机械设计基础课件全面

绪论
(4)工艺性要求 这包含两个方面1）装配工艺形2）零件加工工艺性。 (5)可靠性要求 要求机械系统在预定的环境条件下和寿命期限内，具 有保持正常工作状态的性能，这就称为可靠性。 2.机械零件设计的基本准则及一般步骤 (1)根据零件的使用要求（如功率、转速等），选择零 件的类型及结构型式，并拟定计算简图。 (2)分析作用在零件上的载荷（拉、压力，剪切力）。 (3)根据零件的工作条件，按照相应的设计准则，确定 许用应力。


§2.3四杆机构特性
柄。而且一般原动件为曲柄 。而在四杆机构中是否存在曲柄， 取决于机构中各构件间的相对尺寸关系。 设a<d，若AB杆能绕A整周
一、四杆机构存在曲柄的条件 铰链四杆机构的三种基本型式的区别在于它的连架杆是否为曲
回转，则AB杆应能够占据与AD 共线的两个位臵AB’和AB”。 由图可见，为使AB杆能转至 位臵AB’，各杆长度应满足：
§1-1

平面机构的组成
2.运动副 1）运动副定义 机构中各个构件之间必须有确定的相对运动，因此，构件的连接 既要使两个构件直接接触，又能产生一定的相对运动，这种直接 接触的活动连接称为运动副。 2） 运动副的分类 （1）按两个构件运动关系分为平面运动副和空间运动副 （2）按其接触形式分：高副点线接触的运动副 低副面接触的运动副。 （3）按其相对运动形式分 转动副（回转副或铰链）移动副、螺 旋副、球面副。
【例2-1】如图2-6所示为以颚式碎矿机。当曲轴2绕其轴心O连续转 动时，动颚板3作往复摆动，从而将处于动颚板3和固定颚板6之间 的矿石7轧碎。试绘制此碎矿机的机构运动简图。
解：（1）运动分析 右图所示 此碎矿机由原动件曲轴2 （构件1为固装于曲轴2 上的飞轮）、动颚板3、 摆杆4、机架5等4个构件 组成，固定颚板6是固定 安装在机架上的。


§1-2 平面机构运动简图 一、用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对 位臵，并能完全反映机构特征的简图。 二、绘制： 表1-1 1、运动副的符号 转动副：

2、构件符号：
表1-2

3、机构运动简图的绘制，（模型，鄂式破碎机） 1）分析机构，观察相对运动； 2）找出所有的构件与运动副； 3）选择合理的位臵，即能充分反映机构的特性； 4）确定比例尺， 5）用规定的符号和线条绘制成间图。（从原动件开始画）
曲柄滑块机构 曲柄滑块机构
2．导杆机构 在图a所示的对心曲 柄滑块机构中，若改取 构件1为机架，则机构演 化为导杆机构。图 b。 3．曲柄摇块与曲柄转块机构 在图a中若改取构件2为机架， 当l1< l2时，随构件1的转动，滑块3只在一定角度范围内摆动，该构 件称为曲柄摇块机构；当l1> l2时，则滑块3可作整周转动，我们 称为曲柄转块机构。 4．移动导杆机构 在图 a中，如取滑块3为机架，则该机构演化成移动导杆机构
《机械设计基础》

绪论
一、本课程研究的对象及内容 1． 研究对象 机械应用实例：内燃机 机械 是机构和机器的总称。 机构 是指一种用来 传递与变换运动和力的 可动装臵。 机器 是指一种执行机械运动装臵， 可用来变换和传递能量、物料和信息
绪论
（1）机构指一种用来传递与变换运动和力的可动装臵。 如常见的机构有带传动机构、链传动机构、齿轮机构、 凸轮机构、连杆机构、螺旋机构等等 （2）机器是指一种执行机械运动装臵，可用来变换和传 递能量、物料和信息。 由实例可看出，各种机器的主要组成部分都是各种机 构。所以可以说，机器乃是一种可用来变换或传递能 量、物料与信息的机构组合体。 （3）机器的结构 传统的机器由如下三个部分组成： 原动件—传动部分—执行部分 现代机器一般由如下四个部分组成 原动件—传动部分—执行部分
3．双摇杆机构：两连架杆都是 摇杆的机构，如图所示的鹤式 起重机构，保证货物水平移动。


二、机构的演化 机构的演化方法有三种： 1 ）通过改变构件的形状和相对尺寸进 行演化，如图2—8的演化；2）通过改变运动副尺寸进行演化； 3） 通过选用不同构件作为机架进行演化。 1．滑块机构 如图所示，当构件1能整周回转成为曲柄时，该机构称为曲柄滑块 机构；否则该机构称为摆杆滑块机构。

三、死点 如图：当以摇杆CD为主动件， 则当连杆与从动件曲柄共线时， 机构的传动角γ＝0°，这时主 动件CD通过连杆作用于从动件 AB上的力恰好通过其回转中心， 出现了不能使构件AB转动的 “顶死”现象，机构的这种位臵称为“死点” 在工程上，为了使机构能够顺利通过死点而正常运转，必须采用 适当的措施，如发动机上安装飞轮加大惯性力，或利用机构的组合 错开死点位臵，例如机车车轮的联动装臵。
送动力。
§ 2.1 平面四杆机构的类型及应用
在此机构中，AD固定不动， 称为机架；AB、CD两构件 与机架组成转动副，称为 连架杆；BC称为连杆。在 连架杆中，能作整周回转的 构件称为曲柄，而只能在一 定角度范围内摆动的构件称为 摇杆。
一、铰链四杆机构基本类型
根据机构中有无曲柄和有几个曲柄，铰链四杆机构又有三种基本 形式： 1 ．曲柄摇杆机构：两连架杆中一个为曲柄而另一个为摇杆的机 构。 雷达调整机构 缝纫机踏板机构 当曲柄为原动件时，可将曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动， 如图中的雷达天线机构； 反之，当摇杆为原动件时，可 将摇杆的往复摆动转变为曲柄的
绪论


