《机械设计基础(第4版)》教学课件—03计算单缸内燃机的自由度
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机械设计基础PPT完整全套教学课件
可靠性设计的方法和措施
介绍可靠性设计的方法和措施，如故障模式与影响分析、故障树分析、可靠性分配与预 计等。
可靠性设计在机械设计中的应用案例
通过具体案例介绍可靠性设计在机械设计中的应用，如航空发动机设计、汽车制动系统 设计等。
05
材料力学在机械设计中的应用
材料力学基本概念及原理回顾
02
01
03
材料力学的定义和研究对象
THANK YOU
感谢聆听
机械设计基础PPT完整全套教 学课件
目
CONTENCT
录
• 机械设计概述 • 机械零件与传动系统 • 机械制造工艺与装备 • 机械设计方法学 • 材料力学在机械设计中的应用 • 现代机械设计技术发展趋势
01
机械设计概述
机械设计定义与目的
定义
机械设计是机械工程的重要组成部分，是根据使用要求对专用机械 的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的 材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算，并将其转化 为具体的描述，以作为制造依据的工作过程。
人工智能在机械设计领域应用前景
人工智能概述
人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方 法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
人工智能在机械设计中的应用
通过机器学习、深度学习等技术，实现智能设计、智能优化等功能， 提高设计质量和效率。
人工智能与机械设计的未来发展
随着技术的不断进步，人工智能将在机械设计领域发挥越来越重要 的作用，实现更加智能化、自动化的设计过程。
包括原动机、传动装置和工作机三 部分。
100%
工作原理
通过传动装置将原动机的动力和运 动传递给工作机，使其完成预定的 工作。
介绍可靠性设计的方法和措施，如故障模式与影响分析、故障树分析、可靠性分配与预 计等。
可靠性设计在机械设计中的应用案例
通过具体案例介绍可靠性设计在机械设计中的应用，如航空发动机设计、汽车制动系统 设计等。
05
材料力学在机械设计中的应用
材料力学基本概念及原理回顾
02
01
03
材料力学的定义和研究对象
THANK YOU
感谢聆听
机械设计基础PPT完整全套教 学课件
目
CONTENCT
录
• 机械设计概述 • 机械零件与传动系统 • 机械制造工艺与装备 • 机械设计方法学 • 材料力学在机械设计中的应用 • 现代机械设计技术发展趋势
01
机械设计概述
机械设计定义与目的
定义
机械设计是机械工程的重要组成部分，是根据使用要求对专用机械 的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的 材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算，并将其转化 为具体的描述，以作为制造依据的工作过程。
人工智能在机械设计领域应用前景
人工智能概述
人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方 法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
人工智能在机械设计中的应用
通过机器学习、深度学习等技术，实现智能设计、智能优化等功能， 提高设计质量和效率。
人工智能与机械设计的未来发展
随着技术的不断进步，人工智能将在机械设计领域发挥越来越重要 的作用，实现更加智能化、自动化的设计过程。
包括原动机、传动装置和工作机三 部分。
100%
工作原理
通过传动装置将原动机的动力和运 动传递给工作机，使其完成预定的 工作。
2024年机械设计基础课件(全套课件300p)
机械制造装备具有高精度、高效率、高自动化、高柔性等特点， 是实现机械制造工艺的重要保障。
机械制造工艺与装备的关系
工艺对装备的要求
不同的机械制造工艺对装备有不同的要求，如加工精度、生产效 率、自动化程度等。
装备对工艺的影响
先进的机械制造装备可以提高加工精度和生产效率，降低制造成本 ，提高产品质量和竞争力。
