機(jī)械原理課件第七版

機(jī)械原理課件第七版延時(shí)符Contents目錄緒論機(jī)構(gòu)組成與分析平面連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)延時(shí)符Contents目錄輪系其他常用機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)械的平衡延時(shí)符01緒論機(jī)器是一種能夠?qū)⑤斎氲哪芰哭D(zhuǎn)換為輸出的機(jī)械能的裝置，而機(jī)構(gòu)則是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和力的傳遞與變換的裝置。機(jī)械原理課程主要研究各種機(jī)器與機(jī)構(gòu)的工作原理、組成、運(yùn)動(dòng)特性以及能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。機(jī)器與機(jī)構(gòu)機(jī)械系統(tǒng)是由多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的機(jī)器與機(jī)構(gòu)組成的復(fù)雜系統(tǒng)，機(jī)械原理課程也涉及到對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的整體性能、優(yōu)化設(shè)計(jì)以及控制等方面的研究。機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械原理課程的研究對(duì)象內(nèi)容機(jī)械原理課程主要涉及機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、機(jī)械振動(dòng)以及機(jī)械控制等方面的內(nèi)容。任務(wù)通過(guò)學(xué)習(xí)機(jī)械原理課程，學(xué)生可以掌握機(jī)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)、優(yōu)化以及控制的基本理論和方法，培養(yǎng)其解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，為后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)和工程實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。機(jī)械原理課程的內(nèi)容和任務(wù)實(shí)踐性機(jī)械原理課程所涉及的內(nèi)容與實(shí)際工程問(wèn)題密切相關(guān)，通過(guò)學(xué)習(xí)該課程，學(xué)生可以獲得解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高其工程素養(yǎng)和實(shí)踐能力?；A(chǔ)性機(jī)械原理課程是機(jī)械類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程之一，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程提供了必要的理論基礎(chǔ)。綜合性機(jī)械原理課程涉及到多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)，如數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)等，有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維能力和跨學(xué)科的視野。機(jī)械原理課程在專業(yè)中的地位和作用延時(shí)符02機(jī)構(gòu)組成與分析機(jī)構(gòu)是由構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副組成的，構(gòu)件之間通過(guò)運(yùn)動(dòng)副連接，實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)的組成根據(jù)構(gòu)件在機(jī)構(gòu)中的作用，可分為機(jī)架、主動(dòng)件、從動(dòng)件和中間件等。構(gòu)件的分類根據(jù)運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)，可分為轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、球面副、螺旋副等。運(yùn)動(dòng)副的分類為了簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，可以用簡(jiǎn)單的線條和符號(hào)表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)的組成

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的作用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖可以直觀地表示機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動(dòng)情況，便于對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。繪制方法根據(jù)實(shí)際機(jī)構(gòu)，選擇適當(dāng)?shù)谋壤撸煤?jiǎn)單的線條和符號(hào)表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。注意事項(xiàng)繪制出的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)準(zhǔn)確反映實(shí)際機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，避免過(guò)于復(fù)雜或簡(jiǎn)化過(guò)度。平面機(jī)構(gòu)的自由度是指機(jī)構(gòu)在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的自由程度，即機(jī)構(gòu)在不發(fā)生干涉或約束反作用力的情況下，能夠獨(dú)立變動(dòng)的廣義坐標(biāo)的數(shù)目。自由度的定義對(duì)于平面機(jī)構(gòu)，自由度的計(jì)算公式為$F=3n-2p_1-p_2$，其中$n$為活動(dòng)構(gòu)件數(shù)，$p_1$為低副數(shù)，$p_2$為高副數(shù)。計(jì)算公式在計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)考慮機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)條件和約束條件，避免出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤。注意事項(xiàng)平面機(jī)構(gòu)的自由度延時(shí)符03平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)由若干個(gè)剛性構(gòu)件通過(guò)低副（鉸鏈或滑塊）相互連接而成，構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)軌跡在同一個(gè)平面內(nèi)。平面連桿機(jī)構(gòu)的基本類型根據(jù)構(gòu)件數(shù)目的不同，可以分為三桿、四桿、五桿及多桿機(jī)構(gòu)等。其中，四桿機(jī)構(gòu)是最常見(jiàn)的類型，具有多種運(yùn)動(dòng)形式和傳力特性。平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和基本類型當(dāng)曲柄為主動(dòng)件時(shí)，從動(dòng)件搖桿做往復(fù)擺動(dòng)，往返擺角大小相等，但往返時(shí)間不等，這種性質(zhì)稱為急回特性。急回特性根據(jù)連桿機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間力的傳遞關(guān)系，可以分為雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)等類型，具有不同的傳力特性和應(yīng)用場(chǎng)景。傳力特性當(dāng)曲柄與連桿共線時(shí)，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)會(huì)受到阻礙，此時(shí)稱為死點(diǎn)位置。