哈工大机械设计第三章PPT课件
哈工大机械设计制造及其自动化专业课程介绍
机械设计制造及其自动化专业课程介绍默认分类 2010-04-24 11:35:19 阅读61 评论0 字号：大中小订阅作者：船舶学院时间：2009-6-16 14:40:51“机电系统计算机控制”教学大纲(PUTER CONTROL OF ELECTRICAL MACHINE SYSTEMS)大纲编制：李哲教研室主任：李哲课程编码：课程名称：机电系统计算机控制教学性质：选修课适用专业：机械及近机类专业学时：30（26/4）学分：1.5一、课程的性质、目的与任务本课程是适应机电一体化的发展趋势而设立的，是机械设计制造及自动化专业的一门主干课程，主要讲述直流电机、交流电机控制系统，液压伺服控制系统和气压传动控制系统，通过这门课让学生掌握机电液气系统的设计和应用。
二、课程的基本要求本课程主要讲授内容有直流、交流电机的组成、原理、动态特性及其应用，液压伺服系统设计与气压传动系统设计；要求学生掌握机电液气系统的组成、分类，分析和设计；了解各自的特点和应用场合；具备分析机电液气系统和设计简单的机电液气系统的能力，为进一步学习深造和适应未来的工作奠定基础。
三、本课程与相关课程的联系与分工相关课程有：电工学、模拟电路、自动控制原理、液压传动；电工学、模拟电路、自动控制原理等课程作为本课程的基础课。
液压传动课程侧重于讲述液压传动系统，本课程侧重于液压控制系统。
四、教学大纲内容使用教材与参考教材1、使用教材：（骆涵秀主编机电控制 XX大学 2000年1月）2、参考教材：（李洪人液压控制系统国防工业）（邓星钟机电传动控制机械工业）（朱善君可编程控制器系统原理应用维护清华大学）五、教学大纲内容及学时分配第一章概述（2）本章主要内容有：分别用实例引出机电、液压、气动控制系统的整体组成，功能和特点；要求学生掌握机电液气系统的组成；了解机电液气系统的发展方向和选用原则。
第二章直流电机（4）本章主要内容有：直流电机的原理，动态特性分析和系统应用；要求学生掌握直流电机的机械特性和系统应用；了解直流电机的原理、组成。
哈工大机械设计课程总结资料PPT学习教案
课程总结
软齿面齿轮：局限性点蚀（新齿）——扩展性点蚀。 硬齿面齿轮：扩展式点蚀 开式传动：无点蚀（v磨损 > v点蚀）
齿面疲劳点蚀实例
第40页/共83页
41
课程总结
3、齿面磨损 常在开式齿轮传动中
磨损原因：齿面进入磨料
磨损后果：齿形破坏引起冲击 和振动， 齿厚变薄甚至断齿
防止磨损： 改善润滑 提高齿面硬度 改用闭式传动
kW
第33页/共83页
34
课程总结
2、带传动
第34页/共83页
1、确定设计功率
2、选择带型
3、确定带轮的基准直 径dd1和dd2 4、验算带的速度
5、确定中心距a和V带 长度Ld 6、计算小轮包角a1 7、确定V带的根数z
8、确定初拉力F0 9、计算压轴力
35
课程总结
3、基1）齿本掌轮要握求传齿：动轮传动的失效形式及其机理、失效部位，以及针
第27页/共83页
28 28
课程总结
2、带传动
平带传动，结构简单，带轮也容易制造，在传动中 心距较大的场合应用较多。
一般机械传动中应用最广的带传动是Ｖ带传动，在 同样的张紧力下Ｖ带较平带传动能产生更大的摩擦 力。 多楔带传动兼有平带和Ｖ带传动优点，柔韧性好、摩 擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑场合。
第4页/共83页
5
课程总结
1、螺纹连接
大径d--即螺纹的公称直径
小径d1--常用于连接的强度计算 中径d2--常用于连接的几何计算 螺距P--螺纹相邻两个牙型上对应点间的
轴向距离
线数n--螺纹的螺旋线数目
