创新设计课件

1、第二章第二章 机械设计基础知识机械设计基础知识第一节第一节 机械设计基础知识机械设计基础知识机械及其组成机械及其组成机械运动系统机械运动系统机械控制系统机械控制系统 一、一、 机械（机器）的组成机械（机器）的组成 1 1 机械概念机械概念定义：由原动机和若干机构组成的机械系统。定义：由原动机和若干机构组成的机械系统。2 2 机械特点机械特点执行机械运动完成有用的功，并进行信息或物执行机械运动完成有用的功，并进行信息或物料的变换域传递完成能量装换。没有能量转换料的变换域传递完成能量装换。没有能量转换的为机构。的为机构。 3 3 按特点分类按特点分类原动机：电动机、发动机原动机：电动机、发动机工作

2、机：进行信息或物料的变换域传递工作机：进行信息或物料的变换域传递信息机：通过复杂的信息控制机械。打印机、信息机：通过复杂的信息控制机械。打印机、绘图机、复印机等。绘图机、复印机等。4 4 机械的组成机械的组成 原动机 传动机构 执行机构 控制系统 图 2-1 机械组成示意图 注：有的机械没有传动机构，而是由原动注：有的机械没有传动机构，而是由原动机直接驱动执行机构。机直接驱动执行机构。1 1 机构的基本型机构的基本型 l机构的基本型是指最基本的、最常用的机机构的基本型是指最基本的、最常用的机构型式。目前，机构基本型的确定原则尚构型式。目前，机构基本型的确定原则尚无确切说明。本讲介绍无确切说明。

3、本讲介绍1717种基本型。种基本型。l主要介绍常见基本型结构特点、演化方式主要介绍常见基本型结构特点、演化方式等内容等内容（1）全转动副四杆机构的基本型）全转动副四杆机构的基本型 全转动副四杆机构的基本型为：曲柄摇杆机构，可演全转动副四杆机构的基本型为：曲柄摇杆机构，可演化为双曲柄机构、双摇杆机构。化为双曲柄机构、双摇杆机构。 曲柄摇杆机构的机构简图如图所示。曲柄摇杆机构的机构简图如图所示。图图1 1（2 2）含有一个移动副四杆机构的基本型）含有一个移动副四杆机构的基本型 含有一个移动副四杆机构的基夺型为曲柄滑含有一个移动副四杆机构的基夺型为曲柄滑块机构，可演化为转动导杆机构、移动导杆机构、块

4、机构，可演化为转动导杆机构、移动导杆机构、曲柄播块机构、摆动导杆机构。曲柄播块机构、摆动导杆机构。（3 3）含有二个移动副四杆机构的基本型）含有二个移动副四杆机构的基本型 正弦机构。正弦机构。图图2 2 图图3 3（4 4）园柱齿轮传动机构的基本型）园柱齿轮传动机构的基本型 圆柱齿轮传动机构的基本型为外啮合直齿圆柱齿轮圆柱齿轮传动机构的基本型为外啮合直齿圆柱齿轮传动机构，可演化为斜齿圆柱齿轮传动机构、人字齿圆传动机构，可演化为斜齿圆柱齿轮传动机构、人字齿圆柱齿轮传动机构，可用渐开线齿形，也可用摆线齿形和柱齿轮传动机构，可用渐开线齿形，也可用摆线齿形和圆弧齿形，还可以演化为行星齿轮传动。圆弧齿形

5、，还可以演化为行星齿轮传动。(5)(5)圆锥齿轮传动机构的基本型圆锥齿轮传动机构的基本型 圆锥齿轮传动机构的基本型为外啮合置齿圆锥齿轮传动机构，圆锥齿轮传动机构的基本型为外啮合置齿圆锥齿轮传动机构，可演化为斜齿圆锥齿轮传动机构和曲齿圆锥齿轮传动机构可演化为斜齿圆锥齿轮传动机构和曲齿圆锥齿轮传动机构. . (6)(6)蜗杆传动机构的基本型蜗杆传动机构的基本型 蜗杆传动机构的基本型为阿基米德圆柱蜗杆传动机构，可演蜗杆传动机构的基本型为阿基米德圆柱蜗杆传动机构，可演化为延伸渐开线圆柱蜗杆传动机构、渐开线圆柱蜗杆传劫机构。化为延伸渐开线圆柱蜗杆传动机构、渐开线圆柱蜗杆传劫机构。. .(7)(7)内啮合

6、行星齿轮传动机构的基本型内啮合行星齿轮传动机构的基本型 内啮合行星齿轮传动杌构的基本型是指渐开线圆柱齿轮。可内啮合行星齿轮传动杌构的基本型是指渐开线圆柱齿轮。可演化为摆线针轮传动机构、谐波传动机构、内平动齿轮传动机构、演化为摆线针轮传动机构、谐波传动机构、内平动齿轮传动机构、活齿传动机构。活齿传动机构。例例 卡车翻斗卸料机构示意图卡车翻斗卸料机构示意图(8)(8)直动从动件平面凸轮机构的基本型直动从动件平面凸轮机构的基本型 直动从动件平面凸轮机构的基本型是指直动对心直动从动件平面凸轮机构的基本型是指直动对心尖底从动件平面凸轮机构，可演化为直动对心滚尖底从动件平面凸轮机构，可演化为直动对心滚子从

