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绪 论 ;; 第1节 机械发展的历史回顾
人类通过长期生产实践创造和发明了各种机械,用以减轻人类的体力劳动,提高劳动生产率,完成各种复杂的工作。人们很早以前就开始使用简单的纺织机械;西汉时应用轮系传动原理制成了指南车和记里鼓车(图0-1);东汉张衡发明的候风地动仪(图0-2)是世界上第一台地震仪。; 18世纪初以蒸汽机的出现为代表产生了第一次工业革命,人们开始设计制造各种各样的机械,例如纺织机、蒸汽动力车(图0-3)、火车。
; 19世纪到20世纪初的第二次产业革命,随着内燃机的出现,促进了汽车(图0-4)、飞机等运输工具的出现和发展。;; 20世纪中后期,以机电一体化技术为代表,在机器人(图0-5),航空航天海洋舰船等领域开发出了众多高新机械产品,如火箭、卫星、宇宙飞船、空间站、航空母舰、深海探测器等。; 随着智能机械、微型机构、仿生机械的蓬勃发展,将促进材料、信息、计算机技术、自动化等领域的交叉与融合,进一步丰富和发展机械基础学科知识。; 机械科学与技术发展或许是我们限定思维所难以展望的,但人们在机械创新的漫漫征程中所积累的机械设计基础知识为我们提供了认识和改造客观世界的基础。
从早年的记里鼓车、候风地动仪,近代的汽车、轮船,到现代的机器人、航天器,机械不断更新换代,发展日新月异,在生产力发展中一直扮演着重要角色。
不论传统产业还是新兴产业,其进步与发展都离不开机械技术的支持。机械是国民经济发展的基础技术,是衡量国家经济实力和科技水平的重要标志。
;第2节 机器的组成;工作过程如下:; 机器是由机构组成的,它用来转换能量,改变或传递物料和处理信息,以代替和减轻人的体力和脑力劳动。上例中的颚式破碎机就是机器。
机构是实现传递机械运动和动力或改变机械运动形式的构件组合体。例如我们在工程上或生活中常见的齿轮机构、连杆机构、凸轮机构、螺旋机构、带传动和链传动机构等。
机构是机器的重要组成部分,用以实现机器的动作要求。一部机器可能只包含有一个机构,也可由若干个机构所组成。
机器与机构???根本区别在于:机构的主要职能是传递运动和动力,而机器的主要职能除传递运动和动力外,还能转换机械能或完成有用的机械功。
机械是机器和机构的统称。;2.2 构件、零件
组成机械的相对运动的单元体称为构件,构件可以是一个独立的零件, 如曲轴(图0-7),也可以是由几个零件刚性地连接组成的,如内燃机连杆(图0-8),由连杆体1、轴套2、螺母3、连杆头4、轴瓦5等组成。
; 从制造的角度看, 机器是由若干零件组成的, 零件是最小的制造单元。较复杂的机器是先由零件组装成部件, 再由零件和部件组装成机器。零件分为通用零件和专用零件。
在各种机械中普遍使用的零件称为通用零件。通用零件分为:连接零件——螺栓、键、花键、销;传动零件——齿轮、蜗杆、带、链;轴系零件——轴、滑动轴承、滚动轴承、联轴器和离合器;其他零件——弹簧、机架。
; 只在某种机器中使用的零件称为专用零件,如活塞、曲轴、风扇叶片等。
构件与零件的根本区别在于:构件是运动的单元体,而零件是制造的单元体。这些自由分散的零件,一旦按照一定的方式和规则组合到一部机器中,它们就成为机器上不可或缺的一部分,发挥着各自的作用。特别是一些关键零部件,决定着整个机器的性能。;2.3 现代机器
从大的方面看,机器由三个部分所组成,即原动机部分、传动部分和执行部分。伴随着科技的发展,一个重要的趋势就是各个学科领域之间的相互渗透和融合。如今在机械工程领域,自动控制、电子技术和计算机技术等地应用日益广泛和深入,因此从某种意义上来说:现代的机械系统应该是机电一体化的系统。一个现代化的机器包括五个方面,即:原动机部分、传动部分、执行部分、控制部分和辅助系统。轿车就是一个典型的现代机器,如图0-9所示。;电动机
内燃机;第3节 机械零件的承载能力与强度
3.1 机械零件的承载能力
机械零件由于某种原因不能正常工作时,称为失效。在不发生失效的条件下,规定期限内零件所能工作的限度,称为零件的工作能力。通常这个限度是对载荷而言的,所以又称承载能力。
引起零件失效的原因可能有:
(1)强度不够,发生断裂,如齿轮轮齿断裂。
(2)刚度不够,发生过度的弹性变形,如轴的挠度和转角过大;
(3)磨损严重,使零件损坏或丧失精度,如齿轮轮齿过度磨损;
(4)摩擦力不够,如带传动打滑;
(5)强烈的共振,如轴所受干扰频率接近自振频率时将引起共振等。
; 根据零件失效的原因,可建立相应的零件工作能力的判定条
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