导程S--螺纹上任一点沿同一条螺旋线转
一周所移动的轴向距离，S=nP
哈工大机械原理考研-第3章-凸轮机构(理论)
第3章凸轮机构及其设计3.1基本要求1.了解凸轮机构的类型及其特点。
2.掌握从动件的几种常用运动规律及特点。
掌握从动件行程、从动件推程、推程运动角、从动件回程、回程运动角、从动件远（近）休程及远（近）休止角及凸轮的基圆、偏距等基本概念。
3.熟练掌握并灵活运用反转法原理，应用这一原理设计直动从动件盘形凸轮机构、摆动从动件盘形凸轮机构及平底直动从动件盘形凸轮机构。
4.掌握凸轮机构基本尺寸的确定原则，根据这些原则确定凸轮机构的的压力角及其许用值、基圆半径、偏距、滚子半径等基本尺寸。
5.掌握凸轮机构设计的基本步骤，学会用计算机对凸轮机构进行辅助设计的方法。
3.2内容提要一、本章重点本章重点是从动件运动规律的选择及其特点，按预定从动件运动规律设计平面凸轮轮廓曲线和凸轮机构基本尺寸的确定。
涉及到根据使用场合和工作要求选择凸轮机构的型式、选择或设计从动件的运动规律、合理选择或确定凸轮的基圆半径、正确设计出凸轮廓线、对设计出来的凸轮机构进行分析以校核其是否满足设计要求。
1 凸轮机构的类型选择选择凸轮机构的类型是凸轮机构设计的第一步，称为凸轮机构的型综合。
凸轮的形状有平面凸轮（盘形凸轮、移动凸轮）和空间凸轮，从动件的形状有尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件，而从动件的运动形式有移动和摆动之分，凸轮与从动件维持高副接触的方法又有分为力锁合、形锁合。
故凸轮机构的类型多种多样，设计凸轮机构时，可根据使用场合和工作要求的不同加以选择。
（1）各类凸轮机构的特点及适用场合尖顶从动件凸轮机构：优点是结构最简单，缺点是尖顶处极易磨损，故只适用于作用力不大和速度较低的场合。
滚子从动件凸轮机构：优点是滚子与凸轮廓线间为滚动摩擦，摩擦较小，可用来传递较大的动力，故应用广泛。
平底从动件凸轮机构：优点是平底与凸轮廓线接触处极易形成油膜、能减少磨损，且不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力始终垂直于平底，受力平稳、传动效率较高，故适用于高速场合。
机械设计基础第3章PPT
40
20 15
10 8 6
4
2 1.5
1 0.8 0.6 0.4
32A 2 4A28 A 20 A 16 A
1 2A 10 A 08 A
链号
08A 10A 12A 16A 20A 24A 28A 32A
节 距/ m m
12.7 15.875 19.05
25.4 31.75 38.1 41.45 50.8
0.2
0.15 0.1 10
15 20
40
60 80 100150200
400 600 1000 2000 800 1500
4 0 0 06 0 0 0
小 链 轮 转 速 n1 ( r / m i n )
23
、
3.8 滚子链传动的设计
n12
3.8.3滚子链的设计计算
1．设计链传动的已知条件和内容
第3章 带传动和链传 动
3.4.1 带传动的主要失效形式和设计准则
带传动的主要失效形式有带的打滑和带的疲 劳破坏。因此，带传动的设计准则是：在保 证不打滑的前提下，传动带应具有足够的疲劳 强度和一定的使用寿命。
第3章 带传动和链传 动
3.4.2单根V带的基本额 定功率
（3-10）
表3-4给出了单根V带的基本额定功率P
值（仅列出D型）
普通V带已标准化，按截面尺 寸分为Y、Z、A、B、C、D、 E 七种型号
7
3.2.2 V带轮的材料和结构
第3章 带传动和链传 动
图3-5 V带轮(腹板式) 1一轮缓2一瞧板3一轮毂
