《汽车机械基础》课件

点A的X坐标等于点A到W面的距离Aa″=aaY=a′aZ； 点A的Y坐标等于A到V面的距离A a′=aaX= a″aZ；A点的Z 坐标等于A到H面的距离Aa=a′aX=a″aY。也就是说，若已 知点的坐标(x,y,z)，就能唯一确定该点的空间位置，准确 地画出点的三面投影图。
例2已知点A(30,20,25),画出点的三面投影。 作图:①在OX轴上量取OaX=30mm，得aX，如图2-11（a） 所示；②过aX作OX轴的垂线，自aX沿OY方向量取20mm，沿 OZ方向量取25mm，分别得a和a′，如图2-11（b）所示；③ 根据a、a′求出a″，如图2-11（c）所示。
（3）三投影面体系的展开。在实际作图中，为了画图方便，需 要将三个投影面在一个平面（纸面）上表示出来，规定：使V面不动 ，H面绕OX轴向下旋转90°与V面重合，W面绕OZ轴向右旋转90° 与V面重合，这样就得到了在同一平面上的三视图，如图2-6(b)所示
。可以看出，俯视图在主视图的下方，左视图在主视图的右方。在 这里应特别注意的是：同一条OY轴旋转后出现了两个位置，因为 OY是H面和W面的交线，也就是两投影面的共有线，所以OY轴随着 H面旋转到OYH的位置，同时又随着W面旋转到OYW的位置。为了 作图简便，投影图中不必画出投影面的边框，如图2-6(c)所示。由于
（1）一般位置平面的投影特性。与三个投影面都倾斜 的平面称为一般位置平面。如图2-21所示，△ABC是一般 位置平面。由于△ABC倾斜于V、H、W面，因此三面投 影都具有类似性。用迹线表示时，各迹线都与相应的投影 轴相交，如图2-21所示。一般位置平面的投影特性：三面 投影均为空间图形的类似形，面积缩小，且均不能直接反 映平面对投影面的倾角。
然后将物体对各个投影面进行投影，得到三个视图，这样才能把物 体的长、宽、高三个方向，上下、左右、前后六个方位的形状表达 出来。三个视图分别为：

塑性材料的许用应力 脆性材料的许用应力
s
n
b
n
式中，σs —塑性材料的屈服点应力； σb —脆性材料的强度极限应力； n —安全系数，它反映了构件必要的强度储备。
2.2 轴向拉伸与压缩
六、拉伸、压缩时的强度条件
为保证构件安全可靠的正常工作，必须使构件最大工作应力不超过材料的许 用应力[ ]，即
2.3 剪切与挤压
一、剪切 2．剪切变形的内力与应力
单剪切
双剪切
2.3 剪切与挤压
一、剪切
2．剪切变形的内力与应力 剪切时单位面积上的内力，称为剪应力，或称切应力。
= FQ /A —切应力，Pa或MPa； FQ —剪切时的内力，N； A —剪切面积，m2或mm2。
2.3 剪切与挤压
一、剪切 3．剪切时的强度条件 = FQ /A≤[]
一、构件的承载能力 承载能力： 为了保证机器安全可靠地工作，要求每个构件在外力作用下均具有足够的 承受载荷的能力 。
承载能力的大小主要由三方面来衡量：即强度、刚度和稳定性。
2.1 材料力学基础
一、构件的承载能力 1、强度 构件在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度。
AB和BC两杆在起吊重物的过程中 不允许折断
2.2 轴向拉伸与压缩
一、拉伸与压缩的概念 作用于杆件上的外力的合力作用线与杆件的轴线重合，杆件的变形是沿轴线 方向的伸长和缩短。这类变形称为轴向拉伸或轴向压缩，这类杆件称为拉压 杆。
轴向拉伸或压缩的杆件的受力特点是：作用在直杆两端的合外力，大小相 等，方向相反，力的作用线与杆件的轴线重合。 其变形特点是：杆件沿轴线方向伸长（或缩短）。
二、杆件变形的四种基本形式
3、扭转
当作用面互相平行的两个力偶作用在杆件的两个横截面内时，杆件的横截面 将产生绕杆件轴线的相互转动，这种变形称为扭转变形。

