机械设计基础-PPT课件

绪论
二、械设计基本要求和一般程序 1.机器应该满足的基本要求 (1)使用性要求 实现预定的功能，满足运动和动力性能的要求）（功能性要求） (2)经济性要求 这是一个综合性指标，表现在设计制造和使用两个方面。提高设 计制造的经济性的途径有三条：1）使产品系列化、标准化、通 用化；2）运用现代化设计制造方法；3）科学管理。提高使用经 济性的途径有四条：1）提高机械化、自动化水平；2）提高机械 效率；3）延长使用寿命；4）防止无意义的损耗。 (3)安全性要求 有三个含义：1）设备本身不因过载、失电以及其它偶然因素而 损坏；2）切实保障操作者的人身安全（劳动保护性）；3）不会 对环境造成破坏。
4
D
2
B 1
A
（3）虚约束： 在特殊的几何条件下，有 些约束所起的限制作用是 重复的，这种不起独立限
制作用的约束称为虚约束。
虚虚约约束束1 1 虚虚约 约束束2 2
廊坊职业技术学院 机械工程系
第二章 平面连杆机构
一、定义： 若干构件通过低副（转动副或移 动副）联接所组成 的机构称作连杆机构。 连杆机构中各构件的相对运动是平面 运动还是空间运动，连杆机构又可以分为 平面连杆机构和空 间连杆机构。 平面连杆机构是由若干构件用平面低副（转动副和移动
【例2-1】如图2-6所示为以颚式碎矿机。当曲轴2绕其轴心O连续转 动时，动颚板3作往复摆动，从而将处于动颚板3和固定颚板6之 间的矿石7轧碎。试绘制此碎矿机的机构运动简图。
解：（1）运动分析 右图所示 此碎矿机由原动件曲轴2 （构件1为固装于曲轴2 上的飞轮）、动颚板3、 摆杆4、机架5等4个构件 组成，固定颚板6是固定 安装在机架上的。
§1-1 平面机构的组成
3.机构 具有固定构件的运动链称为机构。 机 架机构中的固定构件；一般机架相对地面固定不动， 原动件： 按给定已知运动规律独立运动的构件； 从动件 机构中其余活动构件。其运动规律决定于原
动件的运动规律和机构的结构和构件的尺寸。 机构常分为平面机构和空间机构两类，其中平面机
副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传
送动力。
§ 2.1 平面四杆机构的类型及应用
在此机构中，AD固定不动， 称为机架；AB、CD两构件 与机架组成转动副，称为 连架杆；BC称为连杆。在 连架杆中，能作整周回转的 构件称为曲柄，而只能在一 定角度范围内摆动的构件称为 摇杆。
一、铰链四杆机构基本类型
（2）按图量取尺寸，选取合适的比例尺，确定O、A、 B、C四个转动副的位置，即可绘制出机构运动简图。 最后标出原动件的转动方向。
由图可以看出，O、C在同一垂直线上。量取OA=3mm， AB=25mm，BC=14mm，OC=22mm.
§1-3 平面机构的自由度
机构的自由度：机构中各构件相对于机架所能有的独 立运动的数目。
位置AB’，各杆长度应满足：
a+d ≤ b+c ① 而为使AB杆能转至AB”，各杆长度关系应满足 b ≤(d-a)+c c ≤(d-a)+b 可得： a+b ≤ d+c ②
a+c ≤ d+b ③ 由①②③可以得出铰链四杆机构曲柄存在条件为： 1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆；
2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和。（称 为杆长条件） 上述两个条件必须同时满足，否则机构不存在曲柄。 二、急回特性和行程速比系数 1） 当主动件曲柄等速转动时，从动件摇杆摆回的平均速度大于摆出 的平均速度，摇杆的这种运动特性称为急回特性
复合铰链
2．局部自由度
机构中某些构件具有局部的、不影响其它构件运动的自由度， 同时与输出运动无关的自由度我们称为局部自由度。对于含有局 部自由度的机构在计算自由度时，不考虑局部自由度。
如图凸轮机构：
如认为：F=3x3-2x3-1=2
是错误的。 n=2，Pl=2，Ph＝1， 由公式得：F=3x2-2x2-1=1。
整周转动，如图所示的缝纫机踏板。
雷达调整机构
缝纫机踏板机构
2．双曲柄机构：两连架杆均为曲柄的四杆机构。 可将原动曲柄的等速转动转换成从动曲柄的等速或变速转动，如
图所示的惯性筛驱动机构；
构的相对两杆平行且相等时， 则成为平行四边形机构， 如图所示。 注意：平行四边形机构 在运动过程中，当两曲 柄与机架共线时，在原 动件转向不变、转速恒 定的条件下，从动曲柄会出现运动不确定现象。可以在机构中添加
机构传力性能良好，应使γmin≥40 ～50°
最小传动角的确定： 对于
曲柄摇杆机构， γmin出现在主动
件曲柄与机架共线的两位置之一。
三、死点
如图：当以摇杆CD为主动件，
则当连杆与从动件曲柄共线时，
机构的传动角γ＝0°，这时主 动件CD通过连杆作用于从动件 AB上的力恰好通过其回转中心， 出现了不能使构件AB转动的
