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机械基础讲解
目录
CONTENTS
机械概述与分类
力学基础知识
材料力学与强度设计
机构运动学与动力学分析
液压传动与气压传动技术
机械制造工艺与装备选择
01
机械概述与分类
机械定义
机械作用
机械在现代社会中发挥着重要作用，广泛应用于制造、交通、能源、建筑、农业等领域，提高了生产效率和劳动条件，促进了社会进步。
机械是一种利用物理学原理构造的装置，通过转换、传递和控制能量、物质和信息，实现各种工艺动作和过程。
按功能分类
按结构分类
特点
动力机械、工作机械和控制机械。动力机械提供动力，如内燃机、电动机等；工作机械完成具体工艺动作，如机床、起重机等；控制机械对机械系统进行控制，如液压控制阀、电器开关等。
机构与机器。机构是构成机器的零部件系统，具有确定的运动规律；机器是由一个或多个机构组成的复杂系统，能完成特定的工艺过程。
机械具有多样性、复杂性、高精度和高效率等特点。多样性体现在机械种类繁多，适应各种应用场景；复杂性体现在机械结构复杂，涉及多学科知识；高精度体现在机械制造和运行过程中对精度的要求；高效率体现在机械能够提高生产效率和劳动效率。
功能需求原则
可靠性原则
经济性原则
创新性原则
机械设计应注重可靠性，确保在规定的条件下和规定的时间内完成规定的功能。设计师需要考虑各种因素，如材料性能、制造工艺、环境因素等，以提高机械的可靠性。
机械设计应满足功能需求，实现预定目标。设计师需要充分了解用户需求和使用环境，确保设计出的机械能够满足实际需求。
机械设计应鼓励创新，探索新的技术、新的材料和新的工艺。创新能够提高机械的性能和质量，降低成本和能耗，增强市场竞争力。
机械设计应考虑经济性，以最低的成本实现最大的效益。设计师需要在满足功能需求和可靠性的前提下，优化设计方案，降低制造成本和使用成本。
02
力学基础知识
03
第三定律（作用与反作用定律）
两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，且作用在同一直线上。
01
第一定律（惯性定律）
物体在不受外力作用时，将保持静止状态或匀速直线运动状态。
02
第二定律（动量定律）
物体加速度与作用力成正比，与物体质量成反比，且方向相同。
力学中常用的单位制，包括长度、质量、时间等基本单位。
国际单位制（SI）
通过比较物理量的量纲，可以判断其物理意义和相互关系。
量纲分析
研究物体在静力平衡条件下的受力情况，如重力、弹力、摩擦力等。
刚体静力学
研究物体在运动过程中的受力情况和运动规律，如动量、冲量、角动量等。
刚体动力学
03
材料力学与强度设计
应力是单位面积上的内力，应变是单位长度的变形。
应力与应变
弹性与塑性
材料的力学性能
弹性变形是可恢复的，塑性变形是不可恢复的。
包括强度、刚度、稳定性等。
03
02
01
材料在拉伸载荷作用下，沿轴向伸长，横截面缩小。
拉伸变形
材料在压缩载荷作用下，沿轴向缩短，横截面增大。
压缩变形
材料在剪切载荷作用下，相邻两部分沿垂直于轴线方向发生相对错动。
剪切变形
材料在弯曲载荷作用下，轴线由直线变为曲线。
弯曲时材料内部产生拉应力和压应力，最大应力发生在截面中性轴处。
应力分析
弯曲变形
强度设计原则
保证构件在正常工作条件下具有足够的强度，以防止断裂或塑性变形。
强度设计方法
包括许用应力法、极限状态法、可靠性设计等。其中许用应力法是最常用的方法，通过比较工作应力与许用应力来确定构件的安全性。
04
机构运动学与动力学分析
机构组成
机构是由刚性构件通过运动副连接而成的系统，包括主动件、从动件和机架等部分。
运动简图绘制
为了清晰地表达机构的运动情况，需要绘制机构运动简图。在绘制时，应选择合适的比例尺，用规定的符号表示构件和运动副，并标注必要的尺寸和角度。
平面连杆机构类型
平面连杆机构是一种常见的机构类型，包括曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构等。
运动特性分析
平面连杆机构的运动特性包括位置、速度和加速度等。通过分析机构的几何关系和运动学方程，可以求得机构在任意位置时的运动参数。
凸轮机构是一种通过凸轮轮廓与从动件之间的接触来实现特定运动规律的机构。当凸轮转动时，其轮廓推动从动件按照预定的规律运动。
凸轮机构工作原理
在设计凸轮机构时，需要考虑凸轮的轮廓形状、从动件的类型和尺寸、以及凸轮与从动件之间的接触方式等因素。同时，还需要根据实际需求选择合适的材料、热处理方式和润滑方式等。
设计要点
机构动力学是研究机构在力作用下的运动规律和性能的科学。在机构动力学中，需要了解力、力矩、质量、惯性等基本概念，以及牛顿第二定律、动量定理和动能定理等基本定理。
动力学基本概念
机构动力学分析方法包括静力学分析、动力学分析和运动稳定性分析等。通过这些分析方法，可以研究机构在静止状态或运动状态下的受力情况、运动规律和稳定性等问
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