創(chuàng)新設計課件

1、第二章第二章 機械設計基礎知識機械設計基礎知識 第一節(jié)第一節(jié) 機械設計基礎知識機械設計基礎知識 機械及其組成機械及其組成 機械運動系統(tǒng)機械運動系統(tǒng) 機械控制系統(tǒng)機械控制系統(tǒng) 一、一、 機械（機器）的組成機械（機器）的組成 1 1 機械概念機械概念 定義：由原動機和若干機構組成的機械系統(tǒng)。定義：由原動機和若干機構組成的機械系統(tǒng)。 2 2 機械特點機械特點 執(zhí)行機械運動完成有用的功，并進行信息或物執(zhí)行機械運動完成有用的功，并進行信息或物 料的變換域傳遞完成能量裝換。沒有能量轉換料的變換域傳遞完成能量裝換。沒有能量轉換 的為機構。的為機構。 3 3 按特點分類按特點分類 原動機：電動機、發(fā)動機原動機

2、：電動機、發(fā)動機 工作機：進行信息或物料的變換域傳遞工作機：進行信息或物料的變換域傳遞 信息機：通過復雜的信息控制機械。打印機、信息機：通過復雜的信息控制機械。打印機、 繪圖機、復印機等。繪圖機、復印機等。 4 4 機械的組成機械的組成 原動機 傳動機構 執(zhí)行機構 控制系統(tǒng) 圖 2-1 機械組成示意圖 注：有的機械沒有傳動機構，而是由原動注：有的機械沒有傳動機構，而是由原動 機直接驅動執(zhí)行機構。機直接驅動執(zhí)行機構。 1 1 機構的基本型機構的基本型 l機構的基本型是指最基本的、最常用的機機構的基本型是指最基本的、最常用的機 構型式。目前，機構基本型的確定原則尚構型式。目前，機構基本型的確定原則

3、尚 無確切說明。本講介紹無確切說明。本講介紹1717種基本型。種基本型。 l主要介紹常見基本型結構特點、演化方式主要介紹常見基本型結構特點、演化方式 等內容等內容 （1）全轉動副四桿機構的基本型）全轉動副四桿機構的基本型 全轉動副四桿機構的基本型為：曲柄搖桿機構，可演全轉動副四桿機構的基本型為：曲柄搖桿機構，可演 化為雙曲柄機構、雙搖桿機構?；癁殡p曲柄機構、雙搖桿機構。 曲柄搖桿機構的機構簡圖如圖所示。曲柄搖桿機構的機構簡圖如圖所示。 圖圖1 1 （2 2）含有一個移動副四桿機構的基本型）含有一個移動副四桿機構的基本型 含有一個移動副四桿機構的基奪型為曲柄滑含有一個移動副四桿機構的基奪型為曲柄

4、滑 塊機構，可演化為轉動導桿機構、移動導桿機構、塊機構，可演化為轉動導桿機構、移動導桿機構、 曲柄播塊機構、擺動導桿機構。曲柄播塊機構、擺動導桿機構。 （3 3）含有二個移動副四桿機構的基本型）含有二個移動副四桿機構的基本型 正弦機構。正弦機構。 圖圖2 2 圖圖3 3 （4 4）園柱齒輪傳動機構的基本型）園柱齒輪傳動機構的基本型 圓柱齒輪傳動機構的基本型為外嚙合直齒圓柱齒輪圓柱齒輪傳動機構的基本型為外嚙合直齒圓柱齒輪 傳動機構，可演化為斜齒圓柱齒輪傳動機構、人字齒圓傳動機構，可演化為斜齒圓柱齒輪傳動機構、人字齒圓 柱齒輪傳動機構，可用漸開線齒形，也可用擺線齒形和柱齒輪傳動機構，可用漸開線齒形

