机械设计基础1绪论

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,绪 论,第一页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,一、课程的内容、性质和任务,1.,课程内容,2.,课程性质,3.,课程任务,第二页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,具体研究内容,研究机械中,常用机构和通用机械零部件（各种机械中普遍使用的零部件）的工作原理、结构特点、基本设计理论和设计方法,。,机器,若干个机构组合而成的具有确定运动的运动装置，能实现能量的转化或传递能量、物料或信息，实现预 期的工作。如,内燃机,、,电动机、起重汽车、金属切削机床,、 电话机和计算机等。,机构,是机器的组成部分，是由两个或两个以上的构件通过可动联接构成的运动确定的系统，用来传递运动和力 。,构件,是由若干零件刚性联接而成，是机器运动的最小单元。,零,件,是机器加工制造的最小单元。,机器的组成,由,原动机、工作机、传动系统等组成。,1.,课程内容,第三页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,曲柄滑块机构,，将活塞往复,移动转化为曲柄的连续转动；,齿轮机构,，改变转速大小和,转向；,凸轮机构,，将凸轮的,连续转动转变为推杆往复移动。,机器实例：,内燃机,1,、功能：内燃机是将燃气燃烧时的热能转化为机械能的,机器,。,2,、组成包含三种机构：,一、机械、机器和机构,气缸体,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,9,2,、研究对象,第四页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,活塞下行，进气阀打开，,燃气被吸入汽缸,活塞上行，进气阀关闭，压缩燃气,点火后燃气燃烧膨胀，推动活塞,下行，经连杆带动曲轴输出转动,活塞上行，排气阀打开，排出废气,3,、工作过程：,第五页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,4,、运动分析：,原动件：活塞,由燃气推动（驱动力所作用的构件）,主运动：将活塞的往复直线运动曲轴的回转运动,辅助运动：配气,启闭进排气阀,第六页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,机器：既能实现确定的机械运动，又能完成有用的机械功，或者能传递或转换能量、物料、信息等。如,车,床,实现确定的机械运动，又作有用的机械功,内燃机,转换能量,机械手,传递物料,照相机,传递信息,机构：仅能传递或转换运动。如,齿轮机构,传递运动,凸轮机构,转换运动,机械：是机器和机构的总称。,总结：,第七页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,二、机械的特征,1,）人为的实物组合,由人工组合的构件系统,2,）各实物间具有确定的相对运动,3,）实现能量转换或完成有效的机械功,如,内燃机：热能机械能,发电机：机械能电能,电动机：电能机械能,1,、机器的特征,活塞,缸体：往复运动,曲轴,缸体：转动,连杆,曲轴：摆动,如,具有以上三个特征,机器,第八页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,凸轮机构（配气机构）：把回转运动直线运动,曲柄滑块机构：将活塞的直线运动曲柄的回转运动,如,机器是由一种或多种机构组成的。,只具有机器的前两个特征,机构,2,、机构的特征,3,、机器和机构的关系,第九页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,三、构件和零件,1.,机器由机构组成,:,3.,构件：机构的基本运动单元，是机器中独立运动的单元体，由一个或几个零件组成。,单一零件曲轴,多个零件,刚性组合,连杆,2.,机构是人工组合的构件系统，必须满足两点,:,若干构件的组合；这些构件具有确定的相对运动。,第十页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,4.,零件是组成机器最基本的单元体，是机械制造的单元体。,专用零件：特定机器中所使用的零件，如活塞、曲轴、叶片,通用零件：各类机器中普遍使用的零件，如齿轮、轴、螺栓等,5.,部件：若干个零件的装配体,第十一页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,常用机构设计,连杆机构,、,凸轮机构,、间歇运动机构（,棘轮机构,、,槽轮机构,、,不完全,齿轮机构,）等。,常用通用零部件设计,传动零件,：齿轮传动、蜗杆传动、带传动、链传动、螺旋传动、摩,擦传动等。,联接零件,:,螺纹联接、键联接、销联接等。,轴系零件,：轴、 轴承（滑动轴承、滚动轴承）、 联轴器等。,机械系统的调速与回转件的平衡,机械系统设计,（运动方案设计及结构设计）,现代设计法方法简介,具体内容,第十二页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,机构：,人为实物的组合体，,具有确定的机械运动，,可以用来传递和转换运动。,机器,：,人为实物的组合体，,具有确定的机械运动，,可以用来转换能量、,完成有用功,或处理信息，,以代替或减轻人的劳动。