机械基础知识.pptx
《机械基础知识.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械基础知识.pptx(101页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 n n机械创新设计基础知机械创新设计基础知识识1.复习机械的概念,明确设计范围复习机械的概念,明确设计范围第一节第一节 机械的基础知识机械的基础知识机器机器的三特征:的三特征:1)由一系列的运动单元体所组成。)由一系列的运动单元体所组成。2)各运动单元体之间都具有确定的相对运动。)各运动单元体之间都具有确定的相对运动。3)能能转转换换机机械械能能或或完完成成有有用用的的机机械械功功以以代代替替或或减减轻人们的劳动。轻人们的劳动。具有以上具有以上1、2两个特征的实体称为两个特征的实体称为机构机构。机器与机构总称为机器与机构总称为机械机械。2.机械的组成机械的组成机械机械机器机器机构机构动力机动
2、力机 把其它形式的能量转化为机械能。把其它形式的能量转化为机械能。工作机工作机 完成有用的机械功。完成有用的机械功。通用机构通用机构专用机构专用机构信息机信息机 通过复杂的信息来控制机械运动。通过复杂的信息来控制机械运动。机器的组成:机器的组成:工作部分完成预定的动作,位于传动路线的终点。工作部分完成预定的动作,位于传动路线的终点。传动部分联接原动机和工作部分的中间部分。传动部分联接原动机和工作部分的中间部分。控制部分保证机器的启动、停止和正常协调动作。控制部分保证机器的启动、停止和正常协调动作。原动部分是工作机动力的来源,最常见的是电动原动部分是工作机动力的来源,最常见的是电动 机和内燃机。
3、机和内燃机。机器机器生物体生物体原动机原动机 传动传动 执行执行 控制控制 心脏心脏 肌肉肌肉 骨骼骨骼 神经神经 比较:比较:控制器控制器(控制控制)电动机电动机(原动原动)带带(传动传动)减速器减速器(传动传动)波轮波轮(工作工作)分析自动洗衣机的组成:分析自动洗衣机的组成:潘存云教授研制3.传动与执行机构传动与执行机构 机械运动系统机械运动系统3.1 机构的基本型 机构的基本型是指最基本的、最常用的机构型式,是机构设计的基本依据。机械运动系统可以是机构的基本型,也可以是机构基本型的机构组合或组合机构。(1)全转动副四杆机构的基本型可演化为双曲柄机构、双摇杆机构。曲柄摇杆机构(2)含有一个
4、移动副四杆机构的基本型 可演化为转动导杆机构、移动导杆机构、曲柄摇块机构、摆动导杆机构。曲柄滑块机构(3)含有两个移动副四杆机构的基本型 可演化为正切机构、双转块机构、双滑块机构。正弦机构(4)圆柱齿轮传动机构的基本型 可演化为斜齿圆柱齿轮、人字齿圆柱齿轮、可以采用渐开线齿形、摆线齿形和圆弧齿形。外啮合直齿圆柱齿轮(5)圆锥齿轮传动机构的基本型 可演化为斜齿圆锥齿轮机构和曲齿圆锥齿轮机构。外啮合直齿圆锥齿轮(6)蜗杆传动机构的基本型 可演化为渐开线圆柱蜗杆传动机构和延伸渐开线圆柱蜗杆传动机构。阿基米德圆柱蜗杆传动机构(7)行星齿轮传动机构的基本型 可演化为摆线针轮传动机构、谐波传动机构、活齿传
5、动机构等。渐开线圆柱齿轮行星传动机构(8)直动从动件平面凸轮机构的基本型 可演化为直动对心滚子从动件平面凸轮机构、直动对心平底从动件平面凸轮机构、直动偏置从动件平面凸轮机构等。直动对心尖顶从动件平面凸轮机构(9)摆动从动件平面凸轮机构的基本型 可演化为摆动滚子从动件平面凸轮机构、摆动平底从动件平面凸轮机构。摆动尖顶从动件平面凸轮机构(10)直动从动件圆柱凸轮机构的基本型直动滚子从动件圆柱凸轮机构(11)摆动从动件圆柱凸轮机构的基本型摆动滚子从动件圆柱凸轮机构(12)带传动机构的基本型 可演化为V带传动机构、圆带传动机构、活络V带传动机构、同步齿形带传动机构。平带传动机构(13)链传动机构的基本
