《深入解析机械原理》课件

深入解析机械原理基础与应用欢来课们将础应迎到本程，我深入解析机械原理，揭示其基概念和广泛用课程概述与学习目标课程目标学习目标课应过习将规进本程旨在帮助您深入理解机械原理的基本概念，掌握其通学，您能够分析各种机械机构的运动律，行机养问题计用方法，并培解决实际的能力构设和优化，并理解机械系统的工作原理机械工程发展历史古代1现从古埃及的起重机到中国古代的机械钟，机械工程的萌芽早已出文艺复兴2时师计为础达芬奇等文艺复兴期大的机械设机械工程的发展奠定了基工业革命3标进阶蒸汽机和纺织机的发明志着机械工程入快速发展段现代4计辅计术现将算机助设和制造技的出，机械工程推向新的高度机械原理的基本概念机构运动副12组现预连对连由若干运动部件成的，能实期运动功能的机械系统接两个运动部件，并限制其相运动的接形式自由度运动链34独数组现对机构的立运动自由度的量，决定了机构的运动能力由若干运动部件和运动副成的，能实相运动的系统机构运动简介平动转动复合运动往复运动绕轴转时进转线线机构上各点沿同一方向移动机构固定动，各点沿机构同行平动和动，机构沿直或曲往复运动圆，保持相互间距离不变周运动如行星齿轮，如曲柄滑块机构机构自由度分析自由度1独数机构立运动自由度的量，决定了机构的运动能力约束2运动副限制了机构的运动，减少了自由度自由度公式3数约数自由度=运动部件×6-束平面机构的自由度计算数运动部件3约数束4自由度2该过独来现平面机构有两个自由度，可以通控制两个立的输入量实期望的运动空间机构的自由度计算运动部件数在空间机构中，每个运动部件有六个自由度约束数每个运动副会限制一定的自由度自由度公式数约数空间机构的自由度=运动部件×6-束运动副的类型与特点铰链副滑动副凸轮副许绕许许线允两个部件固定允两个部件沿固定允两个部件沿曲轴对转线对对相动，只有一直相滑动，只有相运动，一个自由规个自由度一个自由度度，但运动律受凸状轮形控制螺旋副许允两个部件沿螺旋线对相运动，一个自现由度，用于实螺旋传动铰链运动副详解结构特点轴轴组轴轴紧计应由两个部件上的孔和成，孔与之间密配合，实具有低摩擦、高精度、易于制造的特点，在机械设中用现转旋运动广泛滑动运动副分析摩擦力润滑动运动副存在摩擦力，需要滑减少导向面摩擦应用导现应轨两个部件上的向面相互接触，实滑广泛用于各种机械设备中，如滑、动运动活塞等213凸轮运动副特性运动规律可变速状过状现凸轮的形决定了从动件的运动通改变凸轮形，可以实从规现律，可实多种运动形式动件的变速运动复杂运动现较为杂规摆凸轮机构可以实复的运动律，例如往复运动、动运动等螺旋运动副应用12螺旋传动精密调整现纹传锁调现用于实螺动，具有自功能用于精密仪器和设备的微，可实精确控制3旋转运动转换将转转换为线可旋运动直运动或螺旋运动平面连杆机构概述连过铰链连内平面杆机构由若干杆件通副接而成，所有杆件都位于同一平面，且只能做平面运动四杆机构的类型曲柄摇杆机构1为绕轴转一个杆件曲柄，能固定作整周动双摇杆机构2绕轴转两个杆件都能固定作整周动曲柄滑块机构3为为线一个杆件曲柄，另一个杆件滑块，沿直运动四杆机构的运动特性时摇间曲柄角度杆角度该图显摇关转驱摇摆表示了曲柄和杆的运动系，曲柄的旋动了杆的动四杆机构的设计要点尺寸比例运动范围传动特性对计时虑摇围过来调传杆件的尺寸比例机构的运动特性有设要考杆的运动范和曲柄可以通改变杆件长度整动特转重要影响的旋角度性，如速度比、加速度等曲柄滑块机构分析运动分析转带线曲柄的旋运动动滑块沿直做往复运动应用应内广泛用于燃机、往复泵等机械设备中设计要点虑轨数要考滑块的运动迹、速度、加速度等参凸轮机构的基本原理凸轮从动件运动规律状转线状规一个具有特定形的旋或直运动与凸轮接触并受其控制的运动部件，凸轮的形决定了从动件的运动律现现杂部件，用于控制从动件的运动可实多种运动形式，可实复运动形式凸轮轮廓设计方法运动规律确定规匀根据实际需要确定从动件的运动律，如等速、加速、减速等数学模型建立规数项数数根据运动律建立学模型，例如多式函、三角函等轮廓绘制数绘线软进根据学模型制凸轮的轮廓曲，可使用CAD件计行设凸轮从动件运动规律时间位移速度加速度该图显时关表示了凸轮从动件的位移、速度和加速度随间的变化系齿轮传动基础齿轮传动比传动效率状传传数传具有齿形