表3-3 V带轮的基准直径系列 (摘自 GB/T13575.5-1992)
8
3.3 普通V带传动工作能力分析 3.3.1 带传动的受力分析
哈工大机械原理课件
I
5
IV
2
II
4
V
1
III
3
移 动 副
V
1
IV
2
螺 旋 副
V
1
２、根据组成运动副的两个运动副元素的接触情况分类 运动副元素以点或线接触的运动副称为高副 。
球面高副
柱面高副
运动副元素以面接触的运动副称为低副 。
球面低副
移动副
转动副
３、根据组成运动副的两个构件的相对运动形式分类
空间运动副
球销副
螺旋副
只是为了表明机构的运动状态或各构件的 相互关系，也可以不按比例来绘制运动简图， 通常把这样的简图称为机构示意图。
常用机构构件、运动副代表符号
绘制机构运动简图的步骤
1. 在绘制机构运动简图时，首先确定机构的原动件 和执行件，两者之间为传动部份，由此确定出组成机 构的所有构件，然后确定构件间运动副的类型。 2. 为将机构运动简图表示清楚，恰当地选择投影面。一 般选择与多数构件的运动平面相平行的面为投影面，必要 时也可以就机械的不同部分选择两个或两个以上的投影面 ，然后展开到同一平面上。总之，绘制机构运动简图要以 正确、简单、清晰为原则。 3. 选择适当的比例尺，根据机构的运动尺寸定出各运动 副之间的相对位置，然后用规定的符号画出各类运动副，并 将同一构件上的运动副符号用简单线条连接起来，这样便可 绘制出机构的运动简图。
30米/分
500
二、创新
◆自然科学领域的最高成就是发现
◆应用技术领域的最高成就是发明
发明：
◆基础理论知识
◆应用技术知识 ◆实践经验
◆强烈的创新意识 ◆勤奋的工作
两用折叠椅
外环
双曲面滚柱加载器
40哈工大理论力学第三章PPT课件
n
Fzi
i 1
合力矢FR的大小和方向余弦为
大小
FR Fx2Fy2Fz2 (Fxi)2(Fyi)2(Fzi)2
方向余弦
cos(
FR ,i)
Fx FR
F xi FR
cos(
FR ,
j)
Fy FR
F yi FR
cos(
FR,k)
Fz FR
F zi FR
在刚体上作用着四个汇交力，它们在坐标轴上的投 影如下表所示，试求这四个力的合力的大小和方向。
F
F
F
已知车床在车削一圆棒时，由测力计测得刀具受的力F 的三个正交分量 Fx，Fy，Fz的大小各为4.5 kN，6.3 kN， 18 kN，试求力F 的大小和方向。
解：力F的大小
F Fx2Fy2Fz21.9 6kN
力F 的方向余弦及与坐标轴的夹角为
cosFx 0.22， 0 76.7
F
cos Fy 0.32,2 71.1
理论力学
指导教师 李丽君
整体概况
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概况2
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概况3
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第三章 空间力系
空间汇交力系 空间力偶系 空间任意力系 重心
直接投影法
Fx Fcos
Fy Fcos
Fz Fcos
解：将力Fn向 z 轴和Oxy 平面投影
F z F nsi,n F xy F ncos
将力Fxy向x，y 轴投影
FxFxysin Fncosin FyFxycosFncoscos
哈工大机械学基础第3章03bk
公式中不加“＋” 或 “－”
68
例1（习题3-16） 图示为一钟表轮系，已知: z2=60 ， z3=8， z4=64 ， z5=28 ， z6=42 ， z8=64 ，求z1 、 z7各为多少?
