工程机械机械基础.ppt

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1、1、工程机械定义及在国民经济中的地位 就一般意义上来说，凡是用于工程施工的就一般意义上来说，凡是用于工程施工的机械、设备统称为工程机械。广泛应用于：机械、设备统称为工程机械。广泛应用于： 公路铁道工程施工；公路铁道工程施工； 建筑工程施工；建筑工程施工； 水利工程施工；水利工程施工； 港口码头建设；港口码头建设； 矿山开采；矿山开采； 国防工程建设等。国防工程建设等。 因此、现代经济建设离不开工程机械。因此、现代经济建设离不开工程机械。2、本课程内容： 施工机械的基本知识、各种施工机械的施工机械的基本知识、各种施工机械的类型、结构特点、使用性能、施工方法、生类型、结构特点、使用性能、施工方法、

2、生产率核算等。产率核算等。工程工程 机械机械凿岩与风动机械挖掘机械工程起重机械压实机械路面机械铲土运输机械钢筋混凝土机械桩工机械工程机械工程机械基础基础目的目的：了解工程建设中可采用的机械化施工手段，了解工程建设中可采用的机械化施工手段，构筑从事工程机械专业技术工作所必要的专业基构筑从事工程机械专业技术工作所必要的专业基础知识。础知识。目标目标: 通过学习，掌握各类工程机械的基本用途、通过学习，掌握各类工程机械的基本用途、机型种类、作用、各种工作装置的基本工作原理机型种类、作用、各种工作装置的基本工作原理及其性能特点。及其性能特点。3、本课程目的及目标：第一章 机械基础 1818世纪后期：世纪

3、后期：蒸气机蒸气机 1919世纪中叶：世纪中叶：发电机发电机 2020世纪初：世纪初：内燃机内燃机 二战后：二战后：机械与电脑结合机械与电脑结合 2020世纪世纪8080年代：年代：机械信息化机械信息化第一章第一章 机械基础机械基础一、一、 概述概述 工程一词源于拉丁语工程一词源于拉丁语ingeniereingeniere，意为设计或发，意为设计或发明。它是科学的某种应用，使自然界的物质和能源明。它是科学的某种应用，使自然界的物质和能源的特性能够通过各种结构、机器、产品、系统以最的特性能够通过各种结构、机器、产品、系统以最短的时间和精而少的人力做出高效、可靠且对人类短的时间和精而少的人力做出高

4、效、可靠且对人类有用的东西。有用的东西。 科学科学定义：定义： 是研究机械产品（或系统）的性能、设计和制是研究机械产品（或系统）的性能、设计和制造的基础理论和技术的科学。造的基础理论和技术的科学。1.1 1.1 机械工程定义及地位机械工程定义及地位 机械 人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的组合体。以下哪些属于机械？火车、 飞机、 枪炮、 动物、 车站、 石头、 立交桥、 流星、 太阳系、 收音机、 电视机 任何机械都经历了：简单复杂的发展过程。起重机的发展历程：斜面杠杆起重轱辘滑轮组手动(电动)葫芦现代起重机（包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、卷扬机、叉车、电梯电脑控制）。w 机械的类型 动

5、力机器：实现机械能与其它形式之间的转换。 如内燃机、涡轮机、发电机、电动机w 机械的类型 器械或装备：做机械功或搬运物品，即变换物料。 如机床、收割机、汽车、起重机、机械手等信息机器（仪器）：传递、获取或传递信息。 如照相机、打印机、复印机、放映机、绘图机等w 机械的类型 机械工业在现代化建设中的作用 解放人（体力、部分脑力劳动、提高生产率、改善劳动条件）； 便于实现产品标准化、系列化和通用化、便于实现高度的机械化、 电气化和自动化； 体现国家现代化建设水平，为国民经济各个部门提供装备和促进 技术改造； 大量地设计制造和广泛采用各种先进的机器，可大大加强国民经 济发展的力度，加速我国的现代化建

6、设。F机械：机械：由一些由一些标准或者非标标准或者非标准零部件构成准零部件构成的用来传递能的用来传递能量、力或者运量、力或者运动的装置。是动的装置。是机构和机器的机构和机器的总称。总称。1.2 1.2 机械定义机械定义机械是物体的组合。机械是物体的组合。物体必须实现物体必须实现相互相互的、的、单一单一的、的、确定确定的运动。的运动。把施加的把施加的能量能量转变为最转变为最有用的形式，或转变为有用的形式，或转变为有效的有效的机械功机械功。 典型机器实例全自动洗衣机：机械控制式电气控制式模糊控制式 除了控制方式以外，上述三种洗衣机的主要传动系统没有很大的差别。潘存云教授研制1 1、机器与机械零件典

