机械设计基础培训教程

机械设计基础培训教程作者:---------------- 日期：•教学目的和要求1、了解机构的组成；2、掌握本课程的性质、内容和任务；3、了解机械设计的基本要求和一般过程•重点和难点重点：机构和机器的区别；本课程的性质及任务；难点：机构和机器的区别•教学进程复习（无）导入新课（无）教学内容教学方式（PPT 投影）辅助手段师生互动（讨论常见的机构）绪论学时：2 ）1、机器特征：（1）都（2）组成机器是人为的各实物之的实物间具有确定的组合相对运动(3)能实现能量转换或完成有用的机械功。

2、 机构：1 ) 都 是 人 为 的实 物 组 合 (2 ) 组成机器的各实物之间具有确定的相对运动注意：机构与机器联系与区别机构具有机器的1、2特征。

机器与机构的区别在于：机器能实现能量的转换(如内燃机、发电机、电动机)，能代替人的劳动去作 有用的机械功。

3、 机械：机器与机构的总称厂带传动机构链传动机构齿轮机构螺旋机构§ 0 — 3机械设计的概述一. 机械设计的基本要求二、 机械设计的一般程序•小结1、 机构与机器区别2、 构件与零件区别•作业连杆机构凸轮机构思考：《机械设计基础》应该如何学习第1章平面机构运动简图及其自由度（学时：10 ）•教学目的和要求1、了解机构的组成2、掌握机构运动副及自由度的计算3、掌握机构运动简图的绘制•重点和难点重点：机构自由度的计算难点：机构具有确定运动的条件；自由度计算的向个特殊问题•教学进程机构组成及运动副（2 学时）机构运动简图（2 学时）机构自由度计算（6 学时）•小结•作业课后习题1 －8 图1.27 ，图1.28 ，1－91.1 - 1.2机构组成及运动副（学时：2）•教学目的和要求1、掌握机构的组成2、掌握运动副的分类及特点3、掌握运动副的表示方法•重点和难点重点：运动副的分类及特点难点：高副、低副及约束的关系•教学进程（复习导入新课教学内容教学方式辅助手段师生互动时间分配板书设计）一、机构的组成与分类（动画演示）二、自由度（一）低副1. 转动副2. 移动副（二）.高副作平而运动自由构竹的口由度1－2 常用构件的表示方法常用运动副的表示方法•小结1、机构组成2 、运动副的表示方法•作业（无作业）课堂练习1.2平面机构运动简图（学时：2）•教学目的和要求1、掌握平面机构运动简图的表示•重点和难点重点：运动简图的表示方法难点：正确表示机构动动简图•教学进程复习动动副的表示方法导入新课模型演示，画出该模型的简图教学方式辅助手段（ppt）1、机构运动简图：简明表示机构各构件之间相对运动关系的图形（按比例，用特定的符号和线条）和运动有关的：运动副的类型、数目、相对位置、构件数目和运动无关的：构件外形、截面尺寸、组成构件的零件数目、运动副的具体构造2、机构示意图：只需表明机构运动传递情况和构造特征，不必按严格比例所画的图形3、绘机构运动简图的步骤1 ）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目；2）确定所有运动副的类型和数目；3 ）选择合理的位置（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简图。

