機械原理 潘存云課件 第1章緒論

第1章緒論1－1本課程研究的對象1－2本課程研究的內(nèi)容1－3課程地位、性質(zhì)和學(xué)習(xí)要點1－4機械科學(xué)史年鑒及學(xué)科發(fā)展趨勢1－1本課程研究的對象顧名思義，本課程研究對象為━━機械（machine）

原理━━機械的組成原理、工作原理、分析和設(shè)計原理（方法）等。機械━━為了滿足人類社會生產(chǎn)和生活需求而發(fā)明的，能完成特定作業(yè)動作，用來減輕或替代人類勞動的一類實物裝置。機械原理━━人腦智力的延伸。傳統(tǒng)機械━━人之體力的延伸。現(xiàn)代機械━━人之體力的延伸。原始的起重工具是：斜面你知道遠古人類是利用什么機械裝置提升重物的？機械的進化歷程：簡單

復(fù)雜斜面省力實驗斜面省力應(yīng)用實例起重機的進化歷程：斜面省力之應(yīng)用實例斜面省力應(yīng)用實例三）機械的進化歷程起重機的進化歷程：斜面杠桿給我一根足夠長的杠桿和一個支點，我就能撬起地球阿基米德三）機械的進化歷程起重機的進化歷程：轱轆是杠桿的變形

斜面杠桿起重轱轆滑輪組起重機的進化歷程：起重轱轆手動(電動)葫蘆斜面杠桿起重轱轆滑輪組起重轱轆起重機的進化歷程：簡易起重機平衡吊

斜面杠桿起重轱轆滑輪組手動(電動)葫蘆簡易起重機起重機的進化歷程：現(xiàn)代起重機（包括：龍門吊、鶴式吊、汽車吊、卷揚機、叉車、電梯－電腦控制）。鶴式起重機龍門式起重機起重機的進化歷程：斜面杠桿起重轱轆滑輪組手動(電動)葫蘆簡易起重機16T汽車吊200T汽車吊現(xiàn)代起重機（包括：龍門吊、鶴式吊、汽車吊、卷揚機、叉車、電梯－電腦控制）。起重機的進化歷程：斜面杠桿起重轱轆滑輪組手動(電動)葫蘆簡易起重機扶梯履帶起重機現(xiàn)代起重機（包括：龍門吊、鶴式吊、汽車吊、卷揚機、叉車、電梯－電腦控制）。起重機的進化歷程：斜面杠桿起重轱轆滑輪組手動(電動)葫蘆簡易起重機集裝箱堆垛叉車小型叉車現(xiàn)代起重機（包括：龍門吊、鶴式吊、汽車吊、卷揚機、叉車、電梯－電腦控制）。起重機的進化歷程：斜面杠桿起重轱轆滑輪組手動(電動)葫蘆簡易起重機剪差式升降機現(xiàn)代起重機（包括：龍門吊、鶴式吊、汽車吊、卷揚機、叉車、電梯－電腦控制）。起重機的進化歷程：斜面杠桿起重轱轆滑輪組手動(電動)葫蘆簡易起重機現(xiàn)代化的電梯現(xiàn)代起重機（包括：龍門吊、鶴式吊、汽車吊、卷揚機、叉車、電梯－電腦控制）。起重機的進化歷程：斜面杠桿起重轱轆滑輪組手動(電動)葫蘆簡易起重機世界上最高、運行速度最快、載客量最大的張家界旅游觀光電梯高335米、3米/秒，單臺載客量47人，每小時載客人數(shù)達3000人。起重機的進化歷程：機器━━根據(jù)某種具體使用要求而設(shè)計的多件實物的組合體。機械機構(gòu)━━能夠用來傳遞運動和力或改變運動形式的多件實物組合體。如：連桿機構(gòu)

凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)等。種類有限機器的種類繁多，結(jié)構(gòu)、性能和用途等各不相同，但具有相同的基本特征。實例：縫紉機洗衣機機床風力發(fā)電機農(nóng)機典型機器的分析：實例一：內(nèi)燃機內(nèi)燃機組成：65438712910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(guān)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(guān)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(jié)果，使曲軸輸出連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動發(fā)動機虛擬裝配

工作原理仿真內(nèi)燃機的動作時序：潘存云教授研制活塞的往復(fù)運動通過連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的連續(xù)轉(zhuǎn)動，該組合體稱為：內(nèi)燃機各部分的作用：曲柄滑塊機構(gòu)凸輪和頂桿用來啟閉進氣閥和排氣閥；稱為：凸輪機構(gòu)兩個齒輪用來保證進、排氣閥與活塞之間形成協(xié)調(diào)動作，稱為：齒輪機構(gòu)各部分協(xié)調(diào)動作的結(jié)果：化學(xué)能機械能實例二：

