机械设计基础第三章ppt

第三章 机械设计中的强度与 耐磨性
相关内容回顾
机械零件主要失效形式和计算准则
机械零件主 要失效形式
设计计算准则
➢ 强度准则：工作应力≤许用应力 断裂 σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ]， 过大变形
➢ 刚度准则：实际弹性变形量≤许用变形量 零件表面失效
y ≤[y]或θ ≤[θ] 或φ ≤ [φ]
共振；联接的松弛; 摩擦➢ 传寿动命打准滑则等：与疲劳、磨损、腐蚀相关
载荷分类
静载荷
如重力
变载荷
如曲轴所受载荷
一、机械零件载荷与应力分类
1 载荷的分类 载荷：作用在零件上的外力、弯矩、扭矩等，统称为载荷。
根据理想工作条件下和实际工作条件下零件所受到的载 荷不同，将其分为：
工作载荷 ——实际工作条件下的载荷
名义载荷 ——根据原动机功率求得的载荷
计算载荷 ——对名义载荷进行修正得到的近似值
3、发动机连杆横截面上的应力变化规律如图所示，则该变应力的应力比
r为
。
（1）0.24；（2）-0.24；（3）-4.17；（4）4.17。
0
31.2N/mm2 t
-130N/mm2
4、发动机连杆横截面上的应力变化规律如题3图所示，则其应力幅a和
平均应力m分别为
。
（ 1 ） a = － 80.6Mpa ， m = 49.4Mpa ； （ 2 ） a = 80.6Mpa ， m = 49.4Mpa；（3）a = 49.4Mpa，m = －80.6Mpa；（4）a = －49.4Mpa， m = －80.6Mpa。
45
C b ,0
o
m
m
疲劳寿命为N0 （无限寿命）时极限应力图
三个特殊点 A、B、C 分别 为对称循环、脉动循环、以及静应力下的极限应力点。

• 4．高副 • 两构件组成高副时的相对运动与这两个构件
在接触处的轮廓形状有直接关系，因此，在 表示高副时必须画出两构件在接触处的曲线 轮廓。如图1-8、图1-9所示为齿轮高副和凸 轮高副的表示方法。
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（a）外啮合齿轮；
（b）内啮合齿轮；
（c）齿轮齿条；
（d）锥齿轮；
（e）蜗杆蜗轮
图1-9 齿轮高副的表示方法
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。
如图1-1所示内燃机的曲轴为一个零件；连 杆则为多个零件的组合。因此，构件是相互固 接在一起的零件组合体。
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图1-5（a）开式运动链
• 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
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§1-2 平面机构的运动简图
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常见虚约束
（1）两构件构成多个导路平行的移动副， 如图1-18所示。
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图1-18 两构件构成多个导路平行的移动副
（2）两构件组成多个轴线互相重合的转动 副，如图1-19所示。
图1-19 两构件组成多个轴线互相重合的转动副
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• （3）机构中存在对传递运动不起独立作用 的对称部分，如图1-20所示。

1个约束，2个自由度
5.自由度：构件的独立运动（参数） 平面运动 X，Y，α 约束：对独立运动所加的限制
实长（m） μl= 图长（mm）
机构：
（1）机架：某一构件相对固定（只有一个） （2）原动件：机构中按给定的运动规律独立运动的构件 （3）从动件：确定运动
机构的运动简图：机构用一些简单的线条和规定的符号表达，该图形具有确定的比例
第三章 平面机构的自由度计算
1.机械中每一种独立的运动单元体称为一个构件
2.凡使两个构件直接接触而又能有一定的相对运动的连接称为运动副
3.构成运动副时，两个构件上参与接触的部分（点，线或者面）称为运动副的元素
4.低副：两构件组成面接触的运动副（回转副和移动副）
2个约束，1个自由度
高副：两构件组成点或线接触的运动副
第一章 绪论
机械：机器和机构 机器：（1）构件的组合体
（2）各构件之间有确定的相对运动 （3）用来变换或传递能量，物料与信息，以减轻人做的有用功 机构：具有机器的前两个特点，传递运动和力的装置
构件和零件 构件：运动的最小单元 零件：加工的最小单元
机器是由若干机构组成 机构是由若干构件组成 机构由一个或若干个零件组成
F≤0 机构不能动 F﹥0 机构可以动
F﹥原动件数，运动不确定 F=原动件数，运动确定 F﹤原动件数，不能动
三角形构件的三个自由度均不受限制
轮系 第九章 轮系 行星轮系
只会遇见这种小滚子的局部自由度 焊死处理
虚约束特别容易被漏掉
第二条后面有一个例题 这个比较不容易被看出来
无非就是判断机构能不能动，原动件数目几个，是否合适， 拿到题之后，第一步先看，有没有复合铰链，局部自由度，虚约束
复 复

• 平面四杆机构：最简单的平面四杆机构是由四 个构件组成的，简称平面四杆机构。
• 铰链四杆机构：构件间用四个转动副相连的平 面四杆机构。
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2.1 概 述 • 平面连杆机构的优点是： • （1）运动副都是低副，寿命长，传递动力
大。 • （2）何形状简单，易于加工，成本低。 • （3）在主动件等速连续运动的条件下，当
处形成两个转动副。 • 推理：N个构件时，有N – 1个转动副。
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图1-15 复合铰链
• 【例1-4】计算如图1-16所示的复合杆机构 的自由度。
• 解：活动构件数n=5 • 低副数 PL 7 • 高副数 PH 0
F 3n 2PL PH 35 27 0
1
图1-16 复合杆机构
• 解：活动构件数n=2 • 低副数 PL 2 • 高副数 PH 1
F 3n 2PL PH 32 221 1
图1-14 凸轮机构
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1.3.2 计算机构的自由度时应注意的问题
1).复合铰链 由三个或三个以上构件组成的轴线重合
的转动副称为复合铰链。 • 如图1-15所示，三个构件在同一轴线
（a）一个构件上有两个运动副
（a）一个构件上有三个运动副
图1-6 构件的表示方法
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• 2．转动副
（a）图面与回转轴线垂直；
（b）图面与回转轴线共面
图1-7 转动副的表示方法
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• 3．移动副
• 如图1-8所示，注意移动副的导路应与两 构件相对移动的方向一致。
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图1-8 移动副的表示方法
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。