机械原理孙恒课件

机械原理课件孙恒教授课程简介机械原理工程设计应用领域研究机械运动的基本规律、机构的设计方学习机械原理知识能够为机械设计和制造广泛应用于机械、汽车、航空航天、机器法以及传动装置的选用和计算提供理论基础人等领域机械学的基本概念机器机构由若干个相互关联的零件组成机器中运动部分的组合，实现机的，能完成特定工作的装置器的特定运动功能运动副机构中两个零件的接触连接，允许它们之间发生相对运动力的概念作用力方向物体之间的相互作用力的方向与物体运动方向一致或相反大小力的强度，用单位牛顿表示N力的分类按力的性质分类按力的作用效果分类重力物体由于地球引力而受到的力拉力使物体沿力的方向运动的力弹力物体发生形变后，恢复原状时对施力物体的力压力使物体发生形变的力摩擦力物体之间相互接触时，阻碍相对运动的力支持力物体静止在另一个物体表面时，另一个物体对它的力力的合成与分解合成分解平行四边形法则三角形法则将多个力合并成一个等效将一个力分解成多个分力，将两个力作为平行四边形的将两个力作为三角形的两条力，称为力的合成称为力的分解两条边，则对角线表示合力边，则第三条边表示合力的的大小和方向大小和方向力的平衡合力为零静止或匀速直线运动12当作用于物体上的所有外力合处于平衡状态的物体，可以是力为零时，物体处于平衡状静止的，也可以是做匀速直线态运动平衡方程3力的平衡条件可以用平衡方程来表示，即所有外力在每个方向上的分量之和等于零平面力系平面力系是指所有作用力都作用在同一个平面上的力系它是机械原理中的一个基本概念，是分析和解决机械运动问题的基础平面力系可以简化为一个合力，该合力的大小、方向和作用点可以由力的合成与分解来确定平面力系的简化可以使分析和计算变得更加容易平面力系的简化合力1多个力的共同作用效果力矩2力对转动轴的转动效应力偶3大小相等、方向相反、作用线平行的两个力空间力系空间力系是指作用于刚体上的所有力，它们的作用线不在同一平面内空间力系的简化方法与平面力系类似，但更为复杂空间力系可以简化为一个合力偶和一个合力，合力偶的力矩为所有力的力矩之和，合力的方向为所有力的合力方向空间力系的简化合力1将多个力简化为一个等效的力，称为合力合力矩2将多个力矩简化为一个等效的力矩，称为合力矩主矢3空间力系中所有力的矢量和，代表力的合力主矩4空间力系中所有力矩对某一点的矢量和，代表力矩的合力矩机构及其分类机构机构分类机构是由多个构件通过运动副连机构可根据其运动副类型、运动接而成的，用于传递和变换运动形式、传动方式等进行分类常和力的机械系统见的分类方法包括低副机构高副机构由低副连接而成的机构，如铰链由高副连接而成的机构，如凸轮机构、滑块机构等机构、齿轮机构等机构的自由度分析定义1机构自由度是指机构在不受约束情况下所能独立运动的数目公式2自由度运动副数约束数=-应用3通过分析机构的自由度，可以判断机构的运动类型和运动特点机构的平面运动分析123位置分析速度分析加速度分析确定机构中各构件在某一时刻的位分析机构中各构件的速度变化研究机构中各构件的加速度变化置机构的空间运动分析空间运动学1研究机构在三维空间中的运动规律运动方程2建立机构各构件的空间运动方程运动轨迹3分析机构各构件在空间中的运动轨迹单自由度机构的运动分析运动学分析动力学分析运动仿真确定机构中各构件的运动轨迹、速度和分析机构的受力情况和运动规律，计算利用计算机软件模拟机构的运动过程，加速度机构的功率、效率等参数验证分析结果并优化机构设计多自由度机构的运动分析运动方程1建立运动方程组，描述机构各构件的运动运动轨