机密 第 - 1 - 页 2013/11/29
机械,机器和机构的总称。机器由机构组成,机构有构件组成,构件可以是单一的零件,也可以是几个零件的组合体称为部件。
精密机械设计,1.开发性设计2.适应性设计3.变参数设计。调查决策阶段,研究设计阶段,试制阶段,投产销售阶段。
材料
工程材料:
用途分:结构材料(工程上要求强度,韧性,塑性,硬度,耐磨性等力学性能的材料)和功能材料(具有电,光,声,热,磁等功能和效应的材料)。
材料结合键分:金属材料(黑色金属:铁基金属材料和有色金属材料),无机非金属材料,有机材料。
硬度:表示材料表面在一个小体积范围内抵抗弹性形变,塑性形变或破裂的能力。 材料硬度愈高,强度(包括接触强度)和耐磨性就愈高,但塑性愈低。 硬度指标,HBS布氏硬度,HRC洛氏硬度,HV维氏硬度。布洛维
钢材力学性能,1.钢的含碳量愈高,材料的强度和硬度愈高,但塑性将显著降低,其他各种性也降低。2.合金元素可以提高和改善钢材的综合力学性能P19,3.低温下强度有所增强,而塑性和冲击韧性则有所下降。
黑色金属 1.低碳钢<0.25%,中碳钢0.25Z%~0.60%,高碳钢>0.60%。 低合金钢(质量分数)<5%,中合金钢5%~10%,高合金钢>10%。 2.铸钢 3.灰铸铁,抗压强度高于抗拉强度,适用于制造在受压状态下工作的零件。 4.球墨铸铁 有色金属 1.铜合金2.铝合金 3.钛合金。 非金属材料 工程塑料 橡胶 人工合成矿物 复合材料
钢的热处理 内部结构变化。热处理1.退火 加热临界温度随炉缓慢冷却 软化钢件,细化晶粒,消除残余应力 2.正火 在空气中冷却 用于零件的最终热处理以便后续切削加工 3.淬火 投入水,盐水或油中迅速冷却 提高零件的硬度和耐磨性 4.回火 淬火之后重新加热冷却 降低钢的脆性,淬火后必要进行的工序
表面热处理 1.表面淬火 钢的含碳量以0.40%~0.50%为宜 2.化学热处理 组织和成分都变化
平面机构
机构是按一定方式联接的构件组合体,是用来传递运动和力或改变运动的形式。机构是由构件组合而成的。
在机构中每个构件以一定的方式与其他构件相互联接。
运动副 使两构件直接接触,而又能产生一定相对运动的联接(可动联接)称为运动副。构件之间的接触为点,线,面三种。
运动副要素 这些构成运动副的点、线、面称为运动副要素。
平面运动副和空间运动副。按构成运动副的两构件间的相对运动是平面运动还是空间运动,把运动副分为
第 - 1 - 页 共 5 页
机密
平面运动副和空间运动副。
第 - 2 - 页 2013/11/29
自由度,把构件具有的独立运动数目(或确定构件位置的独立参变量的数目)称为自由度。作平面运动的自由构件具有三个自由度。1)沿x 轴的移动(x坐标),2)沿y 轴的移动(y坐标),3)绕垂直于XOY平面的轴转动(a角度)
约束,对独立运动所加的限制称为约束。每加上一个约束,构件便失去一个自由度。
平面运动副的形式1.具有一个独立相对转动的运动副称为转动副。如轴颈和轴承的联接、铰链的联接等。 2.具有沿一个方向独立相对运动的运动副称为移动副。如矩形导轨的运动件和承导件。 3.具有一个约束而相对自由度等于2的平面运动副。一般形式为一个独立相对转动和一个独立相对移动P65,不存在约束一个相对转动而保留两个独立相对移动的运动副。
高副和低副 按接触特性分,点接触和线接触的运动副称为高副,面接触的运动副称为低副。平面低副有两个约束(转动副和移动副),平面高副有一个约束(3)
机构各构件间的相对运动,只取决于机构中的所有运动副的类型、数目及其相对位置(回?转副的中心位置,移动副的中心线位置和高副接触点的位置)
