机械设计基础绪论(尤晶晶)

1、机械设计基础机械设计基础尤 晶 晶二一三年九月 尤晶晶尤晶晶邮箱邮箱: : 手机手机: :13951884520（短信）（短信）研究方向：研究方向：并联机器人；并联机器人； 六维加速度传感器六维加速度传感器2003-2007 2003-2007 南京林业大学南京林业大学 本科本科2007-2010 2007-2010 南京航空航天大学南京航空航天大学 硕士硕士2010-2013 2010-2013 南京航空航天大学南京航空航天大学 博士博士2013- 2013- 南京林业大学南京林业大学 教学、科研教学、科研0-1 机械、机器、机构、构件、零件机械、机器、机构、构件、

2、零件机械机械(Machinery)(Machinery)机器机器(Machine)(Machine)机构机构(Mechanism)(Mechanism)“机械机械”是是“机器机器”和和“机构机构”的总称。的总称。1. 1. 机器机器古代：指南车、记里鼓车、地动仪等；古代：指南车、记里鼓车、地动仪等；近代：蒸汽机、纺织机等；近代：蒸汽机、纺织机等；人类社会发展至今，已经创造了许多机器人类社会发展至今，已经创造了许多机器 在日常生活中，我们周围有各种各样的机器，而且越在日常生活中，我们周围有各种各样的机器，而且越来越离不开它们，例如：汽车、自行车、手表、电风扇、来越离不开它们，例如：汽车、自行车、

3、手表、电风扇、冰箱、洗衣机、缝纫机、录音机、打印机、扫描仪等。冰箱、洗衣机、缝纫机、录音机、打印机、扫描仪等。 现代：潜艇、导弹、自动火炮、宇宙飞船等。现代：潜艇、导弹、自动火炮、宇宙飞船等。舂舂 米米古代水碓古代水碓 自行车自行车前轮前轮后轮后轮前叉前叉车闸车闸车架车架飞轮飞轮（内接棘轮）（内接棘轮）链条链条轮盘轮盘曲柄曲柄脚踏脚踏内啮合棘轮机构内啮合棘轮机构洗衣机洗衣机飞行模拟器飞行模拟器牛头刨床牛头刨床内燃机内燃机汽缸体汽缸体1、活塞活塞2、进气阀进气阀3、排气阀排气阀4、连杆连杆5、 曲轴曲轴6、 凸轮凸轮7、 顶杆顶杆8、 齿轮齿轮9、10 进气阀开，排气阀闭，活塞下行，混合气体进气

4、阀开，排气阀闭，活塞下行，混合气体 进入汽缸；进入汽缸；12345678910 进气阀闭，排气阀闭，活塞上行，混合气体进气阀闭，排气阀闭，活塞上行，混合气体被压缩；被压缩； 进气阀闭，排气阀闭，点火燃烧，高压燃烧进气阀闭，排气阀闭，点火燃烧，高压燃烧气体推动活塞下行；气体推动活塞下行； 进气阀闭，排气阀开，活塞上行，废气被排进气阀闭，排气阀开，活塞上行，废气被排出汽缸体。出汽缸体。进气进气压缩压缩做功做功排气排气其它其它机器的共同特性：机器的共同特性：（1 1）组成角度：）组成角度：人为的实物组合人为的实物组合（2 2）运动角度：）运动角度：各部分之间具有确定的相对运动各部分之间具有确定的相对

5、运动（3 3）功能角度：）功能角度：能够代替人的劳动完成有用功或者实现能够代替人的劳动完成有用功或者实现 能量的转换或者传递信息能量的转换或者传递信息 机器是一种人为实物组合的具有确定机械运动的装置，机器是一种人为实物组合的具有确定机械运动的装置，它用来完成有用功、转换能量或处理信息，以代替或减轻人它用来完成有用功、转换能量或处理信息，以代替或减轻人类的劳动。类的劳动。 凸轮机构凸轮机构内燃机中基本组合体的名称及作用：内燃机中基本组合体的名称及作用：（1 1）活塞的往复运动通过连杆转变为曲柄的）活塞的往复运动通过连杆转变为曲柄的连续转动连续转动 2. 机构机构 机器的特征中，主要是这些人为的实

6、物组机器的特征中，主要是这些人为的实物组合体能实现预期的动作；然而，机器还不是能合体能实现预期的动作；然而，机器还不是能实现预期动作的最基本的组合体。实现预期动作的最基本的组合体。曲柄滑块机构曲柄滑块机构（2 2）凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀）凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀 （3 3）两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之）两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调工作间形成协调工作 齿轮机构齿轮机构 可见，机构也是可见，机构也是人为的人为的实物组合体实物组合体，各部分各部分之间具有之间具有确定的相对运动确定的相对运动。内燃机内燃机我们称这些基本组合体为我们称这些基本组合体为机构。机构。常

