《机械原理常用机构》课件

机械原理常用机构机械原理与应用课程介绍课程概述课程内容与目标掌握常用机构原理与设计方法工程重要性机械系统设计基础教学计划与评分理论与实践相结合参考资料标准教材与补充读物机构学基础机构定义与分类传递或转换运动和力的装置运动副与自由度确定机构运动特性的关键元素平面四杆机构基础机构类型与变体发展历史与现状从古至今机构学的演变机构自由度计算自由度概念机构独立运动参数数量平面机构计算F=3n-2PL-PH空间机构计算考虑六个自由度的可能性实例分析实际机构自由度确定运动副分类按自由度分类按接触方式低副与高副概念点、线、面接触类型典型示例按约束方式各类运动副工程应用不同类型运动限制平面四杆机构概述组成与特点四个杆件通过转动副连接机构分类曲柄摇杆、双曲柄、双摇杆格拉索夫条件设计准则与长度关系工程应用广泛应用于各类机械曲柄摇杆机构结构特点一个完整旋转构件和一个摆动构件极位置与死点四个构件共线的特殊位置行程角与传动角影响传动效率的关键参数发动机应用往复运动转换为旋转运动双曲柄机构运动特性速度分析两个曲柄完全旋转连杆速度变化规律应用场景加速度分析传递连续旋转运动运动中的加速度特性双摇杆机构设计案例应用局限精密导向与控制系统运动轨迹运动范围有限但精确结构特点连杆点轨迹复杂多变两个固定轴构件做摆动平面连杆机构的运动分析图解法矢量分析瞬心法矢量作图确定速度速度和加速度的矢利用瞬时旋转中心和加速度量合成简化计算实例计算各点的运动学参数确定连杆机构的设计方法确定类型根据功能选择合适机构类型尺寸综合计算最佳杆长和安装位置性能优化提高机械优势和传动角问题处理应对死点和干涉等常见问题特殊连杆机构各类特殊连杆机构具有独特功能和应用场景直线导引机构瓦特机构切比雪夫机构罗伯茨机构中间杆上一点近似直线运动最佳精度直线段导引精确直线导引但结构复杂凸轮机构概述25基本组成运动规律凸轮与从动件主要类型数量360°3旋转行程应用领域凸轮一般工作角度主要工业应用方向从动件运动规律盘形凸轮设计参数设计确定基圆和升程等关键参数轮廓绘制根据运动规律确定轮廓点尖点处理识别并修正凹角和尖点压力角优化减小最大压力角提高性能凸轮机构的压力角压力角定义从动件运动方向与接触点法线夹角影响因素影响传递效率和磨损程度计算方法通过几何关系和动力学分析控制方法调整基圆半径和运动规律其他类型凸轮圆柱凸轮端面凸轮楔形凸轮环形凸轮面，轴向运动槽在端面，适合高速直线运动输入，结构简单凸轮机构的动力学分析接触应力计算赫兹接触理论应用弹性变形影响对运动精度的影响分析动态特性高速下的惯性和冲击振动控制减小噪声和振动的方法齿轮机构基础传动原理通过齿轮啮合传递力和运动渐开线齿形保证恒定传动比的曲线标准参数模数和压力角等标准化参数主要类型圆柱、斜齿、锥齿和蜗杆齿轮几何参数参数名称符号定义与意义模数齿轮尺寸基本参数m压力角决定齿形形状α齿高影响强度和啮合性h能分度圆理论计算的基本圆d基圆渐开线起始圆db直齿圆柱齿轮传动结构特点齿向平行于轴线啮合原理渐开线齿形共轭传动最小齿数避免根切需要的最小齿数传动比计算齿数比等于转速比的倒数斜齿圆柱齿轮传动结构特点螺旋角影响与直齿轮比较齿线与轴线成螺旋角通常在之间优势与适用情况β8°-30°渐进啮合过程增大接触线长度承载能力更强•••较大的重合度减小冲击和噪声运行更加平稳•••更平稳的传动增加轴向力结构更为复杂•••行星齿轮传动系统系统组成传动比计算太阳轮、行星轮、内齿圈内太i=1+Z/Z典型应用特点与优势汽车变速箱、减速器大传动比、同轴、结构紧凑4蜗杆蜗轮传动传动特点参数计算效率分析垂直交错轴传动，传动比等于蜗轮齿低效率但可自锁大传动比数应用场景精密仪器和自锁装置齿轮传动设计原