工学机械设计基础绪论.ppt

Foundation of Machine Design 10 01 1 本课程研究的对象和内容本课程研究的对象和内容 0 02 2 本课程在教学中的地位本课程在教学中的地位0 03 3 机械设计的基本要求和一般过程机械设计的基本要求和一般过程2本本课课程的研究程的研究对对象象-机械机械 01 本课程研究的对象和内容本课程研究的对象和内容机器的概念：机器的概念：机机器器(Machine)(Machine)是是执执行行机机械械运运动动的的装装置置，用用来来变变换换或或 传传 递递 能能 量量(Energy)(Energy)、物物 料料(Materials)(Materials)或或 信信 息息(Information)(Information)。如如内内燃燃机机、电电动动机机、洗洗衣衣机机、机机床床、汽汽车车、起起重重机机，各种食品机械。各种食品机械。人类为了满足生产和生活的需要，设计和制造了类型繁多、人类为了满足生产和生活的需要，设计和制造了类型繁多、功能各异的机器。功能各异的机器。3原原动动机：机：将其他形式的能量将其他形式的能量变换为变换为机械能。机械能。(如如 内燃机和内燃机和电动电动机分机分别别将将热热能和能和电电能能变换变换 为为机械能）。机械能）。工作机：工作机：利用机械能去利用机械能去变换变换或或传递传递能量、物料、能量、物料、信息。（如信息。（如发电发电机把机械能机把机械能变换变换成成为为 电电能，能，轧钢轧钢机机变换变换物料的外形等等物料的外形等等）。机器的分机器的分类类：原动机和工作机原动机和工作机4典型机器的分析：典型机器的分析：一、一、内燃机内燃机组成：组成：65438712910汽缸体汽缸体1、活塞活塞2、进气阀进气阀3、排气阀排气阀4、连杆连杆5、曲轴曲轴6、凸轮凸轮7、顶杆顶杆8、齿轮齿轮9、10工作原理：工作原理：1.进气阀开启，混合气体进入汽缸；进气阀开启，混合气体进入汽缸；2.活塞上行，混合气体被压缩，在顶部点火燃烧；活塞上行，混合气体被压缩，在顶部点火燃烧；3.高压燃烧气体推动活塞下行，通过连杆转变为曲轴的高压燃烧气体推动活塞下行，通过连杆转变为曲轴的 连续转动；连续转动；4.排气阀开启，废气体被排出汽缸。排气阀开启，废气体被排出汽缸。5设计：潘存云进气进气压缩压缩爆炸爆炸排气排气内燃机的工作过程：内燃机的工作过程：活塞的往复运动通过连杆转变为活塞的往复运动通过连杆转变为曲轴的连续转动，该组合体称为：曲轴的连续转动，该组合体称为：曲柄滑块机构曲柄滑块机构内燃机各部分机构的作用：内燃机各部分机构的作用：凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为：称为：凸轮机构凸轮机构两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动作，称为：协调动作，称为：齿轮机构齿轮机构各部分各部分协调动作协调动作的结果的结果：热能热能 机械能机械能6二、二、工业机器人工业机器人工业机器人包括操作机和控制系统（硬件和软件）。所谓操作机是一种机器，其机构通常是由一系列相互铰接或相对滑动的构件所组成。它通常有几个自由度，用以抓取或移动物体。注：左键单击图片可演示视频机器人焊接机器人去毛刺7工业机器人工业机器人数控加工中的工业机器人注：左键单击图片可演示视频 8工业机器人工业机器人 示教板 用于输入控制 命令或控制程序 控制系统用于控制操作机各关节内伺服电机的运动工业机器人的组成 操作机在控制系统的控制下，实现各种复杂运动。每个关节内有电动机和减速器 9认识机器5工业机器人工业机器人工业机器人操作机电机底座轴壳减速器滚子轴承基座10三、三、牛头刨床牛头刨床电动机齿轮机构连杆机构螺旋机构 四、四、动力机械动力机械11机器的共有特征：机器的共有特征：人为的实物组合体；人为的实物组合体；各部分有各部分有确定的相对运动确定的相对运动；代替或减轻人类劳动代替或减轻人类劳动完成有用功完成有用功或或实现能量的转换实现能量的转换机构的特征：机构的特征：人为的实物组合体。人为的实物组合体。各实体之间具有各实体之间具有确定的相对运动确定的相对运动。机器和机构的明显区别：机器和机构的明显区别：机构为构件系统，仅传递运动和力机构为构件系统，仅传递运动和力机器不仅包括机构，还包括电气、液压等装置，不仅传递运动机器不仅包括机构，还包括电气、液压等装置，不仅传递运动和力，还进行能量等的变换与传递和力，还进行能量等的变换与传递12机械机械机器机器机构机构原动机原动机工作机工作机机械机械 机构和机器的总称机构和机器的总称 从运动的观点来研究机器：从运动的观点来研究机器：机器由机构组成，机构由若干构件组成，各构机器由机构组成，机构由若干构件组成，各构件之间具有确定的相对运动；件之间具有确定的相对运动；一部机器可以包含一个机构（如电动机），也一部机器可以包含一个机构（如电动机），也可以包含几个机构。