機械傳動概述

1、教學目的教學目的教學內容教學內容習習 題題1 引引 言言2 機器和機構機器和機構3 構件和零件構件和零件1 1、了解機械工業(yè)發(fā)展情況。、了解機械工業(yè)發(fā)展情況。2 2、掌握機器、機構、構件和零件的概念。、掌握機器、機構、構件和零件的概念。引入引入: :機械的產生機械的產生 機械是人類祖先在長期的生活和生產勞動探索中逐漸產生的. 最古老的機械形式：等.引入引入: :機械的發(fā)展簡況機械的發(fā)展簡況 十八世紀蒸汽機的發(fā)明促進了歐洲機械工業(yè)的發(fā)展，原動機的出現(xiàn)標志著機械工業(yè)的質的飛躍； 各門力學學科的發(fā)展為機械的設計制作奠定了科學基礎，使機械工業(yè)迅猛發(fā)展； 機械設備的其它典型例子： 加工機床、機械手、機器

2、人、日用機械設備等。機械典型例子：汽車機械典型例子：汽車機械典型例子：飛機機械典型例子：飛機機械典型例子：龍門起重機機械典型例子：龍門起重機機械典型例子：數(shù)控加工中心機械典型例子：數(shù)控加工中心機械典型例子：工程機械機械典型例子：工程機械機機 械械 機械的重要意義： 減輕或替代體力勞動、提高生產效率的輔助工具，是機器機器和機構機構的總稱。 機器的概念：機器的概念： 機器就是人為實體機器就是人為實體組合，它的各部分之組合，它的各部分之間具有確定的相對運間具有確定的相對運動，并能代替或減輕動，并能代替或減輕人類的勞動，完成有人類的勞動，完成有用的機械功或實現(xiàn)能用的機械功或實現(xiàn)能量的轉換量的轉換 。牛

3、頭刨牛頭刨內燃機內燃機二二 機器與機構機器與機構汽車發(fā)電機汽車發(fā)電機運輸機器運輸機器金屬切削機床金屬切削機床計算機計算機2 2、常見機器類型及舉例、常見機器類型及舉例類型應用舉例變換能量的機器電動機、內燃機變換物料的機器機床、起重機、運輸車輛變換信息的機器計算機、手機 機器種類繁多，其構造、性能和用途也各不相機器種類繁多，其構造、性能和用途也各不相同，但所有的機器都具有下列三個共同特征：同，但所有的機器都具有下列三個共同特征：（1 1）任何機器都是人為實體組合）任何機器都是人為實體組合( (不是天然形成的不是天然形成的)。（2 2）各運動實體之間具有確定的）各運動實體之間具有確定的相對相對運動

4、。運動。（3 3）能實現(xiàn)能量的轉換、代替或減輕人類的勞動，）能實現(xiàn)能量的轉換、代替或減輕人類的勞動，完成有用的機械功。完成有用的機械功。3 3、機器的特征、機器的特征內燃機內燃機組成：組成：65438712910汽缸體汽缸體1、活塞活塞2、進氣閥進氣閥3、排氣閥排氣閥4、 連桿連桿5、曲軸曲軸6、凸輪凸輪7、頂桿頂桿8、 齒輪齒輪9、10工作原理：工作原理：1)活塞下行，進氣閥開啟，混合氣體活塞下行，進氣閥開啟，混合氣體 進入汽缸；進入汽缸；2)活塞上行，氣閥關閉，混合氣體被壓縮，活塞上行，氣閥關閉，混合氣體被壓縮， 在頂部點在頂部點 火燃燒；火燃燒；3)高壓燃燒氣體推動活塞下行，兩氣閥關閉；

5、高壓燃燒氣體推動活塞下行，兩氣閥關閉；4)活塞上行，排氣閥開啟，廢氣體被排出汽缸?；钊闲?，排氣閥開啟，廢氣體被排出汽缸。循環(huán)運動的結果，使曲軸輸出連續(xù)的旋轉運動4 4、機構、機構潘存云教授研制設計：潘存云進氣進氣壓縮壓縮爆炸爆炸排氣排氣內燃機的工作過程：內燃機的工作過程：活塞的往復運動通過連桿轉變?yōu)榍钊耐鶑瓦\動通過連桿轉變?yōu)榍S的連續(xù)轉動，該組合體稱為：軸的連續(xù)轉動，該組合體稱為：內燃機各部分的作用：內燃機各部分的作用：曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構凸輪和頂桿用來啟閉進氣閥和排氣閥；稱為：凸輪和頂桿用來啟閉進氣閥和排氣閥；稱為：凸輪機構凸輪機構兩個齒輪用來保證進、排氣閥與活塞之間形成協(xié)調動兩個

