机械设计学_第五章__机械产品的实用化设计

《机械设计学》课件
功能基础、物质技术基础及艺术形象，三个要素有机 结合在一起：
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ功能基础体现了产品的实用性，是造型设计的主要 因素，它起着主导性和决定性作用；
2）物质技术基础体现了产品的技术性，是实现功能的 基础；
3）艺术形象则体现了产品的艺术性。造型设计只是手 段。若单纯强调功能，忽视艺术形象探讨，则不能满 足人们对产品的时代审美要求，也不能使产品具有功 能全面、有现代感的新型造型。材料、结构、工艺均 为功能服务，但也不是被动与消极因素。艺术形象虽 是一种表现形式，但又能动地影响着功能、材料和技 术发展。三者之间作用相辅相成。
《机械设计学》课件
“实用”：总的要求是指造型设计必须有良好的使 用功能。表现为产品性能达到高效率，方便，安全， 易保养，人机协调等特点，以满足人民生活或生产 实际应用。
“经济”：即用价值工程理论指导产品造型，使材 料和工艺恰如其分地运用，构成产品的“经济”品 质。对产品按标准化、系列化、通用化的要求进行 设计。
(三)艺术形象
机械产品除具有供人们使用的功能条件外，还要求 审美性。使产品的形象具有优美的形态，给人以美 的享受。因此，当机械产品在进行造型设计的时候， 必须做到在实现功能的前提下，在选用材料、配件、 工艺等物质技术条件的同时，充分地运用美学原则 和艺术处理手法，塑造出具有时代特征的优美产品 形象。
《机械设计学》课件
第八章 机械产品的商品化设计 第一节 产品的市场竞争力和商品化设计
为市场而生产的产品就是商品。
商品应是为满足人们需求而设计生产的具有一定用途的物 质和非物质形态服务的总合、它应包括三方面的内容
产品实体—即提供给消费者的效用和利益。
产品形式—产品质量、品种、花色、款式、规格及商品包 装等。

第五章 平面连杆机构及其设计 §5-1平面连杆机构的应用及传动特点§5-2平面四杆机构的类型和应用§5-3平面四杆机构的一些共性问题§5-4 平面四杆机构的设计1）低副便于加工、润滑；构件间压强小、磨损小、承载能力大、寿长；2）连杆机构型式多样，可实现转动、移动、摆动、平面复合运动等运动形式间的转换。

如：锻压机肘杆机构，单侧曲线槽导杆机构，汽车空气泵，可变行程滑块机构，等。

一、平面连杆机构的优点和应用平面连杆机构:各构件全部用低副联接而成的平面机构（低副机构）.例如：四足机器人（图片、动画）、内燃机中的曲柄滑块机构、汽车刮水器、缝纫机踏板机构、仪表指示机构等。

曲柄滑块机构摆动导杆机构常见平面连杆机构：铰链四杆机构（雷达天线，飞剪，搅拌机）锻压机肘杆机构可变行程滑块机构3）可用于远距离操纵、重载机构，如：自行车手闸机构，挖掘机等。

4）连杆曲线丰富，可实现特定的轨迹要求，如：搅拌机构，鹤式起重机等。

挖掘机搅拌机构鹤式起重机二、平面连杆机构的缺点1）运动副中的间隙会造成较大累积误差，运动精度较低。

2）多杆机构设计复杂，效率低。

3）多数构件作变速运动，其惯性力难以平衡，不适用于高速。

多杆机构大都是四杆机构组合或扩展的结果。

本章介绍四杆机构的分析和设计。

六杆机构及六杆机构的实际应用一、 铰链四杆机构的基本型式和应用铰链四杆机构：全部用回转副联接而成的四杆机构。

连架杆——与机架相联的构件；周转副——组成转动副的两个构件作整周相对转动的转动副；曲柄1——作整周定轴回转的构件；摇杆3——作定轴摆动的构件；转动副摆转副（C、D）周转副（A、B）铰链四杆机构分为：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

