第一讲绪论
教学目标
(一)能力目标
1.解本课程的内容、性质和任务
2.掌握学习本课程的方法
(二)知识目标
1.了解机器的组成及其特征
2.熟悉机构、构件、零件、部件的概念及其区别
教学内容
1.机械设计基础研究的对象
2.本课程的作用
3.机械设计的基本要求和一般过程
教学的重点与难点
(一)重点
本课程的研究对象、内容。
(二)难点
机构、构件、零件、部件的概念及其区别。
教学方法与手段
采用动画演示,注重启发引导式教学。
一、机器的组成及特性
(一)机器的组成及其特征
以内燃机为例
1、工作原理
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
内燃机由三部分组成:连杆机构、齿轮机构、凸轮机构。
3、机器的特性
(二)机构、构件、零件
1、机构
机构是用来传递运动和力,有一个构件为机架,用运动副连接起来的构件系统。
一台机器可以由一个机构,也可以由多个机构组成。
常用机构:连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构等。
2、构件
构件是指机构的运动单元体。如键、齿轮、螺栓等。
构件可能是一个零件,也可能是由若干个零件组合的刚性体。如内燃机连杆就是由连杆体、连杆盖、螺母和螺栓等零件组成的构件,因为组合成连杆的各零件之间没有相对运动。
3、零件及其分类
机械零件是指机器的制造单元体。
机械零件又分通用零件和专用零件。通用零件是指各种机器普遍用到的零件,如螺栓、螺母、键、销等;专用零件是指某种机器才用到的零件,如内燃机的曲轴、活塞等。
二、本课程的内容、性质和任务
1、本课程的性质
专业基础课
2、本课程的研究对象
常用机构和通用零件
3、本课程的研究内容
4、本课程的任务
三、学习方法
小结:
1. 机械设计基础研究的对象
2. 本课程的作用
3. 机械设计的基本要求和一般过程
作业与思考:
1、何谓机器,何谓机构?它们有什么区别与联系?
2、参照内燃机的机构分析,说明它是由哪些机构组成的。
第二讲摩擦、磨损及润滑概述
教学目标
(一)能力目标
1.会分析摩擦副类型,会选择润滑方式及润滑剂类型
2.会选择密封方式
(二)知识目标
1.掌握摩擦副分类及基本性质、磨损过程及润滑的类型及润滑剂类型
2.掌握密封方式的选择
教学内容
1.摩擦与磨损
2.润滑
3.密封方法及装置
教学的重点与难点
(一)重点
1.润滑方式及润滑剂类型的选择。
2.密封方法的确定。
(二)难点
密封方法的确定。
教学方法与手段
应用工程实例讲解,总结归纳式教学。
一、摩擦与磨损
摩擦:两接触的物体在接触表面间相对运动或有相对运动趋势时产生阻碍其发生相对运动的现象叫摩擦
磨损:由于摩擦引起的摩擦能耗和导致表面材料的不断损耗或转移,即形成磨损。使零件的表面形状与尺寸遭到缓慢而连续破坏→精度、可靠性↓效率↓直至破坏。
润滑:减少摩擦、降低磨损的一种有效手段。
1、摩擦及其分类
1干摩擦
2液体摩擦
3混合摩擦
2、磨损及其过程
1磨合磨损过程:
2稳定磨损阶段:
3急剧磨损阶段:
3、磨损分类
1磨粒磨损
2粘着磨损
3疲劳磨损(点蚀)
4腐蚀磨损
二、润滑
1、润滑剂及主要性能
润滑剂分液体、单固体、固体和气体润滑剂等。
常用的润滑剂有润滑油和润滑脂。
1润滑油
润滑油是目前使用最多的润滑剂,主要有矿物油、合成油、动植物油等,其中应用最广的为矿物油。
(1)动力粘度η
(2)运动粘度v:
(3)条件粘度(相对粘度):恩氏粘度°Et
2、润滑脂
3、固体润滑剂
常用滑剂有石墨、二硫化钼、氮化硼、蜡、聚氟乙烯、酚醛树脂、金属及金属化合物等。
4、气体润滑剂
包括空气、氢气、氦气、水蒸汽及液体金属蒸汽。
5、润滑剂的选择
2、润滑方法和润滑装置
A油润滑装置
B脂润滑装置
C固体润滑装置
D气体润滑装置
3、密封方法及装置
小结:
1. 摩擦与磨损
2. 润滑
3. 密封方法及装置
作业与思考:
1、按摩擦副表面间的润滑状态,摩擦可分为那几类?各有何特点?
2、典型的磨损分哪三个阶段?磨损按机理分哪几种类型?
3、润滑油和润滑脂的主要性能指标有哪些?
第三讲平面机构的运动简图
教学目标
(一)能力目标
能根据实物绘制机构运动简图
(二)知识目标
1.了解机构组成原理
2.理解自由度、运动副、约束的概念及三者的关系
教学内容
1.运动副及其分类
2.平面机构的运动简图
教学的重点与难点
(一)重点
平面机构的运动简图的绘制。 (二)难点
绘制简图时构件及运动副的准确表示。 教学方法与手段
多媒体教学,采用动画演示、实例分析、启发引导的教学方式。
一、机构的组成
1、运动副
运动副:两构件直接接触并能保持一定形式的相对运动的联接称为运动副。 1、 高副
2、低副 两构件通过面接触组成的运动副称为低副。平面低副可分为转动副和移动副。
2、自由度和运动副的约束
1、构件的自由度
平面内自由的构件,有3个自由度,而空间内自由的构件,有6个自由度。 2、运动副的约束 3、运动链和机构
y
O 1
2
x
两个以上的构件以运动副联接而构成的系统称为运动链。机构是由主动件、从动件和机架三部分组成的。
3
4
2、机构运动简图的绘制步骤
小结:
1. 运动副及其分类
2. 平面机构的运动简图
作业与思考:
1、平面机构中若引入一个高副将带入( )个约束,而引入一个低副将带入( )个约束。约束数与自由度数的关系是( )。
2、两个做平面平行运动的构件之间为( )接触的运动副称为低副;而为( )或( )接触的运动副称为高副。
第四讲平面机构自由度
教学目标
(一)能力目标
熟练掌握机构自由度计算,并能准确判断机构运动是否确定
(二)知识目标
能准确识别出机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束,并做出正确处理
教学内容
平面机构的自由度的计算
教学的重点与难点
(一)重点
平面机构的自由度的计算。
(二)难点
机构中复合铰链、局部自由度和虚约束的判断。
教学方法与手段
多媒体教学,注重举引典型实例进行分组讨论、归纳总结。
1、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具有的独立运动的数目。
若某机构由N个构件组成,除去机架,机构中共有n=N-1个活动件。构件在连接之前,全部活动件共有3n个自由度。而在联接后,构件的自由度由于运动副的约束而减少。设在机构中有P L个低副,P H个高副,则该机构全部运动副的约束数目共有2P L+P H个。则机构自由度
F=3n-2P L-P H
2、机构具有确定相对运动的条件
机构具有确定运动的条件:原动件数目W应等于机构的自由度F。即
W=F=3n-2P L-P H
原动件数<自由度数,机构无确定运动
原动件数>自由度数,机构在薄弱处损坏
3、计算机构自由度时应注意的事项
1、复合铰链
定义:若两个以上的构件在同一处组成几个转动副,且各转动副轴线重合,则称该处联接为复合铰链。
计算自由度时,若复合铰链由m个构件组成,则联接处有(m—1)个转动副。
2、局部自由度
定义:机构中某些构件所具有的不影响其余构件运动的自由度,称为局部自由度。
计算机构自由度时,应将局部自由度除去不计。
小结:
平面机构的自由度的计算
作业与思考:
1、一个平面运动链的原动件数目小于此运动链的自由度数时,则此运动链( )。
A.具有确定的相对运动 B. 只能作有限的相对运动
C.运动不能确定 D. 不能运动
2、机构具有确定运动的条件是什么?