6、齒輪用來保證進、排氣閥與活塞之間形成協(xié)調動作，稱為：作，稱為：齒輪機構齒輪機構各部分各部分協(xié)調動作協(xié)調動作的結果：的結果： 化學能化學能 機械能機械能 內燃機看似復雜，其實也是由幾種基本機構組成的。內燃機看似復雜，其實也是由幾種基本機構組成的。機構的概念機構的概念： 能夠用來能夠用來傳遞運動傳遞運動和力和力或或改變運動形式改變運動形式的的多件實物的組合體。多件實物的組合體。（符合機器前兩個特征符合機器前兩個特征）曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構凸輪機構凸輪機構齒輪機構齒輪機構 機器的主要功用是機器的主要功用是利用機械能做功或實現(xiàn)能量的利用機械能做功或實現(xiàn)能量的轉換轉換；機構的主要功用在于；機構的主要功

7、用在于傳遞或轉變運動的形式傳遞或轉變運動的形式。通常將機器和機構統(tǒng)稱為機械。通常將機器和機構統(tǒng)稱為機械。5 5、機器與機構的區(qū)別機器與機構的區(qū)別齒輪機構齒輪機構連桿機構連桿機構凸輪機構凸輪機構間歇機構間歇機構三、構件和零件三、構件和零件 構件構件 機構中的運動單元體，也機構中的運動單元體，也就是相互之間能作相對運動的就是相互之間能作相對運動的物體。物體。 一個構件，可以是不能拆一個構件，可以是不能拆開的單一整體，也可以是幾個開的單一整體，也可以是幾個相互之間沒有相對運動的物體相互之間沒有相對運動的物體組合而成的剛性體。組合而成的剛性體。連桿體螺栓螺母連桿蓋內內燃燃機機中中連連桿桿構構件件2 2

8、、零件、零件 零件是構件的組成部分，零件是構件的組成部分，零件是加工制造的單元。如連零件是加工制造的單元。如連桿構件是由連桿體、連桿蓋、桿構件是由連桿體、連桿蓋、螺栓和螺母等零件連接而成。螺栓和螺母等零件連接而成。零件與構件既有聯(lián)系又有區(qū)別，零件與構件既有聯(lián)系又有區(qū)別，構件可以是單一的零件，如內構件可以是單一的零件，如內燃機中的曲軸，構件也可以是燃機中的曲軸，構件也可以是由若干零件連接而成的剛性結由若干零件連接而成的剛性結構。構。零件組成連桿構件零件組成連桿構件3 3、零件、構件、機構、機器之間的關系、零件、構件、機構、機器之間的關系零件- 一個獨立加工的單元體。構件- 相對運動的單元體。機構

9、- 若干構件組成。機器- 若干機構組成。 機器的組成機器的組成 一般機器包含四個組成部分：一般機器包含四個組成部分：傳動部分：傳動部分：把原動機的運動和動力傳遞給執(zhí)行機構把原動機的運動和動力傳遞給執(zhí)行機構 。如：。如：常用的各種常用的各種減速和變速裝置減速和變速裝置均可作為傳動機構。均可作為傳動機構?？刂撇糠挚刂撇糠郑河脕硖幚頇C器各組成部分之間，以及與外部其用來處理機器各組成部分之間，以及與外部其它機器之間的工作協(xié)調關系，它通常由它機器之間的工作協(xié)調關系，它通常由各種計算機各種計算機和和控制控制器器組成。組成。執(zhí)行部分：執(zhí)行部分：機器中最接近作業(yè)工作端的機構，通過執(zhí)行構機器中最接近作業(yè)工作端的

