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1、工业设计工程基础创意机构与控制基础,周旭,答 疑：随堂答疑,办公地点:机械设计教研室（机械楼307）办公室电话：8244277手机号码：,主要参考书,1 何存兴.液压传动与气动传动.武汉:华中理工大学出版社，19982 卢玉明.机械设计基础（第六版）.北京：高等教育出版社,1998年5月3 郑文纬，吴克坚.机械原理（第七版）.北京：高等教育出版社,1997年7月4 顾永杰电工电子技术实训教程上海：上海交通大学出版社，19995 左键民.液压与气压传动.机械工业出版社 1999.10第二版6 吴宗泽机械设计(第一版)北京:高等教育出版社，2001年7月7 邱宣怀机械设计(第四版)北京:高等教育出
2、版社，1997年7月,8 彭文生机械设计(第二版)武汉:华中科技大学出版社，2000年3月9 钟毅芳等主编.机械设计(第二版)武汉:华中科技大学出版社，200310杨可桢,程光蕴.机械设计基础.北京:高等教育出版社,1999年6月第四版11郭兴朴.电机与控制.北京：机械工业出版社，2003.112秦曾煌.电工学（4版）.北京：高等教育出版社，1997.313盛文康.实用家电小产品制作200例.北京：科学出版社，1994,14朱新才.液压传动与控制.重庆：重庆大学出版社，199615林信隆.创意性机构设计.台北：全华科技图书股份有限公司印行，198116王庭树等.液压与气动技术.北京：国防工业出
3、版社，199817郝鸿安.555集成电路实用电路集.上海：上海科学普及出版社，198918金国砥.电子线路图识读入门.杭州：浙江科学技术出版,工业设计工程基础,第一篇 机构学基础第二篇 机械创意机构设计基础第三篇 液压与气动装置第四篇 电动力创意装置设计基础第五篇 综合实例（自学）,第一篇 机构学基础,第1章 机械传动基本知识第2章 常用典型机构,第1章 机械传动基本知识,1.1 概述1.2 运动副及其分类1.3 机械运动1.4 平面机构的运动简图1.5 运动的传递,本课程研究对象为：机械,机械,机器,斜面,任何机械都经历了：简单复杂的发展过程。,机械人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物 的
4、组合体。,机构,（包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、卷扬机、叉车、电梯电脑控制）。一般而言，机械是机器和机构的总称,杠杆,起重轱辘,滑轮组,手动(电动)葫芦,现代起重机,起重机的发展历程：,1.1 概述,机器根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组 合体。,机构能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件 实物的组合体。如：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等。种类有限,如:缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用机器、起重机等。,机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但具有相同的基本特征。,典型机器的分析：,1.内燃机,内燃机,组成：,汽缸体1、,活塞2、,进气阀3、,排气阀4、,连杆5、,曲轴6、
5、,凸轮7、,顶杆8、,齿轮9、10,工作原理：,1.活塞下行，进气阀开启，混合气体 进入汽缸；,2.活塞上行，气阀关闭，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，两气阀关闭；,4.活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。,循环运动的结果，使曲轴输出连续的旋转运动,设计：潘存云,进气,压缩,爆炸,排气,内燃机的工作过程：,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：,内燃机各部分的作用：,曲柄滑块机构,凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为：,凸轮机构,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：,齿轮机构,各部分协调动作的结果：,机器的共有特征：
6、,人造的实物组合体；,各部分有确定的相对运动；,代替或减轻人类劳动完成有用功或实现能量 的转换-机器的作用,机器的分类：,原动机实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机）种类有限,工作机完成有用功（如机床等）种类繁多,加工机器、信息机器、运输机器,工作机的组成：,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。,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。,控制部分保证机器的启动、停止和正常协调动作。其关系如下,原动机,传动,工作,控制,控制器(控制),电动机(原动),带(传动),减速器(传动),波轮(工作),分析自动洗衣机的组成：,同理，通过对
7、典型机构进行分析可知：,机构的共有特征：,人造的实物组合体；,各部分有确定的相对运动；,用来传递力或实现运动的转换。,机构的分类：通用机构和专用机构。,通用机构用途广泛，如齿轮机构、连杆机构等。,专用机构只能用于特定场合，如钟表的擒纵机构。,机器与机构的关系：,任意复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组合而成的。,由机器与机构的共有特征可知：机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不同），故统称为机械。,名词术语解释:1.构件 独立的运动单元,内燃机中的连杆,1.2 运动副及其分类,内燃机连杆,零件 独立的制造单元,2.运动副,a)两个构件、b)直接接触、c)有相对运动,运动副元素直接接触的
