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机械设计基础 精品PPT课件

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机械设计基础知识培训课件(PPT102页)

机械设计基础知识培训课件(PPT102页)
②如果四个构件的长度满足杆长之和条件，则最短杆 所联接的两个转动副均为整转副，另两个转动副均为摆动 副。此时若取最短杆为机架，则得双曲柄机构；而取最短 杆的任一相邻杆为机架，则得曲柄摇杆机构；又若取最短 杆的相对杆为机架，则得双摇杆机构。
③如果四杆中有两个构件长度相等且均为最短，若另 两杆长度不相等，则不存在整转副； 若两杆长度也相等， 则两最短杆相邻时，有三个整转副， 当两最短杆相对时， 有四个整转副。
平面四杆机构的设计
内容
3.1 平面四杆机构的类型及其应用
一、基本概念
1、铰链四杆机构： 全部用转动副相连的平面四杆机构。它是平面四杆 机构的基本型式，其它型式的四杆机构可看作是在它 的基础上通过演化而成的。
2、机架：机构的固定构件，如杆4 。 3、连杆：不直接与机架连接的构件，如杆2。 4、连架杆：与机架用转动副相连接的构件，如杆1、3 。
ad bc ①
b (d a) c c (d a) b
整理得 a b c d ②
acd b ③
将式①、②、③中的三个不等 式两两相加，化简后得④
a a
b c
④
a d
曲柄存在条件： ① 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和； ② 连架杆与机架中必有一杆为最短杆。
若不满足①？ 该机构只能是双摇杆机构。
判断由不同杆作机架时四杆机构属于哪种机构
a、b、c、d
Y
ad bc
N 双摇杆机构
以最短杆相邻杆为机架 以与最短杆相对的杆为机架
以最短杆为机架
曲柄摇杆机构 双摇杆机构 双曲柄机构
铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：
最长杆的杆长<其余三杆长度之和。
推论：
①如果四杆长度不满足杆长条件，则机构无周转副， 此时不论取哪个构件为机架，机构均为双摇杆机构；

机械设计全套课件 ppt课件

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凡具备上述（1）、（2）两个特征的实物组合体称为机构。 机器能实现能量的转换或代替人的劳动去做有用的机械功，而 机构则没有这种功能。
仅从结构和运动的观点看，机器与机构并无区别，它们 都是构件的组合，各构件之间具有确定的相对运动。因此，通 常人们把机器与机构统称为机械。
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7
机械设计基础
绪论
如图1-1所示的内燃机，
图1-5（a）闭式运动链
机械设计基础
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图1-5（a）开式运动链
16
• 将运动链中的一个构件固定，并且它的一个 或几个构件作给定的独立运动时，其余构件 便随之作确定的运动，此时，运动链便成为 机构。
• 机构的组成:
• 机 架：固定不动的构件
• 原动件：输入运动的构件
• 从动件：其余的活动构件
1)运动副：两构件之间直接接触并能产生一定的相对
运动的连接称为运动副。
运动副元素：两构件上直接参与接触而构成运动副的部分— —点、线或面。
2) 运动副的分类
平面
运 运动副 动 副
空间 运动副
机械设计基础
高副：点、线接触 低副：面接触
球面副 螺旋副
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运动副 转动副
13
图1-2 转动副
图1-3 移动副
是由汽缸体1、活塞2、连杆3、曲轴4、 小齿轮5、大齿轮6、凸轮7、推杆8等系列 构件组成，其各构件之间的运动是确定的。
0.1.2 构件与零件
机构是由具有确定运动的单元体组成的，这 些运动单元体称为构件。
组成构件的制造单元体称为零件。 零件则是指机器中不可拆的一个最基本的 制造单元体。构件可以由一个或多个零件组成。
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20
机械设计基础

