机械原理及机械零件

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1、,没有规距，不成方圆从心所欲，不逾距,机械原理及机械零件,第一章 绪论,第一节 机械原理及机械零件研究的对象,典型机器的分析：,1.内燃机,内燃机,组成：,汽缸体1、,活塞2、,进气阀3、,排气阀4、,连杆5、,曲轴6、,凸轮7、,顶杆8、,齿轮9、10,工作原理：,1.活塞下行，进气阀开启，混合气体进入汽缸；,2.活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩，在顶部点 火燃烧；,3.高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭；,4.活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。,循环运动的结果，使曲轴输出连续的旋转运动,设计：潘存云,进气,压缩,爆炸,排气,内燃机的工作过程：,活塞的往复运动通过连杆转变为曲轴的连

2、续转动，该组合体称为：,内燃机各部分的作用：,曲柄滑块机构,凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为：,凸轮机构,两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动作，称为：,齿轮机构,各部分协调动作的结果：,机器的共有特征：,人造的实物组合体；,各部分有确定的相对运动；,代替或减轻人类劳动完成有用功或实现能量的转换 机器的作用,机器的概念：机器是人为的实物组合体，他的各部分之间具有确定的相对运动，并能作有效的机械功或进行能量转换，代替或减轻人类劳动。,机器的组成(补充)：,原动部分是工作机动力的来源(把其他形式的能量转变为机械能)，最常见的是电动机和内燃机。 工作(执行)部分完成预定的动作，位于传

3、动路线的终点。（直接完成具体工作任务部分） 传动部分联接原动机和工作部分的中间部分。 （用以完成运动和动力的传递和转换） 控制部分显示和反映机器的运行位置和状态，控制机器正常运行和工作。 其关系如下,控制器(控制),电动机(原动),带(传动),减速器(传动),波轮(工作),分析自动洗衣机的组成：,潘存云教授研制,机构的概念：机构就是具有确定的相对运动的实物组合，他的主要作用在于传递或转换运动形式，但不能做机械功，也不能用于能量转换。,机构与机器的区别： 相同：（1）都是人为的实物组合体（2）各部分都具有确定的相对运动 不同：机构不能作机械功和进行能量转换，其主要功用在于传递或转换运动形式，而机

4、器还能进行能量转换,注意：机器与机构统称为机械。,想一想： 以下机械中哪些属于机器，哪些属于机构？ 洗衣机、汽车、手动压水机、自行车、电风扇,二零件和构件 任何机械设备都是由许多机械零部件组成的。,1、零件：指机械中每一个单独加工的单元体，或零件是一件制造单元 2、构件：若由一个或几个零件刚性地连接在一起作为一个整体而运动则这个整体就称为一个构件 以下图说明零件和构件的区别：,3、零件分类： 通用零件：机械中常用的零件。螺栓、螺母，齿轮，等标准件。 专用零件：只在特定类型的机械中才能用到的零件。如气轮机的叶片、汽缸、曲轴、连杆、飞机的起落架和螺旋桨 4、部件：实现某个动作（或：功能）的零件组合

5、。如：变速器、轴承，联轴器，发动机。 5、零部件在通常情况下，把除机架以外的所有零件和部件，统称为零部件。当然，机架也是部件。,第二节 内容和任务,一、本课程的具体内容及任务 1、 常用机构 2、 机件联接 3、 机械传动 4、 轴系零部件 任务：掌握常用机构和通用机械零件的基本知识、基本理论和基本技能，为今后解决生产实际问题及学习专业课程和新的科学技术打下基础。 学习方法： 要理论联系实际,第二章 平面机构运动简图,组成机构的所有构件都在同一平面内或在相互平行的平面内运动的机构，称为平面机构。,一、运动副 1、由两个构件直接接触而组成的可动的连接，称为运动副。 把两构件直接接触而构成运动副的