平面机构的运动简图 用简单的线条和符号来代表构件和运动副,并按一定比例表示各运动副间的相对位置,表明机构各构件间相对运动关系的简单图形。机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性。
?运动副和构件的表示P66~67
机构运动简图的绘制:1)绘制机构运动简图时,首先要搞清楚所要绘制机械的结构和动作原理,2)然后从原动件开始,按照运动传递的顺序,仔细分析各构件相对运动的性质、确定运动副的类型和数目;3)合理选择视图平面,通常选择与大多数构件的运动平面相平行的平面为视图平面;选取适当的长度比例尺;4)按一定的顺序进行绘图,并将比例尺标注在图上。
若干构件以运动副联接而成的系统称为运动链,运动链中的每个构件至少包含两个运动副要素称为闭式链,运动链中有的构件只包含一个运动副元素称为开式链。
机构 将运动链的一个构件固定为机架,另一个或几个构件(作为原构件)做独立运动时,其余构件(作为从动件)即随之作确定的运动,该运动链便成为机构。
机构自由度 把机构中各构件相对于机架的所能有的独立运动的数目称为机构的自由度。机构的自由度与构件总数、运动副的类型和数量有关。在一个机构中,机构自由度等于活动构件自由度的总数与运动副引入的约束总数之差:F=3n-2Pl-Ph(n为活动构件数,Pl为低副个数,Ph为高副个数)。
F=0为刚性桁架(静定桁架),F<0为超静定桁架,F>0机构可运动。
机构自由度、原动件数目与机构运动的关系:I.当F<=0时,构件间不可能有相对运动。II.当F>0时,原动件数大于机构自由度,机构会遭到损坏;原构件数小于机构自由度,机构运动不确定;只有当原动件数等于机构自由度时,机构才有确定的运动。 机构具有确定运动的条件 F>0且原动件数等于机构自由度。
第 - 2 - 页 共 5 页
机密 第 - 3 - 页 2013/11/29
计算机构自由度的三种注意情况:(一)复合铰链 在同一轴线上有两个以上的构件用转动副联接时,则形成复合铰链。若有m个构件用复合铰链联接时,则应含有(m-1)个转动副。(二)局部自由度 在有些机构中,某些构件所产生的局部运动,并不影响其他构件的运动。我们把这些构件所产生的这种局部运动的自由度,称为局部自由度。计算机构自由度时除去不算。(三)虚约束 在机构中,有些运动副的约束可能与其他运动副的约束重复,因而这些约束对机构的运动实际上并无约束作用,故称此类约束为虚约束。应将虚约束除去不计。机构的虚约束常发生在下述几种情况:l )当不同构件上两点间的距离保持恒定时,若在两点间加上一个构件和两个转动副,虽不改变机构运动,但却引人一个虚约束。2 )当两构件构成多个移动副,而其导路又互相平行时,或两构件构成多个转动副,而其轴线互相重合时,则只有一移动副或一个转动副起约束作用,而其余的都视为虚约束。3 )机构中对运动不起作用的对称部分会出现虚约束 P70~71
平面机构的高副低代 为了便于对含有高副的平面机构进行分析研究,可以将机构中的高副根据一定的条件虚拟地以低副来加以代替,这种高副以低副代替的方法称为高副低代。条件:为了使机构的运动保持不变,代替机构和原机构的自由度、瞬时速度和瞬时加速度必须完全相同。高副低代最简单的方法就是用两个转动副和一个构件来代替一个高副,这两个转动副分别在高副两轮廓接触点的曲率中心处将替代机构与构成高副的两构件联接在一起。特例:1)如果两接触轮廓之一为直线,而直线的曲率中心趋于无穷远,所以该转动副演化成移动副,如图4-16b、c所示。2)如两接触轮廓之一为一点,,那么因为点的曲率半径为零,其代替方法如图4-17b。P72~73 图4-16,4-17