机械设计基础 课件 PPT

机械设计基础 课件 PPT

5
照相机
第一章 绪论
6
凸轮机构
第一章 绪论
7
齿轮机构
第一章 绪论
8
棘轮机构
第一章 绪论
9
一、机械、机器和机构
机器实例：内燃机
进气阀3
排气阀4 活塞2 1、功能：内燃机 顶杆8 是将燃气燃烧时的热 连杆5 能转化为机械能的机 器。 曲轴6 2、组成包含三种机构： 曲柄滑块机构，将活塞往复 移动转化为曲柄的连续转动； 齿轮9 齿轮机构，改变转速大小和 转向；凸轮机构，将凸轮的 连续转动转变为推杆往复移动。 气缸体 1
第一章 绪论
33
三、机械零件设计的一般步骤
6）细节设计完成后，必要时进行详细的校核计算， 以判定结构的合理性。 7）画出零件的工作图，并写出计算说明书。
第一章 绪论
34
作业
• P13 • 1-1 • 1-2
第一章 绪论 2、机构的特征
只具有机器的前两个特征——机构 如 凸轮机构（配气机构）：把回转运动→直线运动 曲柄滑块机构：将活塞的直线运动→曲柄的回转 运动
14
3、机器和机构的关系
机器是由一种或多种机构组成的。
第一章 绪论
15
三、构件和零件
1. 机器由机构组成:
2. 机构是人工组合的构件系统，必须满足两点:若干构
第一章 绪论 ２）表面接触强度
产生原因：点、线接触的零件受载后产生的局部应力 失效形式：
21
静载荷：脆性材料的表面压碎和塑性材料的表面塑性变形；
循环接触：表面疲劳磨损，疲劳点蚀（在交变应力的反复作 用下，零件表面的金属成小片状脱落下来而形成一些小凹坑 的现象） 不发生失效的强度条件：σＨ≤[σＨ]
5.部件：若干个零件的装配体

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实践环节要求
学生需掌握机械设计的基本原理和方法，具备一 定的创新能力和团队协作精神。
2024/1/27
27
典型机械产品设计案例解析
案例选择原则
具有代表性、启发性、实用性，能够体现机械设计的基本原理和 方法。
案例解析内容
包括产品的功能分析、结构设计、制造工艺、性能测试等方面。
2024/1/27
案例解析方法
发展
现代机械设计已经发展成为一个综合性的学科，涵盖了力学 、材料学、热力学、控制学等多个领域的知识。同时，随着 计算机技术的发展，机械设计也逐渐实现了数字化和智能化 。
5
机械设计的分类与内容
要点一
分类
根据设计对象的不同，机械设计可分为零件设计、部件设 计和总体设计三个层次。根据设计任务的不同，机械设计 可分为新型设计、继承设计和变型设计三种类型。
包括气源、执行元件、控制元件、辅助元件等。
气压传动的基本参数
包括压力、流量、功率等，以及它们之间的关系和计算。
2024/1/27
24
液压与气压元件的选用与计算
液压元件的选用
根据系统需求和性能要求，选择 合适的液压泵、液压马达、液压
缸等元件。
气压元件的选用
根据系统需求和性能要求，选择 合适的气动马达、气缸等元件。
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液压传动的基本原理
利用液体静压力传递动力和运动，实现各种机械功能。
液压系统的组成
包括动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等。
液压传动的基本参数
包括压力、流量、功率等，以及它们之间的关系和计算。
23
气压传动设计基础
气压传动的基本原理
利用气体压力传递动力和运动，实现各种机械功能。

《机械设计基础》课件

《机械设计基础》课件

疲劳强度设计
针对交变应力作用下的零 件，进行疲劳强度设计和 寿命估算。
零件结构设计及优化
结构设计原则
01
在满足功能要求的前提下，力求结构简单、紧凑、轻量化和易
于制造。
优化设计方法
02
运用优化设计理论和方法，对零件结构进行改进和优化，提高
性能并降低成本。
可靠性设计
03
考虑零件在复杂环境中的可靠性问题，进行可靠性设计和评估
液压与气压传动的特点
传动平稳、调速方便、易于实现自动化、可远距离传输动 力等。
液压与气压元件类型及功能
液压泵和空气压缩机
将原动机的机械能转换为液体 的压力能或压缩空气的压力能
。
控制阀
用于控制液压或气压系统中的 压力、流量和方向，如压力控 制阀、流量控制阀和方向控制 阀等。
执行元件
将液压或气压能转换为机械能 ，如液压缸、液压马达和气缸 等。
由蜗杆和蜗轮组成，具有传动比大、结构 紧凑、自锁性好等特点，但效率相对较低 。
传动比分配与计算
1 2
传动比分配原则
根据各级传动的特点和要求，合理分配各级传动 比，使整个传动系统达到最佳性能。
传动比计算方法
通过齿轮齿数、链轮齿数、带轮直径等参数计算 各级传动的传动比，进而得出总传动比。
3
传动效率考虑
紧固件选择与强度计算
紧固件类型
包括螺栓、螺钉、螺母、垫圈等，根据使用场合和要求选择适当的 类型。
材料选择
紧固件材料应具有足够的强度和耐腐蚀性，常用的有碳钢、合金钢 、不锈钢等。
强度计算
根据紧固件所受载荷和应力情况，进行强度校核和计算，确保紧固件 安全可靠。
连接结构设计及优化