可以包含几个机构。13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)五、分析自动洗衣机的组成：五、分析自动洗衣机的组成：潘存云教授研制14机器的组成：机器的组成：动力部分动力部分是工作机动力的来源，最常见的是电动机是工作机动力的来源，最常见的是电动机 和内燃机。和内燃机。执行部分执行部分完成预定的动作，位于传动路线的终点。完成预定的动作，位于传动路线的终点。传动部分传动部分联接原动机和工作部分的中间环节。联接原动机和工作部分的中间环节。控制部分控制部分保证机器的启动、停止和正常协调动作。保证机器的启动、停止和正常协调动作。动力动力 传动传动 执行执行 控制控制 其关系如下：其关系如下：15构件构件是运动的单元；是运动的单元；它是可以由一个零件组成，也它是可以由一个零件组成，也可以是由几个零件组成的刚性结构。可以是由几个零件组成的刚性结构。零件零件是机械制造中不可拆的最小单元。是机械制造中不可拆的最小单元。通用零件通用零件在各类机械中都能用到的零在各类机械中都能用到的零 部件。部件。零件零件 专用零件专用零件只有在特定机械中才能用到只有在特定机械中才能用到 零部件。零部件。16 连杆是连杆是内燃机中的一个构件内燃机中的一个构件，它由连杆体，它由连杆体1 1、连杆盖、连杆盖2 2、轴、轴瓦瓦3 3、4 4和和5 5以及螺栓以及螺栓6 6、螺母、螺母7 7、开口销、开口销8 8等零件构成。等零件构成。六、连杆六、连杆17研究内容：研究内容：1、常用机构常用机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构 等）的工作原理、结构特点、运动学和动力等）的工作原理、结构特点、运动学和动力 学。学。2、通用零件通用零件（联接零件如螺栓、键、销；传动零（联接零件如螺栓、键、销；传动零 件如齿轮、带、链；轴系零件如轴、轴承、联件如齿轮、带、链；轴系零件如轴、轴承、联 轴器）的强度、刚度、耐磨性、润滑、装配和轴器）的强度、刚度、耐磨性、润滑、装配和 材料选择等。材料选择等。18课程性质：课程性质：技术基础课技术基础课 作用作用：承前启后承前启后 本课程的特点：是本课程的特点：是工程制图、工程材料及理论力工程制图、工程材料及理论力学，材料力学、金工实习学，材料力学、金工实习等理论知识和实践技能等理论知识和实践技能的综合运用。的综合运用。同时，通过本课程的学习，可为今后进行机械设计同时，通过本课程的学习，可为今后进行机械设计基础课程设计打下基础。基础课程设计打下基础。通过本课程的学习和课程设计实践，可以培养同学通过本课程的学习和课程设计实践，可以培养同学们初步具备运用手册设计简单机械设备的能力，为们初步具备运用手册设计简单机械设备的能力，为今后操作、维护、管理、革新设备创造条件。今后操作、维护、管理、革新设备创造条件。02 本课程在教学中的地位本课程在教学中的地位19机械设计机械设计-设计实现预期功能的新机械或改进原有设计实现预期功能的新机械或改进原有机械的性能。机械的性能。基本要求基本要求：在满足预期功能的前提下，在满足预期功能的前提下，性能好、效性能好、效率高、成本低、安全可靠、操作方便、维修简单和率高、成本低、安全可靠、操作方便、维修简单和造型美观。造型美观。机械设计的内容：机械设计的内容：1.1.确定确定机械的工作原理，选择合宜的机构机械的工作原理，选择合宜的机构；2.拟定设计方案；拟定设计方案；3.进行运动分析和动力分析，计算各构件上的载荷；进行运动分析和动力分析，计算各构件上的载荷；4.进行零部件工作能力计算、总体设计和结构设计。进行零部件工作能力计算、总体设计和结构设计。03 机械设计的基本要求和一般过程机械设计的基本要求和一般过程20 3）仔细观察实物和模型，欢迎到实验室参观，并动）仔细观察实物和模型，欢迎到实验室参观，并动 手组装各种机构。手组装各种机构。课程安排：课程安排：共共40学时。学时。要求：要求：1）作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整，作业）作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整，作业 量未达到规定者不能参加考试。量未达到规定者不能参加考试。2）上课认真听讲，及时消化，不主张占用较多的课）上课认真听讲，及时消化，不主张占用较多的课 外时间。外时间。21