6、点、线、面部分，称为运动副元素。图7-1-4 （a） (b),2、运动副的分类,根据运动副元素的类型不同（即组成运动副的两构件接触形式不同），运动副可分为：低副和高副。（1） 低副 两构件之间通过面接触形成的运动副称为低副。 低副按运动特性可分为转动副和移动副。 1） 转动副 若组成运动副的两构件之间只能绕某一轴线作相对转动，这种运动副称为转动副，又称铰链。 2） 移动副 若组成运动副的两构件只能沿某一轴线作相对直线移动，这种运动副称为移动副。,（2） 高副 两构件之间通过点或线接触组成的运动副称为高副。 其他运动副：螺旋副和球面副,其他运动副：螺旋副和球面副（空间）,第二节 平面机构运动简图

7、 机构是由若干构件通过若干运动副组合在一起的。 机构运动简图根据机构的运动尺寸（确定各运动副相对位置的尺寸），按一定的比例尺定出运动副的相对位置，并用简单的线条和规定的符号代表构件和运动副，绘制出能够表达机构运动特征的简单图形。,1.构件的分类 机构中的构件按其运动性质可分为三类： (1) 机架 机架是机构中视作固定不动的构件，它用来支承其它可动构件。例如各种机床的床身是机架，它支承着轴、齿轮等活动构件。在机构简图中，将机架打上斜线表示。 (2) 原动件 驱动力（或力矩）所作用的构件。例如柴油机中的活塞。它的运动是外界输入的，因此又称为输入构件。在机构简图中，将原动件标上箭头表示。 (3) 从

8、动件 机构中随着原动件的运动而运动的其他活动构件。如柴油机中的连杆、曲轴、齿轮等都是从动件。当从动件输出运动或实现机构的功能时，便称其为执行件。,如下图机构中构件的分类：,a 机构图,b 简图,差速器,常见平面运动副的结构及符号,第三章 平面连杆机构,平面连杆机构的定义,手动抽水机,雨挂器,雨伞,雷达天线俯仰机构,若干构件用低副连接，且所有构件的相对运动均为平面运动的机构，称为平面连杆机构。由四个构件组成的平面机构称为平面四杆机构,平面连杆机构的优缺点 优点： （1）承受载荷大，便于润滑，故磨损小； （2）制造方便，易获得较高的精度； （3）较好实现多种运动规律和轨迹要求。 缺点： （1）需要

9、的构件多，机构复杂，累积误差大，影响其传动精度； （2）机构惯性力不容易平衡，不适合用于高 速； （3）设计方法比较复杂，不易精确地满足各种运动规律和运动轨迹的要求。,3.1 平面连杆机构的基本型式及曲柄存在的条件,全部用转动副相连的平面四杆机构称为平面铰链四杆机构，简称铰链四杆机构。（基本形式）,连架杆,连杆,连架杆,机架,名词概念,机 架：固定不动的构件； 连架杆：与机架相连的杆； 连 杆：连接两连架杆的活动构件； 曲 柄：能绕固定铰链中心作整周转动的连架杆； 摇 杆：只能摆动的连架杆。,一、铰链四杆机构的基本型式,按连架杆的运动形式不同，铰链四杆机构分为： 1）曲柄摇杆机构2）双曲柄机构

10、 3）双摇杆机构,1、曲柄摇杆机构,曲柄摇杆机构：在铰链四杆机构中，若两个连架杆，一个为曲柄，另一个为摇杆，则此铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。 特征：曲柄摇杆 作用：是将曲柄的回转运动转换成摇杆的往复摆动，或将摇杆的往复摆动转换为曲柄的整周转动。如雷达天线、缝纫机、牛头刨床横向自动进给机构。,雷达天线俯仰机构 曲柄主动,缝纫机机构,牛头刨床横向自动进给机构,2、双曲柄机构,双曲柄机构：是两连架杆都可以相对于机架作整 周转动（即两连架杆都为曲柄）的铰链四杆机构。 特征：两个曲柄 两种类型： （1）不等双曲柄机构：（一般双曲柄机构）两个曲柄的长度不相等。 作用：将等速回转转变为变速回转。如惯性筛等