螺栓冷鐓機工藝過程包括：送料切斷送坯鐓鍛卸料工作原理：1）送料：電動機1帶輪23曲軸4齒輪7齒輪8軸18偏心輪20

連桿21擺桿24棘爪25棘輪26送料輪27原料棒28間歇送進。視頻123418202124252627287812341820212425262728工作原理：2）切料：齒輪7偏心輪8連桿9凸輪10

切刀桿11往復(fù)移動切斷動作。3）送坯：凸輪12

推桿13擺桿14沖模架15

初沖頭16光沖頭17直線移動。初鐓精鐓雙工位模具切換動作。78910111213141516174）鐓制：曲軸4連桿5滑塊6往復(fù)直線移動實現(xiàn)鐓壓。565）卸料:二軸18凸輪19推桿22搖桿23頂出器29頂出工件31。完成工件卸料動作。192223293130各部分協(xié)調(diào)運動的結(jié)果即完成螺栓的鐓制。機器的共有特征：通過分析上述兩種不同類型的機器，不難得出機器具有以下特征①人造的實物組合體；②各部分有確定的相對運動；③代替或減輕人類勞動完成有用功或?qū)崿F(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。

機器的分類：原動機－實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換（如內(nèi)燃機、蒸汽機、電動機）種類有限工作機－完成有用功（如機床等）。

種類繁多機械機器機構(gòu)原動機工作機工作機的組成：原動部分－是工作機動力的來源，最常見的是電動機和內(nèi)然機。

工作部分－完成預(yù)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(diào)動作。

其關(guān)系如下原動機傳動工作控制控制器(控制)電動機(原動)帶(傳動)減速器(傳動)波輪(工作)分析自動洗衣機的組成：━━本課程研究重點機構(gòu)的共有特征：同理，通過對典型機構(gòu)進行分析可知：①人造的實物組合體；②各部分有確定的相對運動；③用來傳遞力或?qū)崿F(xiàn)運動的轉(zhuǎn)換。專用機構(gòu)━━只能用于特定場合，如鐘表擒縱機構(gòu)。機構(gòu)分類通用機構(gòu)━━用途廣泛，如齒輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)等。機械機器機構(gòu)原動機工作機通用機構(gòu)專用機構(gòu)機器與機構(gòu)的關(guān)系：由兩個實例推廣到一般任意復(fù)雜的機器都是由若干組機構(gòu)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(gòu)的種類確有限。它們之間的關(guān)系類同－化合物與化學(xué)元素機械機器機構(gòu)結(jié)構(gòu)相同、運動相同僅作用不同1－2本課程的研究內(nèi)容一、機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析a)研究機構(gòu)運動的可能性;能否運動b)機構(gòu)運動的確定性；下一個位置和運動方向是否唯一d)機構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分類。二、機構(gòu)的運動分析

a)確定機構(gòu)上某些特殊點的位置；c)機構(gòu)運動簡圖的繪制方法；用簡單圖形表示復(fù)雜機構(gòu)

b)確定機構(gòu)上某些特殊點的速度;

c)確定機構(gòu)上某些特殊點的加速度;d)確定機構(gòu)的運動規(guī)律；不考慮引起機構(gòu)運動的力的作用，僅從幾何的觀點來研究三、機構(gòu)的運動設(shè)計b)完成預(yù)定的動作位置;c)實現(xiàn)預(yù)定的運動軌跡；四、機構(gòu)組合成復(fù)雜機械系統(tǒng)的方法研究a)擬定機械的工作原理；d)實現(xiàn)預(yù)定的運動特性。a)設(shè)計新機構(gòu)的方法。按一定幾何條件和運動條件b)進行運動分解并建立運動循環(huán)圖；c)機構(gòu)類型綜合以及機構(gòu)的組合方式；d)選擇合適的原動機；e)擬定運動傳遞路線；f)機械系統(tǒng)運動方案評價方法。b)慣性力和慣性力矩進行平衡的方法;c)機械在外力作用下的運動規(guī)律；d)機械運轉(zhuǎn)速度波動的調(diào)節(jié)與飛輪設(shè)計。a)慣性力的產(chǎn)生原因、分布規(guī)律、計算方法五、機器動力學(xué)分析與設(shè)計

1－3課程地位、學(xué)習(xí)目的與要點、機械原理課程的地位高等數(shù)學(xué)普通物理

機械制圖

理論力學(xué)