机构组成原理:任何机构都可以看成是由若干个基本杆组依次联接于原动件和机架上而构成的。
基本杆组 最简单的自由度为零的构件组称为组成机构的基本杆组。对基本杆组有F=3n-2Pl=0(全为低副),故3n=2Pl。两个构件三个低副为II级杆组(最简单杆组,没有I级杆组),四个构件六个低副且有一个包含三个低副的构件称为III级杆组。机构的级别取决于其所含基本杆组的最高级别。
机构是可以用基本杆组依次联接到原动件和机架上组合而成的。
平面机构的结构分析 机构结构分析的步骤:l )计算自由度、确定原动件;2 )通常由远离原动件的构件开始,先试拆Ⅱ级杆组,如不行再依次拆Ⅲ级和Ⅳ级杆组。当分出一个基本杆组后,第二次拆组时仍从最简单的Ⅱ级杆组开始拆,直到剩下机架和原动件为止。(适用于原动件为连架杆);3)杆组的增减不应改变机构的自由度,即拆出一个杆组后,剩余机构不允许残存只属于一个构件的运动副(虚约束)和只有一个运动副的构件(局部自由度),原动件不在此类。
平面连杆机构 由若干刚性构件用低副(回转副、移动副)联接而成的一种机构。传递运
动,放大位移或改变位移的性质。
铰链四杆机构 曲柄摇杆机构,双曲柄机构,双摇杆机构。曲柄存在条件:曲柄为最短杆,最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和。
如果铰链四杆机构中的最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时,则只能构成双摇
第 - 3 - 页 共 5 页
机密 第 - 4 - 页 2013/11/29
杆机构。
带传动动 平带传动 V带传动 园带传动 多谢带传动
齿轮传动 传递任意两轴之间的运动和转矩,变换运动的方式 变速
轴 按所受载荷和应力:心轴,转轴,传动轴;按中心线形状:直轴,曲轴,钢丝软轴
联轴器和离合器是用来连接两根轴,使之一同回转并传递转矩的一种部件。联轴器只有在运动停止后用拆卸的方法才能把轴分离;离合器则可在运动中随时使两轴分离或接合。
支承 由运动件和承导件组成。按摩擦性质分:滑动摩擦支承;滚动摩擦支承;弹性摩擦支承;流体摩擦支承;静电支承,磁力支承
滚动轴承组成:外圈(装载机架或机械的零部件上),内圈(装在轴颈上,随轴一起转动),滚动体,保持架
滚动轴承的代号:前置代号,基本代号,后置代号
基本代号 类型代号 尺寸系列代号 内径代号 e.g.6208 轴承类型代号0 双列角接触球轴承,1调心球轴承,2调心滚子轴承和推力调心滚子轴承,3圆锥滚子轴承,4双列深沟球轴承,5推力球轴承,6深沟球轴承,7角接触球轴承,8推力圆柱滚子轴承;尺寸系列代号 宽度 0窄1正常2宽3宽直径系列代号 0 1特轻2轻3中4重5超重;内径代号10以内加上“/”,10 00 12 01 15 02 17 03 20以上除以5(则最小为04*5=20) 前置代号 L,R,K,WS/GS ;后置代号 公差等级代号0 6 6x 5 4 2
导轨 运动件 作直线运动的零件,承导件 导轨的导向面 棱柱面,圆柱面
热双金属弹簧 用两个具有不同膨胀系数的薄金属片钎焊
联接 可拆联接(可拆开)和永久联接(拆开至少有一个或一个以上的零件会遭受严重破坏) 可拆联接 螺钉与螺纹联接 销钉联接和键联接 不可拆联接 焊接,铆接,胶接 ,压合,铸合
常用仪器 微动仪器,锁紧仪器,示数仪器,隔振器 隔振器 积极隔震 消极隔振
第 - 4 - 页 共 5 页