7、型机械实例减速器减速器 潘存云教授研制典型机械实例工业机器人潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制示教盒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。工业机器人的组成工业机器人的组成 操作手在控制系统的指挥下，完成各种复杂的作业。 操作手控制系统示教盒（编程器） 典型机器实例全自动洗衣机；减速器；工业机器人由以上实例，可归纳得出：润滑、显示、照明等辅助系统原动机传动装置执行机构控制系统 传动装置在原动机与执行机构之间传递运动、转换运动方式的装置。机械传动装置是本章研究的主要内容之一。 机 器 机器：既能实现确定的机械运动，又能做有用的机械功，或者能传递或转换能量

8、、物料、信息等。如 车 床实现确定的机械运动，又作有用的机械功 内燃机转换能量 机械手传递物料照相机传递信息 机构：仅能传递或转换运动。如 齿轮机构传递运动摇头风扇连杆机构 凸轮机构转换运动 机械：是机器和机构的总称。 由此可见：由此可见：定义：定义： GB10853-89 GB10853-89 机器理论与机构学术语机器理论与机构学术语机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。机构是用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统。构件构件：组成机器的各个相对运动的实物。 是机器中独立运动的单元体，由一个或几个零件组成。2、构件和零件单一零件

9、单一零件曲轴曲轴多个零件的刚性组合多个零件的刚性组合连杆连杆构件是机械中运动的单元体，零件是机械中制造的单元体。零件：零件：机械中不可拆的制造单元体。 零件可分为两类：专用零件：特定机器中所使用的零件，如活塞、曲轴、叶片通用零件：各类机器中普遍使用的零件，如齿轮、轴、螺栓等部件：为完成同一使命在结构上组合并协同工作的零件如轴承、减速器。机器与机械零件的关系 对于一台机器这个总体来说，一切零件都是它的局部，他们必须受全局的制约。各个零件在机器中，或按确定的位置相互连接，或按给定的规律做相对运动，共同为完成机器的功能而发挥各自的作用。所以任何机器的性能都是建立在它的主要零件的性能或某些关键零件的综

10、合性能的基础之上的。所以，要想设计制造出好的机器，必须很好地设计或选择它的零部件。明确设计要求提出设计方案 总体设计 结构设计 试制鉴定 产品定型信息反馈以减速器设计制造为例从中选出最佳方案 在设计过程中，这些步骤是相互交错、反复进行的。设计者要从实际出发，注重调查研究，善于学习，在实践中不断积累设计经验，以期取得最佳成果。nT，限制条件：通用化、标准化等齿轮减速（直齿、斜齿、蜗杆等）带齿轮链 或 带齿轮等总体传递运动简图：（电机带齿轮减速器链运输带）总装图、零部件图及技术条件工厂试制、评价、论证从一个设计实例看机械设计的一般过程社会需求社会需求设计任务设计任务方案设计方案设计结构设计结构设计

11、编制技术文件编制技术文件机械设计中常用材料机械设计中常用材料 1、金属材料力学性能好，能满足机械多种性能和用途要求，应用广泛2、高分子材料原料丰富，耐腐蚀性好，主要用于化工设备和冷冻设备中3、陶瓷材料硬度高、耐磨、耐腐蚀、熔点高。主要用于切削刀具等结构中。4、复合材料具有较高的强度和弹性模量，主要用于航空、航天领域中。机械设计中常用材料机械设计中常用材料 1、金属材料力学性能好，能满足机械多种性能和用途要求，应用广泛2、高分子材料原料丰富，耐腐蚀性好，主要用于化工设备和冷冻设备中3、陶瓷材料硬度高、耐磨、耐腐蚀、熔点高。主要用于切削刀具等结构中。4、复合材料具有较高的强度和弹性模量，主要用于航

