《机械基础》全套课件

机械基础绪论开篇一、课程概述1．课程性质机械类专业的一门专业基础课。2．课程内容包括机械传动、常用机构、轴系零件和液压与气动等方面的基础知识。3．课程任务学以致用。二、机器、机构、机械、构件和零件1．机器与机构机器——人们根据使用要求而设计的一种执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息，从而代替或减轻人类的体力劳动和脑力劳动。常见机器的类型及应用机构——具有确定相对运动的构件的组合，它是用来传递运动和力的构件系统。汽油机传动机构机器与机构的区别2．机器的组成机器各组成部分的作用3．零件与构件零件——机器及各种设备的基本组成单元。构件——机构（由许多具有确定的相对运动的构件组成的）中的运动单元体。零件与构件机械、机器、机构、构件、零件之间的关系零件构件机构机器（制造单元）（运动单元）（传递、转变运动形式）（利用机械能做功或实现能量转换）机械三、运动副的概念及应用特点火车1．运动副运动副——两构件直接接触而又能产生一定形式相对运动的可动连接。（1）低副——两构件之间作面接触的运动副。转动副移动副螺旋副低副及其应用（2）高副——两构件之间作点或线接触的运动副。滚动轮接触凸轮接触齿轮接触高副及其应用2．运动副的应用特点单位面积压力较大，两构件接触处容易磨损制造和维修困难能传递较复杂的运动低副特点：单位面积压力较小，较耐用，传力性能好摩擦损失大，效率低不能传递较复杂的运动高副特点：3．低副机构与高副机构低副机构——机构中所有运动副均为低副的机构。高副机构——机构中至少有一个运动副是高副的机构。四、机械传动的分类本章小结1．机器、机构的特征及异同点。2．构件与零件的概念。3．机械、机器、机构、构件、零件之间的关系。4．机器的组成。5．运动副概念及其分类。6．高副、低副的应用特点。7．机械传动的分类。第一章平面连杆机构§1－1平面连杆机构的特点§1－2铰链四杆机构的组成与分类§1－3铰链四杆机构的基本性质§1－4铰链四杆机构的演化连杆机构应用举例§1－1平面连杆机构的特点平面连杆机构——由一些刚性构件用转动副和移动副相互连接而组成的,在同一平面或相互平行平面内运动的机构。作用：实现某些较为复杂的平面运动，在生产和生活中广泛用于动力的传递或改变运动形式。港口起重机吊运货物是利用平面连杆机构中的双摇杆机构实现的铲土机为了保证铲斗平行移动，防止泥土流出，采用了平面连杆机构四杆机构——最常用的平面连杆机构，具有四个构件（包括机架）的低副机构。平面铰链四杆机构——构件间用四个转动副相连的平面四杆机构，简称铰链四杆机构。铰链四杆机构：四根杆均用转动副连接。滑块四杆机构：杆件间的连接，除了转动副以外，构件3与4使用移动副连接。§1－2铰链四杆机构的组成与分类机架：固定不动的构件4。连杆：不与机架直接相连的构件2。连架杆：与机架相连的构件1、3。曲柄摇杆一、曲柄摇杆机构二、双曲柄机构三、双摇杆机构曲柄——与机架用转动副相连，且能绕该转动副轴线整圈旋转的构件。摇杆——与机架用转动副相连，但只能绕该转动副轴线摆动的构件。曲柄机构一、曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构——铰链四杆机构的两个连架杆中，其中一个是曲柄，另一个是摇杆。曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构的应用剪板机雷达汽车雨刷缝纫机踏板二、双曲柄机构双曲柄机构——铰链四杆机构中两连架杆均为曲柄。类型：不等长双曲柄机构平行双曲柄机构反向双曲柄机构不等长双曲柄机构两曲柄长度不等的双曲柄机构。不等长双曲柄机构平行双曲柄机构连杆与机架的长度相等且两个曲柄长度相等，曲柄转向相同的双曲柄机构。平行双曲柄机构反向双曲柄机构连杆与机架的长度相等且两个曲柄长度相等，曲柄转向相反的双曲柄机构。反向双曲柄机构双曲柄机构的应用惯性筛天平汽车车门启闭三、双摇杆机构铰链四杆机构中两连架杆均为摇杆。机构两极限位置：B1C1DC2B2A双摇杆机构§1－3铰链四杆机构的基本性质一、曲柄存在条件二、急回特性三、死点位置一、曲柄存在条件1．