《機(jī)械原理》緒論及第一章講稿_百度文庫

1、機(jī)械原理 講 稿宋立權(quán)緒 論§0-1 機(jī)器的功能結(jié)構(gòu)及機(jī)構(gòu)一、機(jī)械原理的研究對象:機(jī)器與機(jī)構(gòu)實例:單缸四沖程發(fā)動機(jī) 單缸四沖程發(fā)動機(jī)動畫二、基本概念 (有關(guān)名詞1、機(jī)器特征: a 一種人為的實物組合b 各構(gòu)件間具有確定的相對運(yùn)動 c 能為人類作功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能 電動機(jī):電能機(jī)械能發(fā)電機(jī):熱能(水能、風(fēng)能電能機(jī)器定義:特征 a+b+c能進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、各部分(構(gòu)件間具有確定相對運(yùn)動的人 為實物組合。 2.機(jī)構(gòu)定義:各部分(構(gòu)件間具有確定相對運(yùn)動的人為實物組合機(jī)構(gòu):平面機(jī)構(gòu)、空間機(jī)構(gòu) 3.機(jī)械機(jī)構(gòu)器與機(jī)構(gòu)的總稱 4.構(gòu)件與零件構(gòu)件-運(yùn)動的單元 零件-加工制造的單元 5.其他原動件(主動件 、

2、從動件、原動機(jī)、工作機(jī)、機(jī)組§0-2機(jī)械總體方案設(shè)計的內(nèi)容及 機(jī)械原理課程的定位與任務(wù)一、 機(jī)械總體方案設(shè)計1.功能原理設(shè)計牛頭刨床 :平面切削 (不同的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式 方案 1 方案 2 方案3 方案 4 方案 5 方案 6壓縮機(jī) :介質(zhì)壓縮(往復(fù)式 、 旋葉式 、 渦旋式 等 2.系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計根據(jù)機(jī)器的功能要求,確定機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)尺寸,最 終完成機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。3.系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計的內(nèi)容 1型綜合 機(jī)構(gòu)選型2數(shù)綜合 定尺寸3運(yùn)動學(xué)動力學(xué)綜合分析,與 2交替進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案設(shè)計 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計二、 機(jī)械原理課程的定位與任務(wù)機(jī)構(gòu)形式種類繁多,結(jié)構(gòu)各不相同在對機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類的基礎(chǔ)上,

3、 研究各類機(jī)構(gòu)所具有的共性問 題,并由此建立起分析設(shè)計的一般方法。以高等數(shù)學(xué)、物理、制圖、理力為基礎(chǔ)的技術(shù)基礎(chǔ)課,與專 業(yè)課有緊密聯(lián)系,起著承上啟下的作用。相對于基礎(chǔ)課,更接近于工程實際;相對于專業(yè)課,研究的是機(jī)械所具有的共性問題。擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)機(jī)械工程師的重要任務(wù)§0-3 機(jī)械原理課程的主要內(nèi)容、基本要求與學(xué)習(xí)方法一、機(jī)械原理課程的主要內(nèi)容1. 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動學(xué)研究機(jī)構(gòu)的組成原理, 機(jī)構(gòu)運(yùn)動可能性和機(jī)構(gòu)具有確定相對運(yùn)動 的條件。 (第一章2. 常用機(jī)構(gòu)設(shè)計掌握機(jī)構(gòu)的設(shè)計、分析方法。 (第二章、第三章、第四章、第五 章3. 機(jī)械動力學(xué) (第六章(1 研 究機(jī)械運(yùn)動過程中, 作用在構(gòu)件上

4、的力的求法, 決定機(jī)械效率 的方法。(2 機(jī)械平衡與機(jī)械系統(tǒng)速度波動調(diào)節(jié)。4. 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計 (第七章課程綜合設(shè)計進(jìn)行二、基本要求與學(xué)習(xí)方法課堂教學(xué):46h (機(jī)自 , 54h(車輛綜合課程設(shè)計:4周考試:期末 80%, 平時測驗(2次 20%實驗:18h (機(jī)械基礎(chǔ)實驗,獨(dú)立設(shè)課思考題:緒論 0-1 0-3第一章 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的目的:研究機(jī)構(gòu)的組成,探討機(jī)構(gòu)的可動性,機(jī)構(gòu)具有確定相對運(yùn)動的條 件;研究機(jī)構(gòu)的組成原理,按結(jié)構(gòu)分類,并由此建立起運(yùn)動、動力分析 的一般方法。機(jī)構(gòu)的表示方法 (掌握繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖的方法 , 為設(shè)計新機(jī)構(gòu) 指示合理的途徑。§1-1機(jī)構(gòu)