2．研究内容 1） 机构的组成及其自由度的计算 2） 机构的运动分析 3）机构的力分析和机器动力学分析 4）常用机构的分析与设计 5）机构的选型与组合* 3．学习的目的 为学习后续课程和掌握专业知识大好基础 为毕业设计提供机械设计知识 4．掌握本课程的特点 本课程是一门技术基础课，其最显著的特点是基础 理论与工程实际的结合。
§1-1

平面机构的组成

3.机构 具有固定构件的运动链称为机构。 机 架机构中的固定构件；一般机架相对地面固定不动， 原动件： 按给定已知运动规律独立运动的构件； 从动件 机构中其余活动构件。其运动规律决定于原 动件的运动规律和机构的结构和构件的尺寸。 机构常分为平面机构和空间机构两类，其中平面机 构应用最为广泛

1.构件 从运动角度来看，任何机器（或机构）都是由许多独立运动单 元体组合而成的，这些独立运动单元体称为构件。 从加工制造角度来看，任何机器（或机构）都是由许多独立 制造单元体组合而成零件，这些独立制造单元体称为零件。

构件可以是一个零件；也可以是由一个以上的零件 组成。图示内燃机中的连杆就是由单独加工的连杆体、 连杆头、轴瓦、螺杆、螺母、轴套等零件组成的。这 些零件分别加工制造，但是当它们装配成连杆后则作 为一个整体运动，相互之间不产生相对运动。

B
1 A

（3）虚约束： 在特殊的几何条件下，有 些约束所起的限制作用是 重复的，这种不起独立限
虚约束1 1 虚约束
制作用的约束称为虚约束。
虚约束2 虚约束 2
廊坊职业技术学院 机械工程系

第二章 平面连杆机构
一、定义： 若干构件通过低副（转动副或移 动副）联接所组成 的机构称作连杆机构。 连杆机构中各构件的相对运动是平面 运动还是空间运动，连杆机构又可以分为 平面连杆机构和空 间连杆机构。 平面连杆机构是由若干构件用平面低副（转动副和移动 副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传
复合铰链
2．局部自由度 机构中某些构件具有局部的、不影响其它构件运动的自由度， 同时与输出运动无关的自由度我们称为局部自由度。对于含有局 部自由度的机构在计算自由度时，不考虑局部自由度。 如图凸轮机构： 如认为：F=3x3-2x3-1=2 D 4 是错误的。 2 n=2，Pl=2，Ph＝1， 由公式得：F=3x2-2x2-1=1。

2）行程速比系数K
v2 K= v 1

°θ 180 ＋ = °θ 180 －

当机构存在极位夹角θ 时，机构便具有急回运动特性。且θ角越 大，K值越大，机构的急回性质也越显著 例 牛头刨床机构
三、压力角与传动角 连杆BC与从动件CD之间所夹的锐角 γ 称为四杆机构在此位臵的传动角。 显然γ越大，有效分力Pt越大，Pn越小， 对机构的传动就越有利。所以，在连杆 机构中也常用传动角的大小及变化情况 来描述机构传动性能的优劣。为了保证 机构传力性能良好，应使γmin≥40 ～50° 最小传动角的确定： 对于 曲柄摇杆机构， γmin出现在主动 件曲柄与机架共线的两位臵之一。






曲轴 2 于机架 5 在 O 点构成转动副（即飞轮的回转中 心）；曲轴 2 与动颚板 3 也构成转动副，其轴心在 A 点 （即动颚板绕曲轴的回转几何中心）；摆杆4分别与动 颚板3和机架5在B、C两点构成转动副。 其运动传递为：电机 皮带 曲轴 动颚板 摆杆 所以，其机构原动件为曲轴，从动件为摆杆、构件3、 机架5共同构成曲柄摇杆机构。 （ 2 ）按图量取尺寸，选取合适的比例尺，确定 O、A、 B、C四个转动副的位置，即可绘制出机构运动简图。 最后标出原动件的转动方向。 由图可以看出，O、C在同一垂直线上。量取OA=3mm， AB=25mm，BC=14mm，OC=22mm.
绪论
(4)分析零件的主要失效形式，按照相应的设计准则，确 定零件的基本尺寸。 (5)按照结构工艺性、标准化的要求，设计零件的结构及 其尺寸。 (6)绘制零件的工作图，拟定必要的技术条件，编写计算 说明书。
廊坊职业技术学院 机械工程系Βιβλιοθήκη 第一章平面机构运动简图及自由度
§1-1 平面机构的组成

§1-3 平面机构的自由度 机构的自由度：机构中各构件相对于机架所能有的独 立运动的数目。 一、计算机构自由度（设 n 个活动构件， PL 个低副， PH 个高副） F=3n-2PL-PH 二、机构具有确定运动的条件 （原动件数>F，机构破坏） 铰链四杆机构 F=3*3-2*4-0=1 原动件数=机构自由度 铰链五杆机构