的轮机械零件，用于递齿轮动比等于主动轮齿与从动轮齿轮动效率取决于齿轮的材料、精数润运动和动力齿的比值度、滑等因素齿轮的几何参数1模数单齿轮齿高的基本位，决定了齿轮的大小2齿数数转齿轮上齿的个，决定了齿轮的速比3齿顶高顶圆齿至分度的距离，影响齿轮的强度和寿命4齿根高圆齿根至分度的距离，影响齿轮的强度和寿命标准齿轮设计参数确定传数数顶数根据动要求确定齿轮的模、齿、齿高、齿根高等参齿形绘制标绘线软进计根据准齿形制齿轮的齿形曲，可使用CAD件行设加工制造计图纸根据设加工制造齿轮，确保精度和强度符合要求渐开线齿形原理渐开线传动特性线圆渐开线传齿形曲由基上的点沿直齿形具有恒定的动线产线传稳滚动而生的曲，具有比，且动平、噪音低传良好的动特性应用应传传广泛用于各种机械动中，如汽车变速箱、机床动等齿轮传动效率分析该图显传标锥表示了不同类型齿轮的动效率，螺旋齿轮的效率最高，准齿轮次之，齿轮的效率最低行星齿轮系统结构内组绕由太阳轮、行星轮、行星架和齿轮成，行星轮太阳轮旋转绕轴转，行星架固定旋特点传结紧应具有动比大、构凑、效率高等特点，用于汽车变速箱等应用应广泛用于汽车变速箱、风力发电机等机械设备中差动齿轮机构应用2应广泛用于汽车后桥、起重机等机械现转原理设备中，用于实向或减速1组过轴连当两个齿轮通中间接，两组转时轴产齿轮速不同，中间会生转特点动结简单传现构、动效率高，可以实两3组转齿轮的速差带传动原理传动方式传动特性应用过带将传传稳现级应传通子运动和动力从主动轮递动平、噪音低，可实无变速广泛用于汽车发动机、机床动、应到从动轮，用于各种机械设备中起重机等机械设备中带传动类型与选择三角带圆形皮带同步带负传场负传场办传场数传适用于高荷、高速动合，如汽车适用于低荷、低速动合，如公适用于精确动合，如控机床动传传发动机动设备动链传动工作原理链条1链节组闭链环啮传由若干金属成的合，与齿轮上的齿合递运动齿轮2链啮传与条合的齿轮，用于递运动和动力传动特点3传传负传场动效率高、动准确，适合高荷、高速动合链传动的应用场景链传应领动广泛用于摩托车、自行车、工业机械、农业机械等域螺纹机构原理123螺纹螺母传动方式圆圆锥纹现纹连纹过对现在柱或表面上加工的螺旋形凸起或与螺配合的零件，用于实螺接螺机构通螺母和螺杆的相运动实现纹连传现转凹槽，用于实螺接动，用于实升降、旋等运动螺纹参数与标准公称直径螺距牙型角纹径纹纹纹侧轴线夹螺孔或螺杆的直，用于确定螺螺相邻两牙之间的距离，决定了螺螺牙面与的角，决定了螺纹纹锁的尺寸的升降速度的强度和自性能螺纹连接的力学分析轴径向力向力纹连轴径轴螺接承受的力主要包括向力、向力和扭矩向力是主要的受力，占总力的70%轴系结构设计轴承选型轴载选择轴根据承的荷、速度、精度等要求合适的承类型轴的尺寸确定轴传轴径根据承的尺寸和动要求确定的直和长度轴的强度计算轴载轴进计轴根据承的荷和的尺寸行强度算，确保的强度足够轴承选型与计算滚动轴承滑动轴承轻载场数载场数较适用于高速、荷合，摩擦系低适用于低速、重荷合，摩擦系高轴选时轴载选择轴在承型，要根据承的荷、速度、精度等要求合适的承类型联轴器的应用连接两轴缓冲减振连轴传缓轴击用于接两，递运动和动用于冲两之间的冲，减许轴力，并允两之间有一定的小振动，延长设备寿命对相运动过载保护过载轴断损在情况下，联器会滑脱或裂，保护设备免受坏制动器工作原理制动装置制动方式制动特点应用于减速或停止机械运动的装置，通制动方式多种多样，例如摩擦制动、具有制动效果好、响速度快、操作过现压应摩擦力实制动电磁制动、气制动等方便等特点，用于各种机械设备中离合器设计要点摩擦材料结构设计传动效率结较计尽传离合器摩擦材料要具有良好的摩擦性离合器构要合理，能够承受大的离合器设要可能提高动效率，损载现稳损能、耐磨性能和耐高温性能荷，并实平可靠的接合和分离减少能量失机械系统润滑原理润滑油1过润损通滑油形成油膜，减少摩擦，降低磨，延长设备寿命润滑方式2润润压润环润滑方式多种多样，例如油浴滑、力滑、循滑等润滑油选择3选择润根据机械设备的工作条件合适的滑油，例如粘度、抗磨性能、耐高温性能等摩擦与磨损分析摩擦力对时产1两个物体接触并相运动生的阻力，摩擦力的大小与接触面的粗糙程度、压数关接触力和摩擦系有磨损2损损损由于摩擦作用，物体表面材料的失或坏，磨形式多种多样