5、的基本結(jié)構(gòu)一、運(yùn)動副定義: 兩構(gòu)件 直接接觸 且能產(chǎn)生 一定相對運(yùn)動 的聯(lián)接。 1. 回轉(zhuǎn)副 2. 移動副 3. 高副運(yùn)動副元素:構(gòu)成運(yùn)動副的點(diǎn)、線、面。 運(yùn)動副:平面運(yùn)動副、空間運(yùn)動副平面構(gòu)件的三個獨(dú)立運(yùn)動:1 隨構(gòu)件上某點(diǎn) A 沿 X 方向運(yùn)動;2 隨構(gòu)件上某點(diǎn) A 沿 Y 方向運(yùn)動;3 繞構(gòu)件上某點(diǎn) A 的轉(zhuǎn)動;空間構(gòu)件具有六個獨(dú)立運(yùn)動沿 X 、 Y 、 Z 座標(biāo)的移動和 繞 座標(biāo)軸轉(zhuǎn)動 構(gòu)件自由度:構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動 平面構(gòu)件自由度:三個(X 、 Y 、圖 2-3 運(yùn)動副的約束約束:對構(gòu)件獨(dú)立運(yùn)動的限制,每限制一個獨(dú)立運(yùn)動,稱為一個條件約束,相應(yīng)自由度減少 1。回轉(zhuǎn)副:保留一個相對獨(dú)

6、立轉(zhuǎn)動的運(yùn)動副。 移動副:保留一個相對獨(dú)立移動的運(yùn)動副。高 副:保留一個沿公切線方向的獨(dú)立移動和繞接觸點(diǎn)轉(zhuǎn)動的運(yùn)動副。思考該運(yùn)動副是否存在?限制一個相對獨(dú)立轉(zhuǎn)動,保留二個相對獨(dú)立移動 平面運(yùn)動副1.回轉(zhuǎn)副2.移動副3.高 副 特征:點(diǎn)、線接觸,約束條件 1,自由度 2§1-2運(yùn)動鏈及機(jī)構(gòu)的自由度計算和機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制 一、運(yùn)動鏈:若干構(gòu)件由運(yùn)動副聯(lián)結(jié)而成。運(yùn)動鏈成為機(jī)構(gòu)的條件:運(yùn)動鏈中,固定一個構(gòu)件為機(jī)架,給出一個或幾個原動件,如果其 余構(gòu)件具有確定相對運(yùn)動,運(yùn)動鏈成為機(jī)構(gòu)。二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖:用簡單的線條和表示符號,表達(dá)機(jī)器或機(jī)構(gòu)傳動原理的簡單圖形。低副 特征:面接觸,約束條件 2

7、,自由度 1 三、常用運(yùn)動副表示方法 回轉(zhuǎn)副 移動副 高 副 具有運(yùn)動副原素的構(gòu)件 二副構(gòu)件 三副構(gòu)件特殊運(yùn)動副表示方法 鄂式破碎機(jī) 四、 平面機(jī)構(gòu)的自由度1.自由度計算公式F=3n-2PL -P H ,n -可動構(gòu)件數(shù), P L -低副數(shù), P H -高副數(shù)2.局部自由度、復(fù)合絞、虛約束局部自由度 -與機(jī)構(gòu)運(yùn)動無關(guān)的自由度。復(fù)合絞 -m 個構(gòu)件在同一處構(gòu)成 m -1個回轉(zhuǎn)副。虛約束-對機(jī)構(gòu)運(yùn)動不起獨(dú)立限制作用的約束。常出現(xiàn)于以 下幾種情況:(1 聯(lián) 接構(gòu)件上的點(diǎn)的軌跡與被聯(lián)接構(gòu)件上的點(diǎn)的軌跡重 合 。 (火車前輪驅(qū)動機(jī)構(gòu) (2 二 構(gòu)件構(gòu)成多個回轉(zhuǎn)副,回轉(zhuǎn)軸線重合。(3 二 構(gòu)件構(gòu)成多個移動

8、副,導(dǎo)路平行。(4 對 運(yùn)動不起獨(dú)立限制作用的對稱部分。行星輪系:有虛約束 , 無虛約束3.機(jī)構(gòu)自由度計算綜合示例 §1-3 平面運(yùn)動鏈與機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計機(jī)構(gòu)的替代(高副低代法 :用兩個低副和一個構(gòu)件替代原機(jī) 構(gòu)中的一個高副。代替條件:1. 自由度不變; 2. 瞬時運(yùn)動相同。為何要研究機(jī)構(gòu)的高副低代?特例 低副的位置:1.分別在構(gòu)成高副的兩個構(gòu)件上;2.在過高副接觸點(diǎn)的共法線上(曲率中心處 。代替步驟:1.找出構(gòu)成兩構(gòu)件接觸點(diǎn)處的曲率中心 O 1、 O 2;2.如果曲率半徑存在,則在 O 處代以回轉(zhuǎn)副,若,在 C 處代移動副;3.將兩運(yùn)動副聯(lián)接于同一構(gòu)件。例 1 例 2 例 3 例 4 §1-4 按基本桿組的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)綜合與結(jié)構(gòu)分析 一.基本桿組機(jī)構(gòu) =機(jī)架 +原動件 +從動系統(tǒng)機(jī)構(gòu)自由度 F機(jī) = F機(jī)架 + F原 + F從F 機(jī) =F原 , F 機(jī)架 =0,有 F 從 =0從動系統(tǒng)又可分為不可再分的運(yùn)動鏈。基本桿組:自由度為零,不可再分的運(yùn)動鏈 。設(shè)從動系統(tǒng)含有 n 個構(gòu)件、PL 個低副，其自由度 F=3n-2PL=0，有低副數(shù)與構(gòu)件數(shù)的關(guān)系為： PL = 3 2 n n、PL 為正整數(shù)，滿足改關(guān)系的值為： n=2、PL=3 II 級組 n=4、PL=6 III 級組及 IV 級組 II 級