①
②
③
④
⑤
3.轴的结构工艺性
1）轴肩圆角r 2）轴端倒角 3）砂轮越程槽 4）螺纹退刀槽 5）同一轴上键槽位于圆柱同一母线上，且取相同尺寸
1.6
1)圆角半径和倒角 同一根轴上所有圆角半径和倒角的大小应尽可能 一致，以减少刀具规格和换刀次数。 为便于加工定位，轴的两端面上应做出中心孔。
完毕
2)轴端倒角
例:汽车轴(某汽车型号)
课后练习
1、轴的功用是什么？根据所受的载荷不同，
轴可分为几种类型？各用一例子说明。 2、轴常用材料有哪些？ 3、轴在什么条件下会发生疲劳破坏，如何提 高轴的疲劳强度？ 4、轴的强度计算的基本步骤是什么？轴的结 构设计包括几个方面的内容？
思考题：指出图中主动轴结构的不合理之处， 并提出改进意见。
需要注意的问题：
• 1）轴上与标准零件相配合的直径应取为标准值， 非配合轴段允许为非标准值，但最好取为整数； • 2）与滚动轴承相配合的直径，必须符合滚动轴 承的内径标准； • 3）安装联轴器的轴径应与联轴器的孔径范围相 适应； • 4）轴上的螺纹直径应符合标准。
需要注意的问题：
• 5）轴上与零件相配合部分的轴段长度，应比轮毂 长度短2—3mm，以保证零件轴向定位可靠。 • 6）若在轴上装要滑移的零件，应该考虑零件的滑 移距离。 • 7）轴上各零件之间应该留有适当的间隙，以防止 运转时相碰。
试指出图中结构不合理的地方并改正。
一.轴的结构组成
•轴头：与传动零件或联轴器、离合器相配部分； •轴颈：与轴承相配部分 •轴身：联接轴头和轴颈之间部分；
（轴的结构图）
轴端
轴头
轴颈
轴身
轴头
二.轴结构影响、决定因素

螺旋传动
滑动
滚动
带传动 同步带 三角带 链传动 齿轮传动 摩擦传动 液压传动
30-40% 90% 95-98% 80-95% 94-96% 95-99% 80-85% 80-96%
机械效率
图3-26 滑动螺旋传动
图3-27 齿轮传动
不存在独立的“向心 力”。
• 例3-1一质量为1kg的石 块系于细绳的一端，其 另一端用手拉住，使石 块以v=6m/s的速度在平 滑桌面上作匀速圆周运 动 ， 如 图 3-1 所 示 ， 求 绳所需的拉力。设绳长 为1.2m。
图3-1 例3-1题图
例3-1一质量为1kg的石 块系于细绳的一端， 其另一端用手拉住， 使 石 块 以 v=6m/s 的 速 度在平滑桌面上作匀 速 圆 周 运 动 ， 如 图 3-1 所示，求绳所需的拉 力。设绳长为1.2m。
解：
2
F ma m R
1 62
1.2
30N
例3-2 如图3-2a所示， 一质量为2000kg的轿 车，驶过半径R=100m 的一段圆弧形桥面。 当车行至桥面最高点 时，其速度大小为 v=40km/h，问汽车对 桥面的压力为多少（g 取9.8ms-2）？
图3-3 例3-2题受力图
解：取汽车为研究对象，画受力图（图3-3）。
周期和频率
周期是描述匀速圆周运动快慢的物理量，用符 号T表示。
周期的倒数叫做频率，用符号f表示。
第二节 刚体定轴转动
第三章 圆周运动和定轴转动
图3-9 轿车仪表台
转动是物体两个最基本的运动形式之一
图3-10曲轴装入发动机机体
刚体的绕定轴转动，简称刚体的转动
速度
（a） 最高车速不得超过 每小时120公里标志

