机械基础(第五版)绪论课件
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《机械基础绪论》课件
复合材料
1 2
玻璃纤维增强塑料（GFRP）
由玻璃纤维和有机高分子材料复合而成，具有轻 质、高强度、耐腐蚀等特点。
碳纤维增强金属（CFRP）
由碳纤维和金属复合而成，具有高强度、高刚性 、轻质等特点。
3
陶瓷基复合材料（CMC）
由陶瓷纤维和有机高分子材料复合而成，具有高 强度、高耐磨性、耐高温等特点。
04
非金属材料
陶瓷材料
具有高硬度、高耐磨性、高化学稳定性等特点，常用于制造密封件 、刀具等。
高分子材料
如塑料、橡胶等，具有轻质、高弹性、绝缘性好等特点，常用于制 造减震件、密封件等。
复合材料
由两种或两种以上材料组成，具有各组成材料的优点，如玻璃纤维增 强塑料、碳纤维增强金属等，广泛应用于航空航天、汽车等领域。
焊接技术
总结词
通过熔融两个或多个金属接头，然后冷却固化，以将金 属连接在一起的技术。
详细描述
焊接技术是一种通过熔融两个或多个金属接头，然后冷 却固化，将金属连接在一起的技术。焊接过程中，需要 将两个或多个金属接头加热至熔融状态，然后通过填充 材料或焊接电流将它们连接在一起。焊接技术具有连接 强度高、密封性好等优点，但也有一些缺点，如容易产 生焊接缺陷和应力集中。
06
机械工程与环境保护
机械制造中的环境保护问题
机械制造过程中产生 的废气、废水、废渣 等污染物对环境的影 响。
机械制造过程中对自 然资源的过度开采和 破坏问题。
机械制造过程中能源 消耗和能源浪费问题 。
绿色设计与制造技术
绿色设计
采用环保材料，减少材料消耗，优化产品设计， 降低能耗和排放。
清洁生产
05
机械设计方法
传统设计方法
机械基础第1章 绪论幻灯片PPT
6
（4）控制部分：用来处理机器各组成部分之 间，以及与外部其它机器之间的工作协调关 系，它通常由各种计算机和控制器组成。
机器内部包含大量的控制系统和信息处理、传递系统
高级CNC控制器， 数控冲床利用计算机 用以控制冲床各 进行信息处理和控制 部分的运动
Sony公司的SDR-3X娱乐 机器人每分钟步行15米， 可按音乐节拍翩翩起舞
7
实例分析：挖掘机
南京农业大学食品科技学院刘登勇
8
8
4、机构
只能实现机械运动和力的传递与变换的装置。
齿轮机构
9
凸轮机构
机构的组成（构件）：
1、机架：机构中相对不动的构件。
2、主动动件：驱动力所作用的构件。 →输入构件
3、从动动件：随着原动构件的运动而 运动的构件。→输出构件
10
5、机器和机构的关系：
机械基础第1章 绪论幻灯 片PPT
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一、机械、机器、机构
1、机器的定义
根据某种使用要求而设计的一种人为 实物组合的执行机械运动的装置，它可以 用来变换或传递能量、物料、信息，以代 替或减轻人类的劳动。
20
确定电动机的功率主要由运行时发热条 件限定，在不变或变化很小的载荷下长期连 续运转的机械，只要所选电动机的额定功率 等于或稍大于电动机的工作功率 ，即
≥ ，电动机在工作时就不会过热。
21
第二节 机件的常用材料
➢钢 ➢ 铸铁 ➢ 有色金属合金 ➢ 非金属
22
（4）控制部分：用来处理机器各组成部分之 间，以及与外部其它机器之间的工作协调关 系，它通常由各种计算机和控制器组成。
机器内部包含大量的控制系统和信息处理、传递系统
高级CNC控制器， 数控冲床利用计算机 用以控制冲床各 进行信息处理和控制 部分的运动
Sony公司的SDR-3X娱乐 机器人每分钟步行15米， 可按音乐节拍翩翩起舞
7
实例分析：挖掘机
南京农业大学食品科技学院刘登勇
8
8
4、机构
只能实现机械运动和力的传递与变换的装置。
齿轮机构
9
凸轮机构
机构的组成（构件）：
1、机架：机构中相对不动的构件。
2、主动动件：驱动力所作用的构件。 →输入构件
3、从动动件：随着原动构件的运动而 运动的构件。→输出构件
10
5、机器和机构的关系：
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一、机械、机器、机构
1、机器的定义
根据某种使用要求而设计的一种人为 实物组合的执行机械运动的装置，它可以 用来变换或传递能量、物料、信息，以代 替或减轻人类的劳动。
20
确定电动机的功率主要由运行时发热条 件限定，在不变或变化很小的载荷下长期连 续运转的机械，只要所选电动机的额定功率 等于或稍大于电动机的工作功率 ，即