第五讲平面四杆机构(一)
教学目标
(一)能力目标。
能准确判断具体实例属于哪种平面四杆机构类型
(二)知识目标
熟悉平面四杆机构的基本型式、应用及其演化
教学内容
1.平面连杆机构概述
2.平面连杆机构基本类型
3.平面连杆机构的演化
教学的重点与难点
(一)重点
平面四杆机构的基本型式、应用及其演化。
(二)难点
平面四杆机构类型的判断。
教学方法与手段
多媒体教学,采用动画展示平面连杆机构的运动特点,注重启发学生理论联系实际。
一、概述
二、四杆机构的基本型式及演化
由四个构件用铰链连接而成的机构称为铰链四杆机构。如图所示,机构中固定不动的构
件AD称为机架,与机架相连的构件AB和CD称为连架杆。如果连架
杆能绕轴线作360 o的回转运动,称为曲柄;若只能在某一角度(小
于360°)内摆动,称为摇杆。与机架不相连接的构件BC称为连杆。
铰链四杆机构可按有无曲柄、摇杆,分为以下三种基本型式。
1、曲柄摇杆机构
雷达天线俯仰角调整机构缝纫机踏板机构
2、双曲柄机构
定义:铰链四杆机构中,若两连架杆均为曲柄时,此机构称为双曲柄机构。
惯性筛机车车轮联动机构
3、双摇杆机构
定义:铰链四杆机构中,若两连架杆均为摇杆时,此机构称为双摇杆机构。
码头起重机
三、平面四杆机构的演化
1、曲柄滑块机构
M
B
B′
C′
M′
A
D
C
2、导杆机构
3、摇块机构和定块机构
(1)摇块机构
(2)定块机构
4、偏心轮机构
这种机构常用于冲床、剪床等机器中。
小结:
1.平面连杆机构概述
2.平面连杆机构基本类型
3.平面连杆机构的演化
作业与思考:
1、铰链四杆机构有那几种基本型式?各有什么特点?
2、铰链四杆机构可以通过那几种方式演变成其它型式的四杆机构?试说明曲柄摇块机构是如何演化而来的?
第六讲平面四杆机构(二)
教学目标
(一)能力目标
理解平面四杆机构工作特性的工程应用。
(二)知识目标
理解平面四杆机构的几个工作特性
教学内容
平面连杆机构几个工作特性
教学的重点与难点
(一)重点
平面四杆机构的工作特性。
(二)难点
急回特性、死点位置。
教学方法与手段
利用动画辅助理解急回特性、死点位置概念,工程案例展示其应用。
1、铰链四杆机构有曲柄的条件
在铰链四杆机构中,曲柄存在的条件为:
(1)曲柄为最短构件,又称最短构件条件;
(2)最短构件与最长构件长度之和小于或等于其他两构件长度之和,又称构件长度和条件。
2、压力角和传动角
3、急回特性
θθ??-+=
===== 180180212112122112t t t C C t C C v v K //度从动件工作行程平均速度从动件空载行程平均速
K 的大小表示急回的程度。铰链四杆机构有无急回运动特性取决于该机构有无极位夹
角θ,θ角越大,急回运动特性也越显著。 4.5.4 死点
小结:
平面连杆机构几个工作特性 作业与思考:
1、双摇杆机构的四个构件长度应满足什么条件?
2、曲柄存在的条件是什么?
3、什么是连杆机构的压力角、传动角?它们的大小对连杆机构的工作有什么影响?偏置曲柄滑块机构的最小传动角γmin 发生在什么位置?
4、铰链四杆机构中有可能存在死点位置的机构有哪些?它们存在死点位置的条件是什么?试举出一些克服死点位置的措施和利用死点位置的实例。
第七讲 凸轮机构
教学目标
(一)能力目标
1.掌握不同场合下凸轮机构从动件常用运动规律的应用
2.能够绘制位移线图 (二)知识目标
1.了解凸轮机构的组成、特点、分类及应用
2.掌握从动件的常用运动规律;了解其冲击特性及应用
教学内容
1.凸轮机构的组成、特点、分类及应用
2.从动件的常用运动规律及选择
教学的重点与难点
(一)重点
凸轮机构的从动件的常用运动规律。
(二)难点
立体凸轮机构运动的实现。
教学方法与手段
利用动画演示机构运动,工程应用案例展示其应用场合。
一、概述
1、凸轮机构的应用
凸轮机构的组成:凸轮、从动件和机架—高副机构。凸轮是凸轮机构的主动件。
2、凸轮机构的分类
1、按凸轮形状分
(1)盘形凸轮它是凸轮的最基本形式,是一个绕固定轴线转动并且具有变化半径的盘形构件。如内燃机配气凸轮机构。
(2)移动凸轮当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时,则成为移动凸轮,当移动凸轮沿工作直线往复运动时,推动从动件作往复运动。如靠模车削机构。
(3)圆柱凸轮
2、按从动件端部形状分
(1)尖顶从动件这种从动件结构简单,尖顶能与复杂的凸轮轮廓保持接触,因而能实现预期的运动规律。但由于尖顶容易磨损,所以只适用于载荷较小的低速凸轮机构。
(2)滚子从动件由于接触处是滚动摩擦,不易磨损,因此是一种最常用的从动件。
(3)平底从动件由于平底与凸轮面间容易形成楔形油膜,能减少磨损,常用于高速重载的凸轮机构中。它的缺点是不能用于具有内凹轮廓的凸轮机构。
二、常用的从动件运动规律
1、平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数
2、常用的从动件运动规律
小结:
1. 凸轮机构的组成、特点、分类及应用
2. 从动件的常用运动规律及选择
作业与思考:
1、凸轮机构的类型有哪些?在选择凸轮机构类型时应考虑哪些因素?
2、用反转法设计盘形凸轮的廓线时,应注意哪些问题?移动从动件盘形凸轮机构和摆动从动件盘形凸轮机构的设计方法各有什么特点?
3、何谓凸轮的偏距圆?