机械设计基础概论PPT课件

机械设计基础概论PPT课件
机器 由机构组成的具有确定运动的机械装置，能实现能 量的转换或传递能量、物料或信息，实现预 期的工作。如 内燃机、电动机、起重机、金属切削机床和计算机等。 机构 是具有确定运动的构件系统，用来传递运动和力 。 构件 是机器运动的最小单元。 零件 是机器加工制造的最小单元。 机器的组成 由原动机、工作机、传动系统等组成。
保证机械零件在要求的寿命内不出现各种失效。
强度准则 [] ，[]
[]lim
刚度准则
S
[]lim
S
挠度 偏转角 扭转角 振动稳定性准则
磨擦学准则
y y
使受激振作用的各个零件的固有频率f 与激振源的频
率 f p 错开。通常应保证
f p 0.85f 或 f p 1.15f
验算压强 p ≤ [p] 验算pv pv ≤ [pv]
时，就可能发生断裂，属强度不合格。 疲劳断裂 过载断裂
变形过大： s 时发生,属刚度不合格。 振动过大甚至共振 ：振幅超过了许用值。 零件表面失效：
过大接触应力作用造成。 胶合失效（黏着磨损）、点蚀（疲劳磨损）、 磨损失效（磨粒磨损）、塑性变型。 在化学腐蚀介质的接触和作用下产生腐蚀失效 。
19
2、机械零件的设计准则
5
具体内容
常用机构设计 连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构（棘轮机构、 槽轮机 构、不完全齿轮机构） 等。 常用通用零部件设计 传动零件：齿轮传动、蜗杆传动、带传动、螺旋传动等。 联接零件: 螺纹联接、键联接、销联接等。 轴系零件：轴、轴承（滑动轴承、滚动轴承、联轴器等 。
6
齿轮传动
蜗杆传动
带传动
2. 方案设计
按设计任务书的要求，尽量构思出多种可行的设计方案，通过对 比、筛选，优选出一种功能满足要求、工作原理可靠、结构设计合理、 制造成本低廉的最优方案。

国家精品课程课件 机械设计基础 完整版(641页)

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a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动 三个条件，缺一不可
运动副元素——直接接触的部分（点、线、面） 例如：凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。
运动副的分类： 1)按相对运动范围分有：
平面运动副——平面运动 空间运动副——空间运动
例如：球铰链、拉杆天线、螺旋、生物关节。
平面机构——全部由平面运动副组成的机构。 空间机构——至少含有一个空间运动副的机构。
机构＝机架＋原动件＋从动件
1个
1个或几个
若干
§2－2 平面机构运动简图
机构运动简图——用以说明机构中各构件之间的相对 运动关系的简单图形。
作用： 1.表示机构的结构和运动情况。 2.作为运动分析和动力分析的依据。
机构示意图——不按比例绘制的简图 现摘录了部分GB4460－84机构示意图如下表。
常见运动副符号的表示: 国标GB4460－84
第1章 绪 论
§1－1 本课程研究的对象和内容 §1－2 本课程在教学中的地位 §1－3 机械设计的基本要求和一般过程
§1－1 本课程研究的对象和内容
顾名思义，本课程研究对象为：机械 机械——人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物
的组合体。 任何机械都经历了：简单复杂的发展过程。 起重机的发展历程：
2)按运动副元素分有： ①高副——点、线接触，应力高。
例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。
②低副——面接触，应力低 例如：转动副（回转副）、移动副 。
3. 运动链
运动链——两个以上的构件通过运动副的联接而 构成的系统。闭式链、开式链
4. 机构
定义：具有确定运动的运动链称为机构 。
机架——作为参考系的构件，如机床床身、车 辆底盘、飞机机身。 原（主）动件——按给定运动规律运动的构件。 从动件——其余可动构件。 机构的组成：