≥ ，电动机在工作时就不会过热。
21
第二节 机件的常用材料
➢钢 ➢ 铸铁 ➢ 有色金属合金 ➢ 非金属
22
机械设计基础第五版讲义
m
1
2
J ∆J
δ ∆δ
Amax
J 2
2 max
2 m in
J 2
max min
2
max min m
2m
Jm2
1) 当 Amax 与 m 一定时，J 与 为等边双曲线的关系。
过分追求机械运转速度的平稳性，将使飞轮过于笨重。
2) 当 J 与 m 一定时，最大盈亏功 Amax 与不均匀系数 成正比。
l’1
l
m1'
l1" l
m1
m1"
l1' l
m1
m3'
பைடு நூலகம்
l3" l
m3
m3"
l3' l
m3
m2'
l2" l
m2
m2"
l2' l
m2
8 回转件的平衡
m’3r3
T' F’2
m’1
m’3 r’b
F’1 m’b
F’3 F’b
m’2r2
l’1
F2 m2
r2 r1
m1 F1 l’3
l’2
l
T”
F”2
r”bm”b
1. 质量分布在同一回转面内
D
B
适用范围：轴向尺寸较小的盘形转子(D/B≥5)，如风 扇叶轮、飞轮、砂轮、齿轮、凸轮等。
特点：若重心不在回转轴线 上，则在静止状态下，无论 其重心初始在何位置，最终 都会落在轴线的铅垂线的下 方，这种不平衡现象在静止 状态下就能表现出来。 如自行车轮
ω ω
ω
8 回转件的平衡
F2
同一回转平面内，但质心在回转
机械基础绪论课件
机械设计的基本原则
功能性原则
可靠性原则
机械设计应满足预定的功能要求，保证机 器或装置在特定的使用条件下能够正常工 作。
机械设计应保证机器或装置在正常工作条 件下具有足够的可靠性，防止因故障而影 响生产或造成安全事故。
经济性原则
环保性原则
机械设计应考虑制造成本、运行成本等因 素，力求以最少的投入获得最大的效益。
机械在工业中的应用
总结词
机械在工业中应用广泛，涉及能源、交通、制造、航空航天等多个领域，对工业生产和社会发展具有重要意义。
详细描述
机械在工业中应用广泛，如内燃机、发电机组、电动机等能源机械，汽车、火车、船舶等交通工具，机床、生产 线等制造机械，飞机、火箭等航空航天机械。这些机械在工业生产和社会发展中具有重要意义，能够提高生产效 率、降低成本、改善生活质量等。
自动化技术
随着计算机和自动化技术的发展 ，现代机械工程实现了高度自动 化，提高了生产效率和产品质量
。
智能制造
智能制造是现代机械工程的重要 发展方向，通过引入人工智能、 大数据等技术，实现制造过程的
智能化和柔性化。
新材料、新能源
现代机械工程在新材料、新能源 等领域也不断探索和应用，如碳 纤维复合材料、太阳能等新能源 的应用，为机械工程的发展提供
机械基础绪论课件
目录
CONTENTS
• 机械概述 • 机械工程发展史 • 机械设计基础 • 机械制造基础 • 机械制图基础 • 机械基础实验
01 机械概述
机械的定义与分类
总结词
机械是利用物理定律和原理实现能量转换、传递和利用的装 置。根据不同的分类标准，可以将机械分为多种类型。
详细描述
机械是利用物理定律和原理，如力学、热力学、电磁学等， 实现能量转换、传递和利用的装置。根据不同的分类标准， 如用途、工作原理、结构特点等，可以将机械分为多种类型 ，如传动机械、流体机械、加工机械等。
1机械工程控制基础(第五版)__第一章绪论概论
①对机电系统中存在的问题能够以控制论 的观点和思维方法进行科学分析，以找出问题 的本质和有效的解决方法；
②如何控制一个机电系统，使之按预定的 规律运动，以达到预定的技术经济指标，为实 现最佳控制打下基础。
2020年11月19日2时6分
主要内容介绍
(一) 绪论 控制系统的基本工作原理，控制系统的几种分 类，控制理论的发展史，对控制系统的基本要 求。
(二) 控制系统的数学模型及传递函数 LAPLACE变换，系统的数学模型，传递函数， 典型环节的传递函数，系统的方框图及其联接， 系统的信号流程图。
(三) 线性系统的时域分析 典型输入信号，控制系统的时域性能指标，一 阶系统的时间响应，二阶系统的时间响应，系 统的稳态误差。
2020年11月19日2时6分
本课程所分析的系统，涉及机械、电气， 所以在建立数学模型时，需运用到理论 力学、电工、机械原理等多门课程的知 识。
2020年11月19日2时6分
第一章 绪论
基本内容
1.1 机械工程控制论的研究对象与任务 1.2 系统及其模型 1.3 反馈 1.4 控制系统的分类 1.5 对控制系统的基本要求
本章难点
主要内容介绍（续）
(四) 频率特性分析法