5、，也可用擺線齒形和 圓弧齒形，還可以演化為行星齒輪傳動。圓弧齒形，還可以演化為行星齒輪傳動。 (5)(5)圓錐齒輪傳動機構的基本型圓錐齒輪傳動機構的基本型 圓錐齒輪傳動機構的基本型為外嚙合置齒圓錐齒輪傳動機構，圓錐齒輪傳動機構的基本型為外嚙合置齒圓錐齒輪傳動機構， 可演化為斜齒圓錐齒輪傳動機構和曲齒圓錐齒輪傳動機構可演化為斜齒圓錐齒輪傳動機構和曲齒圓錐齒輪傳動機構. . (6)(6)蝸桿傳動機構的基本型蝸桿傳動機構的基本型 蝸桿傳動機構的基本型為阿基米德圓柱蝸桿傳動機構，可演蝸桿傳動機構的基本型為阿基米德圓柱蝸桿傳動機構，可演 化為延伸漸開線圓柱蝸桿傳動機構、漸開線圓柱蝸桿傳劫機構?；癁檠由鞚u

6、開線圓柱蝸桿傳動機構、漸開線圓柱蝸桿傳劫機構。. . (7)(7)內嚙合行星齒輪傳動機構的基本型內嚙合行星齒輪傳動機構的基本型 內嚙合行星齒輪傳動杌構的基本型是指漸開線圓柱齒輪?？蓛葒Ш闲行驱X輪傳動杌構的基本型是指漸開線圓柱齒輪?？?演化為擺線針輪傳動機構、諧波傳動機構、內平動齒輪傳動機構、演化為擺線針輪傳動機構、諧波傳動機構、內平動齒輪傳動機構、 活齒傳動機構?；铨X傳動機構。 例例 卡車翻斗卸料機構示意圖卡車翻斗卸料機構示意圖 (8)(8)直動從動件平面凸輪機構的基本型直動從動件平面凸輪機構的基本型 直動從動件平面凸輪機構的基本型是指直動對心直動從動件平面凸輪機構的基本型是指直動對心 尖底從

7、動件平面凸輪機構，可演化為直動對心滾尖底從動件平面凸輪機構，可演化為直動對心滾 子從動件平面凸輪機構、直動對心平底從動件平子從動件平面凸輪機構、直動對心平底從動件平 面凸輪機構、直動偏置從動平面凸輪機構。面凸輪機構、直動偏置從動平面凸輪機構。 (9)(9)擺動從動件平面西輪機構的基本型擺動從動件平面西輪機構的基本型 擺動從動件平面凸輪機構的基本型是指擺動尖底擺動從動件平面凸輪機構的基本型是指擺動尖底 從動件平面凸輪機構，基本型可演化為擺動滾子從動件平面凸輪機構，基本型可演化為擺動滾子 從動件平面凸輪機構從動件平面凸輪機構t t擺動平底從動件平面凸輪擺動平底從動件平面凸輪 機構。機構。 (10)

8、直動從動件圓柱凸輪機構的基本型直動從動件圓柱凸輪機構的基本型 直動從動件圓柱凸輪機構的基本型主要指直動滾子從直動從動件圓柱凸輪機構的基本型主要指直動滾子從 動件圓柱凸輪機構。動件圓柱凸輪機構。 (11)擺動從動件圓柱凸輪機構的基本型擺動從動件圓柱凸輪機構的基本型 擺動從動件圓柱凸輪機構的基本型主要指擺動滾子從擺動從動件圓柱凸輪機構的基本型主要指擺動滾子從 動件圓柱凸輪機構。動件圓柱凸輪機構。 (12)帶傳動機構的基本型帶傳動機構的基本型 帶傳動機構的基本型是指平帶傳動機構，它可演帶傳動機構的基本型是指平帶傳動機構，它可演 化為化為V帶傳動機構、圓帶傳動機構、活絡帶傳動機構、圓帶傳動機構、活絡V

