机械设计基础与钳工

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1、机械设计基础知识篇1机械概念起源机械（machine）,源自于希腊语之mechine及拉丁文mecina，原指“巧妙的设计”，作为一般性的机械概念，可以追溯到古罗马时期，主要是为了区别与手工工具。现代屮文之“机械”一词为机构（mechanism）和机器（machine）的总称。机械的特征有：•机械是一种人为的实物构件的组合。•机械各部分之间具有确定的相对运动。机器具备机构的特征外，还必须具备第三个特征即能代替人类的劳动以完成有用的机械功或转换机械能，故机器能转换机械能或完成有用的机械功的机构。从结构和运动的观点来看，机构和机器并无区别泛称为机械。机构和机器的定义

2、来源于机械工程学，属于现代机械原理中的最基本的概念，中文机械的现代概念多源自日语之“机械”一词，日本的机械工程学对机械概念做如下定义（即符合下而三个特征称为机械machine）:•机械是物体的组合，假定力加到其各个部分也难以变形。•这些物体必须实现相互的、单一的、规定的运动。•把施加的能量转变为最有用的形式，或转变为有效的机械功。2机械元素及常见机构2.1机械元素运动副一一两构件直按按触而又能产生一定形式的相对运动的联接。低副一一两构件通过面接触组成的运动副。两钩件通过点或线接触组成的运动副称为高副。常见运动副如表1所示。机构中的构件按其运动性质可分为三类：（1

3、）机架，（2）原动件、（3）从动件。运动副以及带有运动副元素的构件的画法见表2:机构运动简图常用符号（摘自GB4460-85）。组成机械的各个相对运动的实物称力构件，机械小不可拆的制造单元体称力零件。如图1所示内燃机及其简化图。图1内燃机简图从运动观点看巾滑块机构、凸轮机构及齿轮机构组成；从制造观点看由齿轮、活塞、连杆、曲轴及弹簧等零部件构成。表1简单运动副名称厂g］形简囝符号约束条件数自由度数级别球面髙副令15I柱面髙副24II球面低副33III球销副1~42圆柱副42IV镅旋副51V转动副/51V移动副—IHJ_

4、_51V1平面高副IV表2机构运动简图常川符

5、兮（摘GB4460-85）名称符号名称符号三副元索构件Ifi轮tt条机构转动副圓锥齿轮机构棘轮机构链传动类壓符号，标注件轮袖连心线h方滾于链并齿肜链W2.1常见机构常见机构有平面连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、间歇机构、带传动及链传动机构等。2.1.1连杆机构2.1.1.1平面四杆机构的类型平面连杆机构是内一定数量的构件用低副（回转则利移动副）联接而成的平面机构，故又称为平面低副机构。由于平面连杆机构屮的构件大多数呈杆状，因此又常简称为“杆”。叫杆机构不仅应用非常广泛，而且是组成多杆机构的基础。平面四杆机构可分为两类：铰链四杆机构和曲柄滑块机构。在铰链四杆机构中，

6、根据连架杆是曲柄还是摇杆乂可分为三种基木型式；曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双谣杆机构。铰链四杆机构存在曲柄的条件：（1）最短杆与最长杆的长度之和，小于或等于其余两杆长度之和；（2）连架杆和机架中必有一个是最短杆。根据上述曲柄存在条件可得以下推论：①铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则取最短杆的相邻杆为机架时，得曲柄摇杆机构；取最短杆为机架时，得双曲柄机构；取与最短杆相对的杆为机架时，得双摇杆机构。②铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和，则不论取何杆为机架时均无曲柄存在，而只能得双摇杆机构。2.1.1.2

7、平面四杆机构的演化平面四杆机构的演化：（1）扩大回转副；（2）回转副转化为移动副；（3）选取不同的构件作为机架K18-24双滑块机构罔18-25椭阳仪23■1UIIIWIHIIHIHIIIIUINI十宁捫块联轴器缝纫饥引线机中正弦机构*<

8、CA/GtzK一》K+T芷切机构2.1.1.3平面叫杆机构的特性(1)急回特性(2)最小传动角(压力角)(3)死点2.2.1齿轮机构齿轮化功机构处机器及仪表应用最广泛的一种机构。其主要功能是:(1)传递空间任意的轴问的运功和动力；(2)变换运动方式，将转动变为移动或将移动变为转动p（3）变速，将鬲转速变成低转速或将低转速变成尚

9、转速；在机器小通常是齿轮机构实现减速，而在仪表中除用于减速外还常用于增速一一起传动放大作。齿轮传递的类型有：平面齿轮运动（相对运动为平面运动，传递平行轴间的运动）直齿圆柱齿轮传动（轮齿与轴平行）斜齿圆柱齿轮传动（轮齿与轴不平行）齿轮传动外啮合内啮合齿轮齿条外啮合内啮合齿轮齿条人字齿轮传动（轮齿成人字形）空间齿轮运动（相对运动为空间运动，传递不平行轴间的运动）传递相交轴运动（锥齿轮传动）直齿斜齿曲线齿交错轴斜齿轮传传递交错轴运动蜗轮蜗杆传动准双曲面齿轮传动外啮合直齿I則柱齿轮传动内啮合直齿闘柱齿齿轮齿条传动（直齿外啮合斜齿閫柱齿轮传动条）轮传动人字齿轮传动齿轮齿条

10、传动（斜齿直齿圆锥齿轮传