频率特性的基本概念，典型环节的频率特性， 系统的开环频率特性的绘制，系统的闭环频率 特性。
(五) 控制系统的稳定性分析
稳定性的基本概念，代数稳定性判据，频域稳 定性判据，系统的相对稳定性。
(六) 系统的校正方法
系统校正的一般概念，串联校正，反馈校正。
2020年11月19日2时6分
中南林业科技大学-机电工程学院
2020年11月19日2时6分
讲授人：龚中良 教 材：《机械工程控制基础》（第五版）
②如何控制一个机电系统，使之按预定的 规律运动，以达到预定的技术经济指标，为实 现最佳控制打下基础。
2020年11月19日2时6分
主要内容介绍
(一) 绪论 控制系统的基本工作原理，控制系统的几种分 类，控制理论的发展史，对控制系统的基本要 求。
(二) 控制系统的数学模型及传递函数 LAPLACE变换，系统的数学模型，传递函数， 典型环节的传递函数，系统的方框图及其联接， 系统的信号流程图。
(三) 线性系统的时域分析 典型输入信号，控制系统的时域性能指标，一 阶系统的时间响应，二阶系统的时间响应，系 统的稳态误差。
2020年11月19日2时6分
本课程所分析的系统，涉及机械、电气， 所以在建立数学模型时，需运用到理论 力学、电工、机械原理等多门课程的知 识。
2020年11月19日2时6分
第一章 绪论
基本内容
1.1 机械工程控制论的研究对象与任务 1.2 系统及其模型 1.3 反馈 1.4 控制系统的分类 1.5 对控制系统的基本要求
本章难点
主要内容介绍（续）
(四) 频率特性分析法
频率特性的基本概念，典型环节的频率特性， 系统的开环频率特性的绘制，系统的闭环频率 特性。
(五) 控制系统的稳定性分析
稳定性的基本概念，代数稳定性判据，频域稳 定性判据，系统的相对稳定性。
(六) 系统的校正方法
系统校正的一般概念，串联校正，反馈校正。
2020年11月19日2时6分
中南林业科技大学-机电工程学院
2020年11月19日2时6分
讲授人：龚中良 教 材：《机械工程控制基础》（第五版）
机械设计基础绪论课件
3. 合理选择投影面及原动件的静态位置（以机构的运动平面 为投影面）；
4.用规定的符号和线条绘制图形（先画出运动副符号，然
后以直线或曲线相连)——机构示意图；
5.选择适当的比例尺作简图； 长度比例尺 6、验算自由度。
l
图 实示 际长 长(度 m(度 mm))
机械设计基础绪论
§1－2 机构运动简图
举例：
2
1
t 平 面 高 副
螺 旋 空副 间 运 动球 副面 副
球 销
副
2 2
1
n
2 1t n
2
t
n
2
t
n1
1
1
2
2
1
1 1
1 1
2
2
2
机械设计基础绪论
1 2
21
1
2
§1－2 机构运动简图
一般构件的表示方法
杆、轴构件
固定构件
同一构件
机械设计基础绪论
§1－2 机构运动简图
一般构件的表示方法 两副构件
三副构件
机构运动简图中的运动副符号
• GB4460-84《机构运动简图符号》
机械设计基础绪论
常用运动副的符号
运动副
运动副符号
名称 两运动构件构成的运动副 两构件之一为固定时的运动副
转 动 副 平 面 运 动 副移 动 副
22
1
1
2
1 2 1
2
2
22
1
1
1 1
2
1
1
2
1
机械设计基础绪论
2
2 1
22
1
1
2 1
机械设计基础绪论
机械设计基础第五版
03
机动示意图－不按比例绘制的简图 现摘录了部分GB4460－84机构示意图如下表。
04
作为运动分析和动力分析的依据。
1－2 平面机构运动简图
常用机构运动简图符号
圆锥齿轮传动
齿轮齿条传动
在机架上的电机
带传动
外啮合圆柱齿轮传动
圆柱蜗杆蜗轮传动
链传动
凸轮传动
机构运动简图应满足的条件： 1.构件数目与实际相同
内燃机连杆
套筒
连杆体
螺栓
垫圈
螺母
轴瓦
连杆盖
零件 －独立的制造单元
2.运动副
a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动
运动副元素－直接接触的部分（点、线、面） 例如：凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。
定义：运动副－－两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联接。
三个条件，缺一不可
运动副的分类： 1)按引入的约束数分有：
解：n=
01
4，
02
PH=0
03
E
04
C
05
虚约束 －对机构的运动实际不起作用的约束。 计算自由度时应去掉虚约束。