1.曲柄摇杆机构铰链四杆机构中，若两连架杆中有一个为曲柄，另一个为摇杆，则称为曲柄摇杆机构。

实现转动和摆动的转换。

雷达天线俯仰机构缝纫机踏板机构应用（动画演示）：雷达天线俯仰角调整机构，飞剪机构，搅拌机构，摄影机抓片机构、缝纫机踏板机构等。

高温下制成的形状
使用形状记忆合金的铆钉连接 （单程记忆合金）
插入孔中
加热到 高温
低温下施力变形
电流变液 （Electro-rheological Fluid， ER）
一种机敏材料，胶体悬浮状液体。用外加电场可控制其 流动阻力。
电场增强，流动阻力增大。
主动半轴
ER 材料
从动 半轴
电流变液 离合器
五、提高性能的创新
在设计中前轴承的精度比后轴承高一级。
δ
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
结构简单，便于操作 承受的力较小
四、结构材料的变异创新
变换材料
采用新型材料
（一）变换材料
铰链节叉
铸铁结构
钢板结构
质量轻 节省材料 可大批量生产，成本低
（二）采用新型材料
形状记忆合金 一种机敏材料。
高温下制成所需的形状──在低温下改变形状── 重新升温后，恢复原来形状。
单程记忆合金：冷却后不能恢复原低温时的形状 双程记忆合金：冷却后能恢复原低温时的形状
提高刚度和强度的设计
提高精度的设计
（一）提高刚度和强度的设计
轴外伸端处带轮与轴的结构设计
弯
矩
轴 受 弯 矩 作 用
作 用 在 直 径 较 大
的
套
上
（二）提高精度的设计
精密车床的主轴
B
A
L
a
δ
δΑ
δB

3.余弦加速度运动规律
从动件加速度按余弦规律变 化的运动规律。 在推程始末点处仍存在“软 冲”，因此只适用于中、低速。 但若从动件作无停歇的升— 降—升型连续运动，则加速度曲 线为光滑连续的余弦曲线，消除 了“软冲”，故可用于高速。
4、正弦加速度运动规律
从动件加速度按正 弦规律变化的运动规律。 运动特征：没有冲击， 故可用于高速。
3.按锁合方式分
（1）力锁合凸轮机构 依靠重力、弹簧力或其他外力来 保证锁合，如内燃机配气凸轮机构。
（2）形锁合凸轮机构 依靠凸轮和从动件几何形状来锁合。
4.按从动件相对机架的运动方式分
（1）移动从动件凸轮机构 按其从动件导路是否通过凸 轮回转中心分为对心移动从动件和偏置移动从动件凸轮 机构。 （2）摆动从动件凸轮机构
移动从动件
摆动从动件
二、常用的从动件运动规律
（一）平面凸轮机构的基本尺寸及运动参数
一对心直动尖顶从动件盘 形凸轮机构，凸轮上有一最小 向径，以最小向径r。为半径 所作的圆称凸轮基圆，r。称 基圆半径，凸轮以等角速度ω1 逆时针转动。凸轮机构运动过 程如下：
升—停—降—停
凸轮机构的运动过程
（二）常用的从动件运动规律
一、概述
（一）凸轮机构的应用 1. 组成
凸轮机构由凸轮1、从动件2、机 架3三个基本构件组成，是一种高副 机构。其中凸轮是一个具有曲线轮 廓或凹槽的构件，通常作连续等速 转动，从动件则在凸轮轮廓的控制 下按预定的运动规律作往复移动或 摆动。
2. 特点： 优点:只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能实 现从动件所预期的复杂运动规律的运动；凸轮机构结构
（一）凸轮机构的压力角
压力角：不计摩擦时，凸轮对 从动件的作用力（法向力）与从 动件上受力点速度方向所夹的锐 角。 将从动件所受力F分解为两个 力：