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文档简介
1、简介第一章平面机构的运动示意图和自由度第二章平面连杆机构第三章凸轮机构第四章齿轮机构第五章齿轮第六章间歇运动机构第七章刚性旋转的平衡第八章键连接和销连接,目录,第九章螺纹连接和螺旋传动10章皮带驱动11章链条驱动12章齿轮传动13章轴14章轴承15章联接和离合器16章机械传动系统设计,目录,介绍,0.1机器的构成和特性例如,洗衣机、缝纫机、内燃机、拖拉机、金属切削机床、起重机、包装机、复印机等。机器是具有机械运动的装置,是用于完成一定工作过程以代替或减轻人类劳动的人工物理组合。(约翰肯尼迪,工作)机器的种类很多,根据用途,机器可以分为:动力机器:实现内燃机、电动机、蒸汽机、发电机、压缩机等能源
2、转换。加工机械:完成机床、织布机、汽车、飞机、起重机、输送机等有用的机械工作,或运送货物。信息机器:完成信息传递和转换,如复印机、打印机、绘图仪、传真机、相机等。引言、机器的种类很多,但结构、用途、功能各不相同。但是具有相同的基本特征:(1)人为的实物(零部件)复合体。(2)各运动实物之间有确定的相对运动。(3)代替或减轻人类劳动,努力学习或实现能源转换。上述(1)、(2)具有两个茄子特性的所有物理复合称为机构。机器可以实现能量的转换,或者代替人的劳动做有用的技工,但是机器没有这种功能。仅从结构和运动的角度来看,机器和机制没有区别。它们都是组件的组合,每个组件之间都有确定的相对动作。所以一般人
3、把机器和仪器统称为机器。图1-1所示的内燃机介绍包括气缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4、小齿轮5、大齿轮6、凸轮7、推杆8等一系列组件,确定了各个组件之间的运动。图1-1水平杆内燃机、0.1.2零部件和零件机构由确定称为零部件的行为的单元体组成。构成元件的制造储存格本体称为零件。零件是指机器中不可分离的最基本的制造单位体。元件可以由一个或多个零件组成。图1-1所示,内燃机曲轴部件是部件。连结是多个零件的组合。因此,元件是徐璐连接牢固的零件组合。内燃机动画,简介,0.2本课程性质和研究对象0.2.1本课程性质本课程是研究通用机构、通用部件和部件、通用机械的基本设计理论和方法的课程,机械工程各主修中
4、主干课程,基础课程和专业课程之间的重要技术基础课程。本课程应综合机械制度、金属工艺学、工程力学、交换性及技术测量等课程的基础理论和基本知识,侧重于工程的应用。因此,要重视生产实践过程,学习时要重视培养工程意识和理论,与实际联系起来。本课程将在学生牙齿以后学习相关专业课程,为掌握新的机械科学技术奠定必要的基础。介绍,介绍,0.2.2本课程研究对象本课程研究对象是机器的通用机构和通用工作条件以及通用参数范围内的通用部件。研究工作原理、结构特性、运动和动力性能、基本设计理论、计算方法和部分组件的选择和维护。0.3本课程基本要求及学习方法0.3.1本课程基本要求本课程的任务是对学生通用仪器和通用部件的
5、基本理论和基本知识进行初步分析,获得设计能力和必要的基本技能训练,同时培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。通过本课程的教育,学生满足了以下基本要求。引言,1熟悉的一般仪器的构成、工作原理及特性,是主要一般仪器的分析和设计的基本方法。2熟悉一般机械零件工作原理、结构和特性,掌握一般机械零件选择和设计的基本方法。3具有分析机构的设计和部件设计计算的能力,以及利用机械设计手册、地图图册、标准等相关技术资料的能力。4具备综合运用所学知识和实践,设计简单机械及简单电机的能力。0.3.2本课程学习方法本课程是从理论、系统基础课和主修课过渡到实践性牙齿相对强的主修课的重要拐点。因此,学生在学习过程中要多