（2）活塞（点）的速度。
v* MM ' t
v lim MM ' lim s ds f ' (t)
t0 t
t0 t dt
（3）活塞（点）的加速度。如图3.2-6所示
a* v t
图3.2-6 活塞(点)的加速度
a
lim v t0 t
lim v' v lim v dv t0 t t0 t dt
在内燃机中，活塞、连杆、曲轴和汽缸体组成曲柄滑 块机构凸轮、顶杆和汽缸体组成凸轮机构曲轴和凸轮轴上 的齿轮与汽缸体组成齿轮机构。
3.1.3零件、构件和部件
按制造工艺，机器是由若干个零件组成的。零件是机 器组成中不可再拆的最小单元，是机器的制造单元。按使 用特点，零件可分为通用零件和专用零件两大类。通用零 件是指各种机械中普遍使用的零件，如螺钉、键、齿轮和 轴等；专用零件是指某些特殊的机械上才用到的零件，如 内燃机的活塞和曲轴、汽轮机的叶片等。
l-滑块 2-移动杆
（2）高副。两构件之间以点或线相接触所组成的运动副 称为高副。组成高副的两构件间的相对运动为转动兼移
动。如图3.1-5所示
图3.1-5 高副 1-轮子 2-轨道 3-凸轮 4-移动杆 5-机架 6、7-齿轮轮齿
图3.1-6表示运动副和构件的代表符号
（2）平面机构的运动简图
仅用简单的线条和符号表示构件和运动副，并按一定的 比例给出各运动副的相对位置，而绘制出能表示机构运 动特征的简单图形，称为机构运动简图。 为了仅表明机构的结构状况，也可不按严格比例绘制简 图，通常把这种图形称为机构示意图。
3.1机构基础
3.1机构基础 一般机器主要由4个基本部分组成，即动力部 分、执行部分、传动部分及控制部分。简单的 机器主要由前3个基本部分组成。 3.1.2机器与机构 机器有共同的特征

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一、平面连杆机构
2.铰链四杆机构
2）双曲柄机构 如图所示，在铰链四杆机构中，若两个连架杆均为曲柄，则该机构称为双 曲柄机构。该机构主动曲柄等速回转一周，从动曲柄变速回转一周。在双曲柄 机构中，常见的还有平行双曲柄机构和反向双曲柄机构。如图所示，当两曲柄 的长度相等且平行时（其他两杆也平行且长度相等)，称为平行双曲柄机构。 平行双曲柄机构中两曲柄的旋转方向相同，角速度也相等。如图所示，如果双 曲柄机构两曲柄长度相等但互不平行，则称为反向双曲柄机构。反向双曲柄两 曲柄旋转方向相反，角速度也不相等。
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一、平面连杆机构
3.铰链四杆机构的演化及其应用 除了铰链四杆机构的三种类型以外，人们还广泛使用其他形式的平 面四杆机构，这些平面四杆机构是通过改变铰链四杆机构某些构件的形 状、相对长度或选择不同构件作为机架等途径演化而来的。
曲柄摇杆机构的演化——曲柄滑块机构
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一、平面连杆机构
3.铰链四杆机构的演化及其应用 （1）曲柄滑块机构 图（a）所示的曲柄摇杆机构中，若作一弧形槽，槽的曲率半径 等于摇杆3的长度，把摇杆3改成弧形滑块，如图 (b)所示，则将转动 副改成了移动副。如果将弧形槽的半径增加到无穷大，则圆弧形槽变 成了直槽,摇杆变成了滑块，曲柄摇杆机构就演化成了曲柄滑块机构 ，如图 (c)所示。
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一、平面连杆机构
1.平面连杆机构概述 3）运动副的接触面均为几何形状比较简单的圆柱面或平面， 并可靠其自身的几何约束来保持接触，因而制造比较简单。 4）由于平面连杆机构中有较多的构件和运动副，致使构件尺 寸和运动副间隙的累计误差较大，机械效率较低。 5）平面连杆机构中大部分构件或构件重心在运动过程中都做 变速运动，因此产生的惯性力难以消除，故不宜用于高速的场合。

