機械原理第1章緒論.ppt

湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,第一章 緒 論,11 本課程研究的對象和內容,12 本課程在教學中的地位,13 課程的性質和學習方法,14 機械原理學科發(fā)展現(xiàn)狀簡介,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,顧名思義，本課程研究對象為：機械,機械,機器,斜面,任何機械都經歷了：簡單復雜的發(fā)展過程。,機械人造的用來減輕或替代人類勞動的多件實物的組合體。,機構,（包括：龍門吊、鶴式吊、汽車吊、卷揚機、叉車、電梯電腦控制）。 一般而言， 機械是機器和機構的總稱,杠桿,起重轱轆,滑輪組,手動(電動)葫蘆,現(xiàn)代起重機,起重機的發(fā)展歷程：,11 本課程研究的對象和內容,原理機械的組成原理、工作原理、分析和設計原理(方法)等。,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,起重量一般為 0.180噸，,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,機器根據(jù)某種具體使用要求而設計的多件實物的組合 體。,機構能夠用來傳遞運動和力或改變運動形式的多件 實物的組合體。如：連桿機構、凸輪機構、 齒輪機構等。種類有限,如: 縫紉機、洗衣機、各類機床、運輸車輛、農用機器、起重機等。,機器的種類繁多，結構、性能和用途等各不相同，但具有相同的基本特征。,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,典型機器的分析：,1.內燃機,內燃機,組成：,汽缸體1、,活塞2、,進氣閥3、,排氣閥4、,連桿5、,曲軸6、,凸輪7、,頂桿8、,齒輪9、10,工作原理：,1.活塞下行，進氣閥開啟，混合氣體 進入汽缸；,2.活塞上行，氣閥關閉，混合氣體被壓縮， 在頂部點 火燃燒；,3.高壓燃燒氣體推動活塞下行，兩氣閥關閉；,4.活塞上行，排氣閥開啟，廢氣體被排出汽缸。,循環(huán)運動的結果，使曲軸輸出連續(xù)的旋轉運動,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,設計：潘存云,進氣,壓縮,爆炸,排氣,內燃機的工作過程：,活塞的往復運動通過連桿轉變?yōu)榍S的連續(xù)轉動，該組合體稱為：,內燃機各部分的作用：,曲柄滑塊機構,凸輪和頂桿用來啟閉進氣閥和排氣閥；稱為：,凸輪機構,兩個齒輪用來保證進、排氣閥與活塞之間形成協(xié)調動作，稱為：,齒輪機構,各部分協(xié)調動作的結果：,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,2.工件自動載送裝置,含帶傳動機構、蝸桿傳動、凸輪機構、連桿機構等。,滑桿左移時，夾持器將工件夾住。,滑桿帶著工件右移時，夾持器動爪受擋塊的壓迫將工件松開，工件落入載送器被傳送到下一道工序。 強調代替人類完成有用工作,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,機器的共有特征：,人造的實物組合體；,各部分有確定的相對運動；,代替或減輕人類勞動完成有用功或實現(xiàn)能量 的轉換 機器的作用,機器的分類：,原動機實現(xiàn)能量轉換（如內燃機、蒸汽機、電動機）種類有限,工作機完成有用功（如機床等） 種類繁多,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,工作機的組成：,原動部分是工作機動力的來源，最常見的是電動機 和內燃機。,工作部分完成預定的動作，位于傳動路線的終點。,傳動部分聯(lián)接原動機和工作部分的中間部分。,控制部分保證機器的啟動、停止和正常協(xié)調動作。 其關系如下,原動機,傳動,工作,控制,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,控制),(原動),(傳動),(傳動),(工作),分析自動洗衣機的組成：,潘存云教授研制,控制器(,波輪,電動機,帶,減速器,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,同理，通過對典型機構進行分析可知：,機構的共有特征：,人造的實物組合體；,各部分有確定的相對運動；,用來傳遞力或實現(xiàn)運動的轉換。,機構的分類：通用機構和專用機構。,通用機構-用途廣泛，如齒輪機構、連桿機構等。,專用機構-只能用于特定場合，如鐘表的擒縱機構。,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,本課程研究重點：通用機構,機器與機構的關系：由兩個實例推廣到一般,任意復雜的機器都是由若干組機構按一定規(guī)律組合而成的。實際機器的種類有成千上萬種，但機構的種類確有限。類似關系：化合物與化學元素,由機器與機構的共有特征可知： 機器與機構在結構和運動方面并無區(qū)別（僅作用不同） ，故統(tǒng)稱為機械。人造的組合體、有確定的相對運動,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,12 本課程的研究內容,1. 機構結構分析 基本知識,研究機構運動的可能性; 能否運動,機構運動的確定性；下一個位置和運動方向是否唯一,機構的組成原理和結構分類。,2. 機構的運動學,機構上某些特殊點的位置、速度、加速度的求法 和機構的運動規(guī)律；,機構運動簡圖的繪制方法；用簡單圖形表示復雜機構,設計新機構的方法。按一定幾何條件和運動條件,3. 機器動力學,分析機構的受力情況及力做功的情況；,分析機器在已知外力作用下的運動；,機器的調速和平衡方法。