条 1 提高机械化 自动化水平 2 提高机械效率 3 延长使用寿命 4 防止无意义的损耗 高职高专 十一五 规划教材 16 1 4 3安全可靠性要求安全可靠性要求是指机械产品在规定的使用条件下 规定的时间内 应具有完成规定功能的能力 它是机械产品的必备条件 安全可靠性要求有三个含义 1 设备本身不因过载 失电以及其它偶然因素而损坏 2 切实保障操作者的人身安全 劳动保护性 3 不会对环境造成破坏 1 4 4工艺性要求工艺性要求包含两个方面 1 装配工艺性 2 零件加工工艺性 在不影响工作性能的前提下 应使机构尽可能简化 力求用简单的装置取代复杂的装置去实现同样的功能 为便于拆装 应尽量使用标准件 设计零件的结构要合理 同时要很好地处理设计与制造的矛盾 满足加工制造的需要 1 4 5其它特殊性要求针对每一具体的机器 都有一些特殊的要求 例如 飞机结构重量要轻 起重机 钻探机等流动使用机械要便于装拆和运输 食品 印刷等机械不得对产品造成污染等 高职高专 十一五 规划教材 17 1 5机械零件设计的标准化 系列化及通用化 标准化 系列化和通用化简称为机械产品的 三化 三化 是我国现行的一项很重要的技术政策 是缩短产品设计周期 提高产品质量和生产效率 降低生产成本的重要途径 机械设计中的标准化是指对零件的特征参数及其结构尺寸 检验方法和制图的规范化要求 机械零件设计的标准分为国家标准 GB 部颁标准 如JB HB等 和企业标准等三级 这些标准 特别是国家和有关部颁标准 是在机械设计中必须严格遵守的 此外 进出口产品一般还应符合国际标准化组织制定的国际标准 ISO 有不少通用零件 例如螺纹联接件 滚动轴承等 由于应用范围广 用量大 已经高度标准化成为标准件 设计时只需根据设计手册或产品目录选定型号和尺寸 向专业商店或工厂订购 此外 有很多零件虽使用范围极为广泛 但在具体设计时随着工作条件的不同 在材料 尺寸 结构等方面选择也各不相同 这种情况则可对其基本参数规定标准的系列化数列 如齿轮的模数等 通用化是指在不同规格的同类产品或不同类产品中采用同一结构和尺寸的零件部分 以减少零部件的种类 简化生产管理过程 降低成本和缩短生产周期 高职高专 十一五 规划教材 18 1 6常用的现代化机械设计方法简介 机械设计的历史可以追溯到人类开始制造和使用工具的初期 在经历了直觉设计 经验设计 半经验半理论设计的漫长演变历程后 到20世纪70年代随着计算机科学与技术的迅猛发展 利用计算机来完成技术设计的有关分析 计算和绘图作业的计算机辅助设计逐渐得到开发应用 计算机辅助设计与计算机辅助制造 CAD CAM 是利用计算机系统对产品进行描述 并在计算机内建立模型的工作过程 该技术是20多年来飞速发展起来的一种综合性高新技术 是最富发展潜力的新兴生产力 其应用对传统的设计方法和组织生产模式都是一场深刻的变革 90年代CAD技术发展的主要趋势是集成化 智能化和网络化 而本课程的学习正是开发和应用计算机CAD软件所必须的重要知识之一 此外 有限元分析和机械优化设计则是机械CAD的两大支撑技术 高职高专 十一五 规划教材 19 与机械CAD发展的同时 人们不满足仅仅利用计算机来代替人工分析 计算和绘图 而试图在机械设计的全过程中发挥计算机的效能 于是出现了协助技术人员进行工艺设计的CAPP 以及将人工智能应用于方案设计 技术设计以及工艺设计的专家系统 以实现自动化 智能化 进而又提出将设计 制造及生产管理等运用计算机加以集成化的计算机制造系统 CIMS 现已获得初步成效 另一方面 工程设计方法学的研究也得到重视和长足的进展 如系统化设计 优化设计 人机工程以及可靠性设计等 近年来随着对知识经济的认识和对创造性的高度重视 机械创新设计已经称为一个重要研究方向 所以 我们在学习本课程的同时 密切关注有关领域的发展动向和最新成果 才可能适应科学技术飞速发展和激烈的国际市场竞争 高职高专 十一五 规划教材 20 高职高专 十一五 规划教材 本章重点口诀机设概念要牢记 机构机器称机械 机器特征有三点 作用功能与信息 机构特征前两