機械原理課件第七版

1、機機 械械 原原 理理 哈爾濱工業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學2004年年2月月第一章第一章 緒論緒論 & 1-1 機械原理課程的研究對象與內容機械原理課程的研究對象與內容機械是機器與機構的總稱。機械是機器與機構的總稱。研究對象：研究對象：什么是機器呢？什么是機器呢？ 什么是機構呢？什么是機構呢？普通車床普通車床數(shù)控車床數(shù)控車床數(shù)控銑床，數(shù)控銑床，這是一種這是一種機器機器，主，主要用來加要用來加工平面和工平面和曲面。曲面。主軸主軸安裝安裝銑刀銑刀工作臺工作臺鋸床鋸床數(shù)控壓彎機數(shù)控壓彎機數(shù)控剪板機數(shù)控剪板機美國西科斯基公司生產的美國西科斯基公司生產的“黑鷹黑鷹”直升機直升機主旋翼主旋翼尾尾旋旋翼翼

2、“神舟五號神舟五號”發(fā)射時的情景。發(fā)射時的情景。發(fā)射塔發(fā)射塔、運載火箭運載火箭都是龐大的都是龐大的機器機器。索杰納火星車索杰納火星車它是美國國家航空航它是美國國家航空航天局于格林威治時間天局于格林威治時間1997年年7月月4日日17時時07分發(fā)射的火星探路者分發(fā)射的火星探路者號宇宙飛船成功地在號宇宙飛船成功地在火星表面著陸，該飛火星表面著陸，該飛船攜帶了索杰納火星船攜帶了索杰納火星車，這也是一種機器。車，這也是一種機器。世世 界界 最最 小小 的的 微微 型型 機機 械械 人人Worlds smallest robot美國山迪亞國家實美國山迪亞國家實驗室的科學家，成驗室的科學家，成功研制了相信

3、是世功研制了相信是世界最小的微型機械界最小的微型機械人，這微型機械人人，這微型機械人體積只有四分之一體積只有四分之一立方寸，體重小於立方寸，體重小於一盎司。一盎司。 什么是機器呢？什么是機器呢？ 機器是一種人為實物組合的具有確定機械運動機器是一種人為實物組合的具有確定機械運動的裝置，它用來完成有用功、轉換能量或處理信息，的裝置，它用來完成有用功、轉換能量或處理信息，以代替或減輕人類的勞動。以代替或減輕人類的勞動。一部機器可能包含多種類型的機構，也可能只包含一種機構。一部機器可能包含多種類型的機構，也可能只包含一種機構。凸輪機構凸輪機構齒輪機構齒輪機構連桿機構連桿機構什么是機構呢？什么是機構呢？

4、機構機構可以定義為：是一個具有確定的機械運動的構件可以定義為：是一個具有確定的機械運動的構件系統(tǒng)，或稱它是用來傳遞運動和動力的可動裝置。系統(tǒng)，或稱它是用來傳遞運動和動力的可動裝置。在機械原理課程中要研究以下內容：在機械原理課程中要研究以下內容：1、機構的分析、機構的分析（1）機構的結構分析）機構的結構分析研究機構的組成原理，即機構組成的一般規(guī)律。研究機構的組成原理，即機構組成的一般規(guī)律。研究機構運動的可能性與確定性的條件。研究機構運動的可能性與確定性的條件。（2）機構的運動分析）機構的運動分析研究在給定原動件運動的條件下，機構各點的軌跡、研究在給定原動件運動的條件下，機構各點的軌跡、位移、速度

5、、加速度等運動特性。位移、速度、加速度等運動特性?！皺C械原理機械原理”是一門從力學原理的角度研究機械的組成是一門從力學原理的角度研究機械的組成、分析與設計基本理論的課程，是一門技術基礎課。、分析與設計基本理論的課程，是一門技術基礎課。2、常用機構的設計問題、常用機構的設計問題主要研究：連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、間歇運主要研究：連桿機構、凸輪機構、齒輪機構、間歇運動機構等的設計理論和設計方法。動機構等的設計理論和設計方法。3、機械系統(tǒng)運動方案設計、機械系統(tǒng)運動方案設計4、機械動力學問題、機械動力學問題主要研究：如何根據(jù)機器的功能來確定運動方案。主要研究：如何根據(jù)機器的功能來確定運動方案。主要

6、研究：機械系統(tǒng)的真實運動規(guī)律、機械的調速和主要研究：機械系統(tǒng)的真實運動規(guī)律、機械的調速和機構的平衡。機構的平衡。（3）機構的力分析）機構的力分析研究機構的各構件和運動副中力的計算、摩擦及效率研究機構的各構件和運動副中力的計算、摩擦及效率問題。問題。研究內容：研究內容：機械設計的一般過程：機械設計的一般過程： 一臺典型的現(xiàn)代化機器是由四個部分組成的，即一臺典型的現(xiàn)代化機器是由四個部分組成的，即原動機、傳動機構、執(zhí)行機構和控制系統(tǒng)原動機、傳動機構、執(zhí)行機構和控制系統(tǒng)。& 1-2 現(xiàn)代化機器的組成現(xiàn)代化機器的組成原動機原動機用于提供動力用于提供動力發(fā)電機發(fā)電機化石燃料化石燃料水水 能能太陽能