则选材与热处理根据负载选择材料和强化方法精度等级根据速度和精度要求选择润滑技术保证使用寿命和降低磨损减振降噪4控制误差和优化齿形修形间歇运动机构概述应用需求步进传送与定位操作机构分类槽轮、棘轮、不完全齿轮、日内瓦设计原则平稳过渡和冲击控制应用场景自动化设备和精密仪器槽轮机构结构组成带槽的轮与跟随销曲线设计加减速曲线保证平稳过渡动态特性转换过程中的速度和加速度变化应用优化减小冲击和噪声的设计技巧棘轮与棘爪机构基本组成工作原理应用实例棘轮与单向锁止的棘爪单向锁定与间歇传动广泛应用于多种设备锯齿形棘轮工作行程推动手动工具•••弹性加载棘爪回程滑过计数器•••固定架和轴防逆转功能绞盘装置•••不完全齿轮机构结构特点设计方法部分圆周有齿部分无齿确定齿数比和无齿弧段2应用实例传动变化4定量供料和间歇传送啮合与脱离产生间歇运动日内瓦机构结构原理槽数关系12槽轮与驱动销相互作用槽数决定分度角和运动比应用场景参数设计3电影放映机和精密仪器几何尺寸计算与优化其他常见间歇机构不同类型间歇机构适用于不同工作要求和环境条件螺旋传动机构基本原理旋转运动与直线运动相互转换运动学特性传动比与导程的关系效率与自锁导程角与摩擦角的关系典型应用精密定位和大力传动轮系传动机械系统动力学基础力与运动关系动力学方程平衡与振动牛顿第二定律在机构拉格朗日方程和牛顿动态平衡和振动控制中的应用欧拉方程基础动力学仿真多体动力学软件方法机构的力分析静力分析静平衡方程求解动力分析考虑惯性力的平衡方程虚功原理利用功的概念简化分析摩擦影响考虑接触面摩擦力机构平衡技术平衡概念静平衡与动平衡的区别旋转体平衡2质量分布对称与配重技术往复运动平衡连杆机构平衡方法平衡设计平衡权重计算与布置机构振动与减振振动来源振动特性减振方法机构运动中的振动产生振动参数与频率分析振动控制设计策略不平衡力固有频率隔振装置•••间歇作用强迫振动阻尼器•••冲击力阻尼作用结构优化•••共振现象谐振现象材料选择•••机械系统可靠性设计寿命预测冗余设计基于疲劳和磨损的预测模型失效分析关键部件备份和安全裕度可靠性原则方法识别关键环节FMEA设计初期考虑失效模式摩擦传动机构工作原理压紧装置依靠摩擦力传递运动和动力确保足够压力产生摩擦力应用领域效率问题4无噪音和冲击需求场景滑动对传动效率的影响离合器与制动器摩擦离合器液力耦合器盘式制动器基于摩擦片的结合与分离利用流体传递动力高效制动与散热性能机构设计中的材料选择机构制造与装配技术制造精度对机构性能的关键影响装配方法合理的装配顺序与技巧调整技术装配后的精度校准方法质量控制检测与质量保证手段机构润滑与维护润滑原理减少摩擦与磨损的机理润滑剂选择根据工况选择合适润滑剂维护策略预防性与预测性维护方法故障诊断常见问题识别与排除方法机构仿真与优化设计运动仿真有限元分析CAD计算机辅助机构设计动力学分析与可视化应力和变形分析机械创新设计方法理论应用TRIZ解决技术矛盾的系统方法仿生学设计向自然学习的设计思路创新思维突破常规的设计方法案例分析从成功案例获取设计灵感机构在不同行业的应用汽车工业机器人技术航空航天医疗设备发动机和变速箱中的应用关节结构与传动系统高可靠性精密机构微创手术与诊断设备现代制造技术与机构设计打印技术3D快速原型与复杂结构制造微机电系统微米级精密机构设计挑战智能制造数字化与柔性生产系统发展趋势绿色、智能、高效设计方向课程内容回顾与总结410+主要机构类型设计方法连杆、凸轮、齿轮、间歇分析与综合方法数量155实际案例关键知识点课程中分析的工程实例需要重点掌握的核心概念实践与探索实验与项目机构设计课程项目要求创新竞赛推荐参加的机械设计大赛学习资源扩展阅读与在线课程讨论交流常见问题与解决方案分享。