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O1 O3
例5-1: (图5-4)已知Z1=16 ,Z2=32, Z2′=20, Z3=40, Z3′=2(右)，Z4=40,若n1=800r/min, 求蜗轮的转速n4 及各轮的转向。 解: 1.蜗杆传动: ①旋向
②蜗轮转向: 左右手定则判→ 蜗杆相对蜗轮的运动方向 →蜗轮逆时针转动 3′ ③传动比: i = n3/n4= Z4 / Z3′ 右 2.求轮系传动比: Z Z Z 32 40 40 2 3 4 i 80 ①大小: ②方向: 画箭头
200 n 25 60 H 5 ( 50 ) n 15 20 H
nH= － 8.3r/min
n=4,PL=4,PH=2 差动轮系
例题5：已知齿数Z1=12 , Z2 = 28 , Z 2’ = 14 , Z3 = 54。 求iSH (P.259) 行星轮系
中心轮
第 五 章 轮 系
§5-1 轮系的类型
§5-2 定轴轮系及其传动比
§5-3 周转轮系及其传动比 §5-4 复合轮系及其传动比 §5-5 轮系的应用
§5-1轮系的类型
p.74
(一)引言 轮系 :一系列齿轮组成的传动系统 1 ）获得大传动比 2 ）连接距离较远的轴 应用 3）变速 4）变向 图5-3.a 平行轴 外啮合: 转向相反 内啮合: 转向相同 图5-3.b 运动 简图 相交轴: 圆锥齿轮机构 图5-3.c 交错轴: 蜗杆蜗轮 图5-3.d 2 2 1
H 13 H 1 H 3
例5-2(图5-5 p.78)
Z Z Z n n n 61 2 3 3 1 H i n Z Z Z 27 n n 3 H 1 2 1 n 61 1 n H i n n 1 61 27 3 . 26 1 H 1 H 0§5-4复合轮系及其传动比

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3
4
D
机架
连 曲柄：可回转360°的连架杆 架 摇杆：摆角小于360°的连架杆 杆 滑块：作往复移动的连架杆
一.铰链四杆机构基本类型 （按连架杆类型）
铰链四杆机构
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
一曲一摇
二曲
二.(铰链四杆机构)演变类型
二摇
1.曲柄摇杆机构： 连架杆 ┌曲柄→(一般)原动件→匀速转动
本章重点:平面四杆机构主要特性和设计 本章难点:平面四杆机构的设计
第二章 平面连杆机构
铰链四杆机构的基本型式 铰链四杆机构有整转副的条件 铰链四杆机构的演变 平面四杆机构的设计
§2-1铰链四杆机构的基本型式 p.20
平面连杆机构－平面机构+低副联接 (转动、移动副) 最常用→平面四杆机构（ 四个构件→四根杆)
(3)过C1、C2、 B1 A
D
P 作圆
O
在圆上任选一点A (4)AC1=L2－L1,
AC2=L2+L1→
θ
→无数解
L1=1/2(AC2－AC1)
以L1为半径作圆,交B1,B2点
P
→曲柄两位置
NM
2.导杆机构: P.31
已知:机架长L4 , K
解:
180
K
1
n
m
K 1
(1)任选固定铰链中心C→
B A
C D
解: (1)连接B1B2,C1C2并作其垂直平分线b12,c12
(2)在b12线上任取一点A, 在C12...任取一点D
步骤：
B1
1、连接B1B2, C1C2
2、作B1B2, C1C2中垂线
3、在中垂线上取一点作A, D