第八讲其它常用机构简介
教学目标
(一)能力目标
掌握棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构在工程实际中的应用
(二)知识目标
1.掌握棘轮机构、槽轮机构的工作原理、运动特点、功能和适用场合
2.了解凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构的工作原理、特点、功能及适用场合
教学内容
1.棘轮机构
2.槽轮机构
3.不完全齿轮机构
教学的重点与难点
(一)重点
棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构的组成、工作原理及应用。
(二)难点
棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构的组成、工作原理及应用。
教学方法与手段
利用动画演示棘轮机构和槽轮机构的工作原理和特点。
一、棘轮机构
1、棘轮机构的工作原理
棘轮机构主要由棘轮、主动棘爪、止回棘爪和机架组成。
棘轮机构的其它类型:
1.摩擦棘轮(无声棘轮)
由于摩擦传动会出现打滑现象,不适于从动件转有要求精确的地方。
2、双向棘轮
2、棘轮转角的调节
1、调节摇杆摆动角度的大小,控制棘轮的转角
2.用遮板调节棘轮转角
3、棘轮机构的特点与应用
二、槽轮机构
1、槽轮机构的工作原理
组成:具有径向槽的槽轮、具有圆销的构件、机架
工作原理:构件1→连续转动;构件2(槽轮)→时而转动,时而静止。当构件1的圆销A 尚未进入槽轮的径向槽时,槽轮的内凹锁住弧被构件1的外凸圆弧卡住,槽轮静止不动。
当构件1的圆销A 开始进入槽轮径向槽的位置,锁住弧被松开,圆销驱使槽轮传动。 当圆销开始脱出径向槽时,槽轮的另一内凹锁住弧又被构件1的外凸圆弧卡住,槽轮静止不动。
4个槽的槽轮机构:构件1转一周,槽轮转41
周。 6个槽的槽轮机构:构件1转一周,槽轮转61
周。
2、槽轮机构的类型、特点及应用
1、平面槽轮机构。
2、空间槽轮机构
3、 槽轮槽数Z 和拨盘圆柱销数k 的选择
运动系数(η):槽轮每次运动的时间tm 对主动构件回转一周的时间t 之比。
Z Z K 2)
2(-=
τ
当z =3时,k 可取1~5;当z =4或5时,k 可取1~3;当z>6时,k 取1或2。
三、 不安全齿轮机构
1、不安全齿轮机构
1、不完全齿轮机构的工作原理和类型
第一章概论 一、判断 1、一部机器可以只含有一个机构,也可以由数个机构组成。(√) 2、机器的传动部分是完成机器预定的动作,通常处于整个传动的终端。(×) 3、机构是具有确定相对运动的构件组合。(√) 4、构件可以由一个零件组成,也可以由几个零件组成。(√) 5、整体式连杆是最小的制造单元,所以它是零件而不是构件。(×) 6、连杆是一个构件,也是一个零件。(√) 7、减速器中的轴、齿轮、箱体都是通用零件。(×) 二、选择 1、组成机器的运动单元体是什么( B ) A.机构 B.构件 C.部件 D.零件 2、机器与机构的本质区别是什么( A ) A.是否能完成有用的机械功或转换机械能 B.是否由许多构件组合而成 C.各构件间能否产生相对运动 D.两者没有区别3、下列哪一点是构件概念的正确表述( D )
A.构件是机器零件组合而成的。 B.构件是机器的装配单元 C.构件是机器的制造单元 D.构件是机器的运动单元 4、下列实物中,哪一种属于专用零件( B ) A.钉 B.起重吊钩 C.螺母 D.键 5、以下不属于机器的工作部分的是( D ) A.数控机床的刀架B.工业机器人的手臂 C.汽车的轮子 D.空气压缩机 三、填空 1、根据功能,一台完整的机器是由(动力系统)、(执行系统)、(传动系统)、(操作控制系统)四部分组成的。车床上的主轴属于(执行)部分。 2、机械中不可拆卸的基本单元称为(零件),它是(制造)的单元体。 3、机械中制造的单元称为(零件),运动的单元称为(构件),装配的单元称为(机构)。 4、从(运动)观点看,机器和机构并无区别,工程上统称为(机械)。
4-1解分度圆直径 齿顶高 齿根高 顶隙 中心距 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 齿距 齿厚、齿槽宽 4-2解由可得模数 分度圆直径 4-3解由得
4-4解分度圆半径 分度圆上渐开线齿廓的曲率半径 分度圆上渐开线齿廓的压力角 基圆半径 基圆上渐开线齿廓的曲率半径为0; 压力角为。 齿顶圆半径 齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径 齿顶圆上渐开线齿廓的压力角 4-5解正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿根圆直径: 基圆直径 假定则解得 故当齿数时,正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆大于齿根圆;齿数,基圆小于齿根圆。 4-6解中心距 内齿轮分度圆直径 内齿轮齿顶圆直径 内齿轮齿根圆直径 4-7 证明用齿条刀具加工标准渐开线直齿圆柱齿轮,不发生根切的临界位置是极限点正好在刀具 的顶线上。此时有关系: 正常齿制标准齿轮、,代入上式
短齿制标准齿轮、,代入上式 图 4.7 题4-7解图 4-8证明如图所示,、两点为卡脚与渐开线齿廓的切点,则线段即为渐开线的法线。根据渐开线的特性:渐开线的法线必与基圆相切,切点为。 再根据渐开线的特性:发生线沿基圆滚过的长度,等于基圆上被滚过的弧长,可知: AC 对于任一渐开线齿轮,基圆齿厚与基圆齿距均为定值,卡尺的位置不影响测量结果。 图 4.8 题4-8图图4.9 题4-8解图 4-9解模数相等、压力角相等的两个齿轮,分度圆齿厚相等。但是齿数多的齿轮分度圆直径大,所以基圆直径就大。根据渐开线的性质,渐开线的形状取决于基圆的大小,基圆小,则渐开线曲率大,基圆大,则渐开线越趋于平直。因此,齿数多的齿轮与齿数少的齿轮相比,齿顶圆齿厚和齿根圆齿 厚均为大值。 4-10解切制变位齿轮与切制标准齿轮用同一把刀具,只是刀具的位置不同。因此,它们的模数、压 力角、齿距均分别与刀具相同,从而变位齿轮与标准齿轮的分度圆直径和基圆直径也相同。故参数、 、、不变。 变位齿轮分度圆不变,但正变位齿轮的齿顶圆和齿根圆增大,且齿厚增大、齿槽宽变窄。因此、 、变大,变小。 啮合角与节圆直径是一对齿轮啮合传动的范畴。
第6章 间歇运动机构 (一)教学要求 1. 掌握各种常用机构的工作原理 2. 了解各种机构的组成及应用 (二)教学的重点与难点 1. 工作原理 2. 常用机构的应用 (三)教学内容 6.1 槽轮机构 一、组成、工作原理 1.组成:具有径向槽的槽轮,具有圆销的构件,机架 2.工作原理: 构件1→连续转动;构件2(槽轮)→时而转动,时而静止 当构件1的圆销A 尚未进入槽轮的径向槽时,槽轮的内凹锁住弧被构件1的外凸圆弧卡住,槽轮静止不动。 当构件1的圆销A 开始进入槽轮径向槽的位置,锁住弧被松开,圆销驱使槽轮传动。 当圆销开始脱出径向槽时,槽轮的另一内凹锁住弧又被构件1的外凸圆弧卡住,槽轮静止不动。 往复循环。 4个槽的槽轮机构:构件1转一周,槽轮转4 1周。
6个槽的槽轮机构:构件1转一周,槽轮转 6 1周。 二、槽轮机构的基本尺寸和运动系数 1.基本尺寸 )(s r r l b +-≤ r s ——圆销的半径 2sin ?l r = b ——槽轮回转中心到径向槽底的距离 2cos ?l a = a ——槽轮回转中心到径向槽口的距离 r ——圆销中心到构件1中心的距离 l ——两轮回转中心之间的距离 2.运动系数(τ):槽轮每次运动的时间t m 对主动构件回转一周的时间t 之比。 π ?τ221==t t m (构件1等速回转) 12? ——槽轮运动时构件1转过的角度 (通常,为了使槽轮2在开始和终止运动时的瞬时角速度为零。以避免圆销与槽发生撞击,圆销进入、退出径向槽的瞬间使O 1A ⊥O 2A ) ∴Z ππ?π?22221- =-= ∴Z Z Z 12122221-=-==π?τ 讨论:1、τ>0,∴Z ≥3 τ=0,槽轮始终不动。 2、2 1121<-= Z τ:槽轮的运动时间总小于静止时间。 3、要使21>τ,须在构件1上安装多个圆销。 设K 为均匀分布的圆销数, Z Z K 2)2(-=τ 三、槽轮机构的特点和应用 优点:结构简单,工作可靠,能准确控制转动的角度。常用于要求恒定旋转角的分度机构中。 缺点:①对一个已定的槽轮机构来说,其转角不能调节。 ②在转动始、末,加速度变化较大,有冲击。 应用:应用在转速不高,要求间歇转动的装置中。 电影放映机中,用以间歇地移动影片。 自动机中的自动传送链装置。(布图)
机械设计基础重点文档编制序号:[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]
自由度F=3n-2PL-PH(n:活动机构,pl:低副(通过面接触)ph:高副(通过点或线接触))F必须大于0曲柄摇杆机构有急回特性(反行程摆动速度必然大于正行程)和死点位置(从动件出现卡死和运动不确定现象,死点应加以克服,利用构件的惯性来保证机构顺利通过死点) 凸轮与从动件之间依靠弹簧力、重力、沟槽接触来维持。凸轮从动件的三种常用运动规律为:等速运动、等加速等减速运动和摆线运动。 常见间隙机构:槽轮机构(运动系数T必须>0,径向槽的系数z大于等于3,T 总小于1/2,如使T大于1/2,须在构件1安装多个圆角),棘轮,不完全齿轮,凸轮间隙运动间隙(凸优点:运转可靠,工作平稳,可用作高速间隙运动)。 在机器中安装飞轮的目的:调节机器速度的周期性波动(非周期性波动通过调速器调节)一般把飞轮安装在机器的高速轴上。 调节机器速度波动目的:机器速度的波动带来一系列不良影响,如在运动副中产生动压力,引起机械振动,降低机器效率和产品质量等。因此,必须设法调节其速度,使速度波动限制在该类机器容许的范围内. 静平衡条件: P53 动平衡:P54 螺纹连接的主要类型:螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈。常用的连接螺纹为单线三角形右旋螺纹。细牙螺纹特点:螺距较小,细牙普通螺纹的螺栓的抗压强度较高。一般适用薄壁零件及受冲压零件的联接。但细牙不耐磨,易滑扣不宜经常拆卸,故广泛适用粗牙。 螺纹连接防松原理:1、利用摩擦力(在螺纹间保持一定的摩擦力,且摩擦力尽 可能不随载荷大小而变化)2、机械方法(1.用机械装置把螺母和螺栓连在一起2.