6、型 可演化为多排套筒滚子链条传动机构、齿形链条传动机构。套筒滚子链条传动机构(14)液压、气动传动机构的基本型 可演化为摆动油缸和气动缸。缸体不动的液压油缸和气动缸(15)螺旋传动机构的基本型 可演化为梯形螺旋传动机构、矩形螺旋传动机构、滚珠丝杠传动机构。三角形螺旋传动机构(16)电磁传动机构的基本型电磁传动机构(17)间歇运动机构的基本型棘轮机构与槽轮机构3.2 机构的组合 把把一一些些基基本本机机构构通通过过适适当当的的方方式式连连接接起起来来,从从而而组组成成一一个个机机构构系系统统,称称为为机机构构的的组组合合。其其中中各各基基本本机机构构都都保保持持原原来来的的结结构构和和运运动动特
7、特性性,都都有有自己的独立性。自己的独立性。3.3 组合机构 组组合合机机构构是是指指若若干干基基本本机机构构通通过过特特殊殊的的组组合合而而形形成成的的一一种种具具有有新新属属性性的的机机构构。其其中中各各基基本本机机构构已已不不能能保保持持各各自自的的独独立立性性,必必须须采采用用新新的的分分析析与设计方法。与设计方法。4.动力系统(原动机)动力系统(原动机)按能量转换的方式可分为三大类:按能量转换的方式可分为三大类:4.1 电能电能 机械能机械能包包括括:三三相相交交流流异异步步电电动动机机、单单相相交交流流异异步步电电动机、直流电动机、步进电动机等。动机、直流电动机、步进电动机等。(1
8、)三相交流异步电动机)三相交流异步电动机特特点点:体体积积小小、力力矩矩大大,常常作作为为动动力力设设备备的的原原动机。动机。(2)单相交流异步电动机)单相交流异步电动机特点:使用方便,在家用电器中得到广泛应用。特点:使用方便,在家用电器中得到广泛应用。单相交流异步减速电动机单相交流异步减速电动机(3)直流电动机)直流电动机特特点点:可可以以进进行行调调速速,易易于于实实现现自自动动控控制制,在在机电一体化设备中得到广泛应用。机电一体化设备中得到广泛应用。(4)步进电动机)步进电动机特特点点:要要求求分分度度或或步步进进运运动动的的场场合合可可采采用用步步进进电电动动机机。采采用用脉脉冲冲信信
9、号号控控制制,将将脉脉冲冲信信号号转转化化为电动机的角位移。为电动机的角位移。步进电动机 驱动器(5)直线电动机)直线电动机特特点点:直直接接提提供供直直线线运运动动,减减少少了了中中间间转转换换运运动动链链,结结构构简简单单,反反应应速速度度快快,灵灵敏敏度度高高,适适合于高速和高精度的应用场合合于高速和高精度的应用场合。螺旋传动直线电机铁芯同步直线电机4.2 热能热能 机械能机械能包包括括:柴柴油油机机、汽汽油油机机、燃燃汽汽轮轮机机、原原子子能能发发动动机机等等。在在要要求求输输出出功功率率大大,大大范范围围移移动动的的场场合得到广泛应用。合得到广泛应用。柴油机柴油机汽油机汽油机4.2
10、热能热能 机械能机械能包包括括:柴柴油油机机、汽汽油油机机、燃燃汽汽轮轮机机、原原子子能能发发动动机机等等。在在要要求求输输出出功功率率大大,大大范范围围移移动动的的场场合得到广泛应用。合得到广泛应用。燃汽轮机转子燃汽轮机转子4.3 自然力自然力 机械能机械能包包括括:水水轮轮机机、风风力力机机、潮潮汐汐发发动动机机、地地热热发发动机、太阳能发动机等。动机、太阳能发动机等。风力机风力机三峡水轮机转子三峡水轮机转子5.控制系统控制系统 机械控制机械控制 电气控制电气控制 应用最广泛应用最广泛 液压控制液压控制 气动控制气动控制 综合控制综合控制 现现代代控控制制系系统统设设计计需需要要应应用用微
11、微机机技技术术、接接口口技技术术、模模拟拟电电路路、数数字字电电路路、传传感感器器技技术术、软软件件设设计计、电电力力拖拖动动等等知知识识,且且向向自自动动化化、精精密密化化、高速化、智能化方向发展。高速化、智能化方向发展。可控制对象:可控制对象:(1)以以位位移移、速速度度、加加速速度度、温温度度、压压力力等等数数量的大小为控制对象量的大小为控制对象 分为分为模拟控制模拟控制和和数字控制数字控制。(2)以以事事物物的的有有、无无、动动、停停、高高、低低等等逻逻辑辑状态为控制对象状态为控制对象 逻辑控制。逻辑控制。1.刚性机械系统刚性机械系统 运运动动不不具具有有可可控控性性,一一般般泛泛指指
