機械原理——第1章緒論課件

1、第第1章章 緒緒 論論1.1 本課程的研究對象本課程的研究對象 1.2 本課程的研究內容本課程的研究內容1.3 課程的性質和學習方法課程的性質和學習方法1.4 機械原理學科發(fā)展現(xiàn)狀簡介機械原理學科發(fā)展現(xiàn)狀簡介1.1 本課程的研究對象本課程的研究對象 一、機械原理的研究對象一、機械原理的研究對象機械機械機器機器 機械人造的用來減輕或替代人類勞動的多件實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。物的組合體。 機構機構 機械原理又稱為機器和機構學理論機械原理又稱為機器和機構學理論(Theory of Machines and Mechanisms ) )1.1 本課程的研究對象本課程的研究

2、對象 1、機器、機器是執(zhí)行機械運動的裝置，用來變換或傳遞能是執(zhí)行機械運動的裝置，用來變換或傳遞能量、物料和信息。量、物料和信息。 如如: 縫紉機、洗衣機、各類機床、運輸車輛、縫紉機、洗衣機、各類機床、運輸車輛、農(nóng)用機器、農(nóng)用機器、 起重機等。起重機等。機器按用途分類：機器按用途分類： 動力機器動力機器實現(xiàn)能量轉換（如內燃機、蒸汽機、電動機實現(xiàn)能量轉換（如內燃機、蒸汽機、電動機）種類有限工作機器工作機器完成有用功（如機床等）完成有用功（如機床等） 種類繁多信息機器信息機器2、機構、機構能夠用來傳遞運動和動力的可動裝置。能夠用來傳遞運動和動力的可動裝置。如：如：連桿機構、凸輪機構、連桿機構、凸輪機

3、構、 齒輪機構等。齒輪機構等。種類有限機構的分類：機構的分類：通用機構通用機構和和專用機構專用機構。 通用機構通用機構-用途廣泛。如用途廣泛。如齒輪機構、連桿機構齒輪機構、連桿機構等。等。專用機構專用機構-只能用于特定場合，如鐘表的只能用于特定場合，如鐘表的擒縱機構擒縱機構。潘存云教授研制3、典型機器的分析：、典型機器的分析：內燃機內燃機組成：組成：65438712910汽缸體汽缸體1、 活塞活塞2、進氣閥進氣閥3、排氣閥排氣閥4、 連桿連桿5、曲軸曲軸6、凸輪凸輪7、頂桿頂桿8、齒輪齒輪9、10工作原理：工作原理：1).活塞下行，進氣閥開啟，混合氣體活塞下行，進氣閥開啟，混合氣體 進入汽缸；

4、進入汽缸；2).活塞上行，氣閥關閉，混合氣體被壓縮，活塞上行，氣閥關閉，混合氣體被壓縮， 在頂部點在頂部點 火燃燒；火燃燒；3).高壓燃燒氣體推動活塞下行，兩氣閥關閉；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。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)的旋轉運動潘存云教授研制設計：潘存云進氣進氣壓縮壓縮爆炸爆炸排氣排氣內燃機的工作過程：內燃機的工作過程：活塞的往復運動通過連桿轉變?yōu)榍钊耐鶑瓦\動通過連桿轉變?yōu)榍S的連續(xù)轉動，該組合體稱為：軸的連續(xù)轉動，該組合體稱為：內燃機各部分的作用：內燃機各部分的作用：曲柄滑塊機構曲柄

5、滑塊機構凸輪和頂桿用來啟閉進氣閥和排氣閥；稱為：凸輪和頂桿用來啟閉進氣閥和排氣閥；稱為：凸輪機構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：作，稱為：齒輪機構齒輪機構各部分各部分協(xié)調動作協(xié)調動作的結果：的結果： 化學能化學能 機械能機械能機器與機構的關系：機器與機構的關系：1、任意復雜的機器都是由若干組機構按一定規(guī)律組、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。合而成的。2、機器與機構在結構和運動方面并無區(qū)別（僅作用、機器與機構在結構和運動方面并無區(qū)別（僅作用不同）不同） ，故統(tǒng)稱為機械。，故統(tǒng)稱為機械。本課程研究重點

6、：通用機構本課程研究重點：通用機構二、機械（系統(tǒng)）的組成：二、機械（系統(tǒng)）的組成：原動機原動機是工作機動力的來源，最常見的是電動機和內是工作機動力的來源，最常見的是電動機和內燃機。燃機。 執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)完成預定的動作和功能的部分。完成預定的動作和功能的部分。 傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)聯(lián)接原動機和工作部分的中間部分。聯(lián)接原動機和工作部分的中間部分。 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)保證機器的啟動、停止和正常協(xié)調動作。保證機器的啟動、停止和正常協(xié)調動作。輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)保證機器更好的工作，如照明、減震、降保證機器更好的工作，如照明、減震、降溫等設備。溫等設備。1.2 本課程的研究內容本課程的研究內容1. 機構分析機構分