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面接触： ①承载能力大；②便于润滑。寿命长 几何形状简单——便于加工，成本低。
3、缺点： ①只能近似实现给定的运动规律； ②设计复杂； ③只用于速度较低的场合。
§4.2 平面四杆机构的基本型式及其演化
一、铰链四杆机构： 所有运动副均为转动副的平面四杆机构
相关名称：
2—连杆 →平面运动
C
1，3—连架杆 →定轴转动
存在死点位置的标志： 连杆与从动件共线。
摇杆为原动件，有2个死点位置； 曲柄为原动件，没有死点位置。
（因连杆与从动杆不会共线）
出现死点的利弊
利：工程上利用死点进行工作。 如快速夹具、 飞机起落架等。
弊：机构有死点，从动件将出现卡死或运动方向不确定 现象，对机构传动不利。
渡过死点位置的方法？ ①利用系统的惯性； ②利用特殊机构。
特点：主动曲柄与从动曲柄 转向相同、速度相等
天 平 机 构 铲土机构
反平行四边形机构
车门启闭机构
3.双摇杆机构
☆两连架杆均为摇杆
汽车车轮转向机构
起重机中重物平移机构
二、铰链四杆机构的演化。
1、扩大转动副
偏心轮，偏心距， 偏心轮机构
2、转动副转化成移动副：
曲柄滑块机构（偏距e） e≠0，偏置曲柄滑块机构 e=0， 对心曲柄滑块机构
柄，另一个为摇杆。
搅拌机
雷达俯仰天线
1） 曲柄为主动件 可以实现由曲柄的整周回转运动到摇杆往复摆动 的运动转换。
2） 摇杆为主动件 可以将摇杆的摆动转换为曲柄的整周回转运动。
汽车车窗雨刷机构
缝纫机
2.双曲柄机构
☆两个连架杆都能作整周回转运动
振动筛（也称为惯性筛）
正平行四边形机构
机车车轮联动机构

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机械设计基础
1
研究对象和内容 课程特点和学习要求
一、 研究对象和内容
机器: 1.实物组合
2.各实物间有确定的运动
3.做有用功ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ转换能量
－利用机器来减轻劳动和提高生产率
机器种类: 金属切削机床
机构:
内燃机 汽车 拖拉 机 起重机 …
－具备1、2特征
零件 －制造单元
2
机械
机构和机器的总称
机器由机构(连杆机构、凸轮机构、齿轮机构)组成
└摇杆→(一般)从动件→变速往复摆动
(天线→摇杆)→调整天线 俯仰角的大小
放映机
图2-3雷达调整机构
12
2 . 双曲柄机构： 连架杆均为曲柄→ ┌主动曲柄: 匀速转动
└从动曲柄: 变速转动
例: 惯性筛中的铰链四杆机构→从动曲柄3变速转动 →使筛子6产生加速度 →使不同材料因惯性不同而筛分
13
3.双摇杆机构－连架杆均为摇杆 例: 门式起重机的变速机构: CD(杆3)为原动件, 悬挂重 物的E 点在连杆上→保持E点运动轨迹在近似水平线上。 （平移货物→平稳、减小能量消耗）
二.φ死1 点位置 三φ.2压力曲角柄和摇传杆机动构角
极位: 曲柄与连杆共线(B1、 B2)→摇杆极位C1、C2
→ 缩短非生产时间, 提高生产率
工作行程: B1→B2 (φ1) → 摇杆C1→C2 (ψ)
空回行程: B2→B1 (φ 2) →
C2→C1 (ψ)
∵ φ 1＞ φ 2 , 而ψ不变
16
其运动特性→行程速度变化系数(行程速比系数)K
图2-4曲柄摇杆机构
自身惯性
存在死点条件：有极限位置（从动件与连杆共线1）8
三、压力角和传动角 p.22倒6, 图2-7

