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一、 机械设计基础绪论


F=3n-2PL-PH
• 复合铰链 ( K-1) • 局部自由度 (凸轮滚子) • 重复移动副 注意事项 • 虚约束 • 重复转动副 • 重复结构 • 重复高副
例题1 例题
例题2 例题
n=8 Pl=11 Ph=1 F=1
例题3 例题 例题4 例题
局部自由度
复合铰链
虚约束
§1—3 平面机构自由度的计算
§1-2 机构运动简图
举例:
1.简单偏心圆盘 A O + 2 2 A 1 1 2 A + O 3 1 2 A O 3
1

鄂式破碎机
内燃机机构
3. 平面机构的自由度
• 机构的自由度:机构相对于机架所具有的 独立运动的数目。即机构具有确定的运动 所必须给定的独立运动参数的数目。
冷床运输机 手动冲床
复习
第1章 平面机构的自由度和速 章 度分析
• 讨论机构满足什么条件构件间才具有确 定的相对运动。 • 机构速度分析。
1运动副及其分类
• 平面机构,空间机构 • 构件的自由度:相对于 参考系构件所具有的独 立运动
运动副
• 运动副:使两构件直接接触并能产生一定 相对运动的联接。 • 通常把运动副分为低副和高副两类。
1 2
1
1
1 2
1
平 面 高 副 螺 旋 空 副 间 运 动 球 副 面 副 球 销 副
t
n 2 1 n t
t
n 2 t n 1
2 1 2 1 2
2 1 1 1 2 1 2
1 2
1 1 2 2 1 2 2 1
§1-2 机构运动简图
一般构件的表示方法
杆、轴构件
固定构件
同一构件
§1-2 机构运动简图
虚约束出现场合
• 1) 两个构件之间组成多个导路平行的移动副时, 只有一个移动副起作用,其余都是虚约束。例 • 2) 两个构件之间组成多个轴线重合的转动副时, 只有一个转动副起作用,其余都是虚约束。例 • 3) 机构中传递运动不起独立作用的对称部分。 例 • 4) 两构件在多处相接触而构成平面高副,且各 接触点处的公法线彼此重合,只算一个平面高副
机械
• 习惯上用“机械”一词作为机器和 机构的总称。
构件与零件
构件:运动的单元
例:内燃机中的连杆 轴套
内燃机 连杆
螺栓
连杆体 轴瓦
垫圈 螺母
连杆盖
零件:组成机器的不可拆的单元。例如:螺钉、键等。 部件:由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独 立装配的组合体。例如:联轴器、滚动轴承等。
零件的分类
瞬心求法
• 4、以纯滚动高副相联,瞬心就在其接触点处; • 5、以滚动兼滑动的高副相联,瞬心就在过接触点 高副元素的公法线上。
2)三心定理确定 三心定理确定
• 作相对平面运动的三个构件共有三个瞬 心,这三个瞬心位于同一直线上。 • 求速度瞬心例一 • 求速度瞬心例二
瞬心在速应分析上的应用
• 1) 铰链四杆机构:求出任意两构件的角速比的大小 和角速度的方向。 • 例一:铰链四杆机构中,已知各构件尺寸和原动件 的角速度w1。试确定机构在图示位置构件3和2的角 w1 3 2 速度w2和w3。 • 例二:四杆机构中,原动件1以等角速度w1=3rad/s 逆时针转动,通过构件2带动构件3作上下直线移动。 已知机构尺寸:l=1.75mm,s=0.6m。试用瞬心法确定 机构在45º位置时构件3的速度 。
机构运动简图中的运动副符号
• GB4460-84《机构运动简图符号》
常用运动副的符号 运动副 名称 转 动 副 运动副符号 两运动构件构成的运动副 2 2 2 2 1 1 2 1 2 1 1 1 2 1 2 1 1 2 1 2 两构件之一为固定时的运动副 2 1 2 2 2
平 面 运 动 副 移 动 副
高副: 点、线 凸轮、齿轮 1个约束
运动副 移动副 2个约束 转动副
低副: 面接触
平面机构自由度计算公式
• 活动构件的自由度总数减去运动副引入的 约束总数就是该机构的自由度,以F表示, 即 •
F=3n-2PL-PH
(1-1)
机构具有确定运动的条件
四杆机构 鄂式破碎机
F=3n-2PL-PH =5*3-2*6-0=3
学习方法
• 1.搞清楚基本概念、理解基本原理 • 2.注意培养自己运用所学的基本理论和方法 去分析和解决工程实际问题的能力 • 3.理解经验公式、参数、简化计算的使用条件
要求: 要求:
• 1、作业必须按时完成,绘图准确,字迹工整, 作业必须按时完成,绘图准确,字迹工整, 作业必须按时完成 作业量未达到规定者不能参加考试。 作业量未达到规定者不能参加考试。 • 2、上课认真听讲,及时消化。 、上课认真听讲,及时消化。 • 3、成绩 期末考试成绩 期末考试成绩*70%+平时成绩 平时成绩*30% 、成绩=期末考试成绩 平时成绩
机械设计基础
(第五版)
杨可桢 程光蕴 主编 高等教育出版社