69
例2（例3-3 ） 如图所示轮系中，蜗杆的头数 z1=1 ，右旋，蜗轮的齿数 z2=26。一对圆锥齿轮z3 =20，z4=21。一对圆柱齿轮z5=21， z6=28 。若蜗杆为主动轮，转速 n1=1500r/min ，试求齿轮 6 的转速n6和转向。
一. 变位齿轮产生
当
范成法加工
Z<17
时，又要避免根切
改变刀具和被加工齿轮的 位置
形成变位齿轮
27
二. 变位齿轮形成
刀具相对齿轮毛坯作前or后移动
刀具原来位置
齿轮节圆（分度圆）
刀具节线
刀具后退位置 刀具中线
28
三. 变位齿轮分类：
标准齿轮
齿条节线（中线）
齿轮节圆（分度圆） 齿条中线
正变位齿轮
刀具 外移
' 标准渐开线圆柱齿轮 20
Ⅴ 渐开线齿轮正确连续啮合条件
21
1.一对渐开线齿轮正确啮合条件
m1 m2 m
1 2
标准渐开线齿轮
20
22
2.一对渐开线齿轮连续啮合条件
B1 B2 重合度： 1 pb
通常取 1.2
23
（习题3-2）需要传动比i=3的一对标准渐开线直齿圆柱齿轮外 啮合传动，现有三个渐开线标准圆柱直齿轮，齿数为z1=20， z2=z3=60，齿顶圆直径分别为da1=44mm， da2=124mm， da3=139.5mm。问哪两个齿轮能正确啮合？并求中心距a。
哈工大机械原理课件
contents
目录
• 绪论 • 机构的结构分析 • 平面连杆机构 • 凸轮机构 • 齿轮机构 • 轮系 • 机械的平衡与调速
01
绪论
机械原理的研究对象
01 研究各种机械系统的运动规律和力的传递 关系。
02
研究各种机械系统中的机构、机器和机器 装置的设计、分析和综合方法。
03
常用的从动件运动规律有等速 运动规律、等加速等减速运动 规律、余弦加速度运动规律和 正弦加速度运动规律等。这些 运动规律各有特点，适用于不 同的工作场合和需求。
在设计从动件的运动规律时， 应考虑机构的传动性能、从动 件的受力情况、机构的动态响 应等因素，以确保机构在工作 过程中具有良好的稳定性和可 靠性。
平面机构的自由度计算
自由度是描述机构运动灵活性的参数，计算自由度可以判断机构是否具有确定的 运动状态。
平面机构的自由度计算公式为：F=3n-(2PL+Ph)，其中n为活动构件数，PL为低 副数，Ph为高副数。
03
平面连杆机构
平面连杆机构的特点和基本类型
01
02
03
总结词
了解平面连杆机构的特点 和基本类型是掌握其工作 原理和应用的基础。
节气门调速
通过调节节气门的开度来控制进入发动机的空气 量，从而改变发动机的转速和功率。
离合器调速
通过控制离合器的接合与分离，实现发动机与传 动系统的结合与脱开，达到调速的目的。
变速器调速
通过改变变速器的传动比来改变输出轴的转速和 功率，实现调速。
机械的效率与节能
提高机械效率
通过优化设计、改善制造 工艺和加强维护保养，提 高机械系统的效率，减少 能量损失。
02
哈工大机械原理大作业凸轮结构设计3演示教学
此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除Harbin Institute of Technology机械原理大作业二课程名称：机械原理设计题目：凸轮结构设计院系：机电工程学院班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：哈尔滨工业大学1、设计题目序号 升程（mm ） 升程运动角（︒） 升程运动规律 升程许用压力角（︒） 回程运动角（︒) 回程运动规律 回程许用压力角（︒） 远休止角（︒） 近休止角（︒） 350150正弦加速度40100余弦加速度6030802、凸轮机构推杆升程、回程运动方程，推杆位移、速度、加速度线图。
（1）推杆各行程运动方程（设定角速度为s s rad /2/1πω==）①从动件推程运动方程(650πϕ≤≤)⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ϕφππφϕ002sin 21h s ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ϕφπφω0012cos 1h v ; ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=ϕφπφωπ020212sin 2h a代入数据，可得：⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ϕππϕ4.2sin 215650s mm()ϕ4.2cos -1120=v s mm /ϕπ4.2sin 576=a 2/s mm②从动件远休程运动方程(πϕπ≤≤65) 