考試點(diǎn)2014考研西安交通802機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)強(qiáng)化精講

1、專業(yè)課強(qiáng)化精講課程 第1講 第一章 緒論 第二章 機(jī)械設(shè)計(jì)概述 11.機(jī)械的組成機(jī)械：機(jī)器（三個(gè)特征）：人為的實(shí)物組合（不是天然形成的）；各運(yùn)動(dòng)單元具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；機(jī)構(gòu)：有兩特征。機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱能用來代替人們的勞動(dòng)去實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與其他形式能之間的轉(zhuǎn)換或做有用的機(jī)械功。第一章 緒論2機(jī)器和機(jī)構(gòu)最明顯的區(qū)別是：2.機(jī)械的組成：1）原動(dòng)機(jī)：機(jī)械動(dòng)力的來源2）工作機(jī)：能完成機(jī)械預(yù)期的動(dòng)作3）傳動(dòng)部分：把原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和功率傳遞給工作機(jī)的中間環(huán)節(jié)4）自動(dòng)控制部分 機(jī)器能作有用功，而機(jī)構(gòu)不能，機(jī)構(gòu)僅能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 兩者之間也有聯(lián)系，機(jī)器是由幾個(gè)機(jī)構(gòu)組成的系統(tǒng)，最簡(jiǎn)單的機(jī)器只有一個(gè)機(jī)構(gòu)。3一、機(jī)械

2、零件的主要失效形式和設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則 機(jī)械零件的失效形式 失效零件喪失正常工作能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的性能失效形式：強(qiáng)度失效、剛度失效、磨損失效、振動(dòng)、 噪聲失效、精度失效、可靠性失效機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 工作能力零件不發(fā)生失效時(shí)的安全工作限度 計(jì)算準(zhǔn)則以防止產(chǎn)生各種可能失效為目的而擬定的零件工作能力計(jì)算依據(jù)的基本原則第二章 機(jī)械設(shè)計(jì)概述 41、強(qiáng)度準(zhǔn)則 2、剛度準(zhǔn)則 零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力 零件在載荷作用下抵抗破壞的能力 y可以是撓度、偏轉(zhuǎn)角或扭轉(zhuǎn)角 53、耐磨性準(zhǔn)則 作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件其工作表面抵抗磨損的能力 4、振動(dòng)和噪聲準(zhǔn)則 5、熱平衡準(zhǔn)則 6、可靠性準(zhǔn)則 系統(tǒng)、機(jī)器或零件在規(guī)定的條

3、件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。 6二、 機(jī)械設(shè)計(jì)中的常用設(shè)計(jì)方法機(jī)械設(shè)計(jì)類型1.開發(fā)性設(shè)計(jì)：沒有樣機(jī)可供參考的情況下，對(duì)新型機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行的全新設(shè)計(jì)。2.適應(yīng)性設(shè)計(jì)：主要功能實(shí)現(xiàn)原理和功能載體結(jié)構(gòu)不變情況下，只對(duì)局部進(jìn)行改動(dòng)。比如在單缸洗衣機(jī)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)雙缸洗衣機(jī)。3.變形設(shè)計(jì)：功能原理和總體結(jié)構(gòu)保持不變，僅改變產(chǎn)品的部分結(jié)構(gòu)尺寸或一些技術(shù)性能參數(shù)。7機(jī)械設(shè)計(jì)方法1、傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法（1）經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)：根據(jù)過去的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用經(jīng)驗(yàn)以及由此總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)公式或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)而進(jìn)行的設(shè)計(jì)。（2）類比設(shè)計(jì)：與同類型的機(jī)器在功能和性能等方面對(duì)比，參考同類機(jī)器來進(jìn)行設(shè)計(jì)。（3）半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)：人們?cè)陂L(zhǎng)期的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)