机械设计基础 课程设计计算说明书设计题目:设计带式输送机中的传动装置 专业年级:电气工程系15级 学号: 11111111111 学生姓名:宋 指导教师: 机械工程系 完成时间 2017年 7 月 7 日
机械设计基础课程设计任务书 学生姓名:学号:11111111111111 专业:电气工程系任务起止时间:2017年 7 月 3 日至 2017年 7 月 7 日 设计题目:设计带式输送机中的传动装置 一、传动方案如图1所示: 1—电动机;2—V带传动; 3—单级圆柱齿轮减速器 4—联轴器;5—带式输送机;6—鼓轮;7—滚动轴承 图1 带式输送机减速装置方案图 二、原始数据 滚筒直径d /mm400 传送带运行速度v /(m/s) 1.6运输带上牵引力F/N2100每日工作时数T /h24三、设计任务: 1.低速轴系结构图1张(A2图纸); 2.设计说明书1份。 在1周内完成并通过答辩
目录 (一)电机的选择 (1) (二)传动装置的运动和动力参数计算 (3) (三)V带传动设计 (4) (四)减速器(齿轮)参数的确定 (6) (五)轴的结构设计及验算 (8) (六)轴承根据 (12) (七)联轴器的选择 (12) (八)键连接的选择和计算 (13) (九)心得体会 (16)
(一)电机的选择 1.选择电机的类型和结构形式: 依工作条件的要求,选择三相异步电机 封闭式结构 u=380v Y 型 2.电机容量的选择 工作机的功率P 工作机=F 牵*V 运输带/1000= 3.36 kW V 带效率: 0.96 滚动轴承效率: 0.99 齿轮传动效率(闭式): 0.97 x 1 (对) 联轴器效率: 0.99 传动滚筒效率: 0.96 传输总效率η= 0.859 则,电机功率 η 工作机 P P = d = 3.91 kW
授课内容:绪 论 目的要求:了解机械设计基础课程研究对象及学习要求 重点难点:重点:课程学习要求难点:课程学习要求 计划学时:2 绪 论 第一节 本课程研究的对象和内容 本课程研究对象:机 械(机器与机构的总称 机器的定义:执行机械运动的装置 机器的分类 —原动机丨〉将其他形式的能量转化为机械能的机器 机器- —工作机—> 利用机械能去变换或传递能量、 物料、信息的机器 机器主体部分由机构组成 曲柄滑块机构:活塞的往复运动通过连杆 转变为曲轴连续转动 凸轮机构:凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀; 齿轮机构:两个齿轮保证进、排气阀与活塞之间形成协调动作; 机器的功能组成 --- 动力部分 传动部分 控制部分 ___ 执行部分
机械是机器和机构的总称
用途广泛,如齿轮机构、连杆机构等 只能用于特定场合,如钟表的发条机构 第二节本课程在教学中的地位 一、本课程的特点 是工程制图、工程材料及机械制造基础、理论力学,材料力学、金工实习 等理论知识和实践技能的综合运用,同 时,为后续课程的学习打下基础 通过本课程的学习,可以培养大家初步具备运用手册设计简单机械设备的 能力,为今后操作、维护、管理、革新工程机械设备创造条件 三、怎样学好本课程 1. 重思考,常想几个问题: A.什么样子 B.怎么运动 C.工作原理、方式 D.现实生活中的实际例子 2. 会查表、会用工具书 3. 不注重公式的记忆一一哪些公式要记忆,会在课堂上和考试前提醒 4. 多看一些设计方面的书,如工业设计、机械优化设计等 5. 一定要会几个设计软件二维的: AUTOCA 三维的:Pro/E 、UG 等 机构 的分一 类 —通用机构 一专用机构
《机械设计基础》 第1章机械设计概论 复习重点 1. 机械零件常见的失效形式 2. 机械设计中,主要的设计准则 习题 1-1 机械零件常见的失效形式有哪些? 1-2 在机械设计中,主要的设计准则有哪些? 1-3 在机械设计中,选用材料的依据是什么? 第2章润滑与密封概述 复习重点 1. 摩擦的四种状态 2. 常用润滑剂的性能 习题 2-1 摩擦可分哪几类?各有何特点? 2-2 润滑剂的作用是什麽?常用润滑剂有几类? 第3章平面机构的结构分析 复习重点 1、机构及运动副的概念 2、自由度计算 平面机构:各运动构件均在同一平面内或相互平行平面内运动的机构,称为平面机构。 3.1 运动副及其分类 运动副:构件间的可动联接。(既保持直接接触,又能产生一定的相对运动) 按照接触情况和两构件接触后的相对运动形式的不同,通常把平面运动副分为低副和高副两类。 3.2 平面机构自由度的计算 一个作平面运动的自由构件具有三个自由度,若机构中有n个活动构件(即不包括机架),在未通过运动副连接前共有3n个自由度。当用P L个低副和P H个高副连接组成机构后,每个低副引入两个约束,每个高副引入一个约束,共引入2P L+P H个约束,因此整个机构相对机架的自由度数,即机构的自由度为 F=3n-2P L-P H (1-1)下面举例说明此式的应用。 例1-1 试计算下图所示颚式破碎机机构的自由度。 解由其机构运动简图不难看出,该 机构有3个活动构件,n=3;包含4个转 动副,P L=4;没有高副,P H=0。因此, 由式(1-1)得该机构自由度为 F=3n-2P L-P H =3×3-2×4-0=1
第 9 章链传动 一)教学要求 1、了解套筒滚子链结构、掌握链运动的不均匀性 2、掌握链传动失效形式 3、了解链传动的设计计算方法 二)教学的重点与难点 1、链传动的多边形效应 2、链传动的失效形式 3、链传动的设计方法 三)教学内容 9.1概述 链传动工作原理与特点 1、工作原理:(至少)两轮间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动。但非共轭曲线啮合,靠三段圆弧和一直线啮合。其磨损、接触应力冲击均小,且易加工。 2、组成;主、从动链轮、链条、封闭装置、润滑系统和张紧装置等。 3、特点(与带、齿轮传动比较) 优点:①平均速比i m准确,无滑动;②结构紧凑,轴上压力Q小;③传动效率高η=98%; ④承载能力高P=100KW ;⑤可传递远距离传动a max=8mm ;⑥成本低。 缺点:①瞬时传动比不恒定i;②传动不平衡;③传动时有噪音、冲击;④对安装粗度要求较高。 4、应用:适于两轴相距较远,工作条件恶劣等,如农业机械、建筑机械、石油机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等。中低速传动:i≤8(I=2~4),P≤100KW, V≤12-15m/s,无声链V max=40m/s。(不适于在冲击与急促反向等情况下采用) 9.2传动链的结构特点 链传动的主要类型 1)按工作特性分:
起重链——用于提升重物——V ≤0.25m/s;牵(线)引链——运输机械——V ≤ 2~4m/s; 传动链——用于传递运动和动力——V ≤12~15m/s。 优点:结构简单、重量轻、价廉、适于低速、寿命长、噪音小、应用广。 2)传动链接形式分:套筒链; (套筒)滚子链—属标准件选用、合理确定链轮与链条尺寸,—短节距精密滚子链; 齿形链;成型链四种。 ①套筒滚子链(结构与特点)动配合,可 相对运动,相当于活动铰链,承压面积A(投影)——宽×长投影组成: 5 滚子;4 套筒;3 销轴;2 外链板;1 内链板动配合。当链节进入、退出啮合时,滚子沿 齿滚动,实现滚动摩擦,减小磨损。套筒与内链板、销轴与外链板分别用过盈配合(压配)固联,使内、外链板可相对回 转。 为减轻重量、制成“ 8”字形,亦有弯板。这样质量小,惯性小,具有等强度。磨损:——主 要指滚子与销轴截面之间磨损。而内、外板之间留有间隙,保证润滑油进入,此润滑降低磨损。 表9-1,P 越大,承载能力越高。 参数:P—节距,b1—内链板间距,C—板厚,d1—滚子直径,d2—销轴直径,P—排距当低速时也可以不用滚子——称套筒链多排链——单排链用销轴并联——称多排链(或双排链)排数↑→承载能力↑ 但排↑→制造误差↑→受力不均↑一般不超过3~4 列为宜 链接头型式:链节数为偶数(常用)——内链板与外链板相接——弹性锁片(称弹簧卡)或大节距(称开口销)——受力较好 弹性锁片——端外链板与错轴为间隙配合链节数为奇数——用过渡链节固联——(如图9-4b)产生附加弯矩——受力不利, 尽量不用。 固联——内(外)链板与内(外)链板相接 图9-4c —是板链—弹性好、缓冲、吸振在低速、重载、冲击和经常正反转工作情况。安全过渡链节(图9-4c)——弯板与销滚子链标记:链号—排数×链节数标准号套筒滚子链规格与主要参数——表9-1 2、齿形链——如图9-5 各组齿形链板要错排列,通过销轴联接而成。链板两工作侧边为直边, 夹角为60°或70°,由链板工作边与链轮齿啮合实现传动。齿形链轴可以是圆柱销轴,也可以是其它形式(滚 柱式)——图9-6,b——两个链片、c 图为连接两链片的一对棱柱销轴,链节相对转动时,两棱柱可相互滚动。使铰链磨损减少。 齿形链设导板,以防链条轴向窜动:内导板—导向性好;外导板铰链形式:圆销式;轴互式;滚柱式齿形链的齿形特点:传动平稳、承受冲击好、齿多受力均匀、噪音较小、故称无声链。 允许速度V 高,特殊设计齿形链V=40m/s ,但结构较复杂、价格贵、制造较困难、也较重。摩 托车用链应用于高速机运动精度,要求较高的场合,故目前应用较少。 0.95 ~ 0.98 一般 0.98 ~ 0.99 润滑良好 9.3滚子链链轮的结构与材料(套筒滚子链) 要求掌握:1)链轮齿形的设计要求;2)链轮齿形特点;3)链轮的主要参数; 4)链轮的结构型式有哪些;5)对链轮的材料要求及适用情况
(此文档为word格式,下载后您可任意编辑修改!) 第一讲绪论 教学目标 (一)能力目标 1.解本课程的内容、性质和任务 2.掌握学习本课程的方法 (二)知识目标 1.了解机器的组成及其特征 2.熟悉机构、构件、零件、部件的概念及其区别 教学内容 1.机械设计基础研究的对象 2.本课程的作用 3.机械设计的基本要求和一般过程 教学的重点与难点 (一)重点 本课程的研究对象、内容。 (二)难点 机构、构件、零件、部件的概念及其区别。 教学方法与手段 采用动画演示,注重启发引导式教学。 一、机器的组成及特性 (一)机器的组成及其特征 以内燃机为例 1、工作原理
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 内燃机由三部分组成:连杆机构、齿轮机构、凸轮机构。 3、机器的特性 (二)机构、构件、零件 1、机构 机构是用来传递运动和力,有一个构件为机架,用运动副连接起来的构件系统。 一台机器可以由一个机构,也可以由多个机构组成。 常用机构:连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构等。 2、构件 构件是指机构的运动单元体。如键、齿轮、螺栓等。 构件可能是一个零件,也可能是由若干个零件组合的刚性体。如内燃机连杆就是由连杆体、连杆盖、螺母和螺栓等零件组成的构件,因为组合成连杆的各零件之间没有相对运动。 3、零件及其分类 机械零件是指机器的制造单元体。 机械零件又分通用零件和专用零件。通用零件是指各种机器普遍用到的零件,如螺栓、螺母、键、销等;专用零件是指某种机器才用到的零件,如内燃机的曲轴、活塞等。 二、本课程的内容、性质和任务 1、本课程的性质 专业基础课 2、本课程的研究对象 常用机构和通用零件 3、本课程的研究内容
《机械设计基础》知识要点 绪论;基本概念:机构,机器,构件,零件,机械 第1章:1)运动副的概念及分类 2)机构自由度的概念 3)机构具有确定运动的条件 4)机构自由度的计算 第2章:1)铰链四杆机构三种基本形式及判断方法。 2)四杆机构极限位置的作图方法 3)掌握了解:极限位置、死点位置、压力角、传动角、急回特性、极位夹角。 4)按给定行程速比系数设计四杆机构。 第3章:1)凸轮机构的基本系数。 2)等速运动的位移,速度,加速度公式及线图。 3)凸轮机构的压力角概念及作图。 第4章:1)齿轮的分类(按齿向、按轴线位置)。 2)渐开线的性质。 3)基本概念:节点、节圆、模数、压力角、分度圆,根切、最少齿数、节圆和分度圆的区别。 4)直齿轮、斜齿轮基本尺寸的计算;直齿轮齿廓各点压力角的计算;m = p /π的推导过程。 5)直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮的正确啮合条件。 第5章:1)基本概念:中心轮、行星轮、转臂、转化轮系。 2)定轴轮系、周转轮系、混合轮系的传动比计算。 第9章:1)掌握:失效、计算载荷、对称循环变应力、脉动循环变应力、许用应力、安全系数、疲劳极限。 了解:常用材料的牌号和名称。 第10章: 1)螺纹参数d、d1、d2、P、S、ψ、α、β及相互关系。 2)掌握:螺旋副受力模型及力矩公式、自锁、摩擦角、当量摩擦角、螺纹下行自锁条件、常用螺纹类型、螺纹联接类型、普通螺纹、细牙螺纹。 3)螺纹联接的强度计算。 第11章: 1)基本概念:轮齿的主要失效形式、齿轮常用热处理方法。 2)直齿圆柱齿轮接触强度、弯曲强度的计算。 3)直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮的作用力(大小和方向)计算及受力分析。 第12章: 1)蜗杆传动基本参数:m a1、m t2、γ、β、q、P a、d1、d2、V S及蜗杆传动的正确啮合条件。 2)蜗杆传动受力分析。 第13章: 1)掌握:带传动的类型、传动原理及带传动基本参数:d1、d2、L d、a、α1、α2、F1、F2、F0 2)带传动的受力分析及应力分析:F1、F2、F0、σ1、σ2、σC、σb及影响因素。 3)弹性滑动与打滑的区别。 4)了解:带传动的设计计算。 第14章: 1)轴的分类(按载荷性质分)。 2)掌握轴的强度计算:按扭转强度计算,按弯扭合成强度计算。 第15章: 1)摩擦的三种状态:干摩擦、边界摩擦、液体摩擦。 第16章: 1)常用滚动轴承的型号。 2)向心角接触轴承的内部轴向力计算,总轴向力的计算。 滚动轴承当量动载荷的计算。滚动轴承的寿命计算。 第17章: 1)联轴器与离合器的区别 第一章平面机构的自由度和速度分析 1、自由度:构件相对于参考系的独立运动称为自由度。 2、运动副:两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。构件组成运动副后,其运动受到约束,自由度减少。
