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1、第一章第一章 机械的基本知识介绍机械的基本知识介绍1-1 机械的基本理论机械的基本理论1 1-2 机构的组成机构的组成1 1-3 机构运动简图机构运动简图返回返回1 1-4 常用零件及应用常用零件及应用主要内容及目的是：主要内容及目的是：机器和机构的概念研究机构的组成及机构运动简图的画法；了解机构具有确定运动的条件；研究机构的组成原理及结构分类。机器和机构的概念机器和机构的概念1基本概念机械实例：工件自动装卸装置六自由度工业机器人 机构是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置。如常见的机构有带传动机构、链传动机构、齿轮机构、凸轮机构、螺旋机构等。还可能有弹性件和电、磁、液、气、声、光等元件。机

2、器是指一种执行机械运动装置，可用来变换和传递能量、物料和信息。内燃机控制系统控制系统示示教教板板操操作作机机是机构和机器的总称。汽车、起重机用来传递物料；计算机用来变换信息。由于各种机器的主要组成部分都是各种机构。所以可以说，机器乃是一种可用来变换或传递能量、物料与信息的机构组合。机器按其用途可分为两类：凡将其他形式的能量转换为机械能的机器称为原动机；凡利用机械能来完成有用功的机器称为工作机。（3）机器的结构 传统的机器由如下三个部分组成：机床用来变换物料的状态；现代机器一般由如下四个部分组成：机器和机构的概念机器和机构的概念(2/3)而现代先进的机器则由以下五个部分组成：机器和机构的概念机器

3、和机构的概念(3/3)为两构件参与接触而构成运动副的表面。是两构件直接接触而构成的可动联接。1-2 机构的组成机构的组成2.运动副运动副运动副元素例轴与轴承、圆柱面与圆孔面棱柱面与棱孔面两轮轮齿曲面 空间两构件构成的运动副，其自由度 f 和约束数 s 满足 f +s =6滑块与导轨、两轮齿啮合。3）按其相对运动形式分转动副（回转副或铰链）移动副螺旋副球面副还可分为平面运动副与空间运动副两类。2）按其接触形式分高副：点、线接触的运动副低副：面接触的运动副（1）运动副的分类1）按其引入的约束数目分：级副、级副、级副。机构的组成机构的组成(2/4)3.运动链构件通过运动副的联接而构成的相对可动的系统

4、。闭式运动链（简称闭链）开式运动链（简称开链）平面闭式运动链空间闭式运动链平面开式运动链空间开式运动链（2）运动副符号运动副常用规定的简单符号来表达（GB446084）。各种常用运动副模型常用运动副的符号表机构的组成机构的组成(3/4)但当机构安装在运动的机械上时则是运动的。按给定已知运动规律独立运动的构件；4.机构具有固定构件的运动链称为机构。机 架原动件从动件机构中的固定构件；机构中其余活动构件。平面铰链四杆机构 机构常分为平面机构和空间机构两类，其中平面机构应用最为广泛。空间铰链四杆机构 一般机架相对地面固定不动，常以转向箭头表示。其运动规律决定于原动件的运动规律和机构的结构及构件的尺寸

5、。机架原动件从动件机架从动件原动件机构的组成机构的组成(4/4)不严格按比例绘出的，只表示机械结构状况的简图。根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，1-3 机构运动简图机构运动简图 在对现有机械进行分析或设计新机器时，都需要绘出其机构运动简图。1.何谓机构运动简图？例 内燃机机构运动简图。机构运动简图 采用运动副及常用机构运动简图符号和构件的表示方法，将机构运动传递情况表示出来的简化图形。机构示意图 1-4 常用零件及应用常用零件及应用一、联接与联接件联接的类型很多，常用的联接有螺纹联接、键联接、销联接、铆钉联接、焊接、胶接、过盈配合联接及型面联接等。其中以螺纹联接、键联接、焊