从动件运动规律，反映的是从动件位移或角位移与凸轮转角 之间的函数关系，这种函数关系可以用线图表示，也可以用运 动方程表示，还可以用表格表示。
（1）等速运动规律
（2）等加速等减速运动规律
（3）简谐运动规律
四、凸轮轮廓设计
1.反转法原理
凸轮机构工作时，通常凸轮是运动的。用图解法绘制凸轮 轮廓曲线时，却需要凸轮与图面相对静止。
一、 概述
凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。从动 件与凸轮轮廓为高副接触。
凸轮机构的优点为：只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件 得到所需的运动规律，并且结构简单、紧凑、设计方便。
它的缺点是：凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易于 磨损，高精度凸轮机构制造也比较困难。
二、 凸轮机构的分类
（1）按其用途可分为：
①传力螺旋 ②传动螺旋 ③调整螺旋
（2）按摩擦性质可分为
①滑动螺旋：螺旋副作相对运动时产生滑动摩擦的螺旋。 ②滚动螺旋：螺旋副作相对运动时产生滚动摩擦的螺旋。 ③静压螺旋：将静压原理应用于螺旋传动中。
二、滑动螺旋机构
滑动螺旋结构比较简单，螺母和螺杆的啮合是连续的，工 作平稳，易于自锁，这对起重设备，调节装置等很有意义。 但螺纹之间摩擦大、磨损大、效率低（一般在0.25～0.70之 间，自锁时效率小于50%）；
一、 棘轮机构
1．工作原理：
2．棘轮机构的分类：
3．棘轮机构的特点与应用
棘轮机构结构简单、易于制造、运动可靠，改变棘轮转 角方便(如改变摇杆的摆角)，可实现“超越运动’’(原动件 不动而从动件继续运动的现象叫超越运动)。但棘轮机构工作 时存在较大的冲击与噪声，运动精度不高，所以常用在传力 不大、转速不高的场合下以实现步进运动、分度、超越运动 和制动等要求。

制造与试验
制造机械并进行试验，确保其 性能符合要求。
机械设计中的材料选择
01
02
03
04
根据机械的工作环境和要求选 择合适的材料。
考虑材料的强度、刚度、耐腐 蚀性、耐磨性等性能指标。
考虑材料的加工工艺性和经济 性。
考虑材料的环境友好性和可持 续性。
机械设计中的强度计算
静强度计算
根据载荷和支撑情况，计算出机械的静应力、变 形等。
01
总结词
介绍常用控制元件的种类、工作 原理和特性。
03
控制器
介绍常用控制器的种类、工作原 理和特性，如比例控制器、积分
控制器和微分控制器等。
02
传感器
介绍常用传感器的种类、工作原 理和特性，如压力传感器、温度
传感器等。
04
执行器
介绍常用执行器的种类、工作原 理和特性，如电动机、液压缸等
。
控制电路的设计与实现
精密磨削
使用高精度磨床和磨具， 进行高精度的磨削加工。
研磨抛光
使用研磨抛光剂和抛光轮 等工具，对工件表面进行 研磨抛光，以达到极高的 表面光洁度。
04
机械传动基础
机械传动的类型与特点
机械传动的类型
根据工作原理和应用场合的不同，机 械传动可以分为齿轮传动、带传动、 链传动、蜗杆传动等类型。
机械传动的特点
总结词
介绍控制电路的设计原则、方法和实现过程。
控制电路设计
介绍控制电路的设计原则、方法和步骤，包括电源电路、输入电路、 输出电路和控制电路的设计。
控制电路的实现
介绍控制电路的实现过程，包括元件的选择、电路板的制作和调试等 。
控制电路的应用
介绍控制电路在机械控制系统中的应用，如电机控制、液压控制等。

凸轮机构
凸轮机构的基本组成
介绍凸轮机构的基本组成元素，如凸轮、从动件和机架等 。
凸轮机构的工作原理
详细解释凸轮机构的工作原理，包括凸轮的轮廓形状如何 决定从动件的运动规律，以及如何通过设计凸轮的轮廓形 状来实现特定的运动要求。
凸轮机构的应用实例
列举一些典型的凸轮机构应用实例，如内燃机中的配气机 构、自动机械中的送料机构等。
可加工复杂曲面和形状，提高加工精度和效率，降低生产成本。
03
数控加工技术的发展趋势
高速化、高精度化、复合化、智能化。
3D打印技术原理及应用
3D打印技术原理
通过逐层堆积材料的方式构建物体的一种技术，将三维模 型数据逐层分切为二维截面数据，并驱动打印设备逐层堆 积材料来制造三维实体。
3D打印技术的应用
、增材制造等，并分析其对未来机械工程发展的影响。
行业发展趋势分析
02
分析机械工程行业的发展趋势，包括数字化、智能化、绿色化
等方面的发展方向和挑战。
学生职业规划建议
03
结合行业发展趋势，为学生提供职业规划建议，包括专业技能
提升、跨学科学习、实践经验积累等方面的建议。
THANKS
感谢观看
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机械设计方法与实践
机械设计流程与方法
设计流程
需求分析、概念设计、详细设计 、制造与测试
设计方法
系统化设计、模块化设计、优化设 计、可靠性设计
设计工具
CAD软件、CAE软件、仿真技术、 3D打印技术
典型零件设计案例解析
01
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轴类零件设计
轴的选材、结构设计、强度校 核、轴承选用
齿轮传动设计
工作原理

