机械工程导论第二章课件

第二章机械工程基础第二章机械工程基础第二章机械工程基础机器的结构2.2零件的种类及表面组成2.4机械系统及其功能与组成2.1工程材料2.3零件的互换性与公差2.5第二章机械工程基础机器的结构2.2零件的种类及表面组成2.系统本身又可以分为若干个子系统，子系统里有时还可以分出更小的小子系统；反过来，系统本身还可以作为更大系统的一个子系统。机械系统系统本身又可以分为若干个子系统，子系统里有时还可以分出更小的任何机械产品都是由若干个零部件及装置组成的一个特定系统。机械系统机器能量的转换，运动形式的转换机床、纺织机、收割机设备能量、物料形态与性质的转变化工容器、反应塔、变压器仪器信息与信号的变换应变仪、流量仪、振动试验台任何机械产品都是由若干个零部件及装置组成的一个特定系统。机械机器的功能与性能所谓功能，是某种产品使用中表现出来的具体功用。美国工程师麦尔斯指出：“顾客购买的不是产品本身，而是产品所具有的功能”。功能是产品的核心和本质。机器的功能与性能所谓功能，是某种产品使用中表现出来的具体功用功能非必要功能附加功能必要功能基本功能机器功能的分类机器的功能与性能功能非必要附加必要基本机器功能的分类机器的功能与性能机器的功能与性能机器的功能与性能性能要求动力要求可靠性和寿命要求安全性要求体积和质量要求经济性要求环境保护要求产品制造要求其他要求运动要求机器的规格与性能性能动力要求可靠性和安全性要求体积和经济性要求环境保护要求产机器的功能与性能功能与性能的区别是什么？就是本和质的区别。功能是指产品的用途，产品的用途越广表示功能越多。性能就是产品的质量，性能越高表示质量越好。机器的功能与性能功能与性能的区别是什么？机器的功能与性能保证基本功能满足使用功能剔除多余功能增加新颖及外观功能机器的功能与性能保证基本功能满足使用功能剔除多余功能增加新颖动力系统传动系统功能执行系统机器的组成传统机器包含如下三个部分：机器的动力源，动力机分为一次动力机和二次动力机一次动力机：把自然界的能源（一次能源）直接转变为机械能的机械。如汽车、飞机、轮船等二次动力机：把二次能源（电能）或由电能产生的液压能、气压能转变为机械能的机械。如电动机、液压马达等动力系统传动系统功能机器的组成传统机器包含如下三个部分：机器机器的组成把动力机的动力和运动传递给功能执行系统的中间装置传动链：组成传动联系的一系列传动件组成：变速装置、起停或换向装置、制动装置及安全保护装置功能：减速或增速；变速；改变运动规律或形式；传递动力动力系统传动系统功能执行系统机器的组成把动力机的动力和运动传递给功能执行系统的中间装置动机器的组成通常处于机械系统的末端，直接与作业对象接触传递和变换运动与动力夹持、搬运、输送、分度与转位、检测、施力动力系统传动系统功能执行系统机器的组成通常处于机械系统的末端，直接与作业对象接触动力系统操作与控制系统动力系统传动系统功能执行系统传感器检测执行装置的输出测量运动情况，并将结果随时反馈给控制系统由程序给定运动规律前馈控制反馈控制传感器发出指令调节伺服电机的运动检测伺服电机的输出现代机器新增了操作与控制系统，控制各部分运动机器的组成操作与控制系统动力系统传动系统功能传感器检测执行装置的输出测第二章机械工程基础机器的结构2.2零件的种类及表面组成2.4机械系统及其功能与组成2.1工程材料2.3零件的互换性与公差2.5第二章机械工程基础机器的结构2.2零件的种类及表面组成2.机器的结构1机器的功能与结构的关系2机械的运动形态与变换3机、电、液机构组合的运动与控制4机械运动与控制机器的结构1机器的功能与结构的关系2机械的运动形态与变换3机洗涤漂洗脱水洗衣机的结构与功能机器的功能与结构的关系电动机——带轮和传动带——波动轴（180r/min）功能不同，但动作基本不变波动和内桶（1000r/min）——离心力甩掉水分减速器、离合器、自动程序控制器洗衣机的结构与功能机器的功能与结构的关系电动机——带轮和传动机架连杆连架杆连架杆机构简图（曲柄摇杆机构）机器的功能与结构的关系机器的表达：特定的符号、线条等图形语言来表明机器内部的构成及机构运动的传递情况。机架连杆连架杆连架杆机构简图机器的功能与结构的关系机器的表达

