《機械原理課件(試講)【一類教資】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機械原理課件(試講)【一類教資】（19頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、機械原理（試講）主講人：米振華1蒼松課資第一章第一章 緒緒 論論1-1本課程研究的對象及內(nèi)容本課程研究的對象及內(nèi)容“機械原理”(Mechanical Principle)研究的對象是機械，研究的內(nèi)容是有關(guān)機械(mechanism)的基本理論問題。機械機械是機器(machine)和機構(gòu)(mechanism)的總稱。右圖所示為一內(nèi)燃機示意圖，主要由以下機構(gòu)組成：活塞(piston)、連桿(connecting rod)、曲軸和機架(frame)組成連桿機構(gòu)；大齒輪(gear)、小齒輪和機架組成齒輪機構(gòu)；凸輪(cam)、推桿和機架組成凸輪機構(gòu)。2蒼松課資 除了機器外，實際中存在如圖1-2所示的開窗機

2、構(gòu)和如圖1-3所示的千斤頂，它們借助于人力驅(qū)動實現(xiàn)所需的運動或傳遞力。這些裝置我們稱之為機構(gòu)。圖1-2 開窗機構(gòu)圖1-3 千斤頂3蒼松課資 機器的特征機器的特征：1.它們是由零件人為裝配組合而成的實物體；2.各實物體之間具有確定的相對運動；3.能完成有用的機械功或轉(zhuǎn)化機械能。機構(gòu)的特征：機構(gòu)的特征：機構(gòu)具有機器特征中的前兩個特征。機器與機械的共有特征決定了機器與機構(gòu)可以統(tǒng)稱為機械。本課程研究的內(nèi)容：本課程研究的內(nèi)容：1.機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的基本知識 2.機構(gòu)的運動分析 3.機器動力學(xué) 4.常用機構(gòu)的分析與設(shè)計 5.機構(gòu)的選型及機械傳動系統(tǒng)的設(shè)計 本課程研究的內(nèi)容可以概括為兩個方面，第一是介紹對已有機

3、械進行結(jié)構(gòu)、運動和動力分析的方法，第二是探索根據(jù)運動和動力性能方面的要求設(shè)計新機械的途徑。4蒼松課資l-2 學(xué)習(xí)本課程的目的學(xué)習(xí)本課程的目的 本課程所學(xué)的內(nèi)容乃是研究現(xiàn)有機械的運動及工作性能和設(shè)計新機械的知識基礎(chǔ)。所以它成為機械類各專業(yè)必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，并為專業(yè)課程打下基礎(chǔ)。l-3 如何進行本課程的學(xué)習(xí)如何進行本課程的學(xué)習(xí) 在學(xué)習(xí)本課程的過程中，要著重注意搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握機構(gòu)分析和綜合的基本方法。在本課程的學(xué)習(xí)過程中，要注意培養(yǎng)自己運用所學(xué)的基本理論和方法去分析和解決工程實際問題的能力。為此要十分注意各種理論和方法的適用范圍和條件，以求能逐步做到正確而靈活的應(yīng)用。

4、5蒼松課資第二章第二章 平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2-1 機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容及目的 研究內(nèi)容：研究內(nèi)容：(1)研究機構(gòu)的組成及其具有確定運動的條件；(2)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點進行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類；(3)研究機構(gòu)的組成原理。研究目的：研究目的：在機構(gòu)設(shè)計中，需要知道機構(gòu)是怎樣組合起來的，而且在什么條件下才能實現(xiàn)確定的運動；對機構(gòu)組成原理的研究還可以為新機構(gòu)的創(chuàng)造提供途徑；通過對機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與分類，可以為舉一反三地研究機構(gòu)的運動分析和動力分析提供方便。6蒼松課資2-2 機構(gòu)的組成機構(gòu)的組成 1.構(gòu)件構(gòu)件 構(gòu)件(link)機器中每一個獨立的運動單元體。2.運動副運動副 由兩

5、個構(gòu)件組成的可動的聯(lián)接稱為運動副運動副(kinematics pair)。而把兩構(gòu)件上能夠參加接觸而構(gòu)成運動副的表面稱為運動副元素運動副元素。例如軸與軸襯的配合(圖2-1)，滑塊與導(dǎo)軌的接觸(圖2-2)。圖圖2-1 回轉(zhuǎn)副回轉(zhuǎn)副 圖圖2-2 移動副移動副 7蒼松課資 兩齒輪輪齒的嚙合(圖2-3,a)，球面與平面的接觸(圖2-3,b)，圓柱與平面的接觸(圖2-3,c)。圖圖2-3,b圖圖2-3,c圖圖2-3,a 齒輪副齒輪副 8蒼松課資 任意兩個構(gòu)件1與2，當它們尚未構(gòu)起運動副之前，構(gòu)件1相對于構(gòu)件2共有6個相對運動的自由度。當兩構(gòu)件以某種方式相聯(lián)接而構(gòu)成運動副，則兩者間的相對運動便受到一定的約

6、束，其相對運動自由度減少的數(shù)目就等于該運動副所引入的約束的數(shù)目。兩構(gòu)件構(gòu)成運動副后所受到的約束數(shù)最少為1(如圖2-3，b所示的運動副)，而最多為5(如圖2-1和2-2所示的運動副)9蒼松課資 運動副的分類運動副的分類：(1)按引入約束的數(shù)目分：I級副、級副、級副、級副、級副。(2)按兩構(gòu)件的接觸情況進行分：點或線接觸而構(gòu)成的運動副統(tǒng)稱為高副；面接觸(surface contact)而構(gòu)成的運動副則稱為低副(lower pair)。(3)按兩構(gòu)件之間的相對運動的不同分：轉(zhuǎn)動副或回轉(zhuǎn)副(revolute pair)、移動副(sliding pair)、螺旋副、球面副、平面運動(plane moti

