机械设计基础(第六版)课件

机械设计基础(第六版)课件汇报人：AA2024-01-12contents目录绪论机构的结构分析平面连杆机构凸轮机构齿轮传动轮系其他常用机构机械零件设计概论01绪论机械设计基础是机械类专业的一门重要技术基础课，主要研究常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论及计算方法。课程性质课程内容包括机械设计总论、连接、机械传动、轴系零部件和其他常用零部件等。通过本课程的学习，学生应掌握常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论及计算方法，并具备运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力。课程内容机械设计基础课程的性质和内容培养学生掌握机械设计的基本理论、基本知识和基本技能，具有进行机械设计的基本能力，为学习后续课程和从事机械设计工作打下必要的基础。通过本课程的学习，学生应能综合运用所学理论和方法，分析解决工程实际问题，具备创新精神和实践能力。机械设计基础课程的任务和目标课程目标课程任务

机械设计基础课程的学习方法理论学习认真听讲，理解并掌握基本概念、基本原理和基本方法。做好笔记，及时复习巩固所学内容。实践应用结合实验、课程设计和课外科技活动，加深对理论知识的理解，提高分析和解决问题的能力。自主学习充分利用图书馆、网络等资源，拓宽知识面，了解学科前沿动态。积极参与课堂讨论和小组学习，提高学习效果。02机构的结构分析机构由构件和运动副两个基本要素组成。构件是机构中的运动单元体，而运动副则是两构件直接接触并能产生相对运动的活动联接。组成要素根据运动副的类型，机构可分为低副机构和高副机构。低副机构包括转动副和移动副，而高副机构则包括凸轮机构、齿轮机构等。基本类型机构组成要素和基本类型机构运动简图为便于对机构进行分析和设计，常需根据机构的实际情况，将其用简单的线条和符号绘制成机构运动简图。表示方法在机构运动简图中，构件用线段表示，运动副的位置用符号表示，构件的长度按比例尺绘制，而运动副的类型和构件的相对尺寸则可不按比例尺绘制。机构运动简图及表示方法平面机构自由度计算机构的自由度是指机构中独立运动的构件数目。在平面机构中，自由度的计算可根据公式F=3n-2Pl-Ph进行，其中n为构件数，Pl为低副数，Ph为高副数。机构具有确定运动的条件一个机构要具有确定的运动，其自由度数必须与机构的原动件数相等。若自由度数大于原动件数，则机构的运动不确定；若自由度数小于原动件数，则机构将无法运动。平面机构自由度计算及机构具有确定运动的条件03平面连杆机构滑块四杆机构含有一个移动副的平面四杆机构，常用于将旋转运动转换为直线运动或将直线运动转换为旋转运动。铰链四杆机构由四个铰链和四个杆件组成，是最基本的平面四杆机构。根据杆长条件的不同，可分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。导杆机构含有两个移动副的平面四杆机构，其中一个移动副的构件作为导杆，用于引导或支撑另一个移动副的构件。平面四杆机构的基本类型和应用某些平面四杆机构在主动件等速转动时，从动件具有急回特性，即往返速度不同。这一特性常用于提高机构的传动效率。急回特性在某些平面四杆机构中，当主动件处于特定位置时，从动件会出现卡死或无法运动的现象。设计时需考虑避免或利用死点位置。死点位置压力角是作用在从动件上的驱动力与该力作用点的绝对速度之间所夹的锐角。传动角是压力角的余角，用于衡量机构的传动性能。压力角和传动角平面四杆机构的基本特性根据实际需求选择合适的平面四杆机构类型，如铰链四杆机构、滑块四杆机构或导杆机构。选型设计在满足特定约束条件下，确定各构件的尺寸和位置关系，以实现所需的运动规律和力学性能。尺度综合运用优化算法对平面四杆机构的尺寸、形状和拓扑结构进行优化，以提高机构的性能指标，如减小体积、减轻重量、提高刚度等。优化设计平面四杆机构的设计04凸轮机构凸轮机构广泛应用于各种自动机械、仪器和操纵控制装置中，如内燃机的配气机构、缝纫机的驱动机构等。应用根据凸轮的形状和运动形式，凸轮机构可分为盘形凸轮机构、移动凸轮机构和圆柱凸轮机构等。类型凸轮机构的应用和类型等加速等减速运动规律从动件在推程和回程中先作等加速运动，后作等减速运动，这种运动规律使凸轮轮廓曲线为抛物线或余弦曲线。余弦加速度运动规律从动件在推程和回程中按余弦加速度规律运动，这种运动规律使凸轮轮廓曲线为正弦曲线。等速运动规律从动件在推程和回程中作等速运动，这种运动规律使凸轮轮廓曲线为直线或圆弧。从动件的常用运动规律根据选定的从动件运动规律，用图解法求出凸轮的轮廓曲线。这种方法直观、简便，但精度较低。图解法根据选定的从动件运动规律和凸轮的基圆半径，用解析法求出凸轮的轮廓曲线方程。这种方法精度高，但计算较复杂。解析法利用计算机进行凸轮轮廓曲线的设计，可以大大提高设计精度和效率。计算机辅助设计法凸轮轮廓曲线的设计基圆半径的确定01基圆半径是凸轮机构的基本尺寸之一，它的大小直接影响机构的紧凑性和从动件的运动规律。基圆半径应根据从动件的运动规律和机构的紧凑性要求进行选择。压力角的确定02压力角是凸轮机构的重要参数之一，它的大小直接影响机构的传力性能和效率。压力角应根据从动件的运动规律和机构的传力要求进行选择。滚子半径的确定03对于滚动从动件，滚子半径的大小直接影响机构的紧凑性和传力性能。滚子半径应根据从动件的运动规律和机构的紧凑性要求进行选择。