∵ FE＝AB ＝CD ，故增加构件4前后E点的轨迹都是圆弧，。 增加的约束不起作用，应去掉构件4。
F=3n － 2PL － PH =3×4 －2×6 =0
A
F
重新计算：n=3, PL=4, PH=0
2
3
②计算五杆铰链机构的自由度
解：活动构件数n=
4
低副数PL=
5
F=3n － 2PL － PH =3×4 － 2×5 =2
高副数PH=
0
1
2
3
机械设计基础-(第五版)讲义2[35P][0.99MB]
![机械设计基础-(第五版)讲义2[35P][0.99MB]](https://img.taocdn.com/s3/m/51eb4883680203d8ce2f2413.png)
机车驱动轮联动机构：
平行四边形机构(也称平行双曲柄机构)。
两个特性 ：
①两曲柄同速同向转动； ②连杆作平动。
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
车门开闭机构
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
3. 双摇杆机构：两连杆架均为摇杆的四杆机构
应用举例： 港口起重机、飞机起落架、车辆的前轮转向机构
② 导杆机构
曲柄转动导杆机构
曲柄摆动导杆机构
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
③ 摇块机构
2
1
3
4
摇块机构
卡车车厢举升机构
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
④ 定块机构
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
2. 含两个移动副的四杆机构
① 曲柄移动导杆机构(正弦机构)
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
港口起重机
选择连杆上合适的点，轨迹为近似的水平直线
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
飞机起落架
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
车辆的前轮转向机构
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用 二、铰链四杆机构的演化
演化常用的方式
①改变运动副类型；
重点哦 !
2-2 平面四杆机构的基本特性
2. 铰链四杆机构类型的判断
1)若不满足杆长和条件，则为双摇杆机构；
2)若满足杆长和条件：
① 取最短杆为机架，得双曲柄机构； ② 取最短杆的邻边杆为机架，得曲柄摇杆机构； ③ 取最短杆的对边杆为机架，得双摇杆机构。
2-2 平面四杆机构的基本特性 二、急回特性
平面连杆机构的缺点
平行四边形机构(也称平行双曲柄机构)。
两个特性 ：
①两曲柄同速同向转动； ②连杆作平动。
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
车门开闭机构
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
3. 双摇杆机构：两连杆架均为摇杆的四杆机构
应用举例： 港口起重机、飞机起落架、车辆的前轮转向机构
② 导杆机构
曲柄转动导杆机构
曲柄摆动导杆机构
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
③ 摇块机构
2
1
3
4
摇块机构
卡车车厢举升机构
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
④ 定块机构
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
2. 含两个移动副的四杆机构
① 曲柄移动导杆机构(正弦机构)
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
港口起重机
选择连杆上合适的点，轨迹为近似的水平直线
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
飞机起落架
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用
车辆的前轮转向机构
2-1 平面四杆机构的基本类型及其应 用 二、铰链四杆机构的演化
演化常用的方式
①改变运动副类型；
重点哦 !