7、析 基本知識基本知識a) 研究機構運動的可能性研究機構運動的可能性; b) 機構運動的確定性；機構運動的確定性；d) 機構的組成原理和結構分類。機構的組成原理和結構分類。 2）. 機構的運動分析機構的運動分析 機構上某些特殊點的位置、速度、加速度的求法和機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；構的運動規(guī)律；c) 機構運動簡圖的繪制方法；機構運動簡圖的繪制方法； 3. 機械動力學機械動力學 a) 分析機器在已知外力作用下的運動；分析機器在已知外力作用下的運動； b) 機器的調速和平衡方法。機器的調速和平衡方法。1）. 機構結構分析機構結構分析 基本知識基本知識3）. 機構

8、的力分析機構的力分析 常用機構設計常用機構設計齒輪、連桿、凸輪、間歇運動機構等設計齒輪、連桿、凸輪、間歇運動機構等設計 4. 機構的選型和機械系統(tǒng)方案設計機構的選型和機械系統(tǒng)方案設計按解決問題的性質，本課程研究內容又可分為兩大類：按解決問題的性質，本課程研究內容又可分為兩大類： 1)機構分析對已有機構的研究。包括結構、運動和力分析。機構分析對已有機構的研究。包括結構、運動和力分析。 2)機構綜合設計新的機構。包括型綜合、尺度綜合、運動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。和動力綜合。稱綜合而非設計的理由：稱綜合而非設計的理由： 在解決機構的設計問題時，僅限于根據(jù)運動和動

9、力要求，在解決機構的設計問題時，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，不涉及各個具體零件的確定機構各部分與運動相關的尺寸，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，得出的結果強度計算，具體形狀和結構、材料選擇等因素，得出的結果是機構運動簡圖，而非工程化的結構設計圖。是機構運動簡圖，而非工程化的結構設計圖。 機械設計機械設計方案設計方案設計 結構設計結構設計 本課程要解決的問題本課程要解決的問題 屬于機械設計課程的范疇屬于機械設計課程的范疇 課程性質：課程性質： 技術基礎課技術基礎課 作用作用： 承前啟后承前啟后 先修課程：高等數(shù)學、普通物理、工程制圖、理

10、論力學先修課程：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，程打下基礎， 1.3 機械原理課程的性質和學習方法機械原理課程的性質和學習方法課程的特點：課程的特點：1）實踐性強）實踐性強2）綜合性強）綜合性強本課程是一門技術基礎課，其研究對象是在生產(chǎn)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

11、圖應嚴格按要求進行。要重視實驗課。 3）獨立性強）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(jīng)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：四多：內容多、概念多、符號多、公式多。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。一、本課程的性質一、本課程的性質二、如何學習本課程？二、如何學習本課程？ 著重搞清楚基本概念，理解基本原

12、理，掌握機構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。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。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(chǎn)遇到的各種機械。并用所學知識觀察日常生活與生產(chǎn)遇到的各種機械。本課程研究機械的途徑：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。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。的設計方法。注意培養(yǎng)運用所學

13、基本理論與方法去分析和解決注意培養(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。工程實際問題的能力。注意培養(yǎng)綜合分析、全面考慮問題的能力。解決同注意培養(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、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)。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 的工作中要與各種機器打交道，稍有不慎，即的工作中要與各種機器打交道，稍有不慎，即 可能造成損失。可能造成損失。 當今世界正經(jīng)歷著一場新的技術革命。新概念、新

14、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)展方向發(fā)展方向：高速、重載、高精度、高效率、低噪聲：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1.4 機械原理學科發(fā)展現(xiàn)狀簡介機械原理學科發(fā)展現(xiàn)狀簡介應用領域擴大：應用領域擴大：上天、入地、下海、甚至鉆入人體內。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：與其它學科的交叉滲透作用增強：與電子工程、計算與電子工程、計算機科學、控制工程、材料科學、

15、生物醫(yī)學相互滲透，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、機械器人機械學、機械CAD。新機構不斷涌現(xiàn)新機構不斷涌現(xiàn)-如自控機構、機器人機構、仿生如自控機構、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。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注重機械的動力性能-在機械分析與綜合時，由只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?？紤]運動性能過渡到同時考慮其動力性能?？紤]到機械的動態(tài)特性考慮到機械的動態(tài)特性: 機械在運動過程中，構件的振動

16、和彈性變形、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運動副的間隙和構件 尺度誤差，對運動及動力性能尺度誤差，對運動及動力性能的影響。的影響。連桿機構連桿機構: 重視了空間連桿機構、多桿多自由度機構、連桿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。機構彈性動力學和動力平衡研究。齒輪機構齒輪機構: 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。輪、微型齒輪的研究。凸輪機構凸輪機構: 十分重視對高速凸輪機構的研究。十分重視對高速凸輪機構的研究。新的設計手段日新月異新的設計手段日新月異: 高速度；高速度；現(xiàn)代機械的特點：現(xiàn)代機械的特點： 高節(jié)拍；高節(jié)拍； 高性能高性能另外，為了