曲柄：整周运动摇杆：往复摆动

运动特点：原动件的等速转动变为从动件的不等速往复摆动；反之原动件的往复摆动变为从动件的整周运动（1）全转动副四杆机构的基本型工程中常见的机构的基本类型曲柄：整周运动（1）全转动副四杆机构的基本型工程中常见的机（1）全转动副四杆机构的基本型工程中常见的机构的基本类型（1）全转动副四杆机构的基本型工程中常见的机构的基本类型（1）全转动副四杆机构的基本型工程中常见的机构的基本类型演化机构：双曲柄机构（1）全转动副四杆机构的基本型工程中常见的机构的基本类型演化（1）全转动副四杆机构的基本型工程中常见的机构的基本类型演化机构：双摇杆机构（1）全转动副四杆机构的基本型工程中常见的机构的基本类型演化（2）含有一个移动副四杆机构的基本型工程中常见的机构的基本类型（2）含有一个移动副四杆机构的基本型工程中常见的机构的基本类（2）含有一个移动副四杆机构的基本型工程中常见的机构的基本类型（2）含有一个移动副四杆机构的基本型工程中常见的机构的基本类(c)(a)曲柄滑块机构(b)转动导杆机构(c)摆动导杆机构（2）含有一个移动副四杆机构的基本型工程中常见的机构的基本类型(c)(a)曲柄滑块机构(b)转动导杆机构(c)摆动(a)(b)(c)（3）含有两个移动副四杆机构的基本型工程中常见的机构的基本类型(a)(b)(c)（3）含有两个移动副四杆机构的基本型工程中按照两个移动副所处位置的不同，可分成四种型式双滑块机构双转块机构工程中常见的机构的基本类型双滑块机构.avi双转块机构.avi按照两个移动副所处位置的不同，可分成四种型式双滑块机构双转块（4）齿轮传动机构的基本型工程中常见的机构的基本类型（4）齿轮传动机构的基本型工程中常见的机构的基本类型（4）齿轮传动机构的基本型工程中常见的机构的基本类型（4）齿轮传动机构的基本型工程中常见的机构的基本类型（5）蜗杆传动机构的基本型阿基米德圆柱蜗杆传动机构渐开线圆柱蜗杆传动机构工程中常见的机构的基本类型（5）蜗杆传动机构的基本型阿基米德圆柱蜗杆传动机构工程中常见（6）凸轮机构的基本型工程中常见的机构的基本类型平面凸轮机构（6）凸轮机构的基本型工程中常见的机构的基本类型平面凸轮机构工程中常见的机构的基本类型工程中常见的机构的基本类型全转动副四杆机构一个移动副四杆机构两个移动副四杆机构液压传动机构气压传动机构间歇运动机构蜗杆传动机构带传动机构链传动机构直动从动件平面凸轮机构摆动从动件平面凸轮机构直动从动件圆柱凸轮机构摆动从动件圆柱凸轮机构圆柱齿轮传动机构锥齿轮传动机构内啮合行星齿轮传动机构螺旋传动机构电磁传动机构工程中常用的基本类型齿轮传动凸轮机构工程中常见的机构的基本类型全转动副四杆机构一个移动副四杆机构两个移动副四杆机构液压传动机械运动形态与变换连续转动到连续转动的运动变换与实现机构1连续转动到间歇运动的变换与实现机构2连续转动到往复摆动的运动变换与实现机构3连续转动到往复直线移动的运动变换与实现机构4直线移动转换为直线移动的运动变换与实现机构5直线移动转换为定轴转动或往复摆动的运功变换与实现机构6机械运动形态与变换连续转动到连续转动的运动变换与实现机构1连（1）齿轮传动机构（平行轴齿轮传动）机械运动形态与变换（连续转动到连续转动）（1）齿轮传动机构（平行轴齿轮传动）机械运动形态与变换（连续（1）齿轮传动机构（相交轴齿轮传动）机械运动形态与变换（连续转动到连续转动）（1）齿轮传动机构（相交轴齿轮传动）机械运动形态与变换（连续（1）齿轮传动机构（交错轴齿轮传动）机械运动形态与变换（连续转动到连续转动）（1）齿轮传动机构（交错轴齿轮传动）机械运动形态与变换（连续（5）绳索传动机构机械运动形态与变换（连续转动到连续转动）一轮缠绕，另一轮退饶，故两轮之间可有多个中间轮。（5）绳索传动机构机械运动形态与变换（连续转动到连续转动）一（5）绳索传动机构不能传递较大载荷机械运动形态与变换（连续转动到连续转动）（5）绳索传动机构不能机械运动形态与变换（连续转动到连续转动（6）液力传动机械运动形态与变换（连续转动到连续转动）液力耦合器1-主动轮2-从动轮3-壳体利用液体的动能把主动轮的转动传递

