機械工程導論第三講課件

1、三、機械設計及理論機器是執(zhí)行機械運動的裝置，用來轉換或傳遞能量、物料或信息。 機構是實現運動的傳遞與轉換的系統(tǒng)。 一臺機器可能是由一種機構組成，也可能是由若干種機構組成，它們按一定的規(guī)律相互協(xié)調配合，通過有序的運動和動力的傳遞與轉換來完成預期的功能。 機構是由單一或多個零件組成。 機械設計是機械產品的總體方案設計（重點機構設計）和零件設計的總和，分別在主干課“機械原理”和“機械設計”中學習。 方案設計主要包括三方面內容： 機械系統(tǒng)功能原理方案設計 機械系統(tǒng)運動方案設計 方案的評價與優(yōu)選3.1 機械產品的總體方案設計 機械系統(tǒng)運動方案設計即機械系統(tǒng)運動簡圖設計，內容為： 機構及機械系統(tǒng)的選型與綜

2、合動作要求輸出運動形式數量運動傳遞轉換類型數量輸入運動形式數量選擇創(chuàng)新滿足要求的機構類型和結構型式機械系統(tǒng)機構協(xié)調配合3.2 機械系統(tǒng)運動方案設計的主要內容 機械系統(tǒng)運動學及動力學綜合及分析機械系統(tǒng)運動方案設計是進行創(chuàng)造性構思和創(chuàng)新設計的重要過程。運動傳遞轉換的具體參數及規(guī)律運動學尺度設計運動及動力性能分析動力學初步設計若干設計方案最佳設計方案方案評價優(yōu)選 機構的概念及功能 機構:兩個以上的構件通過可動聯接形成的構件系統(tǒng)，各構件之間具有確定的相對運動。 可按預期的規(guī)律實現運動和力的傳遞與轉換。 能將一個或幾個構件的給定運動，轉變成其他構件所需的確定運動。 機構的特征 人為的實物組合體。 各實體

3、之間具有確定的相對運動。3.3 機構的基本概念 一個構件也可以由幾個零件剛性聯接組成。實例：連桿由連桿體、軸瓦、連桿蓋、螺栓、墊圈、螺母、連桿襯套等相互剛性聯接組成。連桿體連桿蓋螺栓墊圈螺母連桿襯套軸瓦內燃機連桿3.3 機構的基本概念3.3 機構的基本概念 平面運動副類型 轉動副（回轉副、鉸鏈） 移動副面接觸 ，平面低副應力低產生約束數：2自由度：13.3 機構的基本概念 滾滑副點、線接觸，應力高平面高副ttnnnntt產生約束數：1自由度：211 運動副及其分類運動副名稱運動副符號兩運動構件構成的運動副轉動副移動副12121212121212121212121212兩構件之一為固定時的運動副

4、122121平面運動副3.3 機構的基本概念 運動鏈:兩個以上構件用運動副聯接的構件系統(tǒng),分為閉環(huán)運動鏈和開環(huán)運動鏈。平面閉式運動鏈單封閉回路閉鏈 p N （p為運動副數，N為構件數）3.3 機構的基本概念開式運動鏈(Open kinematic chain) 開式運動鏈廣泛應用于機械手和機器人中。N p 13.3 機構的基本概念 運動鏈的自由度：確定運動鏈中各構件相對于其中某一構件的位置所需的獨立參變量的數目。 3.3 機構的基本概念oxy約束對獨立運動所加的限制。A 一個作平面運動的構件有三個自由度BA(xA,yA)oxy活動構件數：通過運動副聯接后，低副產生的約束數 ： 高副產生的約束數

5、： 設一平面機構有K個構件，通過Pl個低副，Ph個高副聯接，則：運動副聯接前自由度： 自由度的計算3.3 機構的基本概念12345678ABCDEF解：活動構件數n=7低副數 Pl =10高副數 Ph =0B、C、D、E四處各含有兩個轉動副例4：計算圖示圓盤鋸機構的自由度。3.3 機構的基本概念內燃機的運動簡圖215691078343.3 機構的基本概念自由度計算習題 活動構件數n=5低副數Pl =6高副數Ph =2習題解若干個1個1個或幾個 在運動鏈中，固定某一構件為機架，并給定一個或數個構件的運動，使其余構件的運動隨之確定，運動鏈機架：相對固定不動的構件，如機床床身、車輛底盤。原動件（主動

6、件）：運動已知的構件，運動輸入的構件。原動件從動件：其余活動構件。從動件機構的組成：機構構件+運動副機架 原動件 從動件機架機構3.3 機構的基本概念3.3 機構的基本概念運動鏈成為機構的首要條件：運動鏈自由度必須大于零。在F 0的條件下，進一步判斷運動鏈是否具有確定的運動。 3.3 機構的基本概念F3n2pLpH 3425 2 原動件數F,運動鏈內部的運動關系不確定。運動鏈不能成為機構。原動件數F,運動鏈內部各構件運動關系確定。運動鏈成為機構。3.3 機構的基本概念F3n2pLpH3324 1原動件數F，運動鏈內部的運動關系將發(fā)生矛盾，其中最薄弱的構件將會損壞。運動鏈不能成為機構。原動件數F，運動鏈內部各構件運動關系確定。運動鏈成為機構。曲柄滑塊機構滑塊(連架桿)固定導桿(導