6、观察,仔细思考,勤奋练习,经常总结。观察生活,生产中遇到的各种机器,熟悉典型结构,提高感性认识。思考明确的本课程基本概念,注意各种知识的联系,融通。勤练基本功,提高分析能力和综合能力。及时总结,消化,掌握课程内容,总结所学的各种技术方法。特别要重视实践能力和创新精神的培养,提高全面素质和综合职业能力。第一章平面机构的运动示意图和自由度,零部件:机构中运动的单元体是构成机构的基本元素。自由度:元件可能发生的独立运动。对于平面运动的零部件,仅三个自由度的零部件绕x轴、y轴方向和垂直xoy平面的任意轴旋转,如图1-1所示。图1-1自由度、1.1.1自由度、运动部和约束、1.1机构的构成、低对:面接触
7、、2)运动部的分类、1)运动部:能够在两个零部件之间直接接触并产生特定相对运动的连接称为运动部。体育辅助元素:直接参与两个零部件的接触,构成体育对的点、线或面的一部分。1.1.2运动对及其分类,图1-2旋转对,图1-3移动对,平面机构中的低对引入了两个茄子约束,仅保持一个自由度。图1-4 (a)凸轮高度对,平面机构的高度对引入了保持2自由度的约束。图1-4 (b)齿轮键对,1.1.3运动链和机构,运动链:由两个或更多组件连接成运动对的系统。如图1-5所示,运动链中的每个零部件从末端连接到末端的情况下,称为封闭运动链,否则称为开放运动链。图1-5(a)封闭的运动链,图1-5(a)开放的运动链,运
8、动链中的一个零部件固定,并进行指定了一个或多个零部件的独立运动,其余零部件进行相应确定的运动。然后运动链成为机构。机构的构成:机架:固定组件先导:输入运动的组件从动件:剩余活动组件,为了便于分析,不考虑机器的复杂形状和结构。仅指定的直线和符号以一定比例表示元件的尺寸和每个运动对的位置。这表示机构元件之间的相互运动关系,反映机构特性的示意图称为机构运动示意图。1-2平面机构的运动示意图必须在分析现有机器或设计新机器时绘制机构运动示意图。1 .机构运动略图的定义,1.2.1运动部及元件的表达方法,1构件由直线或小方块表示,如图1-6所示。(a)一个构件有两个运动部分,(a)一个构件有三个运动部分,
9、图1-6构件的表示,图2旋转对,图1-7旋转对的表示,(a)图形垂直于旋转轴。(b)图形与旋转轴共面,移动对的导向必须与两个杆件的相对移动方向匹配,如图1-8所示。图1-8移动对的表示,构成四个高构件的高构件对时的相对行为与两个构件接触的轮廓形状直接相关,因此表示高构件对时,需要绘制接触的两个构件的曲线轮廓。图1-8,图1-9显示了齿轮高度对和凸轮高度对。、(a)外部网格齿轮;(b)内部网状齿轮;(c)齿轮机架;(d)锥体齿轮;(e)蜗轮,图1-9齿轮高度对的表示,图1-10凸轮对的表示,1.2.2平面机构运动示意图,机构运动示意图的绘制步骤:(1)机构的配置分析,观察相对运动关系,了解工作方
10、式(2)所有零部件(3)选择合理的位置,充分反映本组织的特点。(4)确定比例尺(5)用指定的符号和直线绘制机构运动示意图。示例1-1图1-11(a)显示了颚式破碎机的主体机构,并尝试绘制机构运动示意图。牙齿机构是由先导偏心轴、从动轮肋、元件、机架组成的曲柄摇杆机构。根据图的大小,选择尺寸、适当的比例尺并确定四个旋转对的位置后,可以绘制机构运动示意图,最后显示先导主体的旋转方向,如图1-11(b)所示。1.3.1平面机构的自由度机构的自由度:表示机构的每个零部件相对于机架可以具有的独立运动的数量。做为平面运动的元件,可能有三个自由度,每对较低引入两个约束,每对较高引入约束。因此,自由度计算是可移
11、动零部件的总自由度数减去约束总数,即F=3n-2Pl-Ph,n激活零部件数。Pl低份数;Ph高副,1.3运动确定性的概念,f=3324=1,f=3425=2,n=3,pl=4,n=4,pl=5,图1-12所示解法:作用中元件数目n=2低副高副,图1-14凸轮机构,1)。复合铰链由三个或更多组件组成的轴重合的旋转对称为复合铰链。如图1-15所示,三个组件在同一轴上形成两个旋转对。推论:有N个组件,N个旋转对。1.3.2计算机构自由度时应注意的问题,图1-15复合铰链,示例1-4计算图1-16所示复合杆机构的自由度。解析:作用中的元件数n=5低副元件数,图1-16复合杆机构,2)本端自由度,(1)
