机械原理孙恒课件

机械原理本课程将深入探讨机械原理的核心概念，从力学基础到复杂机构的设计我们将学习如何分析、设计和优化各种机械系统课程简介理论基础机构分析学习力学、运动学和动力学的基掌握各种机械装置的工作原理和本原理设计方法传动系统实践应用了解齿轮、带传动、链传动等传通过案例分析培养机械设计能力动方式力的概念定义特征力是物体之间相互作用的度量，能改变物体的运动状态或形状力具有大小、方向和作用点三个要素，是一个矢量量力的分类重力弹力摩擦力电磁力物体受地球引力作用产生的力弹性物体变形时产生的恢复力两个物体接触面之间的阻力带电粒子之间的相互作用力受力系统的平衡条件合力为零力矩平衡静摩擦力系统所受所有外力的矢量和等于零系统受到的所有力矩的代数和为零防止物体相对运动的摩擦力不超过最大静摩擦力力的合成与分解确定作用力选择坐标系分解或合成计算结果识别系统中的所有作用力建立适当的坐标系统将力分解为分量或将多个力合利用三角函数或向量运算得出成为一个力最终结果摩擦力静摩擦力1物体静止时防止相对运动的摩擦力动摩擦力2物体相对运动时阻碍运动的摩擦力滚动摩擦力3圆柱体在平面上滚动时产生的阻力刚体的运动学描述位置1描述刚体在空间中的位置速度2刚体位置随时间的变化率加速度3刚体速度随时间的变化率角速度4刚体绕固定轴旋转的速率角加速度5角速度随时间的变化率平面刚体的位移分析平移转动平面运动刚体上所有点的位移相同，没有相对运动刚体绕固定轴或瞬时轴旋转，点的位移与平移和转动的组合，可分解为平移加转动到轴的距离成正比平面刚体的速度分析瞬时中心法1找出刚体的瞬时旋转中心速度投影法2利用速度在坐标轴上的投影关系速度叠加法3将复杂运动分解为简单运动的叠加瞬时速度分布4分析刚体各点的瞬时速度分布情况平面刚体的加速度分析确定参考点计算相对加速度12选择刚体上的一个已知点作为分析目标点相对于参考点的加参考速度考虑科氏加速度合成总加速度34计算由于相对运动和转动引起将各分量加速度矢量相加得到的科氏加速度总加速度机构的概念定义功能机构是由多个构件通过运动副连实现特定的运动和力的传递，完接而成的运动系统成预定的工作任务分类应用平面机构、空间机构、开链机广泛应用于各种机械设备中，如构、闭链机构等发动机、机床、机器人等四杆机构的运动分析机构识别确定四个杆件和它们的连接方式运动类型判断分析机构是曲柄摇杆、双曲柄还是双摇杆型位置分析利用几何关系或解析方法计算各杆件的位置速度和加速度分析应用矢量方程或图解法求解速度和加速度凸轮机构组成类型设计要点凸轮、从动件和固定架构成的机构，用于盘形凸轮、筒形凸轮、端面凸轮等，根据压力角控制、最小曲率半径、从动件运动实现特定的运动规律需求选择合适的类型规律的合理选择等滚子凸轮机构滚子作用轮廓设计减少摩擦，提高工作效率和寿命考虑滚子半径对凸轮轮廓的影响压力角控制润滑要求合理设计以减小侧向力，提高传动效确保滚子与凸轮之间的良好润滑率齿轮传动齿轮类型1直齿轮、斜齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆等啮合原理2基于渐开线齿形，实现连续、平稳的动力传递传动比计算3根据齿数比确定输入输出轴的速度关系强度校核4确保齿轮能承受工作载荷，避免断裂和疲劳带传动类型优点平带、V带、同步带等，适用于不结构简单、成本低、可实现远距同的传动需求离传动、有缓冲减震作用设计考虑维护带轮直径比、中心距、预紧力、定期检查带的张力和磨损情况，打滑预防等因素及时更换老化的传动带链传动工作原理特点应用领域通过链条与链轮的啮合实现动力传递，适传动比稳定、效率高、可在恶劣环境下工广泛应用于农业机械、工程机械、自行用于中等速度和负载作、便于安装和维护车、摩托车等领域液压传动基础帕斯卡定律1液压传动的理论基础液压油2传递压力和动力的介质液压泵3将机械能转换为液压能液压缸4将液压能转换为机械运动控制阀5调节液压系统的压力和流量液压传动系统动力源控制系统液压泵提供系统所需的压力和流量各种阀门控制液压油的流向和压力执行元件辅助元件液压缸或液压马达实现最终的机械运油箱、过滤器、蓄能器等确保系统正动常运行气压传动基础压缩空气空气压缩机气压传动的工作介质，具有可压缩性将大气压缩为高压气体的设备气动元件控制阀门气缸、气动马达等执行机构调节气流方向、压力和流量的装置气压传动系统空气压缩压缩机将空气压缩并储存空气处理过滤、调压、润滑空气控制分配通过阀门控制气流执行动作气缸或气动马达完成工作机械设计基础需求分析1明确设计目标和约束条件概念设计2提出可行的设计方案详细设计3确定具体尺寸和材料仿真分析4利用CAE软件进行性能验证优化改进5根据分析结果进行设计优化材料的力学性能强度硬度韧性材料抵抗变形和破坏的能力，包括抗拉强材料抵抗局部塑性变形的能力，常用硬度材料在断裂前吸收能量的能力，影响材料度、抗压强度等试验来测定的抗冲击性能轴系设计强度计算刚度校核振动分析疲劳寿命确保轴能承受工作载荷而不发控制轴的变形量在允许范围内避免工作转速接近轴的临界转考虑交变载荷下的疲劳强度生破坏速键与联轴器键联轴器选择原则用于轴与轮毂之间的连接，传递扭矩常连接两根轴，传递转矩和运动分为刚性根据传递扭矩、轴径、安装空间等因素选见类型有平键、楔键等联轴器和挠性联轴器择合适的连接方式轴承选择与设计轴承类型寿命计算滚动轴承和滑动轴承，根据负载基于载荷、转速和可靠度要求进类型和工作条件选择行轴承寿命估算润滑方式安装与维护选择合适的润滑方法，如油浴、正确的安装方法和定期维护对轴油雾或油脂润滑承性能至关重要焊接连接设计焊接方法选择1根据材料、厚度和要求选择合适的焊接工艺接头设计2设计合理的焊缝形式，如对接、搭接或T型接头强度计算3考虑静载荷和疲劳载荷下的焊缝强度焊后处理4必要时进行热处理或表面处理以改善性能螺纹连接设计螺纹类型1选择合适的螺纹标准和规格预紧力2确定合适的预紧力以防松动强度校核3计算螺栓受力并进行强度验证防松设计4采用锁紧装置防止螺纹松动材料选择5根据工作环境选择合适的螺栓材料机械设计实例分析通过分析不同领域的机械设计实例，我们可以综合运用课程所学知识，深入理解机械设计的实际应用和创新点。