7、动件平面凸轮机构、直动对心平底从动件平子从动件平面凸轮机构、直动对心平底从动件平面凸轮机构、直动偏置从动平面凸轮机构。面凸轮机构、直动偏置从动平面凸轮机构。(9)(9)摆动从动件平面西轮机构的基本型摆动从动件平面西轮机构的基本型 摆动从动件平面凸轮机构的基本型是指摆动尖底摆动从动件平面凸轮机构的基本型是指摆动尖底从动件平面凸轮机构，基本型可演化为摆动滚子从动件平面凸轮机构，基本型可演化为摆动滚子从动件平面凸轮机构从动件平面凸轮机构t t摆动平底从动件平面凸轮摆动平底从动件平面凸轮机构。机构。(10)直动从动件圆柱凸轮机构的基本型直动从动件圆柱凸轮机构的基本型 直动从动件圆柱凸轮机构的基本型主要

8、指直动滚子从直动从动件圆柱凸轮机构的基本型主要指直动滚子从动件圆柱凸轮机构。动件圆柱凸轮机构。(11)摆动从动件圆柱凸轮机构的基本型摆动从动件圆柱凸轮机构的基本型 摆动从动件圆柱凸轮机构的基本型主要指摆动滚子从摆动从动件圆柱凸轮机构的基本型主要指摆动滚子从动件圆柱凸轮机构。动件圆柱凸轮机构。(12)带传动机构的基本型带传动机构的基本型 带传动机构的基本型是指平带传动机构，它可演带传动机构的基本型是指平带传动机构，它可演化为化为V带传动机构、圆带传动机构、活络带传动机构、圆带传动机构、活络V带传动机带传动机构、同步齿形带传动机杓。其基本型如图所示。构、同步齿形带传动机杓。其基本型如图所示。（13

9、）链传动机构的基本型）链传动机构的基本型 链传动机构的基本型可演化为多排链传动、齿链传动机构的基本型可演化为多排链传动、齿形链传动等，基本型如图所示形链传动等，基本型如图所示（1414）液压气动基本型）液压气动基本型 可演化为摆动缸、移动缸等。液压气动可演化为摆动缸、移动缸等。液压气动基本型如图基本型如图 液压缸液压缸控制阀控制阀油泵油泵油箱油箱（1515）螺旋传动机构）螺旋传动机构 基本型图基本型图1 1。 可演化为梯形、矩形、滚珠丝杠螺旋传动机构。可演化为梯形、矩形、滚珠丝杠螺旋传动机构。（1616）电磁传动基本型）电磁传动基本型 基本型图基本型图2 2。（1717）间歇运功基本型）间歇运

10、功基本型 基本型图基本型图3a3a、b b。图图1 1图图2 2图图3 32 2 机构的组合机构的组合（1 1）定义）定义 为满足不同的工作需要，把基本机构通过为满足不同的工作需要，把基本机构通过适当的方式连接起来组成一个机械系统，成为适当的方式连接起来组成一个机械系统，成为机构组合。并联、串联、混联、叠加等。机构组合。并联、串联、混联、叠加等。（2 2）特点）特点 组合系统中的每一个基本机构都独立于组组合系统中的每一个基本机构都独立于组合系统中，保持原来的结构和运动特性不变。合系统中，保持原来的结构和运动特性不变。（3 3）举例）举例 见图见图机构组合举例1、2齿轮；3、 7、8 、9、10

11、和3、4、5、6的机构组合（并联）1 1、2 2、4 4和和3 3、5 5、6 6的组合（串联）的组合（串联）3 组合机构组合机构（1 1）定义）定义 为满足不同的工作需要，把基本机构通过特为满足不同的工作需要，把基本机构通过特殊的方式组成一个具有新属性的机械系统，成为殊的方式组成一个具有新属性的机械系统，成为组合机构。组合机构。（2 2）特点）特点 组合系统中的每一个基本机构都不能保持原组合系统中的每一个基本机构都不能保持原来的结构和运动特性，需要不同的、新的分析方来的结构和运动特性，需要不同的、新的分析方法和设计方法。法和设计方法。（3 3）举例）举例图图1 1 图图2 2图图1 1：齿轮

12、机构与五杆机构组合齿轮机构与五杆机构组合 图图2 2：凸轮机构与五杆机构组合凸轮机构与五杆机构组合 形成复杂运动输出（形成复杂运动输出（F CF C）三三 机械控制系统（简讲）机械控制系统（简讲） : :机械控制、电气控制、液压与气动控制、综合机械控制、电气控制、液压与气动控制、综合控制。控制。1 1机械控制机械控制换向、运动分解、增减速等换向、运动分解、增减速等2 2电气控制电气控制继电器、继电器、PLCPLC、微机、智能控制等。、微机、智能控制等。3 3 液压控制液压控制换向、顺序控制、运动分解、增减速等换向、顺序控制、运动分解、增减速等4 1234 123的复合应用的复合应用举例举例1：机械运动的变换：机械运动的变换低速倒车档低速倒车档(1)-2(7)- 8- 6(1)-2(7)- 8- 6() )高速档高速档: :- - 中速档中速档: :(1)-2(3)- 4(1)-2(3)- 4(