4、和使用實(shí)踐中總結(jié)出來一些設(shè)計(jì)理論和經(jīng)驗(yàn)公式并獲得了一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，據(jù)此而進(jìn)行的設(shè)計(jì)。又稱理論設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)手段上：利用最新計(jì)算機(jī)技術(shù)82、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法現(xiàn)代廣義設(shè)計(jì)和分析科學(xué)方法的統(tǒng)稱 設(shè)計(jì)思想上：強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方法上：采用更加科學(xué)、理性和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法910專業(yè)課強(qiáng)化精講課程 第1講 第三章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)與分析基礎(chǔ)知識(shí)（一） 第三章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)與分析基礎(chǔ)知識(shí)一、機(jī)構(gòu)的組成及組成要素機(jī)構(gòu)的組成要素就是構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副焊接鉚接螺栓聯(lián)接鍵聯(lián)接控制單元輔助系統(tǒng)固定聯(lián)接可動(dòng)聯(lián)接機(jī)架原動(dòng)件高副低副移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副機(jī)構(gòu)機(jī)器運(yùn)動(dòng)鏈構(gòu)件零件11 運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件（1）將運(yùn)動(dòng)鏈中的一個(gè)構(gòu)件固定為機(jī)架；（2）

5、必須有原動(dòng)件。1234ABCD12二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 機(jī)構(gòu)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)僅與機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副的組成情況（轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副及高副等）和機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸（由各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置確定的尺寸）有關(guān)，而與機(jī)構(gòu)的外形尺寸等因素?zé)o關(guān)。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖是研究運(yùn)動(dòng)的模型13機(jī)構(gòu)的示意圖：指為了表明機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)狀況, 不要求嚴(yán)格地按比例而繪制的簡(jiǎn)圖。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：指根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸, 按一定的比例尺定出各運(yùn)動(dòng)副的位置, 并用國(guó)標(biāo)規(guī)定的簡(jiǎn)單線條和符號(hào)代表構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，繪制出表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)明圖形。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和機(jī)構(gòu)示意圖的區(qū)別：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)滿足的條件： 構(gòu)件數(shù)目與實(shí)際相同 運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)、數(shù)目與實(shí)際相符 運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置以及構(gòu)

6、件尺寸與實(shí)際機(jī)構(gòu)成比例。14機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟 1）分清構(gòu)件。分析機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動(dòng)，首先分清機(jī)架和主動(dòng)件，然后尋傳動(dòng)路線逐個(gè)分清各從動(dòng)件，并依次將個(gè)構(gòu)件標(biāo)上數(shù)字編號(hào)；2）判定各運(yùn)動(dòng)副類型； 3）選擇合理的視圖平面和主動(dòng)件位置，測(cè)量機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸；4）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 現(xiàn)以顎式破碎機(jī)為例，具體說明機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟。 15分析：該機(jī)構(gòu)有6個(gè)構(gòu)件和7個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。13452FO6CBDEA16假設(shè)平面機(jī)構(gòu)有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件： 3n個(gè)自由度有Pl個(gè)低副和Ph個(gè)高副： 平面自由構(gòu)件：3個(gè)自由度平面低副：引入2個(gè)約束平面高副：引入1個(gè)約束引入(2 Pl +Ph)約束三、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算 平面機(jī)構(gòu)的

7、自由度 機(jī)構(gòu)的自由度機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。機(jī)構(gòu)自由度數(shù) F 構(gòu)件總自由度 低副約束數(shù) 高副約束數(shù) 3n 2 PL1 Ph17解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n =3低副數(shù)PL=4F=3n 2PL PH =33 24 =1 高副數(shù)PH=0例題計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的自由度。S3123F=3n-(2 Pl + Ph)=3n-2Pl -Ph0=0 0）1）運(yùn)動(dòng)鏈有機(jī)架；19 1）復(fù)合鉸鏈兩個(gè)以上構(gòu)件同在一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接。計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度應(yīng)注意的事項(xiàng)m個(gè)構(gòu)件以復(fù)合鉸鏈聯(lián)接所構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)為(m-1)個(gè)。注意：復(fù)合鉸鏈只存在于轉(zhuǎn)動(dòng)副中。20 n = 7F=3n-2Pl-Ph =37-2100 =1Pl =