,第十三页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,机器是由机构组成的。,简单的机器，可能只含有一个机构,但一般都含有多个机构。,机械,:,机器和机构的总称,。,机器 机构,机器中的单个机构不具有转换能量或完成有用功的功能。,第十四页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,我们已经多次使用了,“,构件,”,这个术语。,活塞、连杆、曲轴、滑枕等都是构件。,构件是组成机构的有确定运动的单元。,构件,构件是运动的单元，而零件是制造的单元,。,构件,零件,第十五页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,各种机械中广泛使用的零件称为,通用零件,。,如螺栓、轴、齿轮、弹簧等。,只在某一类机械中使用的零件称为,专用零件,。,如内燃机中的活塞、曲轴等。,通用零件中主要包括三大类零件：,传动零件,（齿轮、带、链等）,联接零件,（螺栓、键等）,轴系零件,（轴、轴承等）,此外,:,弹簧,等零件。,通用零件与专用零件,返回,第十六页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,传动零件,齿轮传动,蜗杆传动,带传动,第十七页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,传动零件,圆柱平摩擦轮传动,（,a,）滑动螺旋,;(,b,）滚动螺旋,;,（,c,）静压螺旋,链传动,螺旋传动,(a),(b),(c),第十八页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,联接零件,螺纹联接,键联接,销联接,第十九页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,轴,滑动轴承,滚动轴承,联轴器,轴系零件,第二十页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,机器图,数,控立式升降台铣床,电机,起重机,第二十一页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,连杆,曲柄,内燃机实物图,1,-,气缸体；,2-,活塞；,3-,连杆；,4-,曲轴；,5,、,6-,齿轮；,7-,凸轮；,8-,进气阀顶杆,1234,曲柄滑块机构,156,齿轮机构,178,凸轮机构,第二十二页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,机械的发展历程概述,机械的发展历程,机械设计及理论的发展历程,古 代 近 代 现 代,第二十三页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,简单机械：杠杆、车轮、滑轮、斜面、螺旋等。,公元前,3000,年，在修建金字塔的过程中，就使用了滚木来搬运巨石。,阿基米德用螺旋将水提升至高处，那就是今天的螺旋式输送机的始祖。,公元前,770,年，中国开始使用失蜡铸造方法铸造青铜器。,远古时代,第二十四页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,公元一世纪 东汉,“水排”,用水力鼓风炼铁，其中应用,了齿轮和连杆机构,古代中国,第二十五页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,晋 代,“连 磨”,用一头牛驱动八台磨盘，,其中应用了齿轮系。,第二十六页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,第二十七页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,中世纪 欧洲,用脚踏板驱动的,加工木棒的车床,第二十八页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,中世纪 欧洲,利用曲轴的研磨机,第二十九页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,13,世纪以后，机械钟表在欧洲发展起来。,连杆机构、齿轮机构和凸轮机构等在古代机械中即已经有所应用。在达,芬奇时代，现在最常用的一些机构型式即已基本知晓。,第三十页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,近 代：,18,世纪中叶 ,20,世纪中叶,动力的变革,材料的变革,加工手段的变革,生产模式的变革,机构与传动的变革,机械理论和设计方法的建立,第三十一页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,近代,动力的变革,1765,年，瓦特（,Watt,）发明了蒸汽机。,揭开了第一次工业革命的序幕。,蒸汽机给人类带来了强大的动力，各种由动力驱动的产业机械,纺织机、车床等，如雨后春笋般出现。,古代机械的动力：人力、畜力和水力。,动力制约了机械的发展。,首先是动力的变革推动了机械的飞速发展和广泛应用。,第三十二页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,蒸汽机无法实现小型化，所以在当时的工厂里采用集中驱动的方式。