7、太陽能內燃機內燃機外燃機外燃機電動機電動機風風 能能水輪機水輪機風力機風力機太陽能電池太陽能電池機機 器器化石燃料化石燃料內燃機內燃機機機 器器化石燃料化石燃料外燃機外燃機機機 器器水水 能能風風 能能水輪機水輪機風力機風力機機機 器器機機 器器液壓馬達液壓馬達電動機電動機機機 器器泵泵液液 壓壓 缸缸氣壓馬達氣壓馬達電動機電動機機機 器器空氣壓縮機空氣壓縮機氣氣 缸缸原動機主要有電動、液動、氣動三種形式原動機主要有電動、液動、氣動三種形式從運動形式來劃分有回轉、往復直線和步進等多種運動形式從運動形式來劃分有回轉、往復直線和步進等多種運動形式常用原動機形式常用原動機形式電動原動機電動原動機:電

8、動原動機的形式是：電動機電動原動機的形式是：電動機從運動形式看，電動機有輸出轉動的回轉電動機和輸出往復移動的直從運動形式看，電動機有輸出轉動的回轉電動機和輸出往復移動的直線電動機線電動機從電源形式看，電動機有使用交流電源的交流電動機和使用直流電源從電源形式看，電動機有使用交流電源的交流電動機和使用直流電源的直流電動機的直流電動機從控制形式看，有輸出位移、速度都不可控制的電動機，有輸出位移、從控制形式看，有輸出位移、速度都不可控制的電動機，有輸出位移、速度、力矩可以控制的控制電動機。速度、力矩可以控制的控制電動機。這是最常用的交流異步電動機這是最常用的交流異步電動機這是這是步進電機步進電機，它可

9、以按輸入的電脈，它可以按輸入的電脈沖數(shù)回轉相應的角度。沖數(shù)回轉相應的角度。這是伺服這是伺服電動機電動機，它可以精確的控制電動機的輸出位移和轉速。，它可以精確的控制電動機的輸出位移和轉速。液壓原動機液壓原動機:液壓原動機的形式是：液壓馬達和液壓油缸。液壓原動機的形式是：液壓馬達和液壓油缸。液壓馬達輸出回轉運動，液壓油缸輸出往復直線運動。液壓馬達輸出回轉運動，液壓油缸輸出往復直線運動。BM型擺線液壓馬達型擺線液壓馬達液壓油缸液壓油缸氣動原動機氣動原動機:氣動原動機的形式是：氣動馬達和氣缸。氣動原動機的形式是：氣動馬達和氣缸。氣動馬達輸出回轉運動，氣缸輸出往復直線運動。氣動馬達輸出回轉運動，氣缸輸出

10、往復直線運動。葉片馬達葉片馬達柱塞馬達柱塞馬達無導桿氣缸無導桿氣缸有導桿氣缸有導桿氣缸氣氣 缸缸傳動機構傳動機構將運動和動力傳遞或變換給執(zhí)行機構將運動和動力傳遞或變換給執(zhí)行機構在傳動機構中一般首先與電機聯(lián)接的是減速機構，最常用的是各種類型的在傳動機構中一般首先與電機聯(lián)接的是減速機構，最常用的是各種類型的減速器、變速器等。減速器、變速器等。圓柱齒輪減速器圓柱齒輪減速器錐齒輪減速器錐齒輪減速器擺線針輪減速器擺線針輪減速器38mm50mm50mm50mm直流伺服電機（直流伺服電機（100W）重量重量0.7 0.7 kgkg額定輸出扭矩額定輸出扭矩 45 45 NmNm最大輸出扭矩最大輸出扭矩 80

11、80 NmNm短程地對地導彈電舵機短程地對地導彈電舵機電動機轉速電動機轉速 4200 rpm輸出轉速輸出轉速 13 rpm執(zhí)行機構執(zhí)行機構用于實現(xiàn)機器的功能，如機床的刀架、機器人的手爪等。用于實現(xiàn)機器的功能，如機床的刀架、機器人的手爪等。該機器人的手爪協(xié)調運動夾持球體實現(xiàn)任該機器人的手爪協(xié)調運動夾持球體實現(xiàn)任意運動，這是一種智能型機器人。意運動，這是一種智能型機器人。全方位準橢球齒輪柔性關節(jié)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)用于實現(xiàn)機器執(zhí)行機構之間的工作協(xié)調，用于實現(xiàn)機器執(zhí)行機構之間的工作協(xié)調，或者各機器之間的工作協(xié)調?；蛘吒鳈C器之間的工作協(xié)調?？刂颇Ｊ娇刂颇Ｊ皆瓌訖C原動機傳動機構傳動機構執(zhí)行機構執(zhí)行機構控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)原動機原動機傳動機構傳動機構執(zhí)行機構執(zhí)行機構控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)原動機原動機傳動機構傳動機構執(zhí)行機構執(zhí)行機構& 1-3 設計與創(chuàng)新設計與創(chuàng)新一、設計一、設計設計是基礎理論，應用技術和實踐經驗綜合應用的過程設計是基礎理論，應用技術和實踐經驗綜合應用的過程設計本身就是一種創(chuàng)造性勞動設計本身就是一種創(chuàng)造性勞動500分/米30超聲波發(fā)生器二、創(chuàng)新二、創(chuàng)新自然科學領域的最高成就是自然科學領域