1.2 机械组成（课件）《机械基础》同步精品课堂（江苏凤凰教育出版社）

《机械基础》（第1版）江苏凤凰教育出版社 同步精品课程——中职专业课 第一章 机械结构 第二节 机械组成（第2课时） 知识目标 掌握一 般机械的组成； 能力目标 能够学会机械零件的材料、结构和承载能力； 情感目标 能够结合本节课所学知识，认识机械各部分的组成。 学习目标 第一章 机械结构 导入情景 01 机械设备的发明： 01 02 03 机械发展 英国的萨弗里制成第一台实用的用于矿井抽水的蒸汽机—“矿工之友”。它开创了用蒸汽作功的先河。 1698年 荷兰的惠更斯创制单摆机械钟。 1656～1657年 德国的盖利克发明真空泵，1664年他在马德堡演示了著名的马德堡半球实验，首次显示了大气压的威力。 1650～1654年 导入情景 01 机械设备的发明： 01 02 03 机械发展 德国的霍尔茨瓦特制出第一台实用的燃气轮机(按等容加热循环工作)。 奥地利的卡普兰发明轴流转桨式水轮机。 1920年 中国第一家钟厂——中宝时钟厂在烟台创办。 上海荣昌泰机器厂造出中国第一台机床(4英尺脚踏车床)。 1915年 英国的布里尔利和德国的施特劳斯等分别制成铬不锈钢和铬镍不锈钢。 1912年 导入情景 01 机械设备的发明： 01 02 03 机械发展 美国的徐南朴等指出摩擦系数等于机械啮合摩擦系数、粘着摩擦系数、犁削摩擦系数之和。 1979年 日本发那科公司首次展出由4台加工中心和1台工业机器人组成的柔性制造单元。 1976年 美国通用电器公司生产聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化鹏刀片。 1972年 新知学习 02 一 、一般机械的组成 机械的一般组成如图所示： 新知学习 02 一 、一般机械的组成 以汽车作为机器的代表来分析，它由内燃机、车身、底盘和电气系统组成。 其中的内燃 机如图所示单缸内燃机为例，主要由汽缸体、活塞、连杆、曲轴等构件组合而成 新知学习 02 一 、一般机械的组成 以汽车作为机器的代表来分析，它由内燃机、车身、底盘和电气系统组成。 活塞 相对汽缸做往复移动，曲轴相对两端轴承实现连续转动。其中的连杆，则由连杆体、连杆盖、螺栓和螺母等零件组合而成 新知学习 02 一 、一般机械的组成 ( 一 )机构 机构是用来传递运动和动力的构件系统。 这些构件以运动副的形式连接在一起。 与 机器相比较，机构也是人为实体(构件)的组合，各运动实体之间也具有确定的相对运动，但 不能做机械功，也不能实现能量转换。 新知学习 02 一 、一般机械的组成 ( 一 )机构 机器能完成有用的机械功(如机床的切削工作)或将其他形式的能量转换为机械能(如 内燃机将热能转换成机械能)或处理信息(如手机)。 机构则主要用于传递运动或转变运动 形式。如发动机、机床、冲压机、纺织机和拖拉机等都是机器，而自行车、千斤顶、汽车中的 变速装置、机床中的分度装置等都是机构。 新知学习 02 一 、一般机械的组成 作为机器，通常必包含一个或一个以上的机构。图所示的单缸内燃机，其中就有 一个曲柄滑块机构，用来将汽缸内活塞的往复运动转变为曲柄(曲轴)的连续转动。 如果只从结构和运动的角度分析，机器和机构之间没有区别，并将它们统称为机械，即机械是机器与机构的总称。 新知学习 02 一 、一般机械的组成 (二)构件 构件是机构中的运动单元体，也就是相互之间能做相对运动的物体。 构件按其运动状况，可分为固定构件和运动构件两种。 01 固定构件又称机架， 一般用来 支持运动构件，通常就是机器的基体或机座，如各类机床的床身。 02 运动构件又称可动构件， 是机构中相对于机架运动的构件。 03 新知学习 02 一 、一般机械的组成 (二)构件 构件是机构中的运动单元体，也就是相互之间能做相对运动的物体。 运动构件又分主动件(原动件)和从动件两种。 01 主动件 是机构中有驱动力或力矩的构件，有时也将运动规律已知的构件称为主动件。 02 从动件是机 构中除了主动件以外的随着主动件的运动而运动的构件。 03 新知学习 02 一 、一般机械的组成 (三)零件 零件是构件的组成部分，是加工制造的单元，如 轴、盘盖、叉架、箱体等。 