学习如何制定机械加工工艺规程，包 括工序的划分、基准的选择、加工余 量的确定等。
03
机械零件设计
连接零件设计
螺纹连接
介绍螺纹的形成、类型 和特点，以及螺纹连接
的预紧和防松方法。
键连接
阐述键连接的类型、特 点和应用，包括平键、 半圆键、楔键和切向键
等。
花键连接
讲解花键连接的工作原 理、类型和应用，以及 在轴和轮毂上的加工方
分类
机械设计可分为新型设计、继承设计和变型设计3类。
机械设计的发展历程
01
02
03
古代机械设计
主要依赖于工匠的经验和 技艺，缺乏科学理论的支 持。
近代机械设计
随着工业革命的兴起，机 械设计开始引入力学、数 学等科学理论，实现了从 传统到现代的转型。
现代机械设计
以计算机辅助设计（CAD ）为代表，实现了设计过 程的数字化、自动化和智 能化。
机械设计基础课件(全套课件 300p)
• 机械设计概述 • 机械设计基础知识 • 机械零件设计 • 机械系统设计 • 机械制造工艺与装备 • 现代设计方法在机械设计中的应用
01
机械设计概述
机械设计的定义与分类
定义
机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传 递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将 其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
机械制造工艺与装备的关系
工艺对装备的要求
不同的机械制造工艺对装备有不同的要求，如加工精度、生产效 率、自动化程度等。
装备对工艺的影响
先进的机械制造装备可以提高加工精度和生产效率，降低制造成本 ，提高产品质量和竞争力。
学习如何制定机械加工工艺规程，包 括工序的划分、基准的选择、加工余 量的确定等。
03
机械零件设计
连接零件设计
螺纹连接
介绍螺纹的形成、类型 和特点，以及螺纹连接
的预紧和防松方法。
键连接
阐述键连接的类型、特 点和应用，包括平键、 半圆键、楔键和切向键
等。
花键连接
讲解花键连接的工作原 理、类型和应用，以及 在轴和轮毂上的加工方
分类
机械设计可分为新型设计、继承设计和变型设计3类。
机械设计的发展历程
01
02
03
古代机械设计
主要依赖于工匠的经验和 技艺，缺乏科学理论的支 持。
近代机械设计
随着工业革命的兴起，机 械设计开始引入力学、数 学等科学理论，实现了从 传统到现代的转型。
现代机械设计
以计算机辅助设计（CAD ）为代表，实现了设计过 程的数字化、自动化和智 能化。
机械设计基础课件(全套课件 300p)
• 机械设计概述 • 机械设计基础知识 • 机械零件设计 • 机械系统设计 • 机械制造工艺与装备 • 现代设计方法在机械设计中的应用
01
机械设计概述
机械设计的定义与分类
定义
机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传 递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将 其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
《机械原理自由度》课件
机械故障诊断
通过运动分析诊断机械故障的原因 和位置。
控制系统设计
利用运动分析结果设计控制系统的 参数和策略。
机构运动分析的实例
平面四杆机构的运动分析
01
通过解析法计算平面四杆机构的自由度，并分析其运动特性。
凸轮机构的运动分析
02
利用实验法测量凸轮机构的位移、速度和加速度，分析其运动
规律。
机器人臂关节的运动分析
03
通过数值法模拟机器人臂关节的运动行为，优化关节的设计参
数。
04
机构动力学分析
机构动力学的基本概念
机构动力学是研究机 械系统中机构运动及 其与力的关系的学科 。
机构动力学的基本概 念包括力、力矩、加 速度、速度和位移等 。
它涉及到系统的平衡 、运动规律、动态响 应等方面的内容。
机构动力学分析的Байду номын сангаас法
空间机构自由度计算
总结词
空间机构自由度计算是机械原理中一个复杂的概念，它涉及到机构在空间中的 运动自由度数。
详细描述
空间机构的自由度计算公式为F=6n-(3PL + Ph)，其中n为活动构件数，PL为低 副数，Ph为高副数。与平面机构不同，空间机构需要考虑三个方向的自由度， 因此计算更为复杂。