12、空、航天领域中。二、常用机构二、常用机构1.连杆机构连杆机构二、常用机构二、常用机构2.凸轮机构凸轮机构二、常用机构二、常用机构3.齿轮机构齿轮机构二、常用机构二、常用机构4.带传动机构带传动机构二、二、 常用机构常用机构5.链传动机构链传动机构二、二、 常用机构常用机构6.棘轮步进机构棘轮步进机构二、二、 常用机构常用机构7.螺旋机构螺旋机构2.1 2.1 机构运动简图及运动幅机构运动简图及运动幅运动副：机构中两构件互作一定相对运动的活动联接。运动副：机构中两构件互作一定相对运动的活动联接。 按接触情况分：有面接触的低副和点或线接触的高副。按接触情况分：有面接触的低副和点或线接触的高副。 按

13、平面或空间机构分，属于平面机构的有转动副、移动副按平面或空间机构分，属于平面机构的有转动副、移动副和平面高副，属于空间机构中的有球面副、和平面高副，属于空间机构中的有球面副、 球销副、球销副、 螺旋副螺旋副和圆柱副等。和圆柱副等。 2.1 2.1 机构运动简图及运动幅机构运动简图及运动幅2.2 2.2 连杆机构连杆机构 机器的主体部分由许多运动构件组成，用于传递运动和机器的主体部分由许多运动构件组成，用于传递运动和力。平面连杆机构是许多构件用低副连接组成的平面机构。力。平面连杆机构是许多构件用低副连接组成的平面机构。 铰链四杆机构是平面连杆机构的基本形式。由此可演变成：铰链四杆机构是平面连杆机

14、构的基本形式。由此可演变成：曲柄滑块机构曲柄滑块机构导杆机构导杆机构2.2 2.2 连杆机构连杆机构定块机构定块机构摇块机构摇块机构v齿轮的用途很广，是各种机械设备齿轮的用途很广，是各种机械设备中的重要零件，如机床、飞机、轮中的重要零件，如机床、飞机、轮船及日常生活中用的手表、电扇等船及日常生活中用的手表、电扇等都要使用各种齿轮。都要使用各种齿轮。v齿轮的种类很多，有圆柱直齿轮、齿轮的种类很多，有圆柱直齿轮、圆柱斜齿轮、螺旋齿轮、直齿伞齿圆柱斜齿轮、螺旋齿轮、直齿伞齿轮、螺旋伞齿轮、蜗轮等。轮、螺旋伞齿轮、蜗轮等。v直齿圆柱齿轮直齿圆柱齿轮是最基本，最简单、是最基本，最简单、且且 使用最多的齿

15、轮。使用最多的齿轮。2.3 2.3 齿轮机构齿轮机构齿轮传动的特点：齿轮传动的特点： 传动效率高可达99；在常用的机械传动中，齿轮传动的效率为最高 结构紧凑;与带传动、链传动相比，在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间一般较小； 工作可靠，寿命长；与各类传动相比 传动比稳定;无论是平均值还是瞬时值。这也是齿轮传动获得广泛应用的原因之一； 功率和速度范围应用广。 制造及安装精度要求高，价格较贵。与带传动、链传动相比 精度低时，振动和噪音较大。 不宜于轴间距离大的场合。作用： 不仅用来传递运动、而且还要传递动力。分类开式传动 有简单防护罩，大齿轮浸入油池，润滑得到改善、适于非重要应用；裸露、灰尘、

16、易磨损，适于低速传动。半开式传动闭式传动全封闭、润滑良好、适于重要应用。按类型分按装置形式分按使用情况分硬齿面齿轮（齿面硬度350HBS） 直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动锥齿轮传动人字齿轮传动动力齿轮 传动齿轮 按齿面硬度分软齿面齿轮（齿面硬度350HBS） 以动力传输为主，常为高速重载或低速重载传动。以运动准确为主，一般为轻载高精度传动。按照轮齿的位置按照轮齿的位置外齿轮外齿轮内齿轮内齿轮齿轮的内外啮合形式齿轮的内外啮合形式齿轮齿条齿轮齿条直齿圆锥齿轮传动直齿圆锥齿轮传动 蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动传动比传动比211212zzddi潘存云教授研制潘存云教授研制直径较小的钢质齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮与轴做成一体，称为齿轮轴。否则可能引起轮缘断裂。1. 齿轮轴 常见的结构形式潘存云教授研制潘存云教授研制1. 齿轮轴 二、常见的结构形式e e圆柱齿轮 e 2 mt e e圆锥齿轮e 300mm的铸造锥齿轮。C1潘存云教授研制dh= 1.6 ds (铸钢) ; dh=1.6 ds (铸铁) lh= (1.21.5) ds ,并使lh b c= 0.2b ; 但不小于10 m