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θ
B2
(3)过C1、C2、 B1 A
D
P 作圆 在圆上任选一点A (4)AC1=L2－L1,
AC2=L2+L1→
O θ
→无数解
L1=1/2(AC2－AC1)
以L1为半径作圆,交B1,B2点
P
→曲柄两位置
NM
33
2.导杆机构: P.31
已知:机架长L4 , K
解:
180
K
1
n
m
K 1
(1)任选固定铰链中心C→
O θ
→ ∠ C1PC2=θ P点→可作
∠ C2C1P=90°
∠ C1C2P=90°－θ
P
θ是C1C2弧上 的圆周角
→如何作此圆 (未知A点)
→连OC2交圆 于P点 32
解:(1)任选D点,作摇杆两极位C1D和C2D
(2)过C1作C1C2垂线C1M
作∠C1C2N=90－θ,
φ
C1M与C2N交于P点
28
五.平面四杆机构的特点及应用 1.特点: 优 1)低副，成本低，精度高； 点 2)面接触,利于润滑及减少磨损,传载大,可靠性高。
缺点: 不能精确实现任意运动规律。
2.应用: 1）实现已知运动规律 2）实现给定点的运动轨迹
29
应用: 1.手动冲床： ← 两个四杆机构组成 （双摇杆～+摇杆滑 块机构）
A
作导杆两极位Cm和Cn
φ=θ
n
m B2
(2)作摆角φ的平分
Aθ
B1
线AC,取AC=L4→ B2
B1
φ
固定铰中心A
(3)过A作导杆极位垂线 φ →唯一解
AB1(AB2)→L1=AB1
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22
（二）刚度
抵抗弹性变形的能力。最大变形量不能超过许用变形量： 包括线性变形，转角和扭角变形。
（三）耐磨性
载荷作用下相对运动的两零件表面抵抗磨损的能力。
在滑动摩擦下工作的零件，常因载荷大，转速高过度磨 损而失效。影响磨损的因素很多，通过限制零件工作面的 单位压力和相对滑动速度，进行良好的润滑以及提高零件 表面硬度和表面质量来提高耐磨性。
的组合；这些构件具有确定的相对运动。
3.构件：机构的基本运动单元，是机器中独立运动的单
元体，由一个或几个零件组成。
单一零件曲轴
多个零件 刚性组合 连杆
第一章 绪论
16
4.零件是组成机器最基本的单元体，是机械制造的单元体。
专用零件：特定机器中所使用的零件，如活塞、曲 轴、叶片
通用零件：各类机器中普遍使用的零件，如齿轮、 轴、螺栓等
具有以上三个特征——机器
第一章 绪论
14
2、机构的特征
只具有机器的前两个特征——机构
如 凸轮机构（配气机构）：把回转运动→直线运动 曲柄滑块机构：将活塞的直线运动→曲柄的回转 运动
3、机器和机构的关系
机器是由一种或多种机构组成的。
第一章 绪论
15
三、构件和零件
1. 机器由机构组成:
2. 机构是人工组合的构件系统，必须满足两点:若干构件
第一章 绪论
1
第一章 绪 论
§1 本课程研究的对象和内容
§2 机械零件设计的基本准则及 一般设计步骤
§3 机械零件常用金属材料和钢 处理常识（自学）
第一章 绪论
2
§1 本课程研究的对象和内容
本课程研究的对象是机械（机器和机构统称）。
古代水碓
第一章 绪论
3
牛头刨 床
第一章 绪论
4
内燃机
第一章 绪论
第一章 绪论
20
３)交变应力下，失效为疲劳断裂，应按不发生疲劳断 裂的强度条件计算，常以材料的疲劳极限作为极限应力 σlim,τlim。
２、表面强度：抵抗表面损伤的能力
１）表面挤压强度：
面接触的两零件受载后接触面间产生挤压应力。 失效形式：塑性材料——表面塑性变形；脆性材料—— 表面压溃。
挤压强度条件：σs≤[σs]
机械：是机器和机构的总称。
第一章 绪论
13
二、机械的特征
1、机器的特征
1）人为的实物组合——由人工组合的构件系统 2）各实物间具有确定的相对运动
如 活塞—缸体：往复运动 曲轴—缸体：转动 连杆—曲轴：摆动
3）实现能量转换或完成有效的机械功
如 内燃机：热能→机械能 发电机：机械能→电能 电动机：电能→机械能
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排气阀 4气缸体 1
凸轮7
第一章 绪论
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3、工作过程：
活塞下行，进气阀打开， 燃气被吸入汽缸
活塞上行，进气阀关闭，压缩燃气
点火后燃气燃烧膨胀，推动活塞 下行，经连杆带动曲轴输出转动
活塞上行，排气阀打开，排出废气
第一章 绪论
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4、运动分 析：原动件：活塞—由燃气推动（驱动力所作用的构件）