最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和。2．连架杆和机架中必有一杆是最短杆。铰链四杆机构三种基本类型的判别方法曲柄摇杆机构的条件：连架杆之一为最短杆双曲柄机构的条件：机架为最短杆双摇杆机构的条件：连杆为最短杆当最长杆与最短杆长度之和大于其余两杆长度之和时，无论取哪一杆件为机架，机构均为双摇杆机构。二、急回特性极位夹角——摇杆在C1D、C2D两极限位置时，曲柄与连杆共线，对应两位置所夹的锐角，用θ表示。急回特性：空回行程时的平均速度大于工作行程时的平均速度。急回特性机构的急回特性可用行程速比系数K表示：1801802112ttvvK极位夹角θ越大，机构的急回特性越明显。三、死点位置摇杆处于左极限位置C1D时,连杆与从动件(曲柄)的共线位置C1AB1。摇杆处于右极限位置C2D时,连杆与从动件(曲柄)的共线位置C2B2A。死点位置死点位置的利用工件夹紧后，BCD成一直线，撤去外力F之后，机构在工件反弹力T的作用下，处于死点位置。即使反弹力很大工件也不会松脱，使夹紧牢固可靠。§1－4铰链四杆机构的演化一、曲柄滑块机构二、导杆机构一、曲柄滑块机构曲柄滑块机构是具有一个曲柄和一个滑块的平面四杆机构，是由曲柄摇杆机构演化而来的。曲柄滑块机构的演化偏心轮机构双曲滑块机构的应用内燃机气缸内燃机气缸冲压机滚轮送料机二、导杆机构导杆是机构中与另一运动构件组成移动副的构件。连架杆中至少有一个构件为导杆的平面四杆机构称为导杆机构。摆动导杆机构移动导杆机构曲柄摇块机构摆动导杆机构牛头刨床主运动机构摆动导杆机构移动导杆机构手动抽水机构移动导杆机构曲柄摇块机构自卸汽车卸料机构曲柄摇块机构本章小结1．铰链四杆机构的基本类型。2．铰链四杆机构的各构件的名称。3．铰链四杆机构基本形式的判定。4．铰链四杆机构的基本特性。5．导杆机构类型与应用。第一章凸轮机构§1－1凸轮机构概述§1－2凸轮机构的分类与特点§1－3凸轮机构工作过程及从动件运动规律凸轮机构应用举例§1－1凸轮机构概述内燃机配气机构内燃机配气机构自动车床走刀机构自动车床走刀机构靠模车削机构靠模车削机构凸轮机构——依靠凸轮轮廓直接与从动件接触，迫使从动件作有规律的直线往复运动（直动）或摆动。1－凸轮2－从动件3－机架凸轮机构示意§1－2凸轮机构的分类与特点一、凸轮机构的分类二、凸轮机构的应用特点一、凸轮机构的分类按形状分按从动件端部形状和运动形式分盘形凸轮移动凸轮圆柱凸轮尖顶从动件滚子从动件平底从动件尖顶移动从动杆盘形凸轮机构尖顶摆动从动杆盘形凸轮机构滚子移动从动杆盘形凸轮机构滚子摆动从动杆盘形凸轮机构盘形凸轮平底移动从动杆盘形凸轮机构平底摆动从动杆盘形凸轮机构移动从动杆移动凸轮机构摆动从动杆移动凸轮机构移动凸轮圆柱凸轮机构圆柱凸轮自动车床走刀机构二、凸轮机构的应用特点优点：结构简单紧凑，工作可靠，设计适当的凸轮轮廓曲线，可使从动件获得任意预期的运动规律。缺点：凸轮与从动件（杆或滚子）之间以点或线接触，不便于润滑，易磨损。应用：多用于传力不大的场合，如自动机械、仪表、控制机构和调节机构中。§1－3凸轮机构工作过程及从动件运动规律一、凸轮机构工作过程二、从动件常用的运动规律一、凸轮机构工作过程凸轮机构中最常用的运动形式为凸轮作等速回转运动，从动件作往复移动凸轮回转时，从动件作“升→停→降→停”的运动循环。凸轮机构工作过程二、从动件常用运动规律位移线图1．等速运动规律从动件上升（或下降）的速度为一常数。等速运动规律2．等加速等减速运动规律从动件在行程中先作等加速运动，后作等减速运动。等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律位移曲线画法本章小结1．凸轮机构的类型及其应用特点。2．凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点。第一章其他常用机构§1－1变速机构§1－2换向机构§1－3间歇机构一、有级变速机构二、无级变速机构§1－1变速机构变速机构——在输入转速不变的条件下，使输出轴获得不同转速的传动装置。