8、 10Ph = 0例 試計(jì)算圖示圓盤鋸機(jī)構(gòu)的自由度。 21 2）局部自由度F構(gòu)件所具有的與其他構(gòu)件運(yùn)動(dòng)無關(guān)的局部運(yùn)動(dòng)。 n = 3、Pl = 3、Ph = 1 F=3n-2Pl-Ph =33-231 =2局部自由度一般存在于高副中。注意：計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí), 應(yīng)將局部自由度除去不計(jì)。22去除局部自由度應(yīng)采取的措施： （1）設(shè)想將滾子與安裝滾子的構(gòu)件焊成一體，預(yù)先排除局部自由度，再計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度剛化法。 （2）直接從機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式中減去局部自由度的數(shù)目F。 n = 3、Pl = 3、Ph = 1 、F=1F=3n-2Pl-Ph-F =33-231-1 =1 n = 2、Pl = 2、Ph =

9、1F=3n-2Pl-Ph =32-221 =123虛約束P為改善構(gòu)件的受力狀態(tài)、剛度、強(qiáng)度等所引入的約束，不起獨(dú)立的約束作用。F=3n-2 pl ph=33 - 24-0=1F=3n-2 pl ph=34 - 26-0=0 24分析：E3和E5點(diǎn)的軌跡重合，引入一個(gè)虛約束正確計(jì)算： F=3n-2Pl Ph + P =34 - 26-0+1=1注意：計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí), 應(yīng)將虛約束除去不計(jì)。去除虛約束應(yīng)采取的措施：（1）不預(yù)先排除虛約束，將因虛約束而減少的自由度P再加上。 即：F=3n - 2Pl - Ph + P （2）預(yù)先排除虛約束，即將引起虛約束的附加構(gòu)件和與此構(gòu)件相關(guān)的運(yùn)動(dòng)副去除。自由度計(jì)

10、算公式仍為 F=3n - 2Pl - Ph25虛約束常出現(xiàn)的情況：（1） 如果轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接的是兩構(gòu)件上運(yùn)動(dòng)軌跡相重合的點(diǎn)，則該聯(lián)接引入1個(gè)虛約束;F=3n-2 pl ph=34 - 26-0=0正確計(jì)算：將因虛約束而減少的自由度再加上。F=3n-2 Pl Ph + P =34 - 26-0+1=1不計(jì)引起虛約束的附加構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副數(shù)。F=3n-2 Pl Ph =33 - 24-0=126兩構(gòu)件在幾處接觸而構(gòu)成移動(dòng)副且導(dǎo)路互相平行或重合。兩個(gè)構(gòu)件組成在幾處構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副且各轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線是重合的。只有一個(gè)運(yùn)動(dòng)副起約束作用,其它各處均為虛約束。（2）兩構(gòu)件在幾處接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副274. 某些不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱部分或重復(fù)部分所帶入的約束為虛約束。3. 若兩構(gòu)件上某兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變，也將帶入1個(gè)虛約束。285. 若兩構(gòu)件在多處相接觸構(gòu)成平面高副，且各接觸點(diǎn)處的公法線重合,則只能算一個(gè)平面高副。若公法線方向不重合，將提供各2個(gè)約束。有一處為虛約束此兩種情況沒有虛約束29 公共約束楔塊機(jī)構(gòu)：連接各構(gòu)件的都是移動(dòng)副，在這樣的特殊組合下，所有的構(gòu)件都失去了轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性，也就是對(duì)每個(gè)構(gòu)件都施加了一個(gè)公共約束,所以此機(jī)構(gòu)中每個(gè)自由構(gòu)件所具有的自由度數(shù)不再是3，二是2.同理，原來組成移動(dòng)副所引入的兩個(gè)約束中，有一個(gè)（轉(zhuǎn)動(dòng)約束）