7、on)副、空間運動副。圖圖2-5 螺旋副螺旋副圖圖2-6 球面副球面副10蒼松課資 3.運動鏈運動鏈 把兩個以上的構(gòu)件通過運動副的聯(lián)接而構(gòu)成的相對可動的系統(tǒng)稱為運運動鏈動鏈(kinematics chin)。如果運動鏈的各構(gòu)件構(gòu)成了首末封閉的系統(tǒng)，則稱其為閉式運動鏈或簡稱閉鏈(圖2-7，a和b)；如果運動鏈的構(gòu)件未構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng)，則稱其為開式運動鏈，或簡稱開鏈(圖2-7，c和d)。11蒼松課資 4.機構(gòu)機構(gòu) 在運動鏈中，如果將某一構(gòu)件加以固定而成為機架，則這種運動鏈便成為機構(gòu)。機構(gòu)中按給定的已知運動規(guī)律獨立運動的構(gòu)件稱為原動件；而其余活動構(gòu)件則稱為從動件。從動件的運動規(guī)律決定于原動件的運動

8、規(guī)律和機構(gòu)的結(jié)構(gòu)。2-3 機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖 用簡單的線條和規(guī)定的符號表示組成機構(gòu)的構(gòu)件和運動副，并按一定的比例尺表示運動副的相對位置的簡單圖形稱為機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖(kinematic sketch of mechanism)。繪制步驟如下：(1)分析機構(gòu)的運動情況，定出其原動部分、工作部分，搞清楚傳動部分。(2)合理選擇投影面及原動件適當?shù)耐队八矔r位置。(3)選擇適當?shù)谋壤?scale)。(4)用簡單的線條和規(guī)定的符號繪圖。(5)檢驗。12蒼松課資61AOF2345BDEC顎式碎石機ab圖2-813蒼松課資2-4 機構(gòu)具有確定運動的條件機構(gòu)具有確定運動的條件 機構(gòu)具有確定運動

9、時所必須給定的獨立運動參數(shù)的數(shù)目，稱為機構(gòu)的自由度。機構(gòu)具有確定運動的條件：機構(gòu)的自由度必須大于或等于l，且機構(gòu)原動件的數(shù)目應(yīng)等于機構(gòu)的自由度的數(shù)目。如圖2-10，只有在給構(gòu)件4確定運動規(guī)律后，此時系統(tǒng)才成為機構(gòu)。圖2-9圖2-1014蒼松課資2-5 平面機構(gòu)自由度的計算平面機構(gòu)自由度的計算 平面機構(gòu)自由度計算公式2-6 計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項計算平面機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的事項 1.復(fù)合鉸鏈：兩個以上的構(gòu)件同在一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)接，如圖2-11所示。若有m個構(gòu)件以復(fù)合鉸鏈(joint)相聯(lián)接時，其構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副數(shù)應(yīng)等于(m-1)個。圖2-1115蒼松課資 2.局部自由度 在有些機構(gòu)中，某些

10、構(gòu)件所產(chǎn)生的局部運動，并不影響其他構(gòu)件的運動。我們把這種局部運動的自由度稱為局部自由度，如圖所示。在計算機構(gòu)的自由度時，應(yīng)從機構(gòu)自由度的計算公式中將局部自由度減去。對于圖示凸輪機構(gòu)自由度為 F=33-(23+1)-1=1 凸輪機構(gòu)三維實體圖圖2-1216蒼松課資 3.虛約束 在機構(gòu)中，有些運動副帶入的約束，對機構(gòu)的運動實際上不起約束作用，我們把這類約束稱為虛約束。在計算機構(gòu)的自由度時應(yīng)將這類虛約束除去。機構(gòu)中的虛約束常發(fā)生在下列情況：1)在機構(gòu)中如果兩構(gòu)件用轉(zhuǎn)動副聯(lián)接其聯(lián)接點的運動軌跡重合，則該聯(lián)接將帶入1個虛約束。如圖214所示的機構(gòu)簡圖。F=3*n2PlPh=3*42*6=0 錯 F=3*

11、n2PlPh=3*32*4=1 對圖2-1317蒼松課資 2)如果兩構(gòu)件在多處接觸而構(gòu)成移動副，且移動方向彼此平行(如圖2-14所示)，則只能算一個移動副。如果兩構(gòu)件在多處相配合而構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，且轉(zhuǎn)動軸線重合(如2-15所示)，則只能算一個轉(zhuǎn)動副。如果兩構(gòu)件在多處相接觸而構(gòu)成平面高副，且各接觸點處的公法線彼此重合(如圖2-16所示)，則只能算一個平面高副。圖2-14圖2-15圖2-1618蒼松課資 3)在機構(gòu)運動的過程中，若兩構(gòu)件上某兩點之間的距離始終保持不變，則如用雙轉(zhuǎn)動副桿將此兩點相聯(lián)，也將帶入1個虛約束，圖2-17所示。4)在機構(gòu)中，某些不影響機構(gòu)運動傳遞的重復(fù)部分所帶入的約束亦為虛約束，如圖2-18所示。F=3*n2PlPh=3*42*6=0 錯 F=3*n2PlPh=3*52*56=-1 錯F=3*n2PlPh=3*32*4=1 對 F=3*n2PlPh=3*32*32=2 對 圖2-17圖2-1819蒼松課資