（从原动件开始画））•小结•作业（课堂练习：看动画演示，画机构运动简图）1.3 平面机构自由度的计算（学时：6 ）•教学目的和要求1、掌握机构自由度的计算2、掌握机构具有确定动动的条件•重点和难点重点：机构自由度的计算难点：虚约束•教学进程（复习机构动动简图表示导入新课模型演示机构自由度教学内容教学方式辅助手段（PPT ，动画演示，模型操作）课时分配（自由度公式机构具有确定动动的条件（复合铰链，局部自由度2 学时）（虚约束，练习，3 学时）•小结•作业1 学时）第二章平面连杆机构（学时：8 ）•教学目的和要求1、了解四杆机构的基本形式及其演化；2、掌握四杆机构的工作特性；3、掌握四杆机构设计的常用方法；•重点和难点重点：1、四杆机构的特性2、四杆机构常用的设计方法难点：1、曲柄存在的条件；2、压力角3、死点•教学进程课时分配：四杆机构基本形式与演化（2 课时）四杆机构工作特性（4 学时）四杆机构设计（2 学时）教学内容：1. 熟练掌握并能应用四杆机构曲柄存在条件判断是否存在曲柄及机构类型；2. 理解四杆机构的行程速比系数K 、急回特性、极位夹角、传动角、压力角、死点位置等概念，并能熟练通过作图确定和求出四杆机构的极限位置、极位夹角、最小传动角（或最大压力角）和死点位置。

3. 能综合运用按给定的行程速比系数K 和连杆的位置等运动条件来熟练设计四杆机构。

•作业习题2-3 （课堂练习），习题2-6 ，习题2-10§ 2-1概述一、 概念1连杆机构：构件全部用低副联接而成的平面机构（低副机构） 2平面连杆机构：各构件的相对运动为平面运动的连杆机构3铰链四杆机构：由转动副联接起来的其中一个杆为机架的平面四杆机构二、 平面连杆机构的特点和应用1、 特点2、 应用§ 2-2铰链四杆机构的类型与应用基本型式及其演化一、铰链四杆机构的基本型式特点：两连架杆 主动曲柄匀 （三）、、双摇杆机构 特点：两连架杆 、铰链四杆机构的 化方法：转动副 选取不同构 ）、转动副转化二）、取不同构件为机架连杆柄（整周转）；一个是摇杆（摆动） 连架杆D都是曲柄（整周转） 速转，从动曲柄变速转 都是摇杆（摆动） 黄化 移动副（滑块四杆机构）；为机架 .:.- （一） 、曲柄摇杆机构 特点：两连（二） 、双曲柄机 AO§ 2-3平面四杆机构的基本特性一、铰链四杆机构存在曲柄的条件类型的判别关键在于：机构中有无曲柄，有几个曲柄结论：1、铰链四杆机构存在曲柄的条件是：(1) 、最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。

(2) 、机架或连架杆为最短杆。

2、铰链四杆机构存在一个曲柄的条件是：(1) 、最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。

(2) 、曲柄为最短杆。

3、铰链四杆机构不存在一个曲柄的条件是：(1) 、最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。

(2) 、连架杆为最短杆。

若将机架70变为技0?4060柄等速转动时，摇杆构的急回运动程70摆动的平均速度不相同，这种运动称为曲柄摇杆机构的急回运动2和的比值来衡量，称为行程速比系数7040、急回特性和行程速比系数60摇杆47055180°180°180°K 1三、压力角和传动角压力角从动件受力点（C点）的受力方向与受力点的速度方向之间所夹的锐角。

四、死点位置1 •死点的概念2 .死点的利用3 .死点的缺陷§ 2-4平面四杆机构的设计设计内容：选择形式；确定尺寸（运动简图）两类问题：实现给定的运动规律实现给定的运动轨迹设计方法：解析法；实验法；图解法1、按给定的行程速比系数K设计四杆机构2、按给定的连杆位置设计四杆机构第三章凸轮机构(学时：6 )•教学目的和要求1、了解凸轮机构的应用及分类；2、掌握凸轮机构从动件常用的运动规律；3、掌握凸轮机构轮廓设计方法•重点和难点重点：1、凸轮机构从动件常用的运动规律；2、掌握凸轮机构轮廓设计方法难点：凸轮机构轮廓设计方法•教学进程(复习导入新课教学内容教学方式辅助手段师生互动时间分配板书设计) Ppt ,模型动画演示课时分配：凸轮机构应用及分类：2 学时；从动件常用运动规律2 学时凸轮轮廓设计2 学时§ 3-1 凸轮机构应用和分类一、凸轮机构的组成和应用二、凸轮传动机构的类型1、按凸轮的形状和运动分类(1) 、盘形回转凸轮(2) 、平板移动凸轮(3) 、圆柱回转凸轮2、按从动件的形状分类(1) 、尖顶从动件(2) 、滚子从动件(3)、平底从动件3、按从动件的运动形式4、按锁合方式分类直动从动件凸轮机构按从动件的运动分类二凸轮机构的分类L摆动从动件凹槽凸轮机构按从动件的形状分类一叢子从动件凸抢机构平底从动件凸轮机构按高副维持接筑的方r |力封闭的凸轮机构法分类11彫封冈的凸轮机枸§ 3-2常用的从动件运动规律、凸轮传动的工作过程★基圆：以凸轮最小半径G 所 作的圆，孔称为凸轮的基圆半 径。