一对斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件为：①两斜齿轮的法 面模数相等；②两斜齿轮的法面压力角相等；③若为外啮合传 动，两斜齿轮的螺旋角大小相等，方向相反；若为内啮合传动 ，两斜齿轮的螺旋角大小相等，方向相同。即
外啮合齿轮传动：
mn1 mn2 mn
an1 an2 an
1 2
内啮合齿轮传动：
2．正确啮合的条件
一对直齿圆锥齿轮的正确啮合条件为：两轮大端模数压 力角分别相等，即
m1 m2 m
1
2
三、蜗轮蜗杆传动
1．蜗杆传动的特点
蜗杆传动主要由蜗杆和蜗轮组成，主要用于传递空间交错的 两轴之间的运动和动力，通常两轴交错角为90°。一般蜗杆为 主动件。 蜗杆传动工作平稳，噪声低，结构紧凑、传动比大（单级蜗
zmin 17
对于齿数少于zmin的齿轮，还可以通过改变刀具与齿坯相 对位置的切齿方法（变位）来防止根切。
第六节 齿轮失效形式及齿轮材料的选择
一、齿轮传动的主要失效形式 二、齿轮材料
一、齿轮传动的主要失效形式
1、轮齿折断
轮齿折断形式有两种：一种是在交变载荷作用下，齿根弯曲 应力超过允许限度时，齿根处产生微小裂纹，随后裂纹不继扩 展，最终导致轮齿疲劳折断；另外一种是短时过载或受冲击载 荷发生突然折断。
1 2
n1 n2
O2C O1C
r2' r1'
rb2 rb1
C
上式表明两轮的传动比与两 轮的基圆半径成反比，且为一 定值。这就保证了齿轮传动的 平稳性。
2、中心距可分性：
齿轮制成以后，基圆半径便已确定。因此，传动比也就定 了。所以，安装时若中心距略有变化不会改变传动比大小，此 特性称为中心距可分性。
4.轮辐式齿轮

书名：汽车机械基础第2版 ISBN： 978-7-111-10493-3 作者：卢晓春 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件
汽车机械基础第2版
高职高专 ppt 课件
第一篇
汽车常用构件 力学分析
汽车机械基础第2版 高职高专 ppt 课件
第一章
汽车机械基础第2版
高职高专 ppt 课件
第三节 平面力系的简化与合成
合力的投影与各分力投影的关系
FR F
2 Rx
F
2 Ry

FRx cos FR
Fx ; cos
FR 2
Fx
2
Fy
2
FRY FR
Fy
FR
通常：

第一章汽车常用构件力学分析
平面汇交力系合成的解析法
力系合成的解析法——通过力矢量在直角坐标轴 上的投影来表示合力与分力之间的关系方法。
第一章汽车常用构件力学分析
汽车机械基础第2版 高职高专 ppt 课件
（一）平面汇交力系合成的几何法
两个汇交力的合成 平行四边形法则：矢量式为FR=F1+F2
F1
FR
O
F2
第一章汽车常用构件力学分析
汽车机械基础第2版 高职高专 ppt 课件
两个汇交力的合成
力三角形法则： 平边四边形法则可以简化，用一个力三角 形表示： 画力三角形方法： 先作力F1，在F1的末端接画力F2，即将分力按 其方向及大小首尾相连，再连接由F1 始端指 向F2 末端的矢量，即为合力FR 。由F1 、F2 、FR 组成的三角形称为力三角形。 （P19）。
第一章汽车常用构件力学分析
平面力偶系的合成
而且将它们移到（Ｆ1，Ｆ1′）所在的位置上， 再分别将两边的力合成得：ＦR=ＦR′=Ｆ1+Ｐ2-Ｐ3 由此形成一个新力偶（ＦR，ＦR′），即为原力 偶系的合力偶，其矩为： Ｍ=ＦRd1=（Ｆ1+Ｐ2-Ｐ3）d1=Ｍ1+Ｍ2+Ｍ3=∑Ｍ