0;50===a v mm s③从动件回程运动方程(914πϕπ≤≤) ()[]⎭⎬⎫⎩⎨⎧+-+=s h s φφϕφπ0'0cos 12()[]s h v φφϕφπφωπ+--=0'0'01sin 2 ()[]s h a φφϕφπφωπ+--=0'0'212cos 22代入数据，可得:()[]πϕ8.18.1cos 125-+=s mm ()πϕπ8.18.1sin 90--=v s mm / ()πϕπ8.18.1cos 3242--=a 2/s mm④从动件进休程运动方程(πϕπ2914≤≤) 0===a v s（2）、推杆位移、速度、加速度线图①推杆的位移线图如下②推杆的速度线图如下③推杆的加速度线图如下3、凸轮机构的ds s-线图，并依次确定凸轮的基圆半径和偏dϕ距凸轮机构的s d ds-ϕ线图如下图所示由图中范围选定点（-10，-50）为凸轮转轴O 点，则mm r 99.501050220=+=取基圆半径为r 0 =51mm ，偏距e = 10mm 。
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机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
1 普通螺纹
特点：牙型为等边三角形，螺纹的牙型角
=2=60。牙侧角大，因为 f f
cos
所以 f
一般 n 4
导程Ph－同一条螺旋线上相邻两个牙 型在中径线上对应点间的 轴向距离，
Ph=nP。
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《机械设计》第三章
螺纹升角ψ－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线 的平面间的夹角。
arctanP dh2 arctanndP2
旋向：螺旋线绕行的方向
右旋，左旋
牙型角---轴向剖面内螺纹 牙型两侧边的夹角
牙侧角---螺纹牙型侧边与 螺纹轴线的垂线的夹角
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3.1.1 常用螺纹类型及特点
《机械设计》第三章
螺纹的分类： 按牙形：普通螺纹 、矩形螺纹、 梯形螺纹、
锯齿形螺纹、管螺纹 按母体形状：圆柱螺纹、圆锥螺纹
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
细牙的缺点：牙小，相同载荷下磨损快，易 脱扣 细牙的应用场合：
常用于承受冲击、振动及变载荷、或空心、 薄壁零件上及微调装置中
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2 、矩形螺纹
《机械设计》第三章
特点：牙形为正方形，=0，
f’小 f tg 小
tan tan( )
高
f f cos
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《机械设计》第三章
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
只介绍普通螺纹的有关公差精度方面的知识 1.普通螺纹的公差等级及精度 GB/T197-2003规定：公差等级有3，4，5，6，7，8
，9共七级
3级公差精度最高
6级公差为基本级
9级公差精度最低 • 精度有精密级，中等级和粗糙级共3种。
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《机械设计》第三章
自锁条件 故自锁性好，主要用于连接
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《机械设计》第三章
同一公称直径的螺纹按螺距的大小分为粗牙 螺纹和细牙螺纹
细牙螺纹与粗 牙 螺纹的比较
粗牙：常用
细牙：同样的d下：细牙的d1大，强度高
细牙的d2大，p小 tg
np
d2
小，自锁性能好
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《机械设计》第三章
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
{可拆连接
按拆开是否破坏连接件 不可拆连接
螺纹连接是利用螺纹零件构成的连接
特 点：构造简单，拆装方便，工作可靠，
标准件，应用广
8.2节
螺旋传动是利用具有螺纹的零件来实现回转运 动与直线运动之间的转换，同时也传递力和转 矩
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《机械设计》第三章