迹2分析机构各构件的运动轨迹，确定运动规律速度分析3计算机构各构件的速度，确定运动速率加速度分析4计算机构各构件的加速度，确定运动变化率机构的速度分析相对速度1机构中各构件之间的速度关系，以及构件上各点的速度关系速度图2通过图示方法，直观地表示机构中各构件的速度大小和方向速度分析方法3包括解析法和图形法，用于求解机构中各构件的速度机构的加速度分析加速度的概念1描述运动速度的变化率加速度分析方法2微分法、解析法、图解法常见加速度类型3切向加速度、法向加速度加速度分析是机构运动学研究的重要组成部分，它可以帮助我们理解机构的运动规律，并进行机构的优化设计齿轮传动齿轮传动特点齿轮传动分类齿轮传动应用•结构紧凑•圆柱齿轮•汽车变速箱•传动效率高•锥齿轮•工业机械•传动比准确•蜗轮蜗杆•精密仪器皮带传动结构简单平稳运行传动距离大皮带传动结构简单，安装方便，成本低皮带传动可以缓冲冲击，运行平稳，噪音皮带传动可以实现较大传动距离，适用于廉低轴间距较大的场合链条传动效率高承载能力强链条传动效率高，可以有效地链条传动承载能力强，可以承传递动力和运动，适用于高受较大的载荷，适合于传递高速、重载场合扭矩的场合使用寿命长链条传动使用寿命长，维护成本低，可以长期可靠地运行液压传动高效率灵活性过载保护液压系统可将能量高效地传递到工作部液压传动系统可实现复杂的运动控制，液压系统具有过载保护功能，防止过载件，提供强大的力量和精确的控制适应各种应用场景，例如机械手、挖掘损坏，确保安全可靠的操作机和起重机摩擦传动利用摩擦力传递运动和结构简单，成本低廉功率与齿轮传动相比，摩擦传动结摩擦传动利用两个接触表面之构简单，成本低廉，易于制造间的摩擦力传递运动和功率和维护承载能力有限，易打滑摩擦传动承载能力有限，容易打滑，传动效率低几何公差与配合几何公差配合允许零件实际尺寸或形状偏离理两个或多个零件在装配时，其相想尺寸或形状的程度互间尺寸关系的规定配合种类间隙配合、过盈配合、过渡配合表面粗糙度表面粗糙度影响因素测量方法表面粗糙度是指零件表面微观不平度的程加工方法使用粗糙度仪进行测量，以获得值等参•Ra度数•刀具磨损材料特性•机器零件的强度计算应力分析计算零件在载荷作用下的应力分布，以确保零件不会发生断裂或过度变形安全系数根据材料强度和载荷大小，确定安全系数，以保证零件在实际使用中不会失效疲劳强度考虑零件在重复载荷下的耐久性，进行疲劳强度计算，以防止零件发生疲劳破坏弹性理论基础应力应变材料性质弹性理论基础主要研究物体在外力作用应变则是物体在外力作用下发生的形变不同的材料具有不同的弹性模量和泊松下的变形和强度问题应力是物体内部程度，表示物体尺寸的变化量与原尺寸比，这些参数决定了材料在受力时的变各部分之间相互作用力的度量，表示物的比值弹性理论的核心就是研究应力形和强度特性体单位面积上所受到的力和应变之间的关系，以及它们与物体材料性质的关系轴的强度设计材料选择1根据轴的工作条件选择合适的材料，如碳钢、合金钢等强度计算2根据轴的受力情况进行强度计算，确保轴能够承受工作载荷尺寸设计3根据强度计算结果确定轴的尺寸，包括轴径、轴长等轴承的选择与设计负载能力转速轴承需承受机器的负载，选择承受能轴承应适合机器的转速，选择合适的力大于实际负载的轴承轴承类型和尺寸精度要求考虑机器的精度要求，选择精度等级合适的轴承课程总结本课程介绍了机械原理的基本概念，并涵盖了机构运动分析、机械传动、机械零件设计等方面的内容通过学习，你将能够理解机械运动的基本规律，掌握分析机械运动的方法，并具备设计简单机械的能力。