特殊机构自由度计算
通过建立平面连杆机构的运动学和动力学模型，分析其运动规律 和动态响应。
凸轮机构的动力学分析
研究凸轮机构的动态行为，包括从动件的运动规律和受力情况等。
齿轮机构的动力学分析
分析齿轮机构的动态特性，如振动、冲击和噪声等，以提高齿轮传 动的平稳性和可靠性。
05
机构优化设计
机构优化设计的目标和方法
目标
《机械设计基础》课件 第1章 平面机构的自由度和速度分析
机构运动简图和原机构具有相同的运动特性。
13
§1-2 平面机构运动简图
机构示意图 —— 不按比例绘制
三、机构运动简图的作用
是机构分析和设计的工具
四、机构中构件的分类
分为三类：
1）固定构件（机架）：用来支承活动构件的构件。在研究机构
中活动构件的运动时，常以固定构件作为参考坐标系；
2）原动件（主动件）：运动规律已知（外界输入）的构件；
61
3. 直动从动件凸轮机构
求构件2的速度？
62
课后作业：
5、7、9、11、13、15
63
1
1
1
2）移动副
17
§1-2 平面机构运动简图
3）高副：应画出接触处的曲线轮廓
18
§1-2 平面机构运动简图
六、机构运动简图中构件的表示方法
轴、杆
机架
永久连接
固定连接，如轴和齿轮
19
§1-2 平面机构运动简图
参与组成两转动副的构件
一个转动副+一个移动副的构件
参与组成三个转动副的构件
20
§1-2 平面机构运动简图
4
3
2
2
1
4
32
§1-3 平面机构的自由度★
平面机构自由度：
所有活动构件相对于机架所能具有的独立运动数目之和。
作用：
讨论机构具有确定运动的条件。
C
C
D
B
A
B
D
A
E
F
33
§1-3 平面机构的自由度★
一、平面机构自由度计算公式
1. 每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度
34
2. 每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度
13
§1-2 平面机构运动简图
机构示意图 —— 不按比例绘制
三、机构运动简图的作用
是机构分析和设计的工具
四、机构中构件的分类
分为三类：
1）固定构件（机架）：用来支承活动构件的构件。在研究机构
中活动构件的运动时，常以固定构件作为参考坐标系；
2）原动件（主动件）：运动规律已知（外界输入）的构件；
61
3. 直动从动件凸轮机构
求构件2的速度？
62
课后作业：
5、7、9、11、13、15
63
1
1
1
2）移动副
17
§1-2 平面机构运动简图
3）高副：应画出接触处的曲线轮廓
18
§1-2 平面机构运动简图
六、机构运动简图中构件的表示方法
轴、杆
机架
永久连接
固定连接，如轴和齿轮
19
§1-2 平面机构运动简图
参与组成两转动副的构件
一个转动副+一个移动副的构件
参与组成三个转动副的构件
20
§1-2 平面机构运动简图
4
3
2
2
1
4
32
§1-3 平面机构的自由度★
平面机构自由度：
所有活动构件相对于机架所能具有的独立运动数目之和。
作用：
讨论机构具有确定运动的条件。
C
C
D
B
A
B
D
A
E
F
33
§1-3 平面机构的自由度★
一、平面机构自由度计算公式
1. 每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度
34
2. 每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度
《机械设计基础》课件——第一章 绪论
1.1.1 引言
人类在长期的生产和生活实践中创造和发展了机械，其目的是为
了减轻或替代人的劳动，提高生产率。
东汉张衡将杆机构巧妙地使用在人类第一台地震仪上，根据地动 仪内部机构的推测图（参见图1-2），它的原理是某一方向发生地震 时，使都柱（龙机）向该方向倾斜，带动杆件机构，迫使这个方位的 龙口大张，吐出小铜丸，掉进蟾蜍的嘴里，这样就能自动预报地震发 生的方向。
先以图1-3所示的单缸内燃机为例进行分析。
内燃机是由机架（缸体）1、曲轴2、连杆3、活塞4、进气阀5 、排气阀6、推杆7、凸轮8、齿轮9和10等组成。活塞、连杆、曲轴 和缸体组成主体部分，燃气推动活塞作往复移动，经连杆转变为曲轴 的连续转动；凸轮、进排气阀推杆和缸体组成进排气的控制部分，凸 轮转动，推动气阀按时启闭，分别控制进气和排气；曲轴上的齿轮和 凸轮轴上的齿轮与缸体组成传动部分，曲轴转动，通过齿轮将运动传 给凸轮轴。上述三部分共同将热能转换为曲轴的机械能。