曲轴2于机架5在O点构成转动副（即飞轮的回转中 心）；曲轴2与动颚板3也构成转动副，其轴心在A点 （即动颚板绕曲轴的回转几何中心）；摆杆4分别与动 颚板3和机架5在B、C两点构成转动副。
其运动传递为：电机 皮带 曲轴 动颚板 摆杆
所以，其机构原动件为曲轴，从动件为摆杆、构件3、 机架5共同构成曲柄摇杆机构。
§1-1 平面机构的组成
2.运动副 1）运动副定义
机构中各个构件之间必须有确定的相对运动，因此，构件的连接 既要使两个构件直接接触，又能产生一定的相对运动，这种直接 接触的活动连接称为运动副。 2） 运动副的分类 （1）按两个构件运动关系分为平面运动副和空间运动副 （2）按其接触形式分：高副点线接触的运动副 低副面接触的运动副。 （3）按其相对运动形式分 转动副（回转副或铰链）移动副、螺旋 副、球面副。
一、计算机构自由度（设n个活动构件，PL个低副，PH 个高副）
F=3n-2PL-PH 二、机构具有确定运动的条件
（原动件数>F，机构破坏）
铰链四杆机构
F=3*3-2*4-0=1
原动件数=机构自由度
铰链五杆机构
b a
F=3*4-2*5-0=2 原动件数机构自由度 原动件数<机构自由度数，机构运动不确定（任意乱动）
“顶死”现象，机构的这种位置称为“死点” 在工程上，为了使机构能够顺利通过死点而正常运转，必须采用
适当的措施，如发动机上安装飞轮加大惯性力，或利用机构的组合 错开死点位置，例如机车车轮的联动装置。
Байду номын сангаас
根据机构中有无曲柄和有几个曲柄，铰链四杆机构又有三种基本 形式：
1．曲柄摇杆机构：两连架杆中一个为曲柄而另一个为摇杆的机 构。
雷达调整机构 缝纫机踏板机构 当曲柄为原动件时，可将曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动，
如图中的雷达天线机构； 反之，当摇杆为原动件时，可 将摇杆的往复摆动转变为曲柄的
绪论
(4)工艺性要求 这包含两个方面1）装配工艺形2）零件加工工艺性。 (5)可靠性要求 要求机械系统在预定的环境条件下和寿命期限内，具有 保持正常工作状态的性能，这就称为可靠性。 2.机械零件设计的基本准则及一般步骤 (1)根据零件的使用要求（如功率、转速等），选择零件 的类型及结构型式，并拟定计算简图。 (2)分析作用在零件上的载荷（拉、压力，剪切力）。 (3)根据零件的工作条件，按照相应的设计准则，确定许 用应力。
2）行程速比系数K
K=
v2 v1
180 ＋°θ = 180 －°θ
当机构存在极位夹角θ 时，机构便具有急回运动特性。且θ角越 大，K值越大，机构的急回性质也越显著
例 牛头刨床机构
三、压力角与传动角
连杆BC与从动件CD之间所夹的锐角 γ 称为四杆机构在此位置的传动角。
显然γ越大，有效分力Pt越大，Pn越小， 对机构的传动就越有利。所以，在连杆 机构中也常用传动角的大小及变化情况 来描述机构传动性能的优劣。为了保证
构应用最为广泛
§1-2 平面机构运动简图
一、用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对 位置，并能完全反映机构特征的简图。
二、绘制：
表1-1
1、运动副的符号
转动副：
2、构件符号：
表1-2
3、机构运动简图的绘制，（模型，鄂式破碎机） 1）分析机构，观察相对运动； 2）找出所有的构件与运动副； 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间图。（从原动件开始画）
（2）机器是指一种执行机械运动装置，可用来变换和传 递能量、物料和信息。 由实例可看出，各种机器的主要组成部分都是各种机构。 所以可以说，机器乃是一种可用来变换或传递能量、 物料与信息的机构组合体。
（3）机器的结构 传统的机器由如下三个部分组成： 原动件—传动部分—执行部分 现代机器一般由如下四个部分组成 原动件—传动部分—执行部分
元体组合而成的，这些独立运动单元体称为构件。 从加工制造角度来看，任何机器（或机构）都是由许多独立制
造单元体组合而成零件，这些独立制造单元体称为零件。 构件可以是一个零件；也可以是由一个以上的零件
组成。图示内燃机中的连杆就是由单独加工的连杆体、 连杆头、轴瓦、螺杆、螺母、轴套等零件组成的。这 些零件分别加工制造，但是当它们装配成连杆后则作 为一个整体运动，相互之间不产生相对运动。
§2.3四杆机构特性
一、四杆机构存在曲柄的条件
铰链四杆机构的三种基本型式的区别在于它的连架杆是否为曲柄。
而且一般原动件为曲柄 。而在四杆机构中是否存在曲柄，取决
于机构中各构件间的相对尺寸关系。
设a<d，若AB杆能绕A整周 回转，则AB杆应能够占据与AD 共线的两个位置AB’和AB”。 由图可见，为使AB杆能转至
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《机械设计基础》
绪论
一、本课程研究的对象及内容
1． 研究对象