主运动：将活塞的往复直线运动→曲轴的回转运动
5
照相机
第一章 绪论
6
凸轮机构
第一章 绪论
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ห้องสมุดไป่ตู้
齿轮机构
第一章 绪论
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棘轮机构
第一章 绪论
一、机械、机器和机构
进气阀3
机器实例：内燃机
1、功能：内燃机是 将燃气燃烧时的热能转 化为机械能的机器。
活塞2
顶杆8 连杆5
曲轴6
2、组成包含三种机 曲柄滑构块：机构，将活塞往复 移动转化为曲柄的连续转动； 齿轮9 齿轮机构，改变转速大小和 转向；凸轮机构，将凸轮的 连续转动转变为推杆往复移动。
主要失效形式——永久性：断裂、塑性变形、过度 磨损、胶合等；暂时性失效：弹性变形，打滑和共振等。
失效原因——强度、刚度、耐磨性、振动稳定性不 能满足工作要求。根据失效原因制定了设计准则，并作 为防止失效和进行设计计算的依据。
第一章 绪论
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(一)强度
1、体积强度：抵抗断裂和过大塑性变形的能力，
σ≤[σ], τ≤[τ]
第一章 绪论
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２）表面接触强度
产生原因：点、线接触的零件受载后产生的局部应力
失效形式：
静载荷：脆性材料的表面压碎和塑性材料的表面塑性变形；
循环接触：表面疲劳磨损，疲劳点蚀（在交变应力的反复作 用下，零件表面的金属成小片状脱落下来而形成一些小凹坑 的现象）
不发生失效的强度条件：σＨ≤[σＨ]
第一章 绪论
（四）振动稳定性
避免零件的固有频率和强迫振动频率相等或成整数倍
第一章 绪论
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二、机械零件的疲劳强度
静应力强度：通常认为在机械零件整个工作寿命期间 应力变化次数小于103的通用零件，均按静应力强度进行 设计。（材料力学范畴）
变应力强度：在变应力作用下，零件产生疲劳破坏。
疲劳破坏定义：金属材料试件在交变应力作用下，经 过长时间的试验而发生的破坏。
极限应力σlim,τlim应根据零件材料性质及所受应力类 型作如下选择：
１)静应力下工作的塑性材料零件，失效为塑性变形，应 按不发生塑性变形的强度条件计算，常以材料的屈服点σ ｓ，τｓ作为极限应力σlim,τlim。
２)静应力下脆性材料，失效为断裂，应按不发生断裂 的强度条件计算，常以材料的强度极限σｂ，τｂ作为极限 应力σlim,τlim。
5.部件：若干个零件的装配体
第一章 绪论
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四、本课程的研究对象和研究方法
机械设计基础的研究对象是常用机构和通用零部 件的工作原理、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规范
第一章 绪论
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§1.2 机械零件设计基本准则 及一般设计步骤
一、机械零件设计的基本准则
零部件丧失正常工作能力称为失效。
第一章 绪论
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（一） 应力的类型和特点
静应力：应力的大小和方向不随时间而变化或变化缓慢 的应力。零件相应的失效形式为塑性变形或断裂。
交变应力：应力的大小和方向随时间作周期性变化的应 力。零件相应的失效形式为疲劳破坏。
例：
第一章 绪论
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常见变应力及其基本变化规律 σ
变应力参数 σmax — 最大应力 σmin — 最小应力 σm — 平均应力 σs — 应力幅 r — 变应力循环特性
辅助运动：配气 ——启闭进排气阀
第一章 绪论
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总结：
机器：既能实现确定的机械运动，又能完成有用的机 械功，或者能传递或转换能量、物料、信息等。如
车床——实现确定的机械运动，又作有用的机械功 内燃机——转换能量 机械手——传递物料 照相机——传递信息
机构：仅能传递或转换运动。如
齿轮机构——传递运动 凸轮机构——转换运动