设计零件时应满足的基本要求是从设计机器的要求中提出来的，
一般概括为以下两点：
（1）使用要求
（2）经济性要求
1.4.2 机械零件设计的一般方法
第一章 绪论
第一章 绪论
【引 子】
机械设计是根据机械的使用要求对其工作原理、结构、运动方式 ，零件的材料、几何形状等进行构思、分析和计算并将其转化为具体 的描述以作为制造依据的工作过程。机械设计是机械工程的重要组成 部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。
1.1 本课程的研究对象
它是机械中的装配单元，如减速器、离合器等。
3．构件 从机械实现预期运动和功能角度看，机构中形成相对运动的各个
运动单元称为构件。构件可以是由单一的零件，也可以是由若干零件 组成的运动单元。如图1-5所示的内燃机连杆是由连杆体1、轴套2、 连杆头3、螺栓4、定位销5、轴瓦6等组成，其一端与活塞相连，另 一端与曲轴相配合。
《机械基础(机电专业)》教学课件项目2单缸内燃机结构和运动分析
知识链接
一、平面连杆机构
2.铰链四杆机构
2）双曲柄机构 如图所示，在铰链四杆机构中，若两个连架杆均为曲柄，则该机构称为双 曲柄机构。该机构主动曲柄等速回转一周，从动曲柄变速回转一周。在双曲柄 机构中，常见的还有平行双曲柄机构和反向双曲柄机构。如图所示，当两曲柄 的长度相等且平行时（其他两杆也平行且长度相等)，称为平行双曲柄机构。 平行双曲柄机构中两曲柄的旋转方向相同，角速度也相等。如图所示，如果双 曲柄机构两曲柄长度相等但互不平行，则称为反向双曲柄机构。反向双曲柄两 曲柄旋转方向相反，角速度也不相等。
知识链接
一、平面连杆机构
3.铰链四杆机构的演化及其应用 除了铰链四杆机构的三种类型以外，人们还广泛使用其他形式的平 面四杆机构，这些平面四杆机构是通过改变铰链四杆机构某些构件的形 状、相对长度或选择不同构件作为机架等途径演化而来的。
曲柄摇杆机构的演化——曲柄滑块机构
知识链接
一、平面连杆机构
3.铰链四杆机构的演化及其应用 （1）曲柄滑块机构 图（a）所示的曲柄摇杆机构中，若作一弧形槽，槽的曲率半径 等于摇杆3的长度，把摇杆3改成弧形滑块，如图 (b)所示，则将转动 副改成了移动副。如果将弧形槽的半径增加到无穷大，则圆弧形槽变 成了直槽,摇杆变成了滑块，曲柄摇杆机构就演化成了曲柄滑块机构 ，如图 (c)所示。
知识链接
一、平面连杆机构
1.平面连杆机构概述 3）运动副的接触面均为几何形状比较简单的圆柱面或平面， 并可靠其自身的几何约束来保持接触，因而制造比较简单。 4）由于平面连杆机构中有较多的构件和运动副，致使构件尺 寸和运动副间隙的累计误差较大，机械效率较低。 5）平面连杆机构中大部分构件或构件重心在运动过程中都做 变速运动，因此产生的惯性力难以消除，故不宜用于高速的场合。
机械设计基础自由度计算
《机械设计基础》课程重点总结绪论零件是制造的单元，构件是运动的单元，一部机器可包含一个或若干个机构，同一个机构可以组成不同的机器。
第一章平面机构的自由度和速度分析1.所以构件都在相互平行的平面内运动的机构称为平面机构；2.两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。
两构件通过面接触组成的运动副称为低副，平面机构中的低副有移动副和转动副。
两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副；3.绘制平面机构运动简图；4.机构自由度F=3n-2P l-P h,原动件数小于机构自由度，机构不具有确定的相对运动；原动件数大于机构自由度，机构中最弱的构件必将损坏；机构自由度等于零的构件组合，它的各构件之间不可能产生相对运动；5.计算平面机构自由度的注意事项：（1）复合铰链（图1-13）（2）局部自由度：凸轮小滚子焊为一体（3）虚约束（4）两个构件构成多个平面高副，各接触点的公共法线彼此重合时只算一个高副，各接触点的公共法线彼此不重合时相当于两个高副或一个低副，而不是虚约束；6.自由度的计算步骤要全：1）指出复合铰链、虚约束和局部自由度2）指出活动构件、低副、高副3）计算自由度4）指出构件有没有确定的运动。