,蒸汽机时代的纺织工厂,蒸汽机,皮带,天轴,皮带,生产机械,2,皮带,生产机械,1,皮带,生产机械,3,第三十三页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,19,世纪，第二次工业革命,电动机和内燃机发明,为汽车、飞机的出现提供了可能性。,电力代替了蒸汽。,集中驱动被抛弃了，,每台机器都安装了独立的电动机。,第三十四页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,与此同时，戴姆勒也发明出了他的第一辆四轮汽车。,1886,年，本茨发明的汽油发动机为动力的三轮车被授予专利。,第三十五页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,莱特兄弟,1903,第三十六页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,19,世纪中叶，发明了,炼钢法,，从那时一直到现在，钢铁始终是制造机械最主要的材料。,18,世纪末，现代,车床,的雏形在英国问世,;,19,世纪中叶,通用机床,的各种类型已大体齐备；,19,世纪末，,自动机床、大型机床,出现。,近代,材料的变革,近代,加工手段的变革,近代,生产模式的变化,社会需求日益增长。,20,世纪初叶，机械制造进入了,大批量生产模式,的时代。标志：美国福特汽车的生产,第三十七页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,进行大批量生产的要求。,近代,机构与传动的变革,提高生产率的需要。,基于动力的变革，大幅度提高机器的速度成为可能。,机器速度的提高是几百年来未曾停遏的发展趋势。,高速化,自动化,精密化,提高产品质量的需要。,基于加工水平的提高，提高机器的精度成为可能。,近代机械的发展趋向,要求不断完善已有的机构，,并发明出新的机构,第三十八页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,例如：,18,世纪，欧拉（,Euler,）,首次提出采用渐开线作为齿轮的齿廓，,从而使高速、大功率的机械传动成为可能。,20,世纪,各种大传动比、结构紧凑的新型传动，,高速的步进机构，,精密的滚动螺旋传动，, ,机构的创新一直到今天也没有停止。,第三十九页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,机器的发展，呼唤着机械的理论和设计方法。,牛顿经典力学的建立则为此准备了理论基础。,近代,机械理论和设计方法的建立,第四十页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,材料学,强度理论,运动学,静力学,动力学,牛顿经典力学,机构结构学,机构运动学,机器静力学,机器要运动、要传递力，因此，最先发展起来的是：,第四十一页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,材料学,强度理论,运动学,静力学,动力学,牛顿经典力学,机构结构学,机构运动学,机器静力学,机器动力学,随着机器运转速度的不断提高，机器的振动、速度波动等问题引起了人们的重视，机械动力学发展起来。,第四十二页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,材料学,强度理论,运动学,静力学,动力学,牛顿经典力学,机构结构学,机构运动学,机器静力学,机器动力学,机械零件设计,到,20,世纪上半叶，机械设计的方法已基本形成。,但是，这些方法都基于图解和手工计算。,第四十三页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,现 代：,20,世纪中叶 ,计算机的发明,科学技术发展史上划时代的大事。,现代机器的出现,计算机使机械设计方法面目一新,第四十四页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,现 代：,机器人的出现,随着,计算机,和,伺服电机,的出现，,机器人,作为现代机器的代表走上了历史舞台。,工业机器人 特种机器人,工业机器人,：在工业生产中越来越广泛地应用。用于搬运、装配、焊接、喷漆、凿岩等工作。,第四十五页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,清洗飞机的机器人,隧道凿岩的机器人,第一汽车制造厂的汽车装配生产线,几 种,工业机器人,第四十六页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,特种机器人,：在潜水、管道修理、外科手术、生物工程、军事、星际探索等领域应用，承担着许多由人的直接操作无法完成的工作。,第四十七页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,水下扫雷机器人,爬壁机器人,几种,特种机器人,军用昆虫机器人,爬缆索机器人,第四十八页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,数控车床,数控加工中心,计算机控制系统和伺服电机被引入到传统机器中来，使其组成、面貌和功能发生了革命性的变化。,第四十九页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,现代机器向主动控制、信息化和智能化方向发展，,从这个意义上讲，正如有的学者所说：,“,今后的机器都将是机器人”。,第五十页，编辑于星期日：十四点 五十八分。,