凸轮机构基本尺寸的确定05齿轮传动特点齿轮传动具有传动比准确、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等优点。但同时也存在制造和安装精度要求高、成本较高等缺点。类型根据齿轮的轴线相对位置，齿轮传动可分为平行轴线传动、相交轴线传动和交错轴线传动三类。其中，平行轴线传动包括直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动等；相交轴线传动包括直齿圆锥齿轮传动、斜齿圆锥齿轮传动等；交错轴线传动包括蜗杆蜗轮传动等。齿轮传动的特点和类型齿廓啮合基本定律定律内容齿廓啮合基本定律是指两齿轮在传动过程中，其齿廓在任一点处的公法线必须与两齿轮连心线交于一定点，该定点称为节点。定律意义齿廓啮合基本定律是齿轮正确啮合的必要条件，它保证了齿轮传动的连续性和平稳性。VS渐开线齿廓是一种常用的齿轮齿形，其齿廓形状由渐开线方程确定。渐开线齿廓具有制造简单、啮合性能好等优点。啮合特性渐开线齿廓在啮合过程中，其接触点处的公法线与两齿轮连心线交于节点，保证了传动的连续性和平稳性。同时，渐开线齿廓还具有可分性，即两个渐开线齿轮的中心距略有变化时，其瞬时传动比仍可保持不变。渐开线齿廓渐开线齿廓及其啮合特性渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数包括模数m、压力角α、齿数z等。其中，模数是齿轮尺寸计算的主要依据，压力角决定了齿形的形状和大小，齿数则影响齿轮的传动比和中心距。基本参数渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸包括分度圆直径d、齿顶圆直径da、齿根圆直径df、基圆直径db等。这些尺寸可以通过基本参数计算得出，对于不同模数和齿数的齿轮，其几何尺寸也有所不同。几何尺寸两渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是模数和压力角分别相等。同时，为了保证传动的连续性和平稳性，两齿轮的中心距也需要满足一定的条件。渐开线直齿圆柱齿轮在啮合传动过程中，具有传动比准确、效率高、结构紧凑等优点。但由于制造和安装误差的存在，其实际传动性能可能会受到一定影响。为了提高传动性能，可以采取一些措施如提高制造精度、采用修形技术等。正确啮合条件传动特性渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动06轮系轮系的分类定轴轮系周转轮系轮系的应用轮系的类型和应用01020304根据轮系运转时各齿轮的轴线位置是否固定，可分为定轴轮系和周转轮系。各齿轮的轴线位置固定不动的轮系。至少有一个齿轮的轴线位置不固定，而是绕其他齿轮的轴线回转的轮系。实现大传动比、实现远距离传动、实现变速和换向传动、实现分支传动等。定轴轮系中，输入轴与输出轴的转速之比。传动比定义传动比计算注意事项根据齿轮齿数的比例关系，通过连乘或连除计算得出。在计算传动比时，需注意各齿轮的转向和齿数，以及是否存在变位齿轮等情况。030201定轴轮系的传动比计算周转轮系中，输入轴与输出轴的转速之比。传动比定义需考虑行星轮的公转和自转，采用相对运动原理进行计算。传动比计算在计算周转轮系的传动比时，需特别注意行星架转速的计算，以及各构件之间的相对运动关系。注意事项周转轮系的传动比计算03注意事项在计算混合轮系的传动比时，需先判断其类型，再选择合适的计算方法，同时要注意各部分的转向和齿数等参数。01传动比定义混合轮系中，输入轴与输出轴的转速之比。02传动比计算将混合轮系拆分为定轴轮系和周转轮系两部分，分别进行计算后再综合得出。混合轮系的传动比计算07其他常用机构由棘轮和棘爪组成的一种间歇运动机构，常用于低速、轻载的场合。棘轮机构由带有均布的径向槽的槽轮和带有圆柱销的拨盘组成，适用于中速、轻载、动力不大的场合。槽轮机构由两个不同齿数的齿轮组成，适用于两个轴之间的间歇传动。不完全齿轮机构间歇运动机构螺旋传动的类型根据螺旋副的摩擦性质不同，可分为滑动螺旋、滚动螺旋和静压螺旋等。滑动螺旋机构由螺杆、螺母、导程套、滑块等组成，常用于将旋转运动转换为直线运动。滚动螺旋机构在螺杆和螺母之间装有滚动体，以减小摩擦阻力，提高传动效率。螺旋机构球笼式万向联轴节由外球笼、内球笼和钢球组成，具有结构紧凑、传动效率高、角度补偿能力大等优点。球叉式万向联轴节由两个叉形零件和一个钢球组成，适用于两轴夹角较小、传递扭矩较大的场合。十字轴式万向联轴节由两个叉形零件和一个十字轴组成，允许两轴之间有较大的夹角。万向联轴节08机械零件设计概论123机械零件是构成机器的基本单元，具有特定的形状、尺寸和表面质量，能够实现特定的功能。机械零件的基本概念根据机器的整体设计要求和零件的使用条件，选择合适的材料、结构和工艺，设计出满足使用要求的机械零件。机械零件设计的任务明确设计任务、进行调查研究、确定设计方案、进行详细设计、编写设计文件等。机械零件设计的基本步骤机械零件设计概述强度计算的基本概念强度计算是机械零件设计中的重要环节，其目的是确定零件在给定载荷下的应力和变形，以验证其是否满足强度要求。强度计算的基本方法包括理论计算、经验公式计算和有限元分析等。其中，理论计算基于弹性力学和材料力学原理，经验公式则基于大量实验数据的统计分析，而有限元分析则是一种数值计算方法。强度计算中的注意事项需要准确确定载荷的大小和性质、选择合适的强度理论、考虑零件的应力集中和尺寸效应等因素。机械零