6、接在机械中应用最为广泛。联接可分为可折联接和不可拆联接。螺纹联接、键联接为可折联接，焊接为不可拆联接。在选择联接类型时，多以使用要求及经济要求为依据。一般地说，采用可拆联多系由结构、安装、运输、维修上的原因。不可拆联接的制造成本通常较可拆联接低廉。1.螺纹联接螺纹联接是机械中应用极为广泛的一种可拆联接。它具有结构简单、装拆方便、联接可靠、互换性强等特点。据统计在现代机械中具有螺纹结构的零件约占零件总数的一半以上。螺纹联接的基本类型和螺纹联接件(1).螺纹联接的基本类型 螺纹联接的基本类型有螺栓联接（普通螺栓联接、铰制孔用螺栓联接）、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定螺钉联接。螺螺栓栓联联接接：是利用

7、一端有头，另一端制有螺纹的螺栓，穿过被联接件的通孔，旋上螺母拧紧后将被联接件联成一体。被联接件上不必切制螺纹，结构简单，装拆方便，主要用于被联接件不太厚，并有足够装拆空间的场合。双双头头螺螺柱柱联联接接：是利用两端均有螺纹的螺柱，将其一端拧入一被联接的螺纹孔中，另一端则穿过另一被联接件的通孔，旋上螺母，拧紧后将被联接件联成一体。这种联接多用于被联接件之一太厚而不便钻孔，或为了结构紧凑而必须采用盲孔的联接。螺螺钉钉联联接接：不用螺母，利用螺钉穿过一被联接件的通孔，拧入另一被联接件的螺纹孔内而实现联接。轴向预紧力轴向预紧力Fp为了保证螺证螺纹联接的可靠性或被联接件的气密性，螺纹联接一般需要预紧，即

8、在安装时必须把螺母或螺钉拧紧，使在螺杆中产生一定的轴向预紧力Fp。预紧力应有适当的大小，预紧力太小达不到预紧的目的，预紧力太大又易使螺纹联接件失效。预紧力Fp和拧紧力矩T的大小有关，对于常用的粗牙钢制螺纹联接可近似按下式计算 T0.2Fpd 式中d为螺纹的公称直径(mm)2.键联接安装在轴上的零件（如凸轮、飞轮、带轮、齿轮等）都是以它们的轮毂部分与轴联接在一起的。键联接主要用来实现轴、毂之间的周向固定以传递扭矩。键可分类平键、半圆键、楔键及花键等几大类，且大都是标准件。(1).平键联接平键的两侧面是工作面，上表面与轮上的键槽底部之间留有空隙，键的上、下表面为非工作面，工作时靠键与键槽侧面的挤压

9、来传递扭矩，故定心性较差。根据其用途，平键又可分为普通平键、导向平键和滑键等。(2).花键联接将具有均布的多个凸齿的轴置于轮毂相应的凹槽中所构成的联接称花键联系。键齿侧是工作面。由于是多齿传递载荷，故花键联接比平键联接的承载能力高，定心性和导向性好，对轴的削弱小（齿浅应力集中小），花键联接一般用于定心精度要求高和载荷较大的地方。但花键加工需用专门的设备和工具，成本较高。二、轴和轴承1轴(1).轴的功能轴是机械中的重要零件，机械中作旋转运动的零件大都装在其上。它有以下两个功能。a.支承回转零件，如齿轮、带轮等；b.传递运动和动力。(2).轴的分类按轴的作用和所承受的载荷情况，可将轴分为三类：a.

10、心轴 这种轴只受弯矩而不传递转矩，称为心轴。心轴可以是转动的,也可以是固定不动的 b.传动轴 传动轴仅传递运动和动力，即只承受扭矩而不承受弯矩或弯矩很小。c.转轴 转轴既支承回转零件又传递运动和动力，即同时承受弯矩和扭矩。转轴是机构中最常见的轴。轴的常用材料有优质碳素钢和合金钢等。优质碳素钢价格低廉，对应力集中的敏感性小，并有良好的热处理性能，故应用很广。一般机械的轴常用35、40、45和50钢，其中以45钢应用最广。2.轴承轴承是用来支承轴的部件，有时也用来支承轴上的回转件。在机械中应用极为广泛。根据轴承工作表面的摩擦性质不同，可分为滚动摩擦轴承（简称滚动轴承）和滑动摩擦轴承（简称滑动轴承）