10、機構，通過執(zhí)行構件與被作業(yè)件相接觸，完成作業(yè)任務。如：起重機中的件與被作業(yè)件相接觸，完成作業(yè)任務。如：起重機中的起起重吊運機構重吊運機構和挖掘機中的和挖掘機中的挖掘機構挖掘機構。動力部分：動力部分：為機器運轉提供動力。常用的原動機有為機器運轉提供動力。常用的原動機有電動機、電動機、內燃機、液壓機、氣動機內燃機、液壓機、氣動機等。等?？刂破骺刂破?控制控制)電動機電動機(原動原動)帶帶(傳動傳動)減速器減速器(傳動傳動)波輪波輪(工作工作)潘存云教授研制洗衣機洗衣機 原動部分原動部分傳動部分傳動部分執(zhí)行部分執(zhí)行部分控制部分控制部分機機械械傳傳動動液液壓壓傳傳動動電電 傳傳 動動氣氣 壓壓 傳傳

11、動動傳遞動力、扭矩傳遞動力、扭矩改變運動參數(shù)改變運動參數(shù)及運動方式及運動方式螺螺旋旋齒齒輪輪蝸蝸桿桿帶帶鏈鏈離離合合器器機機 器器 的的 組組 成成課后練習：課后練習：1 1、機器的特征是什么？、機器的特征是什么？3 3、什么是構件？什么是零件？二者的關系如何？、什么是構件？什么是零件？二者的關系如何？2 2、機器和機構的區(qū)別是什么？、機器和機構的區(qū)別是什么？ 機器都具有下列三個共同特征：機器都具有下列三個共同特征：（1 1）任何機器都是人為實體組合）任何機器都是人為實體組合( (不是天然形成的不是天然形成的)。（2 2）各運動實體之間具有確定的）各運動實體之間具有確定的相對相對運動。運動。（

12、3 3）能實現(xiàn)能量的轉換、代替或減輕人類的勞動，）能實現(xiàn)能量的轉換、代替或減輕人類的勞動，完成有用的機械功。完成有用的機械功。機器的特征機器的特征機構和機器的區(qū)別：機構和機器的區(qū)別： 機構只是一個構件系統(tǒng)，而機器除構件系統(tǒng)外，機構只是一個構件系統(tǒng)，而機器除構件系統(tǒng)外，還包含電氣、液壓等其它系統(tǒng)。還包含電氣、液壓等其它系統(tǒng)。（即一部機器可以（即一部機器可以包含一個或若干個機構）包含一個或若干個機構） 機構只用來傳遞運動和力，而機器除傳遞運動機構只用來傳遞運動和力，而機器除傳遞運動和力外，還具有變換或傳遞能量、物料和信息的功和力外，還具有變換或傳遞能量、物料和信息的功能。能。構件：構件：運動的單元

13、?？梢允菃我坏恼w，也可以是由運動的單元?？梢允菃我坏恼w，也可以是由幾個零件組成的剛性結構。幾個零件組成的剛性結構。零件：零件：制造的單元。制造的單元。零件分為兩大類：零件分為兩大類：通用零件：通用零件：齒輪、螺釘、彈簧；齒輪、螺釘、彈簧；專用零件：專用零件：氣輪機的葉片；內燃機的活塞。氣輪機的葉片；內燃機的活塞。部件：部件：一套協(xié)同工作且完成共同任務的零件組合。如一套協(xié)同工作且完成共同任務的零件組合。如: :軸承。軸承。構件與零件的區(qū)別構件與零件的區(qū)別 機構是有確定相對運動的構件組合。若所有構件都在相互平行的平面內運動，這樣的機構就稱為平面機構平面機構，否則稱為空間機構。XYO 一個作平面

14、運動的自由的構件有三種獨立運動，即構件沿x軸和y軸方向的移動以及在xoy平面內的轉動。構件具有的獨立運動的數(shù)目，稱為構件的自由度自由度。一個作平面運動的自由的構件有三個自由度。四四 機構的組成機構的組成1、運動副、運動副 兩構件直接接觸并產生一定相對運動的聯(lián)接聯(lián)接，稱為運動副。 當構件用運動副聯(lián)接后，它們之間的某些獨立運動將不能實現(xiàn)，這種對構件間相對運動的限制，稱為約束約束。自由度隨著約束的引入而減少，不同的運動副，引入不同的約束。運動副可按接觸方式的不同分為兩大類1）低副低副 兩構件通過面接觸面接觸所組成的運動副稱為 低副。它包括轉動副和移動副兩種。轉動副轉動副 若運動副只允許兩構件作相對回