7、用机构常用机构间隙步进机构间隙步进机构凸轮机构凸轮机构蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆机构的共同特性：机构的共同特性：（1 1）组成角度：）组成角度：人为的实物组合人为的实物组合（2 2）运动角度：）运动角度：各部分之间具有确定的相对运动各部分之间具有确定的相对运动机构：具有确定机械运动的构件系统，用来传递运动和力。机构：具有确定机械运动的构件系统，用来传递运动和力。 一部机器可能包含多种类型的机构，也可能只包含一种机构。一部机器可能包含多种类型的机构，也可能只包含一种机构。 机器的研究重点是功能问题，与应用有密切的关系。机器的研究重点是功能问题，与应用有密切的关系。 机构的研究重点是在其结构、运动和力作用等

8、基本方面。机构的研究重点是在其结构、运动和力作用等基本方面。机构中的三种构件机构中的三种构件机架：机架：本身固定不动，或相对地球运动但固结于给定坐本身固定不动，或相对地球运动但固结于给定坐标参考系可被视为固定不动的构件，一个机构有且只有标参考系可被视为固定不动的构件，一个机构有且只有一个机架；一个机架；如固定在地基上的机座和车辆的车架等。如固定在地基上的机座和车辆的车架等。原动件：原动件：也称为主动件或输入构件，是驱动力或驱动力也称为主动件或输入构件，是驱动力或驱动力矩作用的构件。一个机构可以有一个或多个原动件。矩作用的构件。一个机构可以有一个或多个原动件。从动件：从动件：被原动件驱动的构件。

9、一个机构常有多个从动件。被原动件驱动的构件。一个机构常有多个从动件。 其中能实现预期运动的构件称为输出构件其中能实现预期运动的构件称为输出构件。任何机构都可以看成是由任何机构都可以看成是由机架、原动件和从动件机架、原动件和从动件组成的。组成的。21344机架机架1原动件原动件2、3从动件从动件平面机构平面机构：所有构件都在相互平行的平面内运动的机构。：所有构件都在相互平行的平面内运动的机构。空间机构空间机构：不是所有构件都在相互平行的平面内运动的机构。：不是所有构件都在相互平行的平面内运动的机构。3. 构件与零件构件与零件零件是组成机器最基本的单元体，是机械零件是组成机器最基本的单元体，是机械

10、制造的单元制造的单元体。体。 专用零件：专用零件：特定机器中所使用的零件，如活塞、曲轴、叶片等。特定机器中所使用的零件，如活塞、曲轴、叶片等。通用零件：通用零件：各类机器中普遍使用的零件，如齿轮、轴、螺栓等。各类机器中普遍使用的零件，如齿轮、轴、螺栓等。 3. 构件与零件构件与零件内燃机连杆内燃机连杆连杆体连杆体连杆盖连杆盖螺栓螺栓垫圈垫圈螺母螺母连杆衬套连杆衬套轴瓦轴瓦 构件构件是运动的单元是运动的单元 零件零件是制造的单元是制造的单元 构件可以是单一的零件，也可以是由几个零件组成构件可以是单一的零件，也可以是由几个零件组成的刚性结构的刚性结构3. 构件与零件构件与零件零零件件构构件件机机构

11、构机机器器组成组成组成组成组成组成机械机械0-2 本课程的研究对象和内容本课程的研究对象和内容机械设计基础机械设计基础的研究对象是的研究对象是常用机构常用机构和和通用零件通用零件的工作原理、的工作原理、运动特点、结构特点、设计计算的基本理论和方法及有关标准运动特点、结构特点、设计计算的基本理论和方法及有关标准规范。规范。机械设计基础机械设计基础的研究内容：的研究内容：机械零件常用材料及结构强度机械零件常用材料及结构强度 主要介绍机械零件常用材料及其选用原则，零件受力及主要介绍机械零件常用材料及其选用原则，零件受力及变形的基本形式及其强度计算。变形的基本形式及其强度计算。通用零件设计通用零件设计 通用零件的设计和选用问题，包括零件工作能力设计和结通用零件的设计和选用问题，包括零件工作能力设计和结构设计（如轴、齿轮、带轮、链轮等），以及标准零、部构设计（如轴、齿轮、带轮、链轮等），以及标准零、部件的选用等问题（如轴承、螺栓等）。件的选用等问题（如轴承、螺栓等）。0-2 本课程的研究内容本课程的研究内容 常用传动机构及机构运动方案设计常用传动机构及机构运动方案设计 机构的组成原理机构的组成原理 研究构件组成机构的原理以及各构件间具有确定运动研究构件组成机构的原理以及各构件间具有确定运动的条件。的条件。