12、,本端自由度:机构中的个别元件不会影响其他元件运动。即,独立于整个机构运动的自由度。(2),处理方式:如果在计算自由度时移除牙齿部分自由度,则可以将滚子与装有滚子的元件固定。n=3pl=3ph=1,f=33-2 3-1 1 1=2,n=2pl=2ph=1,f=23-2 2-1 1=1,典型虚拟约束(1)两个组件构成了多个导向平行的移动对,如图1-18所示。图1-18两个组件构成多个导向平行的移动对,如图1-19所示,(2)两个组件构成多个轴徐璐重合的旋转对。图1-19两个组件形成多个轴徐璐重合的旋转对,并且(3)机构具有对转移动作不独立操作的对称部分,如图1-20所示。图1-20行星滚轮系统,
13、(4)连接器上的点的轨迹与机构中连接点的轨迹一致,如图1-21所示。图1-21平行四边形机构,1)机构自由度F1。2)先导主体的数量等于机构的自由度f。1.4.3机构具有确定运动的条件。第二章平面连杆机构,平面连杆机构:多个零部件通过低对(旋转和移动对)连接,所有零部件在徐璐平行平面内移动的机构,也称为平面子机构。平面四杆机构:最简单的平面四杆机构由称为平面四杆机构的四个元件组成。铰链四杆机构:由组件之间四对旋转连接的平面四杆机构。,2.1概述,平面连杆机构的优点是(1)运动对都是低副,寿命长,传递动力大。(2)某些形状简单,容易加工,成本低。(3)对于活动等速连续运动,当每个零部件的相对长度
14、不同时,从动轮可以满足各种运动规律的要求。(4)连杆的每个点轨迹的形状徐璐不同,可以使用这些曲线徐璐满足其他轨迹要求。平面连杆机构的缺点:(1)误差大,机器效率低。(2)实现准确复杂的运动规律并不容易。(3)不适合高速变速器。如图2-1所示,2.2.1铰链4杆机构的组件(1)机架固定架(2)图2-1所示,由框架摆动对连接的连接杆的组件1和组件3;(3)链路是不直接连接到机架的组件,如图2-1所示。2.2铰链4杆机构,图2-1铰链4杆机构,2.2.2铰链4杆机构的基本形式,根据连接杆运动形式,相对机架能够进行整个主旋转的称为曲柄,只能在一定角度范围内前后摆动的称为操纵杆。这样,铰链四杆机构可以分
15、为三种茄子基本形式。1曲柄摇杆机构是铰链4杆机构的两个连接杆中的一个,一个是曲柄,另一个是摇杆,则牙齿4杆机构称为曲柄摇杆机构。通常曲柄等速旋转,摇杆进行变速往复摆动。图2-2混频器,图2-3雷达天线俯仰角度曹征机构,图2-4缝纫机脚机构,2双曲柄机构位于铰链4杆机构中,如果两个拉杆都是曲柄,则牙齿4杆机构称为双曲柄机构。图2-5惯性体机制,图2-6平行四边形和平行四边形防护机制,图3-5门开闭,图3-6天平,(e)门开闭(f)天平图2-6半平行四边形机构和平行四边形机构的应用,图2-7蟑螂(2)最短的杆和最长的杆长度之和小于或等于其馀两个杆长度之和。(。上述两个条件必须同时满足。否则,机构没
16、有曲柄。如果最短杆和最长杆长度之和小于或等于剩馀两杆长度之和,则得到以下三个茄子结构:(1)连接杆是曲柄摇杆机构的最短杆。(2)机架是双曲柄机构中最短的杆。(3)如果最短的杆是连杆,则牙齿机制是双摇杆机制。如果最短杆和最长杆长度之和大于剩馀两杆长度之和,则是双控制杆机构。包括2.3移动对的平面四杆机构,2.3.1曲柄滑球机构曲柄滑球机构是用移动对取代曲柄摇杆机构的旋转对而进化而来的。图2-9曲柄滑球机构(a)到中心曲柄滑球机构(B)偏置曲柄滑球机构,图2-10曲柄滑球机构的冲压应用,曲柄滑球机构用于旋转和往复移动之间的运动转换,广泛应用于活塞内燃机、空气压缩机、冲压和自动进纸器等机械设备。图2-10说明了曲柄滑
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