★椎程、推程运动角'4 ★远休、远休止角： 近 ★回程、回程运动角： $ ★近休、近休止角’ ■ ★行程：h ' ★位移：s=r-r 0★推杆的运动规律：是指椎杆 在运动过程中，其位移、速度 和加速度随时周变化（凸轮转 角6变化）的规律》2、 等加速等减速运动规律3、 简谐运动规律（余弦加速度运动规律）三、从动件运动规律的选择1. 选择推杆运动规律的基本要求2. 根据工作条件确定推杆运动规律几种常见情况运动特性：刚性冲击。

二、常用的从动件运动规律1、等速运动规律小结二运动规律运动特性适用场合等速运动规律雲有刚性冲击低速轻载等加速等减速运动= 柔性冲击中速轻载余弦加速度运动规律，柔性冲击中低速重载正弦加速度咼动规律二无冲击中高速轻裁§ 3-3用图解法设计盘形凸轮轮廓曲线设计方法：图解法，解析法一、图解法设计凸轮轮廓曲线（一）、图解法的原理（反转法）（二）、图解法的方法和步骤1、对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构2、对心直动滚子从动件盘形凸轮机构§ 3-4凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构设计;实现预定运动规律L 受力良好』效率高，结构紧凑-、滚子半径的选取 理论廓线的曲率半径：P 实际廉线的曲率半径：Pa结论：外凸的凸轮轮廓曲线，应使r0< pmin ，通常取同时p a>=1-5mm,另外滚子半径还受强度、结构等的限制，因而也不能做得太小，通常取滚子半径rr=0.4r0 。

滚子半径，充龙凹轮訊凸轮压力角的校核(1) .凸轮机构的压力角定义凸轮机构从动件作用力的方向线与从动件上力作用点的速度方向之间所夹的锐角，用a表(2) .压力角与作用力以及机构尺寸的关系将凸轮对从动件的作用力F分解为町和巴e Fl为有效分力，Fz为有害分力，当压力角住越大，有害分力严越大，如果压力角增大,有害分力所引起的摩擦阻力也将增大，摩擦功耗增大，效率降低门如果压力角大到一走值时，有害分力所引起的摩擦阻力将大于有效分力旳这时无论凸牝机的煜m i 凸轮对从动件的作用力磅多大，都不能使动件运幼，机构将发生自锁。

三、凸轮基圆半径的确定•小结1、了解凸轮机构的应用及分类；2、掌握凸轮机构从动件常用的运动规律;3、掌握凸轮机构轮廓设计方法•作业按要求作出凸轮轮廓第四章间歇运动机构简介（学时：2 ）•教学目的和要求1、了解间歇运动机构的原理；2、掌握常用间歇运动机构•重点和难点重点：棘轮和槽轮难点：无•教学进程（复习导入新课教学内容教学方式辅助手段师生互动时间分配板书设计）PPT 演示间歇运动机构: 机器工作时，当主动件作连续运动时，常需要从动件产生周期性的运动和停歇，实现这种运动的机构，称间歇运动机构。