到从动轮。（6）液力传动机械运动形态与变换（连续转动到连续转动）液力耦蜗杆传动机构绳索传动机构齿轮传动机构带传动机构链传动机构钢丝软轴传动机构瞬心线机构万向联轴器液力传动连杆机构连续转动连续转动机械运动形态与变换（连续转动到连续转动）蜗杆传动机构绳索传动机构齿轮传动机构带传动机构链传动机构钢丝（1）槽轮机构外啮合槽轮机构.flv机械运动形态与变换（连续转动到间歇运动）内啮合槽轮机构.flv（1）槽轮机构外啮合槽轮机构.flv机械运动形态与变换（连续（2）棘轮机构棘轮机构.rm

优点：结构简单、制造方便、运动可靠、转角可调

缺点：工作时有较大的冲击和噪声，运动精度较差

适用于速度较低和载荷不大的场合机械运动形态与变换（连续转动到间歇运动）（2）棘轮机构棘轮机构.rm优点：结构简单、制造方便、运动槽轮机构棘轮机构分度凸轮机构不完全齿轮机构连续转动间歇运动机械运动形态与变换（连续转动到间歇运动）槽轮机构棘轮机构分度凸轮机构不完全齿轮机构连续转动间歇运动机机械运动形态与变换（连续转动到往复摆动）机械运动形态与变换（连续转动到往复摆动）机械运动形态与变换（连续转动到往复摆动）机械运动形态与变换（连续转动到往复摆动）斜面机构液压机构具有两个移动副的连杆机构移动凸轮机构直线移动直线移动机械运动形态与变换（直线移动到直线移动）斜面机构液压机构具有两个移动副移动凸轮机构直线移动直线移动机机械运动形态与变换（直线移动到定轴转动或往复摆动）摆臂移动凸轮机构机械运动形态与变换（直线移动到定轴转动或往复摆动）摆臂移动凸机械运动形态与变换（直线移动到定轴转动或往复摆动）直线螺旋到摆动的转换机构机械运动形态与变换（直线移动到定轴转动或往复摆动）直线螺旋到机、液机构的控制系统手动控制1机动控制2微机控制3手动操作换向阀和流量阀机动控制换向阀手动操作流量阀通断电控制阀芯延时软件或硬件实现顺序动作机、液机构的控制系统手动控制1机动控制2微机控制3手动操作机机、电、液机构组合的运动与控制2、电磁机构利用电磁效应产生的磁力完成机械运动利用切割磁力线作用产生电信号，并对其处理后判断振动位移大小和频率电—磁—机械运动工作原理反电磁机构运动形态变化多用于磁电式位移和速度传感器机、电、液机构组合的运动与控制2、电磁机构利用电磁效应利用切机、电、液机构组合的运动与控制2、电磁机构电动锤机构电磁开关1、2—线圈3—锤头4—电磁铁