有时也将用简单方式连成的 单元件称为零件，如轴承。 01 机构运动时，属于同一构件中的零件，相互之间没 有相对运动。 02 新知学习 02 一 、一般机械的组成 (三)零件 零件按用途分为两类： 一类是通用零件，在各种机械中经常用到，如螺母、齿轮、轴承、弹簧、键等； 另一类是专用零件，只在一些专用机械中使 用，如风扇的叶片、起重机的吊钩等。 新知学习 02 一 、一般机械的组成 (三)零件 常见零件按结构分类，大致可分为四类。 新知学习 02 一 、一般机械的组成 (三)零件 常见零件按结构分类，大致可分为四类。 新知学习 02 二 、运动副 机构中的构件之间以一定方式彼此连接，具有确定的相对运动，既允许连接的两构件 之间具有一定的相对运动，又要对构件的运动加以限制。两个构件之间的这种可动连接构 成运动副 。 新知学习 02 二 、运动副 运动副是两构件直接接触组成的可动连接。两构件间的相对运动为平面运动时构成平面运动副。两构件组成运动副时，构件上能参与接触的点、线、面称为运动副元素。根据 运动副中两构件的接触形式不同，运动副可分为低副和高副。 新知学习 02 二 、运动副 (一)低副：两构件通过面与面接触组成的运动副称为低副。按两构件的相对运动形式，低副可分 为以下几种： 铰链连接的两构件只能绕Z 轴自由转动，沿X 轴和Y 轴的自由移动则被限 制(约束)了。 铰链连接就是转动副的一种形式，即由圆柱销和销孔及其两端面组 成的转动副。 03 组成运动副的两构件只能绕某一轴线做相对转动的运动副称为转动 副。 01 02 (1)转动副 新知学习 02 二 、运动副 (一)低副： (2)移动副。组成运动副的两构件只能做相对直线移动的运动副称为移动副 新知学习 02 二 、运动副 (一)低副： (3)螺旋副。组成运动副的两构件只能沿轴线做相对螺旋运动的运动副称为螺旋副。 新知学习 02 二 、运动副 (二)高副：两构件以点或线的形式相接触组成的运动副称为高副。 常见的几种 高副接触形式：图是车轮与钢轨的接触 新知学习 02 二 、运动副 (二)高副：两构件以点或线的形式相接触组成的运动副称为高副。 图是齿轮的啮合，都是属于线 接触的高副 新知学习 02 二 、运动副 (二)高副：两构件以点或线的形式相接触组成的运动副称为高副。 图是凸轮与从动杆的接触，是属于点接触的高副 新知学习 02 二 、运动副 由于两构件直接接触部分的几何特征不同，因此低副和高副在使用上也具有不同的特点。 低副是面接触的运动副，其接触表面一般为平面或圆柱面，容易制造和维修，承受载 荷时单位面积压力较低，因而比高副的承载能力大； 低副属滑动摩擦，摩擦损失大，因而效 率较低； 低副不能传递较复杂的运动。 新知学习 02 二 、运动副 由于两构件直接接触部分的几何特征不同，因此低副和高副在使用上也具有不同的特点。 高副是点或线接触的运动副，承受载荷时单位面积 压力较高； 高副两构件接触处容易磨损，寿命短； 高副制造和维修也较困难；高副能传递较复杂的运动。 新知学习 02 二 、运动副 (三)低副机构和高副机构 机构中所有运动副均为低副的机构称为低副机构。 机构中至少有一个运动副是高副的机构称为高副机构。 01 02 新知学习 02 三 、机械零件的材料、结构和承载能力 工程材料的应用是社会生产和人类生活的物质基础，从石器时代发展到今天的复合材 料和纳米材料时代，每一种新材料的出现，都会给社会带来巨大的变化。 (一)机械零件的材料 工业领域所涉及的材料称为工程材料，主要有金属材料、非金属材料和复合材料等。 机械设备的每一个零件都是由材料制成的。在工程机械中，金属材料的应用最为广泛。材 料不同，制成的机械零件所表现出来的特性也不同。 所以，制造机械零件时必须根据应用 要求，选择具有相应特性的工程材料。 新知学习 02 三 、机械零件的材料、结构和承载能力 工程材料的应用是社会生产和人类生活的物质基础，从石器时代发展到今天的复合材 料和纳米材料时代，每一种新材料的出现，都会给社会带来巨大的变化。 (二)机械零件的结构 机械零件的结构工艺性是指在进行零件设计时，从选材、毛坯制 造、机械加工、装配以及保养维修等方面所考虑的工艺问题。 