8、部分（点、线、面）例如：凸轮、齿轮齿廓、活塞与缸套等。,定义：运动副两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的连接。,三个条件，缺一不可,运动副的分类：1)按引入的约束数分有：,III级副,I级副、II级副、III级副、IV级副、V级副。,2)按相对运动范围分有：平面运动副平面运动,平面机构全部由平面运动副组成的机构。,IV级副,例如：球铰链、拉杆天线、螺旋、生物关节。,空间运动副空间运动,V级副1,V级副2,V级副3,空间机构至少含有一个空间运动副的机构。,3)按运动副元素分有：高副点、线接触，应力高。,低副面接触，应力低,例如：滚动副、凸轮副、齿轮副等。,例如：转动副（回转副）、移动副。
9、,移动副：两构件只能沿接触面的轴向产生相对运动的运动副。转动副：以转动面作为接触面，两构件只能以接触面的中心轴线作为转动轴进行转动运动。螺旋副：以螺旋面作为接触面，两构件在绕中心轴线作相对转动的同时，还产生轴向运动。圆柱副：以转动面作为接触面，两构件不仅能以接触面的中心轴线作为转动轴进行转动，并可沿接触面的中心轴线的作轴向移动。,常见运动副符号的表示:国标GB446084,移动副,转动副,高副,常用运动副的符号,运动副名称,运动副符号,两运动构件构成的运动副,转动副,移动副,两构件之一为固定时的运动副,平面运动副,平面高副,螺旋副,空间运动副,圆柱副,空间运动副,构件的表示方法:,一般构件的表
10、示方法,杆、轴构件,固定构件,同一构件,三副构件,两副构件,一般构件的表示方法,运动链两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统。,注意事项:,画构件时应撇开构件的实际外形，而只考虑运动副的性质。,闭式链、开式链,3.运动链,机构,定义：具有确定运动的运动链称为机构。,机构是由若干构件经运动副联接而成的,1.3 机械运动,机架作为参考系的构件，如机床床身、车辆底盘、飞机机身。即相对固定的构件,机构的组成：机构机架原动件从动件,原（主）动件按给定运动规律运动的构件。从动件其余可动构件。,机械传动系统：由一个机构或若干个机构组成，用以实现预定运动要求和动力传递的系统。按机构的运动可分为以下三种简单
11、的运动：平面运动，螺旋运动，球面运动。,机构的平面运动包括转动、移动和既转动同时又移动的平面复合运动。移动可分为直线运动和曲线运动。,滑块3的运动是移动。曲柄1的运动是转动。连杆2的运动是平面复合运动，既转动同时又移动。,平面运动 在机构中，各活动构件上任一点相对于机架的运动轨迹均被约束在某一平面上的运动，且各点的运动平面相互平行。,螺旋运动 物体绕一轴线转动，同时按一定比例轴向移动的运动。,球面运动 物体上的所有各点，分别与某一确定点保持一定距离移动的运动。,1.4 平面机构的运动简图,机构运动简图用以说明机构中各构件之间的相对 运动关系的简单图形。,作用：1.表示机构的结构和运动情况。,2
12、.作为运动分析和动力分析的依据。,常用机构运动简图符号,机构运动简图应满足的条件：1.构件数目与实际相同,2.运动副的性质、数目与实际相符,3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构 成比例。,绘制机构运动简图,顺口溜：先两头，后中间，从头至尾走一遍，数数构件是多少，再看它们怎相联。,步骤：1.运转机械，搞清楚运动副的性质、数目和构件数目；,4.检验机构是否满足运动确定的条件。,2.测量各运动副之间的尺寸，选投影面（运动平面），绘制示意图。,3.按比例绘制运动简图。简图比例尺：l=实际尺寸 m/图上长度mm,思路：先定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运动传递路线，确定构件数
13、目及运动副的类型，并用符号表示出来。,举例：绘制破碎机和偏心泵的机构运动简图。,绘制图示鳄式破碎机的运动简图。,1-机架，2-偏心轴，3-动颚板，4-推力板，5-定颚板。,5,构件用数字表示运动副用字母表示,绘制图示偏心泵的运动简图,偏心泵,机构运动简图绘制 例3,1.4 平面机构运动简图,1.5 运动的传递,机构传递运动方法的三种形式：直接接触的运动传递、利用中间连接件的运动传递、以流体为中间传动介质的运动传递。,1.5.1 直接接触的运动传递 输入运动的原动件与输出运动的从动件直接接触进行的运动的传递。三构件机构：原动件、从动件、机架。结构简单，能承受很大载荷，且能实现微位移传动，应用十分
14、广泛。常见的有：斜面机构，螺旋机构，齿轮机构，凸轮机构。,直接接触的运动传递,1.5.2 利用中间连接件的运动传递 输入运动的原动件与输出运动的从动件是通过中间连接件间接接触进行的运动的传递。分为刚性连接件运动传递和挠性连接件运动传递。刚性连接件运动传递:四杆机构。挠性连接件运动传递：带传动、绳传动和链传动等。,四杆机构,设计：潘存云,带传动,链传动,1.5.3 以流体为中间传动介质的运动传递以空气、水、油等流体为中间传动介质的传动机构。,以流体为中间介质,液压传动,翻斗车,1翻斗；2机架；3活塞；4活塞杆,设计：潘存云,这类机构应用广泛，如液压泵、液压起重机械、车辆液压减振装置及气动刹车装置、液压千斤顶、翻斗汽车、气动铆钉枪、本工气钉枪等。采用这类机构，可简化机器的结构，使传动平稳，操作简便，易于实现自动化。当前在机构传动中使用的液体介质主要是液压油和压缩空气。,本章重点：机构与机械基本概念，运动副、构件的概念。机构运动简图的测绘方法。,作 业,1-1试画出机构学研究的三大机构(齿轮机构、连杆机构、凸轮机构)的简图。1-2机器与机构的区别是什么？1-3构件与零件的区别是什么？为什么构件可由若干个零件组成？,