15、轉，這種運動副稱為轉動副或鉸鏈。移動副移動副 若運動副只允許兩構件沿某一方向作相對移動，這種運動副稱為移動副。 轉動副和移動副的構件間的聯(lián)接是面接觸，傳力時壓強低，磨損小，使用壽命較長。2）高副高副 兩構件通過點或線點或線組成的運動副，稱為高副。 凸輪與從動件、輪齒與輪齒在接觸處分別組成高副。凸輪副凸輪副齒輪副齒輪副 高副的構件間的聯(lián)接是點或線接觸，接觸壓強較大，易磨損，故使用壽命較短。2、機構的自由度、機構的自由度 低副中，轉動副只能在一個平面內相對轉動，移動副只能沿某一軸線方向移動。因此，一個低副引入兩個約束，一個低副引入兩個約束，即減少兩個自由度即減少兩個自由度。 對于高副，彼此間的相對

16、運動是沿接觸處的切線方向的移動和在平面內的相對轉動。所以一個高副引入一個約束，一個高副引入一個約束，即減少一個自由度即減少一個自由度。 機構要進行運動變換和力的傳遞就必須具有確定的運動，其運動確定的條件就是機構的原動件的數(shù)目應等于機構的自由原動件的數(shù)目應等于機構的自由度數(shù)目度數(shù)目。 若機構的原動件數(shù)目小于機構的自由度數(shù)時，機構運動不確定機構運動不確定；若機構的原動件數(shù)目大于機構的自由度數(shù)時，機構將在機構將在強度最薄弱處破壞強度最薄弱處破壞。 因此，機械設計時必須考慮其機構是否滿足機構具有確定運動的條件。 一個作平面運動的自由構件有3個自由度，當構件與構件用運動副聯(lián)接后，構件之間某些運動將受到限

17、制，自由度將減少。 若一個平面機構中有n個活動構件，在未用運動副聯(lián)接前，應有3n個自由度。當用PL個低副和PH個高副聯(lián)成機構后，共引入了（2PL+PH）個約束，即減少了（2PL+PH）個自由度。用F表示機構的自由度數(shù)，則： F = 3n - 2PL - PH計算機構自由度時，必須注意的幾個問題：1）復合鉸鏈復合鉸鏈 由三個或三個以上的構件在一處組成的軸線重合的多個轉動副，稱為復合鉸鏈。 由K個構件用復合鉸鏈相聯(lián)接時，構成的轉動副數(shù)目應為（K1）個。該機構n=5，B處為復合鉸鏈，含有兩個轉動副，故PL=7、PH=0，F(xiàn)=35270=12）局部自由度局部自由度 不影響整個機構運動的局部的獨立運動，

18、稱為局部自由度。 計算機構自由度時，應將局部自由度除去不計。n=3、PL=3、PH=1F=33231=2n=2、PL=2、PH=1F=32221=13）虛約束虛約束 機構中，與其它約束重復而不起限制運動作用的約束，稱為虛約束。計算機構自由度時應將虛約束去除不計。 在機構中聯(lián)接構件上點的軌跡和機構上聯(lián)接點的軌跡重合，形成虛約束，稱為軌跡重合的軌跡重合的虛約束虛約束。組成機構的構件通?？煞譃槿悾?運動副中用來支承活動構件的構件稱為固定件（機架機架）； 運動規(guī)律已知（由外界輸入）的活動構件稱為原動件原動件； 隨原動件的運動而運動的其余活動構件稱為從動件從動件。3、構件分類、構件分類 對機構進行運動分析時，為了便于設計和討論，僅用簡單的線條和符號來代表構件和運動副，這種簡單圖形稱為機構運動簡圖機構運動簡圖。平面運動副的表示方法平面運動副的表示方法4、運動副及構件的表示、運動副及構件的表示構件的表示方法構件的表示方法 繪制機構運動簡圖是本節(jié)的難點。初學者按下列步驟進行逐步掌握繪制的要領。 （1）分析機械的實際工作情況，從原動件原動件開始，沿著運動傳遞路線傳遞路線，確定原動件（驅動力作用的構件）、機架、從動件系統(tǒng)（包括執(zhí)行系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)）及其最后的執(zhí)行構件的總數(shù)、運動副的數(shù)目和種類。 （2）合理選擇投影面。選擇平行于運動平面的平