5—吸合杆6—电路开关7—反位弹簧机、电、液机构组合的运动与控制2、电磁机构电动锤机构电磁开关机械运动与控制1机械运动的换向与控制2机械运动的调速与控制3机械运动的离合与控制4机械运动的制动与控制机械运动与控制1机械运动的换向与控制2机械运动的调速与控制32、直线移动的换向与控制机械运动的换向与控制双滑块机构2、直线移动的换向与控制机械运动的换向与控制双滑块机构2、直线移动的换向与控制机械运动的换向与控制凸轮机构2、直线移动的换向与控制机械运动的换向与控制凸轮机构机械运动的调速与控制齿轮减速器变速器调速电动机其他减速装置带传动链传动摩擦传动有级变速无级变速机械运动的调速与控制齿轮变速器调速其他带传动有级变速机械运动的离合与控制离合器压嵌式离合器多片式摩擦离合器电磁离合器离合器：原动机不停止的状态下，暂时中止执行机构的工作手动离合器和电动离合器机械运动的离合与控制离合器压嵌式离合器多片式摩擦电磁离合器离机械运动的制动与控制杠杆带式制动器制动器机械运动的制动与控制杠杆带式制动器制动器机械运动的制动与控制闸瓦式制动器机械运动的制动与控制闸瓦式制动器材料是指人类用以制造各种有用器件的物质1、材料与人类文明工程材料概述哥伦比亚号航天飞机材料是指人类用以制造各种有用器件的物质1、材料与人类文明工程工程材料概述2、工程材料的种类工程材料：用于制造工程结构和机械零件并主要要求力学性能的结构材料金属材料非金属材料复合材料按化学成分、结合键的特点分类工程材料概述2、工程材料的种类工程材料：用于制工程材料概述2、工程材料的种类结构材料功能材料按用途分按应用领域分类信息材料能源材料建筑材料生物材料航空材料……工程材料概述2、工程材料的种类结构功能材料按用途分按应用领域金属材料碳素钢1合金钢2铸铁3非铁金属及其合金4金属材料金属材料碳素钢1合金钢2铸铁3非铁金属及其合金4金属材料金属材料带材异形材板材管材金属材料带材异形材板材管材名称牌号举例应用举例说明纯铜T1电线、导电螺钉以及各种管道纯铜分为T1~T4四种，如T1（一号铜）铜的质量分数为99.95%，T4为99.5%普通黄铜H62散热器、垫圈、弹簧、各种网、螺钉以及其他零件等“H”表示黄铜，后面数字表示铜的质量分数，如62表示铜的质量分数60.5%~63.5%纯铝1070A10601050A电缆、电器零件、装饰件以及日常生活用品等铝的质量分数98%~99.7%铸铝合金ZL102耐磨性中上等，用于制造负荷不大的薄壁零件“Z”表示铸，“L”表示铝，后面数字表示序号金属材料4、非铁金属及其合金名称牌号举例应用举例说明纯铜T1电线、导电螺钉以及各种管道纯高分子材料：以一类称为“高分子”的化合物（或称树脂）为主要原料，加入各种填料或助剂而制成的有机材料高分子材料烯丙酰氯-苯乙烯以分子键和共价键为主塑性、耐蚀性、电绝缘性、减振性好，密度小包括塑料、橡胶及合成纤维等高分子材料：以一类称为“高分子”的化合物（或称树脂）为主要原高分子材料1、塑料1聚乙烯（PE）：产量最大2聚甲醛（POM）：最耐疲劳3有机玻璃：打不碎的玻璃4聚四氟乙烯（PTFE）：最耐腐蚀5泡沫塑料：密度最小高分子材料1、塑料1聚乙烯（PE）：产量最大2聚甲醛（POM聚乙烯（PE）由低分子乙烯经聚合而成的一种热塑性树脂优点：相对密度小、耐低温、电绝缘性能好、耐腐蚀缺点：强度、刚度、表面硬度低，耐热性低，易老化常用于齿轮、轴承、管道及电线包皮等高分子材料聚乙烯（PE）由低分子乙烯经聚合而成的一种热塑性树脂高分子材高分子材料2、橡胶使生胶分子交联为网状结构，天然橡胶中常加1、硫化剂常为有机化合物，缩短硫化时间2、促进剂常选硬脂酸、精制蜡、凡士林，增加橡胶塑性3、软化剂橡胶中常加各种添加剂高分子材料2、橡胶使生胶分子1、硫化剂常为有机化2、促进剂常高分子材料2、橡胶高弹性、储能、耐磨、隔音、绝缘1、性能制造密封件、减振件、轮胎、电线等2、用途橡胶的性能及用途高分子材料2、橡胶高弹性、储能、耐磨、隔音、绝缘1、性能制造高分子材料2、橡胶橡胶树上流出的胶乳加工而成，综合性能好，具有高强的绝缘性和防振性能1、天然橡胶产量最大的丁苯橡胶2、合成橡胶具有特殊性能的橡胶3、特殊橡胶常用橡胶材料高分子材料2、橡胶橡胶树上流出1、天然橡胶产量最大的2、合成高分子材料3、化学纤维化学纤维：凡能保持长度比本身直径大100倍的均匀条状或丝状的高分子材料纤维天然纤维化学纤维人造纤维合成纤维高分子材料3、化学纤维化学纤维：凡能保持长度比本身直陶瓷材料1、陶瓷分类特种陶瓷金属陶瓷传统陶瓷工程陶瓷陶瓷材料1、陶瓷分类特种陶瓷金属陶瓷传统陶瓷工程陶瓷零件的种类轴类零件