机械零件 具有良好的结构工艺性，是指在既定的生产条件下，能够方便而经济地 生产出来、便于装配成机器的这一特性。 机械零件的结构工艺性应从 毛坯制造、机械加工过程及装配等几个生产环节加以综合考虑。 新知学习 02 三 、机械零件的材料、结构和承载能力 例如，在图所示的轴的结构中，为了便于装配零件，要去 毛刺并在轴端倒角；需要磨削加工的轴段，要留有砂轮越程槽；需要 切制螺纹的轴段，要留有退刀槽。 新知学习 02 三 、机械零件的材料、结构和承载能力 工程材料的应用是社会生产和人类生活的物质基础，从石器时代发展到今天的复合材 料和纳米材料时代，每一种新材料的出现，都会给社会带来巨大的变化。 (三)机械零件的承载能力 在住宅小区、商场乘坐电梯时如果乘坐的人过多，电梯就会报警并提示超载，导致电梯 无法正常工作，这就是由电梯的承载能力不足造成的。 正如电梯具有一定的承载能力限制一样，为了保证机械零件在载荷作用下能够正常工 作，每个零件都必须具有足够的承受载荷的能力，简称承载能力。 新知学习 02 三 、机械零件的材料、结构和承载能力 图所示的钢丝绳电动葫芦，它的起吊量受其承载能力的限制； 新知学习 02 三 、机械零件的材料、结构和承载能力 图所示汽车轮胎的紧固螺栓，在使用过 程中需要具有一定的承载能力，以保障司乘人员的安全。 任何机械零件工作时都会受到力的作用，在这些力的作用下，材料所表现出来的性能 称为材料的力学性能。力学性能主要包括强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。 课堂小结 03 小试牛刀 机械零件的结构工艺性主要考虑的方面不包括以下哪一项？ A. 选材 B. 毛坯制造 C. 机械加工 D. 颜色设计 答案：D 解析：机械零件的结构工艺性是指在进行零件设计时，从选材、毛坯制造、机械加工、装配以及保养维修等方面所考虑的工艺问题。颜色设计并不是结构工艺性考虑的范畴 小试牛刀 轴的结构设计中，为了便于装配零件，需要采取以下哪种措施？ A. 在轴端倒角 B. 增加轴的直径 C. 减少轴的长度 D. 增加轴的硬度 答案：A 解析：轴的结构中，为了便于装配零件，要去毛刺并在轴端倒角。 小试牛刀 在轴的结构设计中，需要磨削加工的轴段应具备以下哪种结构？ A. 砂轮越程槽 B. 退刀槽 C. 钻孔 D. 螺纹 答案：A 解析：需要磨削加工的轴段，要留有砂轮越程槽。砂轮越程槽是为了在磨削加工时，砂轮能够顺利通过而不与相邻零件干涉。 小试牛刀 低副的特点不包括以下哪一项？ A. 接触表面一般为平面或圆柱面 B. 承载能力大 C. 摩擦损失小 D. 不能传递较复杂的运动 答案：C 解析：低副是面接触的运动副，其接触表面一般为平面或圆柱面，容易制造和维修，承载能力大，但摩擦损失大，效率较低，不能传递较复杂的运动。 小试牛刀 高副的特点是： A. 接触表面为平面 B. 承载能力大 C. 能传递较复杂的运动 D. 摩擦损失小 答案：C 解析：高副是点或线接触的运动副，能传递较复杂的运动。高副的特点还包括承受载荷时单位面积压力较高，容易磨损，寿命短，制造和维修较困难。 小试牛刀 在机械设计中，选择低副或高副时需要考虑的因素不包括以下哪一项？ A. 承载能力 B. 制造和维修难度 C. 传递运动的复杂性 D. 零件的颜色 答案：D 解析：选择低副或高副时需要考虑的因素包括承载能力、制造和维修难度、传递运动的复杂性等。零件的颜色并不是选择运动副时需要考虑的因素 小试牛刀 低副和高副的主要区别在于： A. 接触方式不同 B. 承载能力不同 C. 摩擦损失不同 D. 以上都是 答案：D 解析：低副和高副的主要区别包括接触方式（低副是面接触，高副是点或线接触）、承载能力（低副承载能力大，高副承载能力小）、摩擦损失（低副摩擦损失大，高副摩擦损失小）等多个方面。 小试牛刀 在机械设计中，如果需要传递复杂的运动，应优先选择： A. 低副 B. 高副 C. 滑动副 D. 转动副 答案：B 解析：高副能传递较复杂的运动，而低副不能传递较复杂的运动。因此，如果需要传递复杂的运动，应优先选择高副。 作业布置 04 1.简述机器的一般组成。 2.简述机器的概念。 3.简述机床中常用的传动机构。 感谢观看 $$