机械原理课件第二章.pptx

机械原理课件第二章contents目录机械原理概述机械系统动力学机构学基础机械传动系统设计机械系统优化设计01机械原理概述定义机械原理是研究机械系统运动规律、力的传递和能量转换的一门学科。它涉及到各种机械部件的设计、分析、优化和控制等方面。重要性机械原理是机械工程学科的核心基础，对于机械工程师来说，掌握机械原理是进行机械设计、制造和维护的关键。通过学习机械原理，工程师能够更好地理解机械系统的性能和行为，从而设计出更高效、可靠和安全的机械设备。机械原理的定义与重要性研究物体位置、速度和加速度的变化规律，是分析机械系统运动特性的基础。运动学动力学摩擦学研究力、力矩和力矩平衡等规律，以及它们对机械系统运动的影响。研究摩擦、磨损和润滑的原理，对于机械系统的可靠性和寿命具有重要意义。030201机械原理的基本概念汽车是典型的机械系统，机械原理在汽车设计、制造和维护中广泛应用。汽车工程飞机和航天器的设计和制造需要精确的机械原理知识，以确保安全和可靠性。航空航天工程各种制造设备的设计和优化都需要应用机械原理，以提高生产效率和产品质量。制造业机械原理的应用领域02机械系统动力学 动力学基本概念动力学定义动力学是研究物体运动和力的关系的科学。它主要涉及到分析力和运动的关系，以及运动状态的变化。牛顿第二定律牛顿第二定律是动力学的基础，它表述了力、质量和加速度之间的关系，即F=ma。动量、动量矩和动能这三个物理量是描述物体运动状态的常用方式，它们在动力学中有着重要的应用。刚体是指在外力作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变的物体。刚体动力学主要研究刚体的运动规律和受力分析。刚体的定义刚体的运动可以分为平动和转动两种形式，每种形式都有其特定的运动规律和受力分析方法。刚体的平动和转动刚体在静态或动态平衡状态下，其受力状态可以通过力的合成和分解来分析。刚体的平衡刚体动力学弹性体的基本力学性质弹性体的力学性质包括弹性模量、泊松比、剪切模量和密度等，这些性质决定了弹性体的动态响应特性。弹性体的振动方程弹性体的振动问题可以通过建立振动方程来求解，常用的振动方程包括简谐振动方程和一维波动方程等。弹性体的定义弹性体是指在外力作用下会发生形变的物体。弹性体动力学主要研究弹性体的动态响应和振动问题。弹性体动力学振动是指物体在一定范围内反复做周期性的运动。根据振动的不同特性，可以分为自由振动、受迫振动和共振等。振动的定义与分类为了研究物体的振动特性，需要使用各种测量仪器和实验方法来获取振动数据，并进行实验分析。振动的测量与实验分析在机械系统中，稳定性是非常重要的性能指标。通过控制技术，可以有效地抑制不稳定的振动，提高机械系统的稳定性和可靠性。稳定性与控制振动与稳定性03机构学基础机构由机架、原动件和从动件三部分组成。机架是机构的固定部分，原动件是机构中输入运动的构件，从动件是机构中输出运动的构件。机构的组成机构可以根据不同的分类标准进行分类，如按照运动形式可以分为平面机构和空间机构，按照构件形状可以分为简单机构和复杂机构，按照功能可以分为传动机构和辅助机构等。机构的分类机构的组成与分类平面连杆机构的组成平面连杆机构由若干个刚性构件通过低副（铰链或滑块）连接而成，构件之间只能产生平面运动。平面连杆机构的特点平面连杆机构具有结构简单、易制造、工作可靠等优点，但也有运动特性较复杂、刚度较差等缺点。常见的平面连杆机构有曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构等。平面连杆机构凸轮机构凸轮机构的组成凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成。凸轮是一个具有曲线轮廓的构件，从动件是跟随凸轮运动的构件，机架是固定凸轮和从动件的构件。凸轮机构的特点凸轮机构可以实现复杂的运动规律和运动轨迹，具有较高的传动精度和刚度，但也有结构复杂、制造困难等缺点。常见的凸轮机构有盘形凸轮机构、圆柱凸轮机构等。齿轮机构由两个或多个齿轮组成，其中一个是主动件，另一个是从动件。主动件通过转动将运动传递给从动件。齿轮机构的组成齿轮机构具有传动效率高、传动比准确、结构紧凑等优点，但也有制造精度要求高、成本较高等缺点。常见的齿轮机构有直齿圆柱齿轮机构、斜齿圆柱齿轮机构、圆锥齿轮机构等。齿轮机构的特点齿轮机构04机械传动系统设计机械传动系统是机械设备中的重要组成部分，用于传递运动和动力，实现各种运动形式的转换。机械传动系统通常由原动机、传动机构和执行机构三部分组成，其中传动机构是核心部分，包括带传动、链传动、齿轮传动等多种形式。机械传动系统的设计应遵循高效、可靠、紧凑、低成本等原则，以满足机械设备的功能需求和使用要求。机械传动系统概述带传动是一种常见的机械传动方式，通过皮带与带轮之间的摩擦力传递运动和动力。链传动是一种由链条和链轮组成的机械传动方式，通过链条与链轮之间的摩擦力传递运动和动力。带传动具有结构简单、成本低、工作平稳等优点，适用于中低速、轻载的传动场合。链传动具有承载能力大、传动效率高、可靠性好等优点，适用于中高速、重载的传动场合。带传动与链传动齿轮传动是一种常见的机械传动方式，通过两个或多个齿轮之间的啮合传递运动和动力。齿轮传动具有传动效率高、结构紧凑、工作可靠等优点，适用于各种速度和功率范围的传动场合。在齿轮传动系统设计中，需要选择合适的齿轮类型、材料、精度等级等参数，并进行强度校核和热平衡计算，以确保齿轮传动的正常运转和使用寿命。齿轮传动系统设计 减速器设计减速器是一种用于降低转速和增大扭矩的机械传动装置，广泛应用于各种机械设备中。减速器设计应遵循高效、可靠、紧凑、低成本等原则，根据不同的使用场合和要求选择合适的减速比、传动方式、润滑方式等参数。在减速器设计中，需要考虑到齿轮、轴承、箱体等部件的强度、刚度和寿命要求，以及减速器的安装、维护和使用要求。05机械系统优化设计机械系统优化设计的基本原则是在满足使用要求的前提下，尽可能地提高机械效率、减少能量损失、降低制造成本。机械系统优化设计是通过对机械系统的各个组成部分进行优化，以达到提高机械性能、降低能耗、减少环境污染等目的的一门技术。机械系统优化设计的主要内容包括对机械系统的结构、运动、控制等方面的优化。机械系统优化设计概述人工智能法利用计算机技术，模拟人类的思维过程，采用启发式搜索、遗传算法等手段寻找最优解。数学规划法通过建立数学模型，将实际问题转化为数学问题，然后利用数学方法进行求解。仿真优化法通过建立机械系统的仿真模型，对各种不同的设计方案进行仿真实验，比较其优劣。优化设计方法通过对发动机的结构、燃烧过程、冷却系统等方面进行优化，提高发动机的性能和燃油经济性。通过对机器人关节的结构、运动轨迹、驱动力矩等方面进行优化，提高机器人的运动性能和稳定性。机械系统优化设计实例机器人关节的优化设计汽车发动机的优化设计THANKSFOR WATCHING感谢您的观看