機械原理技術(shù)基礎(chǔ)課

機械設(shè)計機械制造機床夾具機電工程……專業(yè)課程作用：承前啟后。二、學(xué)習(xí)目的1）便于認知世界上現(xiàn)有豐富多樣的機械產(chǎn)品，為機械設(shè)計工作積累經(jīng)驗。2）重點解決機械的共性問題，為后續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)機械課程奠定理論基礎(chǔ)。3）培養(yǎng)創(chuàng)新思維，激發(fā)機械創(chuàng)新設(shè)計靈感。4）為現(xiàn)有機械產(chǎn)品的合理使用和革新改造打基礎(chǔ)。三、學(xué)習(xí)要點1）興趣好奇為首要有對自然界的事物充滿好奇的心理。沒有興趣做不好任何事情，名人名言：孔子：“知之者，不如好知者；好知者，不如樂知者”布魯納:“學(xué)習(xí)的最好刺激，乃是對所學(xué)材料的興趣”愛因斯坦：“興趣是最好的老師”。黑格爾：“要是沒有熱情，世界上任何偉大事業(yè)都不會成功?！?）自信而不自負，增強學(xué)好本課程的信心①世上無難事，只要肯攀登；②成功人士的體會：在走向成功的路上，可以缺乏任何東西，但就是不能缺少“自信”。③發(fā)明大王愛迪生名言：“自信是成功的第一秘訣”。三句至理名言：發(fā)明創(chuàng)新不僅是發(fā)明家的本事，人人都具有發(fā)明創(chuàng)新的潛能。發(fā)明創(chuàng)新來源于生產(chǎn)生活實際，處處存在著發(fā)明創(chuàng)造的機遇。發(fā)明創(chuàng)新不受時間與年齡限制，漫漫人生皆可完成發(fā)明創(chuàng)造。3）深入了解本課程特點，掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法課程特點：（1）實踐性強。（2）綜合性強。本課程學(xué)習(xí)要綜合運用已學(xué)過的知識，約有1/3的內(nèi)容與理論力學(xué)有關(guān)。有些內(nèi)容可以說是理論力學(xué)的延續(xù)與擴展（用理論力學(xué)的原理分析具體的機械）。因此，一定要復(fù)習(xí)號理論力學(xué)中的有關(guān)內(nèi)容，如運動學(xué)、摩擦學(xué)等。（3）獨立性強。各章內(nèi)容彼此獨立，前后聯(lián)系不甚密切。因此，要經(jīng)常復(fù)習(xí)前面已學(xué)過的內(nèi)容，以免出現(xiàn)猴子扮苞米的現(xiàn)象。（4）本課程有四多：內(nèi)容多、概念多、符號多、公式多。

不要求死記硬背，關(guān)鍵在于理解，重點在于應(yīng)用。會用自然能記住。要點：a)搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握基本方法。b)學(xué)以致用，掌握一般性原理和方法的具體運用。c)復(fù)習(xí)先修知識，特別是理論力學(xué)的相關(guān)知識。d)培養(yǎng)綜合分析、全面考慮問題的能力。e)注意培養(yǎng)科學(xué)嚴謹、一絲不茍的工作作風。4）參與實驗和完成作業(yè)，加深理論知識的理解5）充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，拓展個人知識面6）參加學(xué)科競賽，全面培養(yǎng)機械創(chuàng)新設(shè)計綜合素質(zhì)機械創(chuàng)新設(shè)計大賽目的：(1)培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力;(2)綜合設(shè)計能力與團隊協(xié)作精神；(3)加強學(xué)生動手能力的培養(yǎng)和工程實踐的訓(xùn)練;(4)提高學(xué)生針對實際需求進行機械創(chuàng)新思維、設(shè)計和制作等實際工作能力。參賽要點▲激發(fā)興趣，積極參與；▲明確方向、瞄準目標；▲制定方案，集思廣益；▲強化技能，動手實踐；▲善于總結(jié)、形成理論。創(chuàng)新型人才的座右銘：人類社會的需求永無止境，需要我們勇于探索、不斷創(chuàng)新。世上萬物不可能盡善盡美，需要我們不斷完善、推陳出新。歷史發(fā)展永遠都不會停止，需要跟上時代步伐、與時俱進。身為技術(shù)人員的責任心，驅(qū)使我們勤奮工作、永不停歇的動力；懷有濃厚興趣的好奇心，吸引我們不斷探索、勇于創(chuàng)新的源泉；具備不斷進取的好勝心，鞭策我們精益求精、盡善盡美的關(guān)鍵。國防科技大學(xué)榮獲全國一等獎作品簡介行星輪式登月車國防科技大學(xué)榮獲全國一等獎作品簡介“神舟”航天員多姿態(tài)訓(xùn)練模擬器1－4機械科學(xué)史年鑒及學(xué)科發(fā)展趨勢機械學(xué)科設(shè)計方法應(yīng)用拓展數(shù)學(xué)工具機構(gòu)創(chuàng)新學(xué)科融合極端環(huán)境人工智能高速、重載精密、微型一、機械科學(xué)史年鑒（附錄1，自學(xué)）二、機械學(xué)科發(fā)展趨勢二、機械學(xué)科發(fā)展趨勢1）學(xué)科交叉融合明顯，形成了多個交叉邊緣新興學(xué)科機械學(xué)科機械電子學(xué)電子學(xué)CADCAE……CAX計算機控制信息機器人學(xué)生物材料機械仿生學(xué)2）各種新概念、新理論、新工具不斷涌現(xiàn)，促進了機構(gòu)學(xué)各專業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展。機械學(xué)科運動分析結(jié)構(gòu)綜合矢量法張量法矩陣法對偶數(shù)法四元數(shù)法旋量計算法應(yīng)用圖論網(wǎng)絡(luò)理論線形幾何學(xué)螺旋坐標3）新的機械設(shè)計手段日新月異。設(shè)計方法