，如损损劳损粘着磨、磨粒磨、疲磨等减磨措施3润选择损采用滑、表面处理、材料等措施，减少摩擦和磨，延长设备寿命机械振动基础振动定义机械系统在平衡位置附近作的往复运动振动类型振动类型多种多样，如自由振动、强迫振动、共振等振动危害损员损伤振动会造成设备坏、噪声污染、人等危害振动测量与分析振动测量振动分析传测数频对测结进产应使用振动感器和仪器量振动参，如振幅、率、相位量果行分析，找出振动生的原因，并采取相的等措施减振机械平衡技术平衡原理平衡方法平衡意义转质匀静术稳使机械系统的旋量分布均，消平衡方法多种多样，如平衡、动平平衡技可以提高机械设备的定性除不平衡力，降低振动衡、自平衡等、可靠性，延长设备寿命动力学基本原理12牛顿定律动量定理规关描述物体运动律的力学定律，描述物体动量变化与力的系，础状态是动力学的基用于分析物体的运动变化3能量守恒定律描述能量守恒的定律，用于分析转换传机械系统的能量和递惯性力分析2惯性力方向惯性力方向与加速度方向相反惯性力定义惯产1物体由于性而生的反作用力，大小惯性力影响质等于量乘以加速度惯性力会影响机械系统的运动，例如振动击

3、冲等机械效率计算损有用功失功说损机械效率是指有用功与总功的比值，通常用百分比表示机械效率越高，明能量失越少机械优化设计方法目标函数约束条件优化算法计标数计约遗传根据设要求定义目函，例如最根据设要求定义束条件，例如强采用合适的优化算法，例如算法寻小化成本、最大化效率等度、尺寸、材料等方面的限制、模拟退火算法等，找最优解计算机辅助设计三维建模软产维现虚计使用CAD件建立机械品的三模型，实拟设仿真分析软对产进预测产计使用CAE件品行仿真分析，品性能，优化设制造工艺设计软进计现产使用CAM件行制造工艺设，实品高效制造机械创新设计思维需求分析1计标进了解用户需求，确定设目，并行可行性分析概念设计2计进评根据需求分析，提出多种设方案，并行初步估详细设计3计产结细节完善设方案，确定品构、材料、工艺等方面的原型制作4产进测试验证计制作品原型，行实物，设方案的可行性产品改进5测试结对产进进断计根据果品行改，不优化设机械可靠性分析可靠性定义可靠性分析可靠性指标产规规时对产进评产标品在定的条件下，在定的间品行可靠性分析，估品在可靠性指包括可靠度、平均故障间内规过时完成定功能的能力使用程中的可靠性隔间、失效率等失效模式分析失效模式识别1识别产断劳损品可能发生的失效模式，例如裂、疲、磨等失效原因分析2产计问题分析失效模式生的原因，例如设缺陷、材料、工艺问题等失效后果分析3带来损员伤分析失效模式可能的后果，例如设备坏、人亡等风险评估4评应估失效模式发生的概率和后果，制定相的防范措施机械寿命预测寿命模型加速寿命试验寿命预测方法产结环过试验产预测劳根据品的材料、构、工作境等通加速寿命，加速品失效，寿命方法多种多样，例如疲寿预测产缩预测时预测预测因素建立寿命模型，品的寿命短寿命间命、蠕变寿命等机械维护与保养预防性维护对进检养维定期机械设备行查、保和修，防止故障发生故障诊断对进诊断进针对设备行故障，找出故障原因，行性的维修维修记录详细记录维进预设备的修情况，以便于行故障分析和防质量控制方法过程控制对产产过进严产质机械品的生程行格控制，确保品量符合要求质量检验对产进严质检验产标品行格的量，确保品合格率达到准质量改进断进产质产满场不改品量，提高品性能，足市需求机械制造工艺将产过铣热机械制造工艺是指原材料加工成机械品的工艺程，包括车削、削、磨削、焊接、处理等工艺现代制造技术数控加工激光加工计进进利用算机控制机床行利用激光束行切割、焊加工，提高加工精度和效接、表面处理等加工，具率有高精度、无污染等特点打印3D层维现利用粉末材料逐叠加，构建三物体，实快速成型和个性化定制智能制造趋势数字化车间智能机器人工业互联网将产过数现数术开连产员数现生程字化，实据采集、利用人工智能技，发智能机器人接生设备、人和据，实信产产质现产协转分析和管理，提高生效率和品，实自动化生和无人化操作息共享、同合作，推动制造业型级量升机械工程案例分析案例选择案例分析选择对进具有代表性的机械工程案例行深入分析，包括计应案例，例如汽车发动机、飞设原理、制造工艺、用场来趋势机发动机、机器人等景、未发展等案例分享将结进进习案例分析果行分享，促学和交流。