n P t P α γ C D A B ω P 12δδt h s = 12ωδt h v = 2=a 21222δδt h s =12 1 24δδωt h v =22 124t h a δω=2122)(2δδδ-- =t t h h s )(4121 2δδδω-=t t h v 22124t h a δ ω-=绪论:机械:机器与机构的总称。机器:机器是执行机械运动的装置,用来变换或传递能量、物料、信息。机构:是具有确定相对运动的构件的组合。用来传递运动和力的有一个构件为机架的用构件能够相对运动的连接方式组成的构件系统统称为机构。构件:机构中的(最小)运动单元一个或若干个零件刚性联接而成。是运动的单元,它可以是单一的整体,也可以是由几个零件组成的刚性结构。零件:制造的单元。分为:1、通用零件,2、专用零件。 一:自由度:构件所具有的独立运动的数目称为构件的自由度。 约束:对构件独立运动所施加的限制称为约束。运动副:使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接。高副:两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。低副:两构件通过面接触而构成的运动副。根据两构件间的相对运动形式,可分为转动副和移动副。F = 3n- 2PL-PH 机构的原动件(主动件)数目必须等于机构的自由度。复合铰链:三个或三个以上个构 件在同一条轴线上形成的转动副。由m 个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应 为(m-1)个。虚约束:重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度时,虚约束应除去不计。局部自由度: 与输出件运动无关的自由度,计算机构自由度时可删除。 二:连杆机构:由若干构件通过低副(转动副和移动副)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。优点:(1)面接触低副,压强小,便于润滑,磨损轻,寿命长,传力大。(2)低副易于加工,可获得较高精度,成本低。(3)杆可较长,可用作实现远距离的操纵控制。(4)可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹。缺点:(1)低副中存在间隙,精度低。(2)不容易实现精确复杂的运动规律。铰链四杆机构:具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。整转副:存在条件:最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。构成:整转副是由最短杆及其邻边构成。类型判定:(1)如果:lmin+lmax ≤其它两杆长度之和,曲柄为最短杆;曲柄摇杆机构:以最短杆的相邻构件为机架。双曲柄机构:以最短杆为机架。双摇杆机构:以最短杆的对边为机架。(2)如果: lmin+lmax >其它两杆长度之和;不满足曲柄存在的条件,则不论选哪个构件为机架,都为双摇杆机构。急回运动:有不少的平面机构,当主动曲柄做等速转动时,做往复运 动的从动件摇杆,在前进行程运行速度较慢,而回程运动速度要快,机构的这种性质就是所谓的机构的“急回运动”特性。 压力角:作用于C 点的力P 与C 点绝对速度方向所夹的锐角α。传动角:压力角的余角γ,死点:无论我们 在原 动件上施加 多大的力都不能使机构运 动,这种位置我们称为死点γ=0。解决办法:(1)在机构中安装大质量的飞轮,利用其惯性闯过转折点;(2)利用多组机构来消除运动不确定现象。即连杆BC 与摇杆CD 所夹锐角。 三:凸轮: 一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。从动件: 被凸轮直接推动的构件。机架: 固定不动的构件(导路)。凸轮类型:(1)盘形回转凸轮(2)移动凸轮 (3)圆柱回转凸轮 从动件类型:(1)尖顶从动件(2)滚子从动件(3)平底从动件(1)直动从动件 (2)摆动从动件 1基圆:以凸轮最小向径为半径作的圆,用rmin 表示。2推程:从动件远离中心位置的过 程。推程运动角δt ;3远休止:从动件在远离中心位置停留不动。远休止角δs ;4回程:从动件由远离中心位置向中心位置运动的过程。回程运动角δh ;5近休止:从动件靠近中心位置停留不动。近休止角δs ˊ;6行程:从动件在推程或回程中移动的距离,用 h 表示。7从动件位移线图:从动件位移S2与凸轮转角δ1之间的关系曲线称为从动件位移 线图。1.等 速运动规 律: 1、特点:设计简单、匀速进给。始点、末点有刚性冲击。适于低速、轻载、从动杆质量不大,以及要求匀速的情况。 2、等加速等减速运动规律: 推程等加速段运动方程: 推 程 等减速段运动方程: 柔 性冲击:加速度发 生有限值的突变(适用于中速场合) 3、简谐运动规律: 柔性冲击 四:根切根念:用范成法加工齿轮时,有时会发现刀具的顶部切入了轮齿的根部,而把齿根切去了一部分,破坏了渐开线齿廓,如图这种现象称为根切。 根切形成的原因:标准齿轮:刀具的齿顶线超过了极限啮合点N 。 不根切的条件可以表示为: 不根切的最少齿数为: 标准齿轮:指m 、α、ha*、c* 均取标准值,具有标准的齿顶高和齿根高,且分度圆齿厚s 等于齿槽宽e 的齿轮。 成型法:加工原理:成形法是用渐开线齿形的成形铣刀直接切出齿形。加工:(a) 盘形铣刀加工齿轮。(b)指状铣刀加工齿轮。缺点:加工精度低;加工不连续,生产率低;加工成本高。优点:可以用普通铣床加工。 范成法:加工原理:根据共轭曲线原理,利 用一对齿轮互相啮合传动时,两轮的齿廓互为包络线的原理来加工。加工:(a)齿轮插刀:是一个齿廓为刀刃的外齿轮。(b)齿条插刀(梳齿刀):是一个齿廓为刀刃的齿条。原理与用齿轮插刀加工相同,仅是范成运动变为齿条与齿轮的啮合运动。(c)滚刀切齿:原理与用齿条插刀加工基本相同,滚刀转动时,刀刃的螺旋运动代替了齿条插刀的展成运动和切削运动。 九:失效:机械零件由于某种原因不能正常工作时,称为失效。类型:(1)断裂。在机械载荷或应力作用下(有时还兼有各种热、腐蚀等因素作用),使物体分成几个部分的现象,通常定义为固体完全断裂,简称断裂。静力拉断、疲劳断裂。(2)变形。由于作用零件上的应力超过了材料的屈服极限,使零 1 1PN PB ≤2 sin sin * α α mz m h a ≤ α 2* min sin 2a h z = )]cos(1[212δδπt h s -=)sin(2112δδπδωπt t h v =)cos(2122122δδπ δωπt t h a =
机械设计基础陈立德版教 案课程 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
绪论 本章学习后,要使学生能解决三大问题,学什么,为啥学,怎样学三大问题。 01 机器的组成 人们广泛使用过,接触过机器,放一课件(单缸内燃机、颚式破碎机),图01,02所示,但定义如何,为什么称它为机器,学生们是不大清楚的。它要有三个特征,才能称上机器。 1)是一种人为的实物组合。 2)各部分形成运动单元,各单元之间具有确定的相对运动关系。 3)能实现能量转换或完成有用的机械功。 什么叫能量转换,指的是机械能转换成电能,或反之。这样具备三个条件者就称为机器,这样学生就可说出车床是机器吗电动机是否也是机器,电动机根据三个条件可得出一定为机器。 随着科学技术的发展,创造出各种新型机器,故对机器的定义也有了更广泛的定义,什么叫机器,是一种用来转换或传递能量、物料和信息的,能执行机械运动的装置,那么一台机器由什么组成,从装配角度来看:由零件→构件→机构→机器,因此设计制造一台机器必有零件开始,组装成构件,再由构件组装成机构,加上原动件装置就成为一台机器了。 接下来说说什么叫机构、构件、零件。 什么叫机构:具备前二个条件的称为机构,即为多个实物的组合,又能实现预期的机械运动,例齿轮机构、连杆机构等,放课件(连杆机构、齿轮机构)。 什么叫构件,构件为组成机械的各个相对运动的实物。例连杆,放课件(构件)从中可看连杆为多个零件装配而成的。 什么叫零件,零件是机械中不可拆的制造单元,因此构件可以是一个零件组成也可以由多个零件组成的。