并行設(shè)計優(yōu)化設(shè)計概率設(shè)計綜合設(shè)計智能設(shè)計虛擬設(shè)計網(wǎng)絡(luò)設(shè)計綠色設(shè)計多變量多約束設(shè)計機電耦合設(shè)計非線性動力學(xué)設(shè)計定制設(shè)計三次設(shè)計4）機械產(chǎn)品工作原理呈現(xiàn)多樣化趨勢。切割磨粒鋸片切割機等離子體切割機刃具切削機床激光氣化切割機水射流切割機超聲波切割機電火花線切割機氣體火焰切割機冷脆斷切割機柔帶切割機5）機械產(chǎn)品發(fā)展方向:高速、重載、精密、微型化美國研制的Ｘ－37B超音速實驗飛機飛行速度2小時即能繞地球一圈5）機械產(chǎn)品發(fā)展方向:高速、重載、精密、微型化500公里時速高速列車━━中國5）機械產(chǎn)品發(fā)展方向:高速、重載、精密、微型化零高度飛行器━━磁懸浮列車運行速度高達550km/h。5）機械產(chǎn)品發(fā)展方向:高速、重載、精密、微型化世界上最大的游輪長360米，寬65米，高72米，2800間客房，近6000個床位，5個標準游泳池，4個大型超市，15個餐廳和酒吧，是一座名副其實的海上移動城市。

5）機械產(chǎn)品發(fā)展方向:高速、重載、精密、微型化世界上最大的游輪長360米，寬65米，高72米，2800間客房，近6000個床位，5個標準游泳池，4個大型超市，15個餐廳和酒吧，是一座名副其實的海上移動城市。

5）機械產(chǎn)品發(fā)展方向:高速、重載、精密、微型化世界上最大的游輪長360米，寬65米，高72米，2800間客房，近6000個床位，5個標準游泳池，4個大型超市，15個餐廳和酒吧，是一座名副其實的海上移動城市。

5）機械產(chǎn)品發(fā)展方向:高速、重載、精密、微型化超精密加工尺寸和位置精度：0.01~0.3μm形狀和輪廓精度：0.002~0.005μm表面粗糙度：Ra<0.0001μm；磁流變拋光機床離子束拋光機床5）機械產(chǎn)品發(fā)展方向:高速、重載、精密、微型化微操作機器人能對細胞進行注射、染色體切割等操作5）機械產(chǎn)品發(fā)展方向:高速、重載、精密、微型化微型機器人微型飛行器6）各種新機構(gòu)和新型傳動裝置不斷涌現(xiàn)球齒輪機構(gòu)變異剪叉式機構(gòu)

變異剪叉式機構(gòu)

6）各種新機構(gòu)和新型傳動裝置不斷涌現(xiàn)動態(tài)組合螺旋7）仿生機械學(xué)發(fā)展迅速美國波士頓動力公司研制的仿生機器狗代表了目前步行機器人研究的最高水平神奇的大狗7）仿生機械學(xué)發(fā)展迅速美國波士頓動力公司研制的仿生機器狗代表了目前步行機器人研究的最高水平聰明的小狗研制：波士頓動力學(xué)工程公司用途：戰(zhàn)場偵察。控制：自適應(yīng)智能控制7）仿生機械學(xué)發(fā)展迅速神奇