第二章平面连杆机构1.平面连杆机构是由若干构件用低副(转动副、移动副)连接组成的平面机构，又称平面低副机构；按所含移动副数目的不同，可分为：全转动副的铰链四杆机构、含一个移动副的四杆机构和含两个移动副的机构。
2.铰链四杆机构：机构的固定构件称为机架；与机架用转动副相连接的构件称为连架杆；不与机架直接相连的构件称为连杆；铰链四杆机构分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。
3.含一个移动副的四杆机构：曲柄滑块机构、转动导杆机构、摆动导杆机构、定块机构、摇块机构，及其相互之间的倒置。
4.铰链四杆机构有整转副的条件是最短杆和最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和；整转副是最短边及其邻边组成的；铰链四杆机构是否存在曲柄依据：1）取最短杆为机架时，机架上有两个整转副，故得双曲柄机构；2）取最短杆的邻边为机架时，机架上只有一个整转副，故得曲柄摇杆机构；3）取最短杆的对边为机架时，机架上没有整转副，故得双摇杆机构。
机械设计基础ppt课件完整版
。
齿轮传动设计
选择合适的齿轮类型和材料； 确定齿轮模数、齿数和压力角 ；进行齿轮的强度校核和优化 设计。
链传动设计
选择合适的链型和链轮材料； 确定链轮齿数、链节距和中心 距；进行链的张紧和调整。
液压传动设计
选择合适的液压泵和液压马达 ；确定系统工作压力和流量；
进行系统布局和管道设计。
04
液压与气压传动设计 基础
精度设计的意义
确保产品性能和质量，提高生产效率，降低成本，增强产品竞争力。
公差配合的原理与方法
公差配合的定义
公差配合是指通过合理确定零部 件的尺寸公差和配合公差，保证 零部件在装配和使用过程中具有 互换性、稳定性和可靠性的过程
。
公差配合的原理
基于互换性、稳定性和可靠性的 要求，通过尺寸链的计算和公差 分配，实现零部件之间的精确配
机械零件的强度与刚度设计
强度设计
根据零件的受力情况和材料性能，进 行应力分析和强度校核，确保零件在 正常工作条件下不会发生破坏。
疲劳强度设计
针对承受交变应力的零件，进行疲劳 强度分析和设计，提高零件的疲劳寿 命。
刚度设计
考虑零件的变形对机器性能的影响， 进行刚度分析和校核，保证零件的变 形在允许范围内。
液压与气压传动的原理与特点
液压传动原理
利用液体的压力能进行动力传递。
气压传动原理
利用气体的压力能进行动力传递。
液压传动的特点
传动平稳、调速方便、易于实现自动化等。
气压传动的特点
动作迅速、反应快、维护简单等。
液压与气压传动的设计方法与步骤
设计方法
根据实际需求选择合适的传动方式， 进行系统设计。
设计步骤
07
机械设计中的创新方 法与实例
齿轮传动设计
选择合适的齿轮类型和材料； 确定齿轮模数、齿数和压力角 ；进行齿轮的强度校核和优化 设计。
链传动设计
选择合适的链型和链轮材料； 确定链轮齿数、链节距和中心 距；进行链的张紧和调整。
液压传动设计
选择合适的液压泵和液压马达 ；确定系统工作压力和流量；
进行系统布局和管道设计。
04
液压与气压传动设计 基础
精度设计的意义
确保产品性能和质量，提高生产效率，降低成本，增强产品竞争力。
公差配合的原理与方法
公差配合的定义
公差配合是指通过合理确定零部 件的尺寸公差和配合公差，保证 零部件在装配和使用过程中具有 互换性、稳定性和可靠性的过程
。
公差配合的原理
基于互换性、稳定性和可靠性的 要求，通过尺寸链的计算和公差 分配，实现零部件之间的精确配
机械零件的强度与刚度设计
强度设计
根据零件的受力情况和材料性能，进 行应力分析和强度校核，确保零件在 正常工作条件下不会发生破坏。
疲劳强度设计
针对承受交变应力的零件，进行疲劳 强度分析和设计，提高零件的疲劳寿 命。
刚度设计
考虑零件的变形对机器性能的影响， 进行刚度分析和校核，保证零件的变 形在允许范围内。
液压与气压传动的原理与特点
液压传动原理
利用液体的压力能进行动力传递。
气压传动原理
利用气体的压力能进行动力传递。
液压传动的特点
传动平稳、调速方便、易于实现自动化等。
气压传动的特点
动作迅速、反应快、维护简单等。
液压与气压传动的设计方法与步骤
设计方法
根据实际需求选择合适的传动方式， 进行系统设计。
设计步骤
07
机械设计中的创新方 法与实例