• 《机械原理》,孙桓 ,陈作模主 编;高等教育出版社。 • 《机械设计》,濮良贵 ,纪名刚 主编;高等教育出版社。
绪论
在我国,机械的创造、发展及使用有着 悠久的历史(例如捣米这样的简单机构)。 三千年前出现了简单的纺织机 东汉时已发明水排 东汉张衡将杆机构巧妙地使用在人类第一台 地震仪上。
内啮 合圆 柱齿 轮传 动 棘 轮 机 构
§1-2 机构运动简图
五、机构运动简图的绘制方法
思路:先定原动部分和工作部分(一般位于传动线路末端),
弄清运动传递路线,确定构件数目及运动副的类型,并用符号 表示出来。 步骤: 1.运转机械,搞清楚构件的数目,并用数字标注(1、2、3…); 2.搞清楚运动副的性质、数目,并用字母标注(A、B、C…) ; 3. 合理选择投影面及原动件的静态位置(以机构的运动平面 为投影面); 4.用规定的符号和线条绘制图形(先画出运动副符号,然 后以直线或曲线相连)——机构示意图; 实际长度(m) 5.选择适当的比例尺作简图; 长度比例尺 µl = 图示长度(mm) 6、验算自由度。
一般构件的表示方法
两副构件
三副构件
四副构件
§1-2 机构运动简图
3.常用机构运动简图符号 在 机 架 上 的 电 机 带 传 动 齿 轮 齿 条 传 动 圆 锥 齿 轮 传 动
§1-2 机构运动简图
链 传 动 圆柱 蜗杆 蜗轮 传动
外啮 合圆 柱齿 轮传 动
凸 轮 传 动
§1-2 机构运动简图
辅助系统
+ 执行部分
轿 车 组 成
典型机器的分析: 典型机器的分析: 内燃机 1.组成: 组成: 组成 1—汽缸体 4 —排气阀 7—凸轮 2 .工作原理: 工作原理: 工作原理 2—活塞 5—连杆 8—顶杆 3—进气阀 6—曲轴 9、10 —齿轮
8 7 9
3
4 2 1 5 6
活塞下行,进气阀开启,混合气体 进入汽缸; 活塞上行,进气阀关闭,混合气体被压 10 缩,在顶部点火燃烧; 高压燃烧气体推动活塞下行,两气阀关闭; 活塞上行,排气阀开启,废气体被排出汽缸。
低副
• 两构件通过面接触组成的运动副称为低副。 平面机构的 • 低副有转动副和移动副两种。
高副
• 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。
平面高副1
空间运动副
• 运动副两构件间的相对运动是空间运动,故属 于空间运动副。
2.平面机构运动简图 2.平面机构运动简图
• 实际构件的外形和结构往往很复杂,在 研究机构运动时,为了使问题简化,有 必要撇开那些与运动无关的构件外形和 运动副具体构造,仅用简单线条和符号 来表示构件和运动副,并按比例定出各 运动副的位置。这种说明机构各构件间 相对运动关系的简化图形,称为机构运 动简图。
通用零件:在各种机器中普遍使用,例如:齿轮、 链、轴、螺栓、螺母、轴承等。
专用零件:只有在特定的机器中才用到,具有特殊 的功能。例如:曲轴、叶片、犁铧、枪栓等。
§0-1 本课程研究的对象和内容
二、内容 常用机构 通用零(部)件 工作原理、结构特点、基本设计理论和计算方法 第1章 平面机构的自由度和速度分析 第2章 平面连杆机构 第3章 第4章 第5章 第6章 凸轮机构 齿轮机构 齿轮系 其它常用机构
3.内燃机的工作过程: 内燃机的工作过程: 内燃机的工作过程 进气 压缩 爆炸 排气
化学能
机械能
机器—根据某种使用要求而设计的一种执行机械运动的装置, 机器
是可用来变换或传递能量、 是可用来变换或传递能量、物料和信 息的机构组合体。 息的机构组合体。
机构
• 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称为机 构。例一、二、三 • 机器的主体部分是由机构组成的。
一、速度瞬心
• 瞬心是两刚体上瞬时相对速度为零的重合点, 也即是瞬时绝对速度相同的重合点(或简称 同速点)。用Pij表示, • 绝对瞬心: vP=0 :K=N (N-1)/2
二、瞬心求法
• 1、由瞬心定义确定 • 2、以转动副相联,瞬心就在其中心处;
• 3、以移动副相联,瞬心就在垂直于其导路 无穷远处;
瞬心在速应分析上的应用
• 1) 铰链四杆机构:求出任意两构件的角 速比的大小和角速度的方向。 • 2) 齿轮或摆动从动件凸轮机构 • 3) 直动从动件凸轮机构
常用机构
机器动力学
第7章 机械运转速度波动的调节 第8章 回转件的平衡
通用零(部)件 第9章 ~ 第18章
学习本课程的目的
• 1、为学习专业机械设备课程打好基础; • 2、使技术人员在了解各种机械的传动原 理、设备的正确使用和维护以及设备的 故障分析等方面获得必要的基本知识; • 3、为现有机械的合理使用和革新改造打 下基础。
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