【大学课件】机械原理及设计

机械原理及设计本课程将深入探讨机械系统的基本原理和设计原则课程目标培养机械原理及设计基提高工程实践能力12础通过案例分析、设计实践等环掌握机械原理及设计的基本理节，培养学生运用所学知识解论和方法，为后续专业课程学决实际工程问题的能力习打下坚实的基础激发创新思维3鼓励学生运用创造性思维，设计出性能优良、结构合理、安全可靠的机械产品基本概念运动学动力学研究机械的运动规律，不考虑力研究机械的运动与力的关系，包的作用括运动的产生、维持和改变机构机器由若干运动副组成的，能实现某由机构、传动装置、执行机构等种运动功能的运动链组成，能完成有用功的装置构件受力分析识别受力构件1分析机械系统中各构件的连接方式和运动形式，确定受力构件绘制受力图2根据力的作用点、方向和大小，绘制各个受力构件的受力图建立力平衡方程3利用牛顿定律和静力学原理，建立各个受力构件的力平衡方程求解未知力4求解力平衡方程，得到各个受力构件的受力大小和方向简单机构分析机构组成1杆件、副、运动运动分析2速度、加速度力分析3静力、动力机构类型4平面机构、空间机构连杆机构分析运动分析力分析动力分析机构综合确定连杆机构中各构件的运动分析各构件上的力和力矩，以研究连杆机构的运动和力学特根据设计需求，选择合适的连轨迹、速度和加速度及机构的受力状态性，以及能量传递过程杆机构类型，并确定机构尺寸参数凸轮机构分析运动规律1分析凸轮轮廓，确定从动件运动规律受力分析2计算凸轮机构各构件的受力情况动态分析3考虑机构的运动惯性，分析机构的动力特性凸轮机构分析是机械原理设计中的重要环节，需要结合实际应用场景进行深入研究通过分析凸轮机构的运动规律、受力情况和动力特性，可以优化机构的设计，提高其工作效率和可靠性间歇机构分析间歇运动1机构在工作循环中，存在间歇性停顿典型机构2棘轮机构、Geneva机构应用场景3自动化生产线、包装机械齿轮传动分析齿轮类型分析各种齿轮类型，如直齿轮、斜齿轮、蜗轮蜗杆等，了解其结构特点和适用场景齿轮参数计算齿轮的模数、齿数、齿顶圆直径等参数，并进行齿轮强度和寿命分析传动比确定齿轮传动比，并分析其对传动效率、速度和扭矩的影响齿轮啮合研究齿轮啮合过程，分析齿轮的啮合角、接触线、滑动速度等参数噪声振动分析齿轮传动过程中的噪声和振动来源，并提出减噪降振措施链传动分析链传动类型1滚子链、链条式链、无声链链传动特点2传动比稳定，承载能力大，传动效率高，易于安装和维护链传动应用3汽车、摩托车、农业机械、工业设备链传动设计4链速、链轮尺寸、链条选择、润滑方式链传动故障分析5链条磨损、链轮磨损、链条松弛、链条脱落带传动分析带传动类型1平带、V带、同步带带传动特点2传动平稳、噪音低、结构简单带传动计算3功率、速度、张力、寿命计算螺旋传动分析工作原理1螺旋传动通过螺旋副的啮合实现能量传递，适用于高速、重载、平稳的传动场合传动特点2具有传动比大、承载能力高、传动平稳、噪音低等特点，但结构复杂，制造精度要求高应用场景3广泛应用于汽车、航空、机床、船舶等领域，例如汽车转向器、飞机螺旋桨、机床主轴等轴系设计设计原则关键要素设计流程轴系设计应考虑强度、刚度、稳定性、寿轴的尺寸、材料、表面处理、轴承选择、通常包括确定轴系功能、绘制草图、进行命、制造工艺和成本等因素连接方式等对轴系性能至关重要受力分析、选择材料和尺寸、校核强度、刚度和稳定性、绘制工作图支承设计轴承选择尺寸计算选择合适的轴承类型，如滚动轴承或根据负载、速度和轴承类型，计算轴滑动轴承，以满足负载、速度和工作承的尺寸和寿命条件的要求安装与维护确保轴承正确安装，并定期进行维护，以延长其使用寿命联轴器设计刚性联轴器弹性联轴器液力联轴器用于连接两轴并传递转矩，没有相对运动或允许轴间存在一定角度误差和轴向位移，并利用液体传递转矩，可实现平稳启动和过载转速差