12、机机械械装装置置与与电电气气装装置置独独立立组组合合的的机机械械系系统统,只只有有简简单单的的开开、关、正反转、停止等独立的控制要求。关、正反转、停止等独立的控制要求。传传统统的的机机械械,如如车车床床、铣铣床床、钻钻床床、起起重重机等都属于刚性机械系统。机等都属于刚性机械系统。第二节第二节 机械系统及其发展机械系统及其发展普通电动机变速机构减速机构执行机构负载2.改进的刚性机械系统改进的刚性机械系统 以电子控制的调速电机取代了机械变速装置。以电子控制的调速电机取代了机械变速装置。调速电动机减速机构执行机构负载电子调速系统3.柔性机械系统柔性机械系统 运动具有可控性,借助传感器或控制电路,通过
13、运动具有可控性,借助传感器或控制电路,通过微机按位置、位移、速度、压力、温度等参数实微机按位置、位移、速度、压力、温度等参数实施智能化控制。如数控机床、机器人等。施智能化控制。如数控机床、机器人等。伺服电动机减速机构执行机构负载伺服控制系统4.直接驱动式柔性机械系统直接驱动式柔性机械系统 省去了传动机构,有更高的运动精度、更快的响省去了传动机构,有更高的运动精度、更快的响应速度,有很好的应用前景。应速度,有很好的应用前景。直接驱动电机负载伺服控制系统第三节第三节 机械结构设计与创新机械结构设计与创新 结结构构设设计计是是将将机机构构和和构构件件具具体体化化为为某某个个零零件件或或某某个个部部件
14、件的的形形状状、尺尺寸寸、联联接接方方式式、顺顺序序、数数量量等等具具体体结结构构方方案案的的过过程程,用用以以实实现现机机械械对对它它的的工作要求。工作要求。具具体体化化过过程程中中要要考考虑虑材材料料的的力力学学性性能能、零零部部件件的的功功能能、工工作作条条件件、加加工工工工艺艺、装装配配、使使用用、成本、安全、环保等各种因素的影响。成本、安全、环保等各种因素的影响。工工程程知知识识是是从从事事结结构构设设计计工工作作的的前前提提,巧巧妙妙构型与组合是结构创造性设计的构型与组合是结构创造性设计的核心核心。1.机械结构设计原则机械结构设计原则 选择合适的构件材料;具有良好的加工工艺性;选择
15、适当的截面形状与尺寸;重要零件进行强度、刚度计算与校核;考虑构件之间的可联接性;构件之间不能发生运动干涉;考虑经济性,尽量降低成本;维修、安装方便;符合人机工程学。2.实现零件功能的结构设计与创新实现零件功能的结构设计与创新(1)功能分解)功能分解 零零件件的的每每个个部部位位各各承承担担着着不不同同的的功功能能,具具有有不不同同的的工工作作原原理理。将将零零件件功功能能分分解解、细细化化,会会有有利利于于提提高高其其工工作作性性能能,有有利利于于开开发发新新功功能能,也使零件整体功能更趋于完善。也使零件整体功能更趋于完善。螺钉螺钉是一种最常用的联接零件,其主要功能是是一种最常用的联接零件,其
16、主要功能是联接。联接可靠、防止松动、提高联接寿命、抵抗联接。联接可靠、防止松动、提高联接寿命、抵抗破坏能力是设计的主要目标。破坏能力是设计的主要目标。螺钉功能可以分解为螺钉头、螺钉体、螺钉尾三个螺钉功能可以分解为螺钉头、螺钉体、螺钉尾三个部分。部分。螺钉头螺钉头又可分为扳拧功能与支撑功能;又可分为扳拧功能与支撑功能;螺钉螺钉体体分为定位功能与联接功能;分为定位功能与联接功能;螺钉尾螺钉尾又导向与保护又导向与保护功能。功能。十字槽圆头木螺钉c型开槽沉头自攻螺钉 内六角花形沉头螺钉 不同的不同的螺钉头螺钉头类型演化出不同的螺钉类型。类型演化出不同的螺钉类型。内六角圆柱头轴肩螺钉 内六角花形盘头螺钉
17、 滚花小头螺钉 开槽长圆柱端紧定螺钉 开槽沉头不脱出螺钉 方头短圆柱锥端紧定螺钉 内六角平端紧定螺钉 开槽平端紧定螺钉 十字槽圆头木螺钉不同的不同的螺钉尾螺钉尾类型演化出不同的螺钉类型。类型演化出不同的螺钉类型。各部分功能的变化会衍生出种类繁多的螺钉类型。各部分功能的变化会衍生出种类繁多的螺钉类型。长吊环螺钉 带环长吊环螺钉焊接英制眼型螺栓活节螺栓自攻螺钉眼式螺栓叉板螺栓U型螺栓空心螺钉各部分功能的变化会衍生出种类繁多的螺钉类型。各部分功能的变化会衍生出种类繁多的螺钉类型。(2)功能组合)功能组合 是指一个零件可以实现多种功能,这样可是指一个零件可以实现多种功能,这样可以使整个机械系统更趋于简