在死點(diǎn)位置，機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件不能自鎖，可以通過(guò)其他方式如慣性或外力來(lái)克服。死點(diǎn)位置平面四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟首先確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求和傳力特性，然后根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)選擇合適的構(gòu)件尺寸和材料，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析，最后進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)原則在滿足運(yùn)動(dòng)和傳力要求的前提下，盡量減小機(jī)構(gòu)的尺寸、重量和摩擦阻力，提高機(jī)構(gòu)的可靠性和使用壽命。同時(shí)要考慮制造工藝、成本和維修保養(yǎng)等方面的因素。延時(shí)符04凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)是一種常見(jiàn)的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成。凸輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此在各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。特點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)有多種分類方式。根據(jù)凸輪的形狀，可以分為盤形凸輪、圓柱形凸輪和圓錐形凸輪。根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方式，可以分為移動(dòng)從動(dòng)件和擺動(dòng)從動(dòng)件。根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可以分為等速、等加速等減速、余弦加速度和正弦加速度等類型。分類凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和分類等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在凸輪軸向方向上作等速運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律在某些特定情況下較為適用，例如在凸輪機(jī)構(gòu)啟動(dòng)或停止時(shí)。從動(dòng)件在凸輪軸向方向上作等加速等減速運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以減小從動(dòng)件的沖擊和振動(dòng)，提高機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)性和承載能力。從動(dòng)件在凸輪軸向方向上作余弦加速度運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以減小從動(dòng)件的加速度和速度變化率，進(jìn)一步減小沖擊和振動(dòng)。從動(dòng)件在凸輪軸向方向上作正弦加速度運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以使得從動(dòng)件在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持恒定的加速度和速度，適用于需要精確控制運(yùn)動(dòng)軌跡的場(chǎng)合。等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)步驟01凸輪輪廓設(shè)計(jì)是凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，其設(shè)計(jì)步驟包括建立坐標(biāo)系、確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、確定基圓半徑、繪制凸輪輪廓曲線等。設(shè)計(jì)原則02在進(jìn)行凸輪輪廓設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵循一些基本原則，如保證凸輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生干涉、保證從動(dòng)件能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、保證凸輪機(jī)構(gòu)具有足夠的剛度和強(qiáng)度等。設(shè)計(jì)軟件03在進(jìn)行凸輪輪廓設(shè)計(jì)時(shí)，可以使用一些專業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，如AutoCAD、SolidWorks、CATIA等，這些軟件具有強(qiáng)大的繪圖和計(jì)算功能，可以幫助設(shè)計(jì)師快速、準(zhǔn)確地完成凸輪輪廓設(shè)計(jì)。凸輪輪廓設(shè)計(jì)延時(shí)符05齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的機(jī)構(gòu)之一，具有傳遞效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。特點(diǎn)根據(jù)齒輪的形狀和傳動(dòng)方式，齒輪機(jī)構(gòu)可分為直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)、斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)、圓錐齒輪機(jī)構(gòu)等。分類齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和分類齒輪由齒廓、齒根、齒面等部分組成，其中齒廓是決定齒輪傳動(dòng)性能的關(guān)鍵部分。模數(shù)是齒輪設(shè)計(jì)和制造中的重要參數(shù)，它表示齒輪的尺寸和結(jié)構(gòu)特征，是齒輪的基本參數(shù)之一。齒輪的構(gòu)造及模數(shù)模數(shù)構(gòu)造漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)是指由兩個(gè)直齒圓柱齒輪組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中一個(gè)為主動(dòng)輪，另一個(gè)為從動(dòng)輪。定義當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪通過(guò)漸開(kāi)線齒廓的嚙合作用而轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞。工作原理漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)具有傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此在各種機(jī)械傳動(dòng)中得到廣泛應(yīng)用。特點(diǎn)漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)延時(shí)符06輪系定軸輪系各齒輪的回轉(zhuǎn)軸線在空間固定不變，兩個(gè)齒輪之間只存在單純的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)系。周轉(zhuǎn)輪系至少有一個(gè)齒輪的回轉(zhuǎn)軸線在空間是繞另一齒輪的固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的，兩個(gè)齒輪之間存在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)系。輪系的分類$i_{AB}=frac{n_{A}}{n_{B}}=frac{z_{B}}{z_{A}}$傳動(dòng)比公式當(dāng)主動(dòng)輪A的轉(zhuǎn)速$n_{A}$與從動(dòng)輪B的轉(zhuǎn)速$n_{B}$方向相同時(shí)，傳動(dòng)比為正，反之為負(fù)。