• 2.2.2 合力矩定理
• 平面汇交力系的合力对平面任一点的矩，等于力系 中所有各分力对于该点力矩的代数和。数学表达式 为： M O (R) M O (F1 ) M O (F2 ) M O (Fn )
·23 ·
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2.2 力矩、力偶、力的平移
• 例2-1 已知力的作用点，如图所示，求力F对坐标原点 O的矩。
·16 ·
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2.1 力的概念与基本性质
• 2.1.1 力的概念
• 1．力的定义
• 力是物体间的相互机械作用。也就是说，物体的机械 运动状态发生的变化，都是由于其他物体对该物体所 施加力的作用结果。
2．力的三要素及表示方法 力对物体的作用效果取决于三个 要素：力的大小、力的方向和力 的作用点。三要素中任何一个要 素改变，都会使力的作用效果改 变。
·17 ·
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2.1 力的概念与基本性质 • 2.1.2 静力学基本公理 • 公理1（二力平衡公理）
• 作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分 条件是：这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直 线上。
• 只受两个力的作用而保持平衡的刚体称为二力体。右下 图所示结构中的CD杆，不计其自重时，可视为二力杆。
• 2）培养分析问题和解决问题的能力，使其形成良好 的学习习惯，具备继续学习专业技术的能力；
• 3）进行职业意识培养和职业道德教育，使其形成严 谨、敬业的工作作风，为今后解决生产实际问题和职 业生涯的发展奠定基础。
·6 ·
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1.1 课程的内容、性质、任务和基本要求
• 1.1.3 课程的基本要求 • 通过《机械基础》课程的学习，具备对构件进行受力

2.参观学校实训车间或上网搜集资料，分别列举出几个有关离合器的应用实 例，同学们也可拍摄成图片或视频相互之间进行分享与交流。
2022/2/26
任务2 离合器的选择与应用 项目12 联轴器、离合器和制动器
预备知识
一、离合器概述
离合器用来连接两轴，使其一起转动并传递转矩，在机器运转过程中可以随时接合或 分离。另外，离合器也可用于过载保护等，通常用于机械传动系统的起动、停止、换向 及变速等操作。
2022/2/26
任务2 离合器的选择与应用 项目12 联轴器、离合器和制动器
课堂讨论
离合器是能根据需要方便、迅速地实现主动轴和从动轴分离或接合的装置。 生活中离合器应用广泛，图12-5a所示为汽车离合器实物图；图12-5b所示为离合 器工作原理图，它是依靠弹簧压紧的摩擦式离合器；图12-5c为CA6140车床片 摩擦离合器
2022/2/26
任务2 离合器的选择与应用 项目12 联轴器、离合器和制动器
三、常用机械式离合器
常用机械离合器的类型、结构特点及应用见表12-2。
类型
三维图或实物图
结构示意图
啮牙 合嵌 式式 离离 合合 器器
齿 形 离 合 器
特点及应用 接合时必须处于 两轴静止或两轴转 速同步的状态下， 否则机械零件容易 损坏。其结构简单、 外廓尺寸小，两轴 向无相对滑动，适 用于低速或停机时 接合
1—鼓轮 2—闸块 3—转架 4—主动轴 5—导杆 6—弹簧
图12-9 自动接合式离合器
2022/2/26
任务2 离合器的选择与应用 项目12 联轴器、离合器和制动器 四、常用自动离合器
3.安全离合器 安全离合器在所传递的转矩超过一定数值时自动分离。它有许多种类型，如图12-10a所 示为摩擦式安全离全器。它的基本构造与一般摩擦离合器基本相同，只是没有操纵机构， 而利用调整螺钉1来调整弹簧2对内、外摩擦片组3、4的压紧力，从而控制离合器所能传递 的极限转矩。当载荷超过极限转矩时，内、外摩擦片接触面间会出现打滑，以此来限制离 合器所传递的最大转矩。