机械创新设计基础知识课件.ppt

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1、第一节机械的基础知识第二节机械系统及其发展第三节机构运动简图及其结构设计第二章机械创新设计的基础知识§2-1机械的基础知识一、机械及其组成1.机械是用来传递运动或动力的能完成有用机械功的装置，用来变换或传递能量、物料与信息。是机器与机构的泛称。机器：具有确定的机械运动，它可以用来转换能量，完成有用功或处理信息，以代替或减轻人的劳动。机构：具有确定的机械运动，它可以用来传递和转换运动。区别：机器的主要功用是为了利用机械能做功或能量转换，机器是由机构组成的；机构的主要功用在于传递或转变运动的形式，机器中的单个机构不具有转换能量或完成有用功的功能。机械的特点：机械首先必须是执

2、行机械运动装置（是人类制造的实体组合）机械必须进行物料或信息的变换与传递，并完成有用的机械功（其组成件之间有确定的相对运动和力的传递）机械中必须要完成能量的转换（进行机械能的转换和机械能的利用）执行机械运动的装置是机械的主体，该部分是创新设计的重点内容。2.机械的分类1）动力机械（原动机）是一种把其它形式的能量转化为机械能的机械。有：电动机—将电能转化为机械能蒸汽机—将热能转化为机械能太阳能发电机—将自然力转化为机械能3）信息机是通过各种复杂的信息来控制机械运动。2）工作机是指利用原动机提供的动力实现物料或信息的传递，克服外载荷而作有用机械功的机械。大部分的机械都是工作

3、机如：汽车、起重运输机、机床、轧机等如：打印机、绘图机等3.机械的组成1）驱动装置常称为原动机，是机器的动力来源。常用的有：电动机、内燃机、液压缸、气缸2）执行装置是处于整个传动路线的终端，按照工艺要求完成确定的运动，是直接完成机械功能的部分。4）控制装置其作用是控制机械各部分的运动，可以是手柄、按钮式的简单装置或电路、也可以是自动化控制系统。3）传动装置是介于驱动装置和执行装置之间，将原动机的运动和动力传递给执行装置，并实现运动速度和运动形式的转换。二、机械设计的基本要求1.满足使用要求所设计的机械要有效的完成人们预期的目的，包括执行装置的可能性和可靠性。2.满足经济

4、性的要求机械要力求结构简单，具有良好的结构工艺性能，使用中效率高，消耗低。3.满足可靠性要求应能保证在规定的使用寿命期限内，零件不发生断裂、磨损等各种形式的失效。4.满足其它特殊要求如常搬动的机器要便于拆、装和运输，高温下要耐热等；不应对人、环境和社会造成消极影响等。要满足可靠性要求，就要进行强度、刚度和寿命的计算。主要指机械中的传动装置（机构）和执行装置（机构）。机械运动系统可以是机构的基本形，也可以是机构基本形的机构组合或组合机构。是指最基本的、最常用的机构型式1.机构的基本型式三、机械运动系统（1）全转动副四杆机构的基本型式为曲柄摇杆机构，可演化为：双曲柄机构、双

5、摇杆机构（2）含有一个移动副四杆机构的基本型式为曲柄滑块机构，可演化为：转动导杆机构、移动导杆机构、曲柄摇块机构、摆动导杆机构。对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构（3）含有两个移动副四杆机构的基本型式该机构从动件3的位移s与主动件1的转角的正弦成正比（4）圆柱齿轮传动的基本型式为外啮合直齿圆柱齿轮传动机构，可演化为斜齿圆柱齿轮机构、人字齿圆柱齿轮传动机构（5）圆锥齿轮传动的基本型式为外啮合直齿圆锥齿轮传动机构（6）蜗杆传动机构基本型式（7）直动、摆动从动件平面凸轮机构的基本型直动：是指直动对心尖底从动件平面凸轮机构可演化为：滚子从动件、平底从动件、偏置从动件摆动：是指摆动

6、尖底从动件平面凸轮机构（8）带传动机构的基本型为平带传动机构，可演化为V带传动，圆带传动机构等（9）链传动机构的基本型指套筒滚子链条传动机构（10）螺旋传动的基本型指三角形螺旋传动机构（12）间歇运动机构的基本型有棘轮机构、槽轮机构把一些基本机构通过适当的方式连接起来，从而组成成一个机构系统，称之为机构的组合。2.机构的组合在机构的组合系统中，各基本机构都保持原来的结构和运动特性，都有自己的独立性。但需要各个机构的运动或动作协调配合，以实现组合的目的。机构的分析和设计方法仍然适合机构组合系统中的各个机构。铰链四杆机构与曲柄滑块机构串联在一起，前者的输出构件DC杆与后者的

7、输入构件DE连接在一起，二者均保持自己的特性。例：3.组合机构是指若干基本机构通过特殊的组合而形成的一种具有新属性的机构。其中的各基本机构已不能保持各自的独立性，也不能用原基本机构的分析和设计方法进行组合机构的设计。对组合机构的开拓是机构创新设计的重要方法之一。常见的组合机构有：齿轮—连杆组合机构、齿轮—凸轮组合机构、凸轮连杆组合机构。常用于完成复杂运动的机械系统中齿轮连杆组合机构五杆机构ABCDE的两个输入运动是通过齿轮1、2的运动来实现的，适当地选择机构尺寸与齿轮的传动比，可得到预定的连杆曲线。四、机械的控制系统控制方法：机械控制、电