北航机械原理及设计课件

汇报人：<XXX>2024-01-27北航机械原理及设计课件机械原理基本概念机构分析与综合方法齿轮传动原理与设计轴系零部件设计与选用连接与紧固方法机械设计创新方法与实例01机械原理基本概念原动机、传动机构、执行机构、控制机构等。机械系统的组成按功能分为动力机械、工作机械和信息机械；按结构特征分为机构系统和零部件系统。机械系统的分类机械系统组成与分类两构件直接接触并能产生相对运动的活动联接。低副（转动副和移动副）和高副（点接触和线接触）。运动副及其类型运动副的类型运动副的定义机构运动简图的概念用规定的符号和线条表示机构中各构件的运动关系和相对位置，并按比例尺绘制的图形。机构运动简图的绘制步骤确定原动件的位置；选择适当的比例尺；用规定的符号表示各构件和运动副；标明各构件的名称和尺寸。机构运动简图绘制02机构分析与综合方法010204机构自由度计算与判断机构自由度的定义与意义机构自由度计算的基本公式和方法常见机构自由度计算实例分析机构自由度判断与机构运动的确定性03平面连杆机构的基本类型和应用平面连杆机构的运动特性分析平面连杆机构的设计方法和步骤平面连杆机构优化设计的探讨01020304平面连杆机构分析与设计凸轮机构的基本类型和应用凸轮轮廓曲线的设计方法和步骤凸轮机构的从动件运动规律分析凸轮机构的动力学特性和优化设计凸轮机构分析与设计03齿轮传动原理与设计包括直齿、斜齿、人字齿等类型，具有结构紧凑、传动效率高、工作可靠等特点。圆柱齿轮传动圆锥齿轮传动蜗杆蜗轮传动用于相交轴之间的传动，具有可改变传动方向、重合度大、传动平稳等优点。适用于交错轴之间的传动，具有传动比大、结构紧凑、自锁性好等特点。030201齿轮传动类型及特点

渐开线齿轮啮合原理渐开线的形成通过发生线在基圆上作纯滚动，发生线上任一点的轨迹即为渐开线。渐开线齿轮的特点中心距可分性、啮合角不变性、压力角不变性等。渐开线齿轮的啮合过程两齿轮在啮合过程中，其啮合点始终位于两基圆的公切线上，且两齿轮的齿廓在啮合点处的公法线必与两基圆的公切线重合。模数的选择压力角的选择齿数的选择变位系数的选择齿轮传动参数选择与计算根据齿轮的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度确定模数，同时考虑齿轮的加工精度和成本等因素。在满足弯曲疲劳强度和接触疲劳强度的前提下，尽量选择较少的齿数以减小齿轮尺寸和重量。一般选择标准压力角20°，也可根据特殊需求选择其他压力角。通过变位可以调整齿轮的中心距、改善齿面接触状况、提高齿轮的承载能力等。04轴系零部件设计与选用根据承载方式可分为转轴、心轴和传动轴；根据轴线形状可分为直轴、曲轴和挠性轴。轴的类型一般选用碳素钢或合金钢，要求具有较高的强度和韧性，以及良好的耐磨性和耐腐蚀性。轴的材料需根据工作条件、载荷性质、转速高低、支承跨距及结构要求等因素综合考虑。轴的选择轴的类型、材料及选择轴承特点滚动轴承摩擦系数小，启动灵敏，运转精度高，但抗冲击能力较差；滑动轴承承载能力强，运转平稳，但摩擦系数大，启动不灵敏。轴承类型滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承包括球轴承、滚子轴承等；滑动轴承包括整体式滑动轴承、剖分式滑动轴承等。轴承选用需根据工作条件、载荷性质、转速高低、支承刚度及调心性能等因素综合考虑。轴承的类型、特点及选用联轴器类型01刚性联轴器和挠性联轴器两大类。刚性联轴器包括凸缘联轴器、夹壳联轴器等；挠性联轴器包括弹性套柱销联轴器、弹性柱销齿式联轴器等。离合器类型02牙嵌式离合器、摩擦式离合器和电磁式离合器等。联轴器、离合器选用03需根据工作条件、载荷性质、转速高低、结构要求及使用环境等因素综合考虑。同时，还需注意联轴器和离合器的安装、调整和维护等事项，以确保其正常运转和延长使用寿命。联轴器、离合器类型及选用05连接与紧固方法通过螺栓和螺母的配合实现连接，适用于承受拉力和压力的场景，连接强度高，装拆方便。螺栓连接两端均有螺纹的螺柱，连接时需将螺柱旋入被连接件的螺纹孔中，适用于较厚连接件的连接。双头螺柱连接螺钉直接旋入被连接件的螺纹孔中，无需螺母，适用于连接件之一较厚、结构紧凑和经常拆装的场合。螺钉连接螺纹连接类型及特点平键连接通过键的侧面与被连接件的键槽侧面相互挤压传递转矩，结构简单、装拆方便、对中性好。半圆键连接键呈半圆形，适用于锥形轴端与轮毂的连接，能自动适应轮毂键槽的斜度。楔键连接键的上下面是工作面，键的上表面有1:100的斜度，轮毂键槽底面有1:100的斜度。把楔键打入轮毂槽内，其底面与轮毂的键槽底面紧密接触，而上表面与轮毂键槽底面之间留有间隙。键连接类型及特点利用圆柱形的销子与被连接件的销孔相互挤压实现连接，适用于定位精度要求不高、受载较小的场合。圆柱销连接销子呈圆锥形，具有自锁性能，适用于定位精度要求较高、受载较大的场合。圆锥销连接将开口销插入被连接件的销孔中，然后将开口销的尾部分开，实现与被连接件的紧固，适用于连接件之一较薄、要求装拆方便的场合。开口销连接销连接类型及特点06机械设计创新方法与实例发散性思维收敛性思维逆向思维类比思维创新设计思维与方法01020304鼓励自由联想，探索多种可能性，打破传统思维的束缚。针对特定问题，进行逻辑分析和归纳，寻求最优解决方案。从问题的反面或对立面进行思考，发现新的设计思路。借鉴其他领域的成功经验或方法，应用于机械设计领域。利用计算机技术进行建模、分析和优化，提高设计效率和准确性。计算机辅助设计（CAD）对复杂结构进行力学分析和优化，预测产品性能和可靠性。有限元分析（FEA）通过改变结构的材料分布和连接方式，实现轻量化设计和性能提升。拓扑优化快速制造复杂形状和结构的产品，缩短研发周期和降低成本。3D打印技术现代设计方法应用实例结合人工智能、大数据等技术，实现自动化、智能化的设计流程