一、有级变速机构有级变速机构——在输入转速不变的条件下，使输出轴获得一定的转速级数。滑移齿轮变速机构塔齿轮变速机构倍增速变速机构拉键变速机构滑移齿轮变速机构塔齿轮变速机构1－主动轴2－导向键3－中间齿轮支架4－中间齿轮5－拨叉6－滑移齿轮7－塔齿轮8－从动轴9、10－离合器11－丝杠12－光杠齿轮13－光杠倍增速变速机构拉键变速机构1－弹簧键2－从动套筒轴3－主动轴4－手柄轴二、无级变速机构无级变速机构——依靠摩擦来传递转矩，适量地改变主动件和从动件的转动半径，使输出轴的转速在一定的范围内无级变化。滚子平盘式无级变速机构锥轮－端面盘式无级变速机构分离锥轮式无级变速机构滚子平盘式无级变速机构1－滚子2－平盘锥轮－端面盘式无级变速机构1－锥轮2－端面盘3－弹簧4－齿条5－齿轮6－支架7－链条8－电动机分离锥轮式无级变速机构1－电动机2、4－锥轮3－杠杆5－从动轴6－支架7－螺杆8－主动轴9－螺母10－传动带§1－2换向机构换向机构——在输入轴转向不变的条件下，可改变输出轴转向的机构。三星轮换向机构离合器锥齿轮换向机构三星轮换向机构1－主动齿轮2、3－惰轮4－从动齿轮离合器锥齿轮换向机构1－主动锥齿轮2、4－从动锥齿轮3－离合器§1－3间歇机构间歇机构——能够将主动件的连续运动转换成从动件有规律的周期性运动或停歇。一、棘轮机构二、槽轮机构三、不完全齿轮机构一、棘轮机构棘轮机构分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构。1．齿式棘轮机构工作原理1—摇杆2—棘爪3—弹簧4—棘轮5—弹簧6—止回棘爪7—曲柄齿式棘轮机构2．齿式棘轮机构的常见类型及特点外啮合式内啮合式外啮合式棘轮机构内啮合式3．齿式棘轮机构转角的调节棘轮的转角θ大小与棘爪每往复一次推过的齿数k有关：360kzk——棘爪每往复一次推动的齿数z——棘轮的齿数（1）改变棘爪的运动范围（2）利用覆盖罩4．摩擦式棘轮机构简介1－偏心楔块（棘爪）2－棘轮3－止回棘爪靠偏心楔块（棘爪）和棘轮间的楔紧所产生的摩擦力来传递运动。特点：转角大小的变化不受轮齿的限制，在一定范围内可任意调节转角，传动噪声小，但在传递较大载荷时易产生滑动。二、槽轮机构1．槽轮机构的组成和工作原理1－拨盘2—圆销3—槽轮槽轮机构2．槽轮机构类型和特点单圆销外槽轮机构双圆销外槽轮机构内啮合槽轮机构特点：结构简单，转位方便，工作可靠，传动的平稳性好，能准确控制槽轮的转角。但转角的大小受到槽数z的限制，不能调节，且在槽轮转动的始末位置处存在冲击，随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧，故不适用于高速。槽轮机构的类型和特点三、不完全齿轮机构主动齿轮作连续转动，从动齿轮作间歇运动的齿轮传动机构。特点：结构简单，工作可靠，传递力大，但工艺复杂，从动轮在运动的开始与终止位置有较大冲击，一般用于低速、轻载的场合。不完全齿轮机构本章小结1．机械式变速机构的有级变速机构、无级变速机构的类型和工作原理。2．机械式换向机构的常用类型和工作原理。3．棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构的常见类型和工作原理。第二章带传动§2－1带传动的组成、原理和类型§2－2V带传动§2－3同步带传动简介带传动应用举例一、带传动的组成与原理二、带传动的类型§2－1带传动的组成、原理和类型一、带传动的组成与原理摩擦型带传动啮合型带传动1—带轮（主动轮）2—带轮（从动轮）3—挠性带2．带传动的工作原理以张紧在至少两轮上的带作为中间挠性件，靠带与带轮接触面间产生的摩擦力（啮合力）来传递运动和（或）动力。3．带传动的传动比i机构的传动比——机构中瞬时输入速度与输出速度的比值。带传动的传动比就是主动轮转速n1与从动轮转速n2之比：1122nin二、带传动的类型带传动摩擦型带传动啮合型带传动：同步带传动圆带传动平带传动V带传动普通V带传动窄V带传动多楔带传动一、V带及带轮二、V带传动的主要参数三、普通V带的标记与应用特点四、V带传动的安装维护及张紧装置§2－2V带传动一、V带及带轮V带传动——由