傳動(dòng)比符號(hào)絕對(duì)值表示轉(zhuǎn)速大小之比，正負(fù)號(hào)表示旋轉(zhuǎn)方向之異同。傳動(dòng)比性質(zhì)定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法將周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系，再利用定軸輪系的傳動(dòng)比公式進(jìn)行計(jì)算。反轉(zhuǎn)法先假設(shè)周轉(zhuǎn)輪系中的某個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)向與實(shí)際相反，再利用定軸輪系的傳動(dòng)比公式進(jìn)行計(jì)算，最后根據(jù)假設(shè)的轉(zhuǎn)向判斷實(shí)際的傳動(dòng)比。瞬時(shí)傳動(dòng)中心法利用瞬時(shí)傳動(dòng)中心的位置計(jì)算各齒輪的相對(duì)轉(zhuǎn)速，從而確定傳動(dòng)比。相對(duì)轉(zhuǎn)速法通過(guò)測(cè)量各齒輪的相對(duì)轉(zhuǎn)速，利用轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)比的關(guān)系計(jì)算出實(shí)際的傳動(dòng)比。延時(shí)符07其他常用機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)介紹工作原理應(yīng)用場(chǎng)景特點(diǎn)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)01020304間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是機(jī)械中實(shí)現(xiàn)周期性間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，常用于實(shí)現(xiàn)精確的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)特定的設(shè)計(jì)，使機(jī)構(gòu)在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生短暫的停頓，從而實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化設(shè)備、機(jī)器人、打印機(jī)等需要步進(jìn)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，工作可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。螺旋機(jī)構(gòu)是一種通過(guò)螺旋副實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)的機(jī)構(gòu)，常用于實(shí)現(xiàn)精確的直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。螺旋機(jī)構(gòu)介紹工作原理應(yīng)用場(chǎng)景特點(diǎn)通過(guò)螺桿和螺母的配合，使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng)。廣泛應(yīng)用于各種工程、農(nóng)業(yè)、礦業(yè)等領(lǐng)域，如螺旋輸送機(jī)、螺旋壓力機(jī)等。傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。螺旋機(jī)構(gòu)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)是一種實(shí)現(xiàn)兩軸間任意夾角傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)，常用于傳遞較大的扭矩。萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)介紹通過(guò)特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使兩軸間的夾角可以在一定范圍內(nèi)任意調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)任意方向的傳動(dòng)。工作原理廣泛應(yīng)用于汽車、農(nóng)業(yè)機(jī)械、重型機(jī)械等領(lǐng)域，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的傳動(dòng)。應(yīng)用場(chǎng)景結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、能夠傳遞較大的扭矩，同時(shí)具有較好的緩沖和減震性能。特點(diǎn)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)延時(shí)符08機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)VS機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程包括啟動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)和停車三個(gè)階段，每個(gè)階段的動(dòng)力學(xué)行為不同。動(dòng)力學(xué)模型動(dòng)力學(xué)模型是描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的重要工具，通過(guò)建立動(dòng)力學(xué)方程，可以分析機(jī)械的運(yùn)動(dòng)特性和受力情況。機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程和動(dòng)力學(xué)模型機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的建立與求解牛頓第二定律是建立機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程的基礎(chǔ)，通過(guò)分析受力情況，可以建立運(yùn)動(dòng)方程式。牛頓第二定律求解運(yùn)動(dòng)方程式是機(jī)械原理中的重要內(nèi)容，通過(guò)代數(shù)方法求解得到速度、加速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)。運(yùn)動(dòng)方程式的求解機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于內(nèi)部激勵(lì)或外部擾動(dòng)，速度會(huì)發(fā)生周期性波動(dòng)。為了減小速度波動(dòng)對(duì)機(jī)械性能的影響，需要采取相應(yīng)的調(diào)節(jié)方法，如安裝飛輪、采用多缸系統(tǒng)等。周期性速度波動(dòng)調(diào)節(jié)方法機(jī)械的周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)方法延時(shí)符09機(jī)械的平衡目的消除或減小機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)載荷，使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，提高其使用壽命并減小振動(dòng)對(duì)周圍環(huán)境的影響。方法靜平衡法和動(dòng)平衡法。靜平衡主要用于剛性轉(zhuǎn)子，通過(guò)在轉(zhuǎn)子上加平衡塊使轉(zhuǎn)子在某一平面內(nèi)達(dá)到平衡狀態(tài)；動(dòng)平衡同時(shí)考慮轉(zhuǎn)子的靜平衡和動(dòng)力學(xué)特性，通過(guò)加平衡塊和修改轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布實(shí)現(xiàn)平衡。機(jī)械平衡的目的和方法回轉(zhuǎn)件不平衡的原因材料不均勻、制造誤差、裝配誤差等導(dǎo)致轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均勻。回轉(zhuǎn)件平衡的措施通過(guò)在轉(zhuǎn)子上加平衡塊或?qū)D(zhuǎn)子進(jìn)行切削、鉆孔等操作來(lái)調(diào)整質(zhì)量分布，實(shí)現(xiàn)平衡?；剞D(zhuǎn)件不平衡的后