18、单化,简化制造过以使整个机械系统更趋于简单化,简化制造过程,减少材料消耗,提高工作效率,是结构创程,减少材料消耗,提高工作效率,是结构创新设计的一个重要途径。新设计的一个重要途径。3.结构元素的变异与演化结构元素的变异与演化 结结构构元元素素主主要要是是指指结结构构的的形形状状、数数量量、位位置置、联联接接等等要要素素。经经过过变变异异的的结结构构元元素素可可适适应应不不同同的的工工作作要要求求,或或比比原原有有结结构构具具有有更更良良好好而而完善的功能。完善的功能。摩擦棘轮内棘轮双动棘轮外棘轮双向棘轮2双向棘轮1 4.适应材料性能的结构设计与创新适应材料性能的结构设计与创新 结结构构形形状状
19、要要有有利利于于材材料料性性能能的的发发挥挥。材材料料的的性性能能主主要要包包括括:密密度度、硬硬度度、强强度度、刚刚度度、耐耐磨磨性性、磨磨合合性性、耐耐腐腐蚀蚀性性、传传导导性性(导导电电、导热、导磁)等。导热、导磁)等。零件结构形状设计应做到:零件结构形状设计应做到:扬长避短、刚柔并济、性能互补、合理搭配。扬长避短、刚柔并济、性能互补、合理搭配。扬长避短扬长避短 铸铁的抗压强度比抗拉强度高得多,因此铸铸铁的抗压强度比抗拉强度高得多,因此铸铁机座的肋板就要设计成承受抗压状态,以充分铁机座的肋板就要设计成承受抗压状态,以充分发挥其优势。上图结构设计(发挥其优势。上图结构设计(b)优于()优于
20、(a)。)。(a)(b)(a)14个刚性零件和6个转动副(b)单片的柔性元件刮雨器 充分发挥塑性材料的优势一种新的设计方法一种新的设计方法 免装配设计免装配设计 Design for No-Assembly(DNA)一体化订书机 充分发挥塑性材料的优势5.方便制造与操作的结构设计与创新方便制造与操作的结构设计与创新 在在满满足足使使用用功功能能的的前前提提下下,设设计计者者应应力力求求使使所所设设计计的的产产品品结结构构工工艺艺简简单单、消消耗耗少少、成成本本低、使用方便,操作容易、寿命长。低、使用方便,操作容易、寿命长。最简单、精练的设计就是最好的设计!(a)(b)(a)(b)方案(b)加工
21、方便,工艺性较好方案(b)增加圆柱面,利于卡盘装卡。创创新新设设计计方方法法有有很很多多种种,下下面面简简单单介介绍绍智智力力激激励励法法、提提问问追追溯溯法法、联联想想类类推推法法、返返向探求法、系统分析法、组合创新法六种。向探求法、系统分析法、组合创新法六种。第四节第四节 创新设计方法创新设计方法1智力激励法智力激励法人的创造性思维特别是直觉思维在受激发情况下能得到较好地发挥。一批人集合在一起,针对某个问题进行讨论时,由于各人知识、经验不同,观察问题的角度和分析问题的方法各异,提出的各种主意能互相启发,填补知识空隙,启发诱导出更多创造性思想,通过激励、智慧交流和集智达到创新的目的。智力互激
22、,思维共振,自由的思想产生创新的火花。智力激励法是美国学者奥斯本创造的。它以“群言堂”为特征,是一种集思广益,相互启发的方法.(头脑风暴会)这种方法的讨论原则:这种方法的讨论原则:进行随心所欲、设想新颖,但有的放矢、不空谈的自由发言。不批评别人的设想。不提倡少数服从多数。不过早下结论。总结各种设想,下次再议。2提问追溯法提问追溯法提问追溯法是有针对性地、系统地提出问题,在回答问题过程中,便可能产生各种解决问题的设想,使设计所需要的信息更充分,解法更完善。提问追溯法有奥斯本提问法、阿诺尔特提问法、希望点列举法、缺点列举法。希望点列举法 是根据发明者提出来的种种需求和希望,经过归纳和概括,寻找发明
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械 基础知识
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【快乐****生活】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【快乐****生活】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。