11、。按其所能承受载荷的方向不同，又可分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承。对于滑动轴承，按油膜压力形成的方法不同，可分为动压滑动轴承和静压滑动轴承两种。滚动轴承磨擦阻力小，效率高，起动轻快且润滑简便，一般不需自行设计制造，因而在各种机械中得到广泛应用。(1).滚动轴承参见2.45所示，滚动轴承由外圈（环）1、内圈（环）2、滚动体3和保持架4组成。内外圈上常制有凹槽，称为滚道。保持架的作用是把滚动体均匀隔开。滚动体是滚动轴承的主体，工作时沿滚道自转并公转。它的大小、数量和形状与轴承的承载能力密切相关。各种滚动体形状如图2.45所示。(2).滚动轴承的代号滚动轴承的类型、规格繁多，为了便于设计、制造

12、和选用，国家标准对轴承的类型系列、尺寸、结构特点、精度等级等用规定的代号（数字和字母）表示。通常在轴承的端面打印其代号。内内径径 右起第一、第二位数字表示轴承内径，它用代号00（10）、01（12）、02（15）、03（17）、0499分别表示轴承内径，其中括号内为该代号所表示的内径；当轴承内径在20495mm范围内时，其内径值为其代号的数值乘以5。直直径径系系列列 右起第三位数字表示轴承直径系列。同一内径的轴承可有不同的外径和宽度。直径系列可分为特轻、轻窄、中窄、重窄、轻宽和中宽六个系列。类类型型 右起第四位数字表示轴承的类型。如果第四位前面没有数字，则第四位数字为“0”时，“0”可以不标出

13、。其类型即为单列向心球轴承。特特殊殊结结构构 右起第五、六位数字表示轴承的特殊结构形式，其代号含义可查阅滚动轴承的产品样本。宽宽度度系系列列 右起第七位数表示轴承的宽度系列。它表示相同的内径和外径的轴承的不同宽度，其代号的具体含义可查阅滚动轴承产品样本。精精度度等等级级 代号中字母表示轴承的精度等级，目前我国生产的轴承有B、C、D、E、G五个精度等级。其中B级精度最高，G级最低。G级精度应用最广，其代号可以不标出。轴承代号举例如下：C 205表示：单列向心滚动轴承轻窄系列，内径25，C级精度。7306 单列圆锥滚子轴承,重系列，内径30，G级精度。(3).滑动轴承滑动轴承由于是面接触，在接触面

14、之间有油膜减振，所以具有承载能力大、抗振性能好、工作平稳、噪声小等特点。若采用液体磨擦滑动轴承时，则可长期保持较高的旋转精度。因此在高速、高精度、重载和结构上要求剖分等场合，滑动轴承仍占有重要地位，是滚动轴承所不能完全替代的。另外，由于它结构简单、制造容易、成本低，故也广泛应用于各种简单机械中。(4).推力滑动轴承推力滑动轴承用来承受轴向载荷，如图2.4-7所示。推力滑动轴承的轴颈有三种形式。实心推力轴颈、环形轴颈和多环形轴颈。三、弹簧弹簧是一种弹性元件，在外载荷作用下，弹簧能够产生弹性变形并吸收能量，载荷除去后，它又能立即恢复原来的形状，同时释放出能量。在机械中应用很广，弹簧主要功用有：a.

15、控制机构的运动和构件位置:利用弹簧的弹力保持零件之间的接触，以控制机构的运动，如凸轮机构、阀门、离合器中的控制弹簧。b.吸振和缓冲:弹簧以变形能的形式吸收振动和冲击的能量，如车辆中的缓冲器弹簧。c.储存能量:利用弹簧变形所能储存的能量做功，如钟表的发条、游丝（用盘簧）的弹簧。d.测量载荷:测量力的大小，如弹簧秤和测力器中的弹簧。弹簧的基本类型如表2-2所示。按承受载荷的形式，弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧四种。按弹簧的形状，可分为螺旋弹簧、碟形弹簧、盘形弹簧和板簧等。弹簧常用的材料有：碳素弹簧钢、低锰合金钢（如65Mn）、硅锰弹簧钢（如60Si2Mn）、铬钒钢（如50CrVA）等。内燃机及其机构运动简图内燃机及其机构运动简图