d)主轴e)偏心轴f)凸轮轴零件的种类轴类零件零件的种类盘套类零件a)端盖b)齿轮c)蜗轮d)带轮e)轴套f)轴承套g)尾座套零件的种类盘套类零件零件的种类支架箱体类零件a)单孔支架b)双孔支架c)箱体零件的种类支架箱体类零件零件的种类六面体类零件零件的种类六面体类零件零件的种类特殊类零件零件的种类特殊类零件尺寸等几何参数的互换1、装配互换代换后满足使用性能要求2、功能互换互换性的基本要求互换性与公差的概念1、互换性的概念几何参数指零件的尺寸、几何形状、相互位置、表面粗糙度等尺寸等几何参数的互换1、装配互换代换后满足使用性能要求2、功指零部件在装配或更换时，无需挑选、辅助加工或修配就能顺利装在机器上并满足使用的性能1、完全互换性指一批零件有选择地进行互换。通常采用概率法、分组法或调整法等工艺措施，实现顺利装配并在功能上达到使用性能要求。2、不完全互换性按互换程度分互换性与公差的概念1、互换性的分类指零部件在装配或更换时，无需挑选、1、完全互换性指一批零件有特点：零件无需选择修整，即达装配要求。装配过程简单，生产率高，对工人要求不高，便于组织自动化装配；在各种生产类型中都应优先采用。1、完全互换性按互换程度分互换性与公差的概念1、互换性的分类特点：零件无需选择修整，即达装配要求。1、完全互换性按互换程优点：在保证装配、配合功能要求的前提下，能适当放宽制造公差，使得加工容易，降低制造成本。缺点：降低了互换水平，不利于部件、机器的装配和维修。不完全互换性按互换