3.1 螺 纹
矩形螺纹：效率高，用于传动, 牙根强度弱，加工困难，磨损后不易补偿，常 被梯形螺纹代替 非标准
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3 、梯形螺纹
《机械设计》第三章
特点： =2=30。比矩形螺纹效率略低。
牙根强度高，易于对中，易于制造，剖分螺母 可消除间隙，在螺旋传动中有广泛应用。
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4、 锯齿形螺纹
式中: F ′ --轴向力, N f--摩擦系数
f --当量摩擦系数 f f
′ --当量摩擦角
cos
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《机械设计》第三章
当不受外力作用时，螺纹副要松开
自锁： F1 f F N
FsinfF cos
自锁条件
arctanf
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《机械设计》第三章
3.2 螺纹连接的类型与标准连接件
《机械设计》第三章
第三章 螺纹连接
连接的定义及分类
1 连接－指被连接件与连接件的组合
被连接件－轴与轴上的零件，箱体与箱盖等 连接件－又称紧固件，如螺栓、螺母，键、销釘等
2 连接分类
按被连接件运动情况
动连接（按需要变化）
静连接（不允许变化）
机械制造中的“连接”常指“静连接”
静连接:在机器中,把两个零(部)件连接起来使之没有相对运 动的机械连接称为机械静连接,简称连接
{ 外螺纹
螺纹 内螺纹
螺旋副
{ 螺纹
连接用螺纹 传动用螺纹 (螺纹按工作性质分)
连接用螺纹的当量摩擦角较大，有利于实现可靠连接； 传动用螺纹的当量摩擦角较小，有利于提高传动的效率。
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
3.1.2 螺纹的主要参数
除矩形螺纹外，其他螺纹的参数均已标准 化。有米制和英制两种标准尺寸。在我国，除 管螺纹保持英制外，其他都采用米制，国际上 多数国家也采用米制，少数用英制。
《机械设计》第三章
特点：工作边=3，非工作边=30，便于加工。
它综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根强度高的 优点,能承受较大的载荷,但只能用于单向传动
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5 、圆柱管螺纹
《机械设计》第三章
特点：用于管件连接的三角螺纹，=55
以管子内径为公称直径
机电工程学院 张锋
6、 圆锥螺纹
《机械设计》第三章
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
2. 螺纹标记和螺纹副标记示例
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《机械设计》第三章
3.1.4 螺纹副的受力关系、效率和自锁
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《机械设计》第三章
圆周力F： 拧紧时 FFtan()
松开时 FFtan()
效率：拧紧时 tan tan( )
松开时 tan( ) tan
特点：螺纹均布在锥度为1:16的管上,=55或60
螺纹面间没有间隙，不用填料，靠牙变形，密封性 好，适用于高温、高压的连接
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
3.1.3 螺纹的公差和精度
管螺纹— 工作状态下内、外螺纹间有一定的过盈量 —气密性
丝杠——螺距误差小，空行程小——足够的位移精度 普通螺栓— 可靠性，可旋入性
3.2.1 螺纹连接的基本类型
螺栓连接 螺钉连接
受拉螺栓连接(普通螺栓连接） 受剪螺栓连接（铰制孔螺栓连接）
双头螺柱连接
紧定螺钉连接
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
1、螺栓连接
用螺栓穿过被连接件的光孔后拧紧螺母的连接。用于连 接2个不太厚的零件。连接方式有两种。
要求：学会按标准选择，设计计算。
以普通圆柱外螺纹为例：一般有10个参数。
螺纹的形成
机电工程学院 张锋
《机械设计》第三章
普通螺纹的主要参数
螺纹的类型与特点2
螺纹大径d－即螺纹的公称直径。
螺纹小径d1－常用于连接的强度计算。 中径d2－常用于连接的几何关系计算。 螺距P－螺纹相邻两个牙型在中径线
上对应点间的 轴向距离。