《机械设计基础》试题库 一、填空题: 1、两个构件接触而组成的可动的联接,称为______;两构件上能够直接接触而构成的表面称为________。 2、由__________和_________的基本杆组称为Ⅱ级组,而由___________和___________所组成,而且都有_______________的构件的基本杆组,称为Ⅲ级组。 3、转动副中的总反力的方位,可根据如下三点来确定____________,____________,_______________________。 4、飞轮实际上是一个_________。它可以用_________的形式,把能量_________或____________。 5、对于齿面硬度大于HRC45(或相当于424HBS)的齿轮,可采用以下热处理方式_________。其加工方式为_________。 6、两个构件接触而组成的可动的联接,称为__________;两构件上能够直接接触而构成的表面称为__________。 7、运动副根据其所引入的约束的数目进行分类,如:引入两个约束的运动副,称为____级副。根据构件运动副的接触情况进行分类,__________称为高副,__________则称为低副。 8、转动副中的总反力的方位,可根据如下三点来确定____________,____________,_______________________。 9、在机械稳定运转阶段,有以下三种稳定运转情况____________,____________,____________。而在____________情况下,不需要进行速度调节。 10、为了不使斜齿轮传动产生过大的轴向推力,设计时,一般取螺旋角β=____________。对于人字齿轮,螺旋角β可
机械设计基础教材习题参考解答 (第一章~第五章) 2012.8
目录 第1章机械设计概论_______________________________ 2第2章机械零件尺寸的确定_________________________ 3第3章平面机构运动简图及平面机构自由度___________ 4第4章平面连杆机构_______________________________ 6第5章凸轮机构__________________________________ 11
第1章机械设计概论 思考题和练习题 1-1举例说明什么是新型设计、继承设计和变型设计。 解:新型设计通常人们指应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术,设计过去没有过的新型机械,如:新型机械手、动车、扑翼飞机、电动汽车等; 继承设计通常指人们根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新,以提高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用,如:大众系列汽车、大家电产品等。 变型设计通常指人们为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出不同于标准型的变型产品,如:。各种工程机械、农田作业机械等。 1-2解:评价产品的优劣的指标有哪些? 解:产品的性能、产品的 1-3机械零件常用的材料有哪些?为零件选材时应考虑哪些主要要求? 解:制造机械零件的材料目前用得最多的是金属材料,其又分为钢铁材料和非铁材料(如铜、铝及其合金等);其次是非金属材料(如工程塑料、橡胶、玻璃、皮革、纸板、木材及纤维制品等)和复合材料(如纤维增强塑料、金属陶瓷等)。 从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作,通常应考虑下面的原则: 1)载荷的大小和性质,应力的大小、性质及其分布状况 2)零件的工作条件 3)零件的尺寸及质量 4)经济性 1-4解:机械设计的内容和步骤? 解:机械设计的内容包括:构思和方案设计、强度分析、材料的选择、结构设计等。 机械设计的步骤:明确设计任务,总体设计,技术设计,样机试制等。
第六章轴测图 第六章轴测图 §6-1轴测图的基本知识§6-2正等轴测图§6-3斜二轴测图 §6-1 轴测图的基本知识 一、轴测图的形成 轴测图的投影特性: 1、平行直线段的轴测投影仍保持平行 2、平行于坐标轴的直线段的轴测图,仍与相应的轴测轴平行 3、平行于坐标轴的直线段的轴测图与原线段的长度比,就是该轴测轴的轴向伸缩系数或简化系数 轴测图是将物体连同其直角坐标系,沿不平行于任一坐标平面的方向,用平行投影法将其投射在单一投影面上所得到的图形,也称轴测投影。P平面称为轴测投影面 §6-1 轴测图的基本知识二、轴向伸缩系数和轴间角 轴测轴:坐标轴O0X0、O0Y0、O0Z0的轴测图OX、OY 、OZ 轴向伸缩系数: 轴测轴的单位长度与相应直角坐标轴上的单位长度的比值,分别称为X、Y 、Z 轴的轴向伸缩系数,分别用p1、q1、r1表示;简化伸缩系数(简化系数)分别用p、q、r表示轴间角: 两根轴测轴之间的夹角∠XOY 、∠XOZ 、∠YOZ §6-1 轴测图的基本知识二、轴向伸缩系数和轴间角 轴测图的投影特性:1、平行直线段的轴测投影仍保持平行2、平行于坐标轴的直线段的轴测图,仍与相应的轴测轴平行 3、平行于坐标轴的直线段的轴测图与原线段的长度比,就是该轴测轴的轴向伸缩系数或简化系数 §6-1 轴测图的基本知识 三、轴测图的分类 轴测图正轴测图斜轴测图投射方向垂直于轴测投影面,由正投影法得到投射方向倾斜于轴测投影面,由斜投影法得到正等轴测图三个轴向伸缩系数均相等两个轴向伸缩系数相等三个轴向伸缩系数均不相等 三个轴向伸缩系数均相等轴测投影面平行于一个坐标平面,且平行于坐标平面的两个轴的轴向伸缩系数相等三个轴向伸缩系数均不相等正轴测图正二轴测图正三轴测图斜等轴测图斜轴测图斜二轴测图正三轴测图 §6-2 正等轴测图一、轴间角和各轴向的简化系数 1、正等轴测图的轴间角:
机械设计基础复习 概念类 1机器一般由哪几部分组成一般机器主要由动力部分传动部分执行部分控制部分四个基本部分组成。 2机器和机构各有哪几个特征构件由各个零件通过静连接组装而成的,机构又由若干个构件通过动连接组合而成的,机器是由机构组合而成的。机器有三个共同的牲:(1)都是一种人为的实物组合;(2)各部分形成运动单元,各单元之间且有确定的相对运动;(3)能实现能量转换或完成有用的机械功. 3零件分为哪两类零件分为;通用零件、专用零件。机器能实现能量转换,而机构不能。 4什么叫构件和零件组成机械的各个相对运动的实物称为构件,机械中不可拆的制造单元体称为零件。构件是机械中中运动的单元体,零件是机械中制造的单元体。 5什么叫运动副分为哪两类什么叫低副和高副使两个构件直接接触并产生一定可动的联接,称运动副。 6空间物体和平面物体不受约束时各有几个自由度构件在直角坐标系来说,且有6个独立运动的参数,即沿三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴转动。但在平面运动的构件,仅有3个独立运动参数。 7什么叫自由度机构具有确定运动的条件是什么机构具有独立的运动参数的数目称为构件的自由度。具有确定运动的条件是原动件的数目等于机构的自由度数目。 8运动副和约束有何关系低副和高副各引入几个约束运动副对成副的两构件间的相对运动所加的限制称为约束。引入1个约束条件将减少1个自由度。 9转动副和移动副都是面接触称为低副。点接触或线接触的运动副称为高副。 10机构是由原动件、从动件和机架三部分组成。 11当机构的原动件数等于自由度数时,机构就具有确定的相对运动。 12计算自由度的公式:F=3n-2P L-P H(n为活动构件;P L为低副;P H为高副) 13什么叫急回特性一般来说,生产设备在慢速运动的行程中工作,在快速运动的行程中返回。这种工作特性称为急回特性。用此提高效率。 14凸轮机构中从动件作什么运动规律时产生刚性冲击和柔性冲击当加速度达到无穷大时,产生极大的惯性力,导致机构产生强烈的刚性冲击,因此等速运动只能用于低速轻载的场合。从动件按余弦加速度规律运动时,在行程始末加速度且有限值突变,也将导致机构产生柔性冲击,适用于中速场合。 