,不考慮引起機構運動的力的作用，僅從幾何的觀點來研究,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,按解決問題的性質，研究內容又可分為兩大類：,機構分析對已有機構的研究。包括結構、運動 和力分析。,機構綜合設計新的機構。包括型綜合、尺度綜 合、運動和動力綜合。,稱綜合而非設計的理由：,僅限于根據(jù)運動和動力要求，確定機構各部分與運 動相關的尺寸；,本課程要解決的問題,屬于機械設計課程的范疇,在解決機構的設計問題時，,不涉及各個具體零件的強度計算，具體形狀和結構、 材料選擇等因素；,設計結果是機構運動簡圖，而非工程化的設計圖。,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,課程性質： 技術基礎課,作用： 承前啟后,先修課程：高等數(shù)學、普通物理、工程制圖、理論力學,同時，通過本課程的學習，可為今后學習諸如機械設計、機床夾具設計、機床、機械制造工藝學等專業(yè)課程打下基礎，,作為一名工程技術人員，同學們在今后的工作崗位上將會接觸各種各樣的通用或專用機械，因此必須掌握機械方面的基礎知識。,13 課程的性質和學習方法,課程的特點：,1）實踐性強,2）綜合性強,本課程是一門技術基礎課，其研究對象是在生產實際中廣泛應用的機械，所要解決的問題大多數(shù)是工程中的實際問題（與理論力學的不同點），因此要求學生加強基本技能的訓練，如簡圖測繪、齒輪參數(shù)測量等。要培養(yǎng)工程素養(yǎng)，作圖應嚴格按要求進行。要重視實驗課。,3）獨立性強,本課程學習要綜合運用已學過的知識，約有1/3的內容與理論力學有關。有些內容可以說是理論力學的延續(xù)與擴展（用理論力學的原理分析具體的機械）。因此，一定要復習號理論力學中的有關內容，如運動學、摩擦學等。,各章內容彼此獨立，前后聯(lián)系不甚密切。因此，要經常復習前面已學過的內容，以免出現(xiàn)猴子扮苞米的現(xiàn)象。,4) 四多：內容多、概念多、符號多、公式多。 不要求死記硬背，關鍵在于理解，重點在于應用。會用自然能記住。,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,如何學習本課程？, 著重搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握機構 分析與綜合的基本方法。, 注意把一般原理和方法與具體運用密切聯(lián)系起來。 并用所學知識觀察日常生活與生產遇到的各種機械。,本課程研究機械的途徑：, 研究機械所具有的一般共性問題。如機構的組成原理、機構運動學、機器動力學。, 研究各種常用機構的運動和動力性能，以及它們的設計 方法。,注意培養(yǎng)運用所學基本理論與方法去分析和解決工 程實際問題的能力。,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,注意培養(yǎng)綜合分析、全面考慮問題的能力。解決同 一實際問題，往往有多種方法和結果，要通過分析、 對比、判斷和決策，做到優(yōu)中選優(yōu)。,注意培養(yǎng)科學嚴謹、一絲不茍的工作作風。在今后 的工作中要與各種武器裝備打交道，稍有不慎，即 可能造成損失。,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,當今世界正經歷著一場新的技術革命。新概念、新理論、新方法、新工藝不斷涌現(xiàn)。同樣，機械學科也發(fā)展迅猛，,發(fā)展方向：高速、重載、高精度、高效率、低噪聲 5倍音速的飛機、幾十萬噸的輪船、米級打擊精度、細胞克隆操作、磁懸浮列車、低噪聲潛艇,14 機械原理學科發(fā)展現(xiàn)狀簡介,應用領域擴大：上天、入地、下海、甚至鉆入人體內。 太空探險、水平鉆探、深海采礦、打撈作業(yè)、血管清理,本學科的研究課題與日俱增:,與其它學科的交叉滲透作用增強：與電子工程、計算機科學、控制工程、材料科學、生物醫(yī)學相互滲透，誕生了若干新學科。如機械電子學、仿生機械學、機器人機械學、機械CAD。,新機構不斷涌現(xiàn)-如自控機構、機器人機構、仿生機構、柔性及彈性機構、機電氣液綜合機構等。,注重機械的動力性能-在機械分析與綜合時，由只考慮運動性能過渡到同時考慮其動力性能。,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,考慮到機械的動態(tài)特性: 機械在運動過程中，構件的振動和彈性變形、運動副的間隙和構件 尺度誤差，對運動及動力性能的影響。,連桿機構: 重視了空間連桿機構、多桿多自由度機構、連桿機構彈性動力學和動力平衡研究。,齒輪機構: 發(fā)展了齒輪嚙合原理、提出了許多性能優(yōu)異的新型齒廓曲線和新型傳動、加速了對高速齒輪、精密齒輪、微型齒輪的研究。,凸輪機構: 十分重視對高速凸輪機構的研究。,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,新的設計手段日新月異:,另外，為了適應現(xiàn)代機械高速度、高節(jié)拍、高性能的需要，,研制了,計算機輔助設計(CAD)；,在對機械的分析與綜合中，計算機的作用日益重要，發(fā)展并推廣了,在機械原理的各個領域，每年都有大量內容新穎的文獻資料出現(xiàn)。,作為技術基礎課程，只介紹一些最基本的原理和方法。,高速高定位精度的分度機構；,具有優(yōu)良性能的組合機構；,各種機構的變異與組合等。,優(yōu)化設計；,考慮誤差的概率設計。,湖南理工學院專用 作者： 潘存云教授,為了實現(xiàn)我國的國防現(xiàn)代化，必然要有大量的機械化、自動化的武器裝備于部隊，這些武器從何來？恐怕大多數(shù)只能靠我國自力更生解決，這是一項十分艱巨的任務，設計、制造、使用、維護現(xiàn)代化的武器裝備，需要大批的機械方面