2-2 平面四杆机构的基本特性
2. 铰链四杆机构类型的判断
1)若不满足杆长和条件，则为双摇杆机构；
2)若满足杆长和条件：
① 取最短杆为机架，得双曲柄机构； ② 取最短杆的邻边杆为机架，得曲柄摇杆机构； ③ 取最短杆的对边杆为机架，得双摇杆机构。
2-2 平面四杆机构的基本特性 二、急回特性
平面连杆机构的缺点
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零件与构件
机械、机器、机构、构件、零件之间的关系
零件
构件
机构
机器
（制造单元）
（传递、转变运动形式）
（运动单元） 机械
（利用机械能做功 或实现能量转换）
三、运动副的概念及应用特点
火车
1．运动副
运动副——两构件直接接触而又能产生一定形式相 对运动的可动连接。
（1）低副——两构件之间作面接触的运动副。
➢ 转动副 ➢ 移动副 ➢ 螺旋副
低副及其应用
（2）高副——两构件之间作点或线接触的运动副。 ➢ 滚动轮接触 ➢ 凸轮接触 ➢ 齿轮接触
高副及其应用
2．运动副的应用特点
低副特点：
➢ 单位面积压力较小，较耐用，传力性能好 ➢ 摩擦损失大，效率低 ➢ 不能传递较复杂的运动
高副特点：
➢ 单位面积压力较大Байду номын сангаас两构件接触处容易磨损 ➢ 制造和维修困难 ➢ 能传递较复杂的运动
常见机器的类型及应用
机构——具有确定相对运动的构件的组合，它是用来 传递运动和力的构件系统。
汽油机传动机构
机 器 与 机 构 的 区 别
2．机器的组成
机器各组成部分的作用
3．零件与构件
零件——机器及各种设备的基本组成单元。 构件——机构（由许多具有确定的相对运动的构件组 成的）中的运动单元体。
3．低副机构与高副机构
低副机构——机构中所有运动副均为低副的机构。 高副机构——机构中至少有一个运动副是高副的机 构。
四、机械传动的分类
本章小结
1．机器、机构的特征及异同点。 2．构件与零件的概念。 3．机械、机器、机构、构件、零件之间的关系。 4．机器的组成。 5．运动副的概念及其分类。 6．高副、低副的应用特点。 7．机械传动的分类。
绪论
开篇
一、课程概述
1．课程性质
机械类专业的基础课，为学习专业技术课和培训 专业岗位能力服务。
2．课程内容
包括机械传动、常用机构、轴系零件及液压传动 与气压传动等方面的基础知识。
3．课程任务
学以致用。
二、机器、机构、机械、构件和零件
1．机器与机构
机器——人们根据使用要求而设计的一种执行机械运 动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息，从而代替 或减轻人类的体力劳动和脑力劳动。
机械、机器、机构、构件、零件之间的关系
零件
构件
机构
机器
（制造单元）
（传递、转变运动形式）
（运动单元） 机械
（利用机械能做功 或实现能量转换）
三、运动副的概念及应用特点
火车
1．运动副
运动副——两构件直接接触而又能产生一定形式相 对运动的可动连接。
（1）低副——两构件之间作面接触的运动副。
➢ 转动副 ➢ 移动副 ➢ 螺旋副
低副及其应用
（2）高副——两构件之间作点或线接触的运动副。 ➢ 滚动轮接触 ➢ 凸轮接触 ➢ 齿轮接触
高副及其应用
2．运动副的应用特点
低副特点：
➢ 单位面积压力较小，较耐用，传力性能好 ➢ 摩擦损失大，效率低 ➢ 不能传递较复杂的运动
高副特点：
➢ 单位面积压力较大Байду номын сангаас两构件接触处容易磨损 ➢ 制造和维修困难 ➢ 能传递较复杂的运动
常见机器的类型及应用
机构——具有确定相对运动的构件的组合，它是用来 传递运动和力的构件系统。
汽油机传动机构
机 器 与 机 构 的 区 别
2．机器的组成
机器各组成部分的作用
3．零件与构件
零件——机器及各种设备的基本组成单元。 构件——机构（由许多具有确定的相对运动的构件组 成的）中的运动单元体。
3．低副机构与高副机构
低副机构——机构中所有运动副均为低副的机构。 高副机构——机构中至少有一个运动副是高副的机 构。
四、机械传动的分类
本章小结
1．机器、机构的特征及异同点。 2．构件与零件的概念。 3．机械、机器、机构、构件、零件之间的关系。 4．机器的组成。 5．运动副的概念及其分类。 6．高副、低副的应用特点。 7．机械传动的分类。
绪论
开篇
一、课程概述
1．课程性质
机械类专业的基础课，为学习专业技术课和培训 专业岗位能力服务。
2．课程内容
包括机械传动、常用机构、轴系零件及液压传动 与气压传动等方面的基础知识。
3．课程任务
学以致用。
二、机器、机构、机械、构件和零件
1．机器与机构
机器——人们根据使用要求而设计的一种执行机械运 动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息，从而代替 或减轻人类的体力劳动和脑力劳动。