11、。,（2）平行双曲柄机构（平行四边形机构）,在双曲柄机构中，其相对的两杆平行且长度相等。 特点：机构中相对的两杆平行且相等，两曲柄同向、同角速度回转，连杆平动。一周过两次转折点。,应用实例：火车轮、摄影平台、播种机料斗机构、天平、香皂成型机。,平行双曲柄机构，过转折点常用方法： （1）在机构中安装一个大质量的飞轮，利用其惯性闯过转折点； （2）利用多组机构来消除运动不确定现象。,火车车轮过转折点方法：,（3）反向双曲柄机构,相对两杆长度相等，但彼此不平行。 特点：两曲柄转向相反，且角速度不相等。,应用：汽车车门开启机构,3、双摇杆机构,两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。 应用：汽车

12、转向系统、起重机构、飞机起落架等。,风扇摇头机构,汽车专向机构,二、铰链四杆机构类型判断,铰链四杆机构存在曲柄的条件 1.最短杆与最长杆的长度之和，小于或等于其他两杆长度之和；L1max+ L2minL3+ L4 2.连架杆和机架中必有一个是最短杆。,根据曲柄存在的条件可得出： （）铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长底之和则（即满足长度条件 时),a、取最短杆的相邻杆为机架时，为曲柄摇杆机构,且最短杆为曲柄. b、取最短杆为机架时为双曲柄机构,两连架杆为曲柄. c、取与最短杆相对的杆为机架时，为双摇杆机构,两连架杆为摇杆.,（）如果铰链四杆机构不满足长度条件，则不论

13、取何杆为机架都无曲柄存在，只能取得双摇杆机构,思考题：,1）如图所示铰链四杆机构，a=70mm，b=150mm，c=110mm， d=90mm。若以a杆为机架，可得 ；若以b杆为机架， 可得 。,2) 图示铰链四杆机构中，a=60mm，b=150mm，c=120mm，d=90mm。若以a杆为机架，可得 ；若以b杆为机架，可得 ；若以c杆为机架，可得 ；若以d杆为机架，可得 。,【典型例题】 例1 在图中已知 lBC =100mm, lCD =70mm, lAD =50mm,AD为固定件。 （1） 如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄，求 lAB的值； （2） 如果该机构能成为双曲柄机构

14、，求lAB 的值； （3） 如果该机构能成为双摇杆机构，求lAB 的值。,解：,（1） 如果能成为曲柄摇杆机构，则机构必须满足“最长杆与最短杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和，且AB为最短杆”。则有 lAB + lBC lCD + lAD代入各杆长度值，得 lAB 20mm（2） 如果能成为双曲柄机构，则应满足“最长杆与最短杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和，且杆AD为最短杆”。则1） 若BC为最长杆，即lAB 100mm，则,lBC+ lA0D lAB + lCD lAB 80mm所以 80mmlAB 100mm2） 若AB为最长杆，即lAB 100mm，则 lAB + lAD lBC

15、+ lCD lAB 120mm所以 100mmlAB 120mm将以上两种情况进行分析综合后，lAB 的值应在以下范围内选取，即 80mmlAB 120mm(3) 若能成为双摇杆机构，则应分两种情况分析。第一种情况：机构各杆件长度满足“杆长之和条件”，但以最短杆的对边为机架；第二种情况：机构各杆件长度不满足“杆长之和条件”。,在本题目中，AD已选定为固定件，则第一种情况不存在。下面就第二种情况进行分析。1） 当lAB lCD + lAD lAB 20mm 即 20mm lAB + lCD lAB 100时，AB 为最长杆，AD 为最短杆，则,lAB + lAD + lCD lAB 120 mm另外，AB增大时，还应考虑到，BC与CD成伸直共线时，需构成三角形的边长关系，即 lAB ( lBC + lCD ) + lAD lAB 220 mm则 120 mm lAB 220 mm综合以上情况，可得lAB 的取值范围为：,作业:,P24复习题 3-1 3-2 3-3 3-5 P25 练习 3-1,第二节 平面四杆机构的其他型式,一、曲柄滑快机构 演化过程：,应用：内燃机、 雨伞,作用：将曲柄的回转运动转化为滑块的往复移动或将滑块的往复移动转化为曲柄的回转运动。,二、偏心轮机构,作用：将偏心轮的回转运动转化为滑块的往复移动。,