9、帶傳動機帶傳動機 構、同步齒形帶傳動機杓。其基本型如圖所示。構、同步齒形帶傳動機杓。其基本型如圖所示。 （13）鏈傳動機構的基本型）鏈傳動機構的基本型 鏈傳動機構的基本型可演化為多排鏈傳動、齒鏈傳動機構的基本型可演化為多排鏈傳動、齒 形鏈傳動等，基本型如圖所示形鏈傳動等，基本型如圖所示 （1414）液壓氣動基本型）液壓氣動基本型 可演化為擺動缸、移動缸等。液壓氣動可演化為擺動缸、移動缸等。液壓氣動 基本型如圖基本型如圖 液壓缸液壓缸 控制閥控制閥 油泵油泵 油箱油箱 （1515）螺旋傳動機構）螺旋傳動機構 基本型圖基本型圖1 1。 可演化為梯形、矩形、滾珠絲杠螺旋傳動機構?？裳莼癁樘菪?、矩形、

10、滾珠絲杠螺旋傳動機構。 （1616）電磁傳動基本型）電磁傳動基本型 基本型圖基本型圖2 2。 （1717）間歇運功基本型）間歇運功基本型 基本型圖基本型圖3a3a、b b。 圖圖1 1 圖圖2 2 圖圖3 3 2 2 機構的組合機構的組合 （1 1）定義）定義 為滿足不同的工作需要，把基本機構通過為滿足不同的工作需要，把基本機構通過 適當?shù)姆绞竭B接起來組成一個機械系統(tǒng)，成為適當?shù)姆绞竭B接起來組成一個機械系統(tǒng)，成為 機構組合。并聯(lián)、串聯(lián)、混聯(lián)、疊加等。機構組合。并聯(lián)、串聯(lián)、混聯(lián)、疊加等。 （2 2）特點）特點 組合系統(tǒng)中的每一個基本機構都獨立于組組合系統(tǒng)中的每一個基本機構都獨立于組 合系統(tǒng)中，保

11、持原來的結構和運動特性不變。合系統(tǒng)中，保持原來的結構和運動特性不變。 （3 3）舉例）舉例 見圖見圖 機構組合舉例 1、2齒輪；3、 7、8 、9、10和3、4、5、6的機構組合（并聯(lián)） 1 1、2 2、4 4和和3 3、5 5、6 6的組合（串聯(lián)）的組合（串聯(lián)） 3 組合機構組合機構 （1 1）定義）定義 為滿足不同的工作需要，把基本機構通過特為滿足不同的工作需要，把基本機構通過特 殊的方式組成一個具有新屬性的機械系統(tǒng)，成為殊的方式組成一個具有新屬性的機械系統(tǒng)，成為 組合機構。組合機構。 （2 2）特點）特點 組合系統(tǒng)中的每一個基本機構都不能保持原組合系統(tǒng)中的每一個基本機構都不能保持原 來的

12、結構和運動特性，需要不同的、新的分析方來的結構和運動特性，需要不同的、新的分析方 法和設計方法。法和設計方法。 （3 3）舉例）舉例 圖圖1 1 圖圖2 2 圖圖1 1：齒輪機構與五桿機構組合齒輪機構與五桿機構組合 圖圖2 2：凸輪機構與五桿機構組合凸輪機構與五桿機構組合 形成復雜運動輸出（形成復雜運動輸出（F CF C） 三三 機械控制系統(tǒng)（簡講）機械控制系統(tǒng)（簡講） : :機械控制、電氣控制、液壓與氣動控制、綜合機械控制、電氣控制、液壓與氣動控制、綜合 控制?？刂啤?1 1機械控制機械控制 換向、運動分解、增減速等換向、運動分解、增減速等 2 2電氣控制電氣控制 繼電器、繼電器、PLCPLC、微機、智能控制等。、微機、智能控制等。 3 3 液壓控制液壓控制 換向、順序控制、運動分解、增減速等換向、順序控制、運動分解、增減速等 4 1234 123的復合應用的復合應用 舉例舉例1：機械運動的變換：機械運動的變換 低速倒車檔低速倒車檔 (1)-2(7)- 8- 6()(1)-2(7)- 8- 6() 高速檔高速檔: :- - 中速檔中速檔: :(1)-2(3)- 4()(1)-2(3)-