能缓冲冲击和振动保护键销连接设计结构类型设计键销连接由轴、轮毂和键销三部分组成常见的键销类型包括平键、半圆键、楔键键销连接的设计需要考虑载荷、材料、尺键销用于固定轴和轮毂，防止它们相对滑和花键不同的键销类型适用于不同的应寸和加工精度等因素设计目标是确保连动用场景接的强度和可靠性焊接接头设计强度计算形状设计考虑焊缝强度、母材强度、应力集中选择合适的接头形式，如对接、角接等因素、搭接等工艺参数确定焊接电流、电压、速度等参数螺栓连接设计强度计算紧固力确保螺栓连接能够承受预期的载确定合适的紧固力，以保证连接荷，并考虑螺栓的抗剪强度和抗的可靠性和防止松动，并考虑预拉强度紧力对连接性能的影响疲劳强度在循环载荷下，螺栓连接可能会出现疲劳失效，因此需要进行疲劳强度分析和设计弹簧设计材料选择结构设计12弹簧材料应具有高强度、高弹根据工作条件和载荷要求，选性模量和良好的耐腐蚀性择合适的弹簧类型和尺寸参数加工工艺性能测试34弹簧的加工工艺包括卷绕、热对弹簧进行性能测试，如拉伸处理、表面处理等，应选择合测试、疲劳测试等，确保其满适的工艺确保产品质量足设计要求离合器及制动器设计离合器制动器用于控制机械传动系统中动力的接合和分离，实现平稳启动和换挡用于减速或停止机械传动系统，确保安全运行液压传动设计液压泵液压阀液压缸液压马达将机械能转换为液压能，为系控制液压油的流动方向、压力将液压能转换为机械能，实现将液压能转换为机械能，实现统提供压力和流量和流量，实现系统控制线性运动旋转运动气压传动设计工作原理特点设计原则气压传动利用压缩空气作为工作介质，通气压传动具有响应速度快、安全可靠、成气压传动设计需考虑气源、气路、气动元过气缸、气阀等元件实现机械运动的控制本低廉等优点，广泛应用于自动化生产、件、控制系统等方面的综合因素，确保系机械加工等领域统安全可靠、效率高热处理工艺淬火回火快速加热到一定温度，再快速冷却，将淬火后的零件加热到低于淬火温度提高硬度和强度的温度，再缓慢冷却，降低硬度和脆性，提高韧性正火将零件加热到一定温度，再缓慢冷却，细化晶粒，提高机械性能表面处理工艺提高耐腐蚀性改善外观表面处理可以有效提高金属材料表面处理可以改善产品的外观，的耐腐蚀性能，延长产品的使用使产品更美观，更具吸引力寿命增强表面硬度提高耐热性表面处理可以增强产品的表面硬表面处理可以提高产品的耐热性度，提高其耐磨性，耐冲击性，使其能够在高温环境下工作可靠性设计目标方法12提高产品使用寿命，降低故障可靠性分析、可靠性试验、可率，提升可靠性靠性预测、可靠性改进原则3预防为主、设计优化、质量控制、使用维护安全设计安全装置安全防护安全测试防止意外事故的安全装置，例如急停按钮、降低风险的防护措施，例如安全围栏、防护评估和验证设计安全性的测试，例如强度测安全门、限位开关等罩、警示标志等试、耐久性测试、安全性能测试等材料选择机械性能加工性能经济性123强度、硬度、韧性、塑性、疲劳强度材料的切削性能、铸造性能、焊接性材料的成本、供应情况、可加工性等等指标需满足设计要求能等需考虑加工工艺要求需综合考量公差配合设计尺寸公差配合类型控制零件尺寸的允许偏差范围，根据实际需要，选择合适的配合保证零件之间的装配质量类型，如间隙配合、过渡配合、过盈配合等配合公差确定配合的精度等级，影响零件的加工成本和使用性能装配与维护装配维护确保所有组件正确安装并按设计规格紧固这需要使用合适的工定期维护至关重要，例如润滑、清洁和检查这有助于延长设备具和技术，以及严格的质量控制措施的使用寿命并最大限度地降低故障率案例分析与讨论通过实际案例分析，深入理解机械原理和设计在工程实践中的应用，并进行讨论，分享经验和见解例如•汽车发动机设计案例•机器人手臂设计案例•风力发电机设计案例总结与展望课程回顾了机械原理及设计的基本概念和应用为未来学习机械工程奠定了基础。