15齿轮的基本参数有哪几个模数、齿数、压力角、变位系数、齿宽 16什么叫重合度齿轮连续传动的条件是什么啮合线长度与基圆齿距的比值称为重合度;只有当重合度大于1时齿轮才能连续传动;重合度的大小表明同时参与啮合的齿对数目其值大则传动平稳,每对轮齿承受的载荷也小,相对提高了其承载能力。 17斜齿轮正确啮合的条件:是法面模数和法面压力角分别相等而且螺旋角相等,旋向相反。 18什么叫定轴轮系每个齿轮的几何轴线都是固定的轮系称为定轴轮系。定轴轮系的传动比等于各对传动比的连入乘积,其大小等于各对啮合轮中所有从动齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积的比值。 19螺纹自锁的条件是什么自锁的条件;螺纹升角小于或等于磨擦角。 20蜗杆与蜗轮的回转方向的判定----“左右手定则”:左旋用左手,右旋用右手握住蜗杆的轴线四指的指向为蜗杆的转向,姆指的反向就为蜗轮的转向。 21平键的工作面是哪个面平键的联接多以键的侧面为工作面 22联轴器和离合器有何不同联轴器连接时只有在机器停止运转,经过拆卸后才能使两轴分离;离合器连接的两轴可在机器运转过程中随时进行接合或分离。 23什么是带传动的紧边和松边带传动的受力分析:绕上主动轮的一边,拉力增加,称为紧边;绕上从动轮的一边,拉力减少,称为松边。 24什么叫打滑和弹性滑动各是什么因素引起的是否可避免当带所传递的有效圆周力大于极限值时带与带轮之间发生显著的相对运动这种现象称为打滑;由于传动带是弹性体受拉后将产生弹性变形,使带的转速低于主动轮的转速的现象称为弹性滑动。弹性滑动是不可避免的,打滑是由于过载引起的应当避免的。25轮齿的失效形式有哪几种形式轮齿折断和齿面损伤。后者又分为齿面点蚀、胶合、磨陨和塑性变形。开式齿轮传动主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断。 26轴的分类:(1).既受弯矩同时又受扭矩的轴称为转轴(2).只受弯矩的称为心轴(3).只受转矩或
机械设计基础课程设计教学大纲 一、实践教学课程基本信息 实践课程名称:机械设计基础课程设计教学大纲 课程编码:1030403 周数: 4 周学分:4分 开设学期:第六学期类型:集中进行 适用专业:机械设计制造及其自动化本科 二、实习的目的和任务 机械设计基础课程设计是《机械设计基础》课程的最后一个重要教学环节,也是机械类专业学生第一次较全面的设计能力训练,在实现学生总体培养目标中占有重要地位。其基本目的是: 1.综合运用机械设计基础及其有关先修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练,培养理论联系实际的设计思想,从而巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识; 2.对学生在计算、绘图(装配图)、运用设计资料(包括手册、标准和规范等)等方面的能力训练; 3.学习和掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计过程和方法,培养学生工程设计能力和分析问题、解决问题的能力。 三、实习的内容和要求 1.实习内容:设计带式运输机上的两级斜齿圆柱齿轮减速器(具体要求见课设计任务书)设计带式运输机上的两级圆锥—圆柱齿轮减速器(具体要求见课设计任务书)2.每个学生应完成的设计要求: (1)装配图一张(A0号图) (2)零件图2张A2图纸。(传动零件、轴) (3)书写设计说明书一份,内容包括:拟定机械系统方案,进行机构运动和动力分析,选择电动机,进行传动装置运动动力学参数计算,传动零件设计,轴承寿命计算、轴(与齿轮配合处按弯扭合成强度计算)、键的强度校核,选择联轴器等,约6000-8000字。 四、实习地点与时间分配
五、实习组织方式及要求 1.组织方式:集中进行; 2.对教师职责的要求: (1)课程设计的进行方式是在教师指导下由学生独立完成的; (2)提供必要的参考资料; (3)教师应及时掌握学生的进度,及时答疑、督促检查; (4)严格对学生的考勤,引导学生发挥主观能动性,鼓励创新。 3.对学生的要求:每个学生都应该明确设计任务和要求,并拟定设计计划,注意掌握进度,按时完成。设计分段进行,每一阶段的设计都要认真检查,没有原则错误时才能继续进行下一段设计,以保证设计质量,循序完成设计任务。设计过程中要独立思考、深入钻研,主动地、创造性地进行设计,反对照抄照搬或依赖教师。要求设计态度严肃认真,有错必改,反对敷衍塞责、容忍错误存在。只有这样才能保证课程设计达到教学基本要求,在设计思想、设计方法和设计技能等方面得到良好的训练。 六、实践考核方式及成绩评定方法 (一)考核方式:考查 (二)成绩评定: 总成绩构成:平时表现占30%+设计质量占50%+答辩占20% 平时成绩构成:以做课程设计时的表现为主要依据 七、实践课程参考书目 [1]机械设计课程设计(第四版)陈秀宁施高义主编杭州:浙江大学出版社,2004 [2]机械设计课程设计指导书(第二版)龚溎义主编北京:高等教育出版社,1990 [3]机械设计基础课程设计陈立德主编北京:高等教育出版社,2007
第一部分机械原理 第一章平面机构组成原理及其自由度分析 1机构是一种具有确定运动的认为实物组合体。机构的组成要素是构件和运动副。 2零件与构件的区别:零件是加工单元体,而构件是运动单元体。 3面接触的运动副称为低副,点或线接触的运动副称为高副。 根据组成平面低副的相对运动性质又可将其分为转动副和移动副。 4每个转动副或移动副都引入二个约束;每个高副都引入一个约束。 5机构运动简图:用国标规定的简单符号和线条代表运动副和构件,(读懂) 并按一定的比例尺表示机构的运动尺寸,绘制出机构的简明图形称为机构运动简图。 6机构运动简图绘制步骤中注意:选择适当的长度比例尺μ(μ=实际尺寸(m)/图示长度(mm)),该比例尺与制图中的比例正好相反。 7 平面机构自由度计算公式(重点):(见P14例1.1.13)F=3n-2PL-PH F-平面机构的自由度;n-活动构件数(不包括机架);PL-低副数;PH-高副数。 8 机构具有确定运动的条件:机构原动件数=机构的自由度F。 9 复合铰链:k 个构件在同一处组成复合转动副,则其转动副数为(k-1)个。 10 局部自由度:点或线接触的运动副,如凸轮副、齿轮副等。 11 虚约束;重复的约束,只需记住简单的几种形式。 12 高副低代:以低副来代替高副。通常用一构件两低副来代替一个高副或简称为一杆两低副。 这部分参考书上练习题P20题1.1.3。(b)(c) 第二章平面连杆机构 1平面四杆机构中最基本的型式――铰链四杆机构,即所有运动副都为转动副。 2铰链四杆机构根据两连架杆是曲柄还是摇杆分为三种基本形式:曲柄摇杆机构,双曲柄机构和双摇杆机构。 3铰链四杆机构中相邻两构件作整圈转动的条件:①此两构件中必有一2构件是最短构件; ②该最短构件与最长构件的长度之和应小于或等于其余两构件长度之和,即lmin+lmax≤l余1+l 余2 4铰链四杆机构的类型及其判别条件:(重点) 当lmin+lmax≤l余1+l余2时: 机架为最短杆时,属双曲柄机构; 机架为最短杆的邻杆时,属曲柄摇杆机构; 机架为最短杆的对面杆时,属双摇杆机构; 当lmin+lmax>l余1+l余2时:只属于双摇杆机构。 5平面四杆机构的急回特性:在四杆机构中摇杆回程的平均速度大于工作行程的平均速度的这种性质称为急回特性。急回特性的大小用行程速比系数K表示: K=(180+θ)/(180-θ)或θ=180度(K-1)/(K+1)。 θ-极位夹角,指摇杆处于两个极限位置时,对应的曲柄所在的两个位置之间所夹的锐角。极位夹角θ越大,K值也越大。 6具有急回特性的机构类型:曲柄摇杆机构、偏置的曲柄滑块机构(重点:画极限位置)、摆动导杆机构等。 而对心曲柄滑块机构不具有急回特性。