机械原理课件第七版孙桓

中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 1 1 本 课 程 研 究 的 对 象 和 内 容 1 2 本 课 程 在 教 学 中 的 地 位 1 3 课 程 的 性 质 和 学 习 方 法 1 4 机 械 原 理 学 科 发 展 现 状 简 介第 一 章 绪 论 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 顾 名 思 义 ， 本 课 程 研 究 对 象 为 ： 机 械机 械 机 器斜 面任 何 机 械 都 经 历 了 ： 简 单 复 杂 的 发 展 过 程 。机 械 人 造 的 用 来 减 轻 或 替 代 人 类 劳 动 的 多 件 实 物 的组 合 体 。 机 构 （ 包 括 ： 龙 门 吊 、 鹤 式 吊 、 汽 车 吊 、卷 扬 机 、 叉 车 、 电 梯 电 脑 控 制 ） 。 一 般 而 言 ， 机 械 是 机 器 和 机 构 的 总 称 杠 杆 起 重 轱 辘 滑 轮 组 手 动 (电 动 )葫 芦 现 代 起 重 机起 重 机 的 发 展 历 程 ： 1 1 本 课 程 研 究 的 对 象 和 内 容原 理 机 械 的 组 成 原 理 、 工 作 原 理 、 分 析 和 设 计 原 理 (方 法 )等 。 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 机 器 根 据 某 种 具 体 使 用 要 求 而 设 计 的 多 件 实 物 的 组 合 体 。机 构 能 够 用 来 传 递 运 动 和 力 或 改 变 运 动 形 式 的 多 件 实 物 的 组 合 体 。 如 ： 连 杆 机 构 、 凸 轮 机 构 、 齿 轮 机 构 等 。 种 类 有 限如 : 缝 纫 机 、 洗 衣 机 、 各 类 机 床 、 运 输 车 辆 、 农 用机 器 、 起 重 机 等 。 机 器 的 种 类 繁 多 ， 结 构 、 性 能 和 用 途 等 各 不 相 同 ， 但具 有 相 同 的 基 本 特 征 。 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制典 型 机 器 的 分 析 ：1.内 燃 机 内 燃 机组 成 ： 654387 129 10汽 缸 体 1、 活 塞 2、 进 气 阀 3、排 气 阀 4、 连 杆 5、 曲 轴 6、凸 轮 7、 顶 杆 8、 齿 轮 9、 10工 作 原 理 ：1.活 塞 下 行 ， 进 气 阀 开 启 ， 混 合 气 体 进 入 汽 缸 ；2.活 塞 上 行 ， 气 阀 关 闭 ， 混 合 气 体 被 压 缩 ， 在 顶 部 点 火 燃 烧 ；3.高 压 燃 烧 气 体 推 动 活 塞 下 行 ， 两 气 阀 关 闭 ；4.活 塞 上 行 ， 排 气 阀 开 启 ， 废 气 体 被 排 出 汽 缸 。 循 环 运 动 的 结 果 ， 使 曲 轴输 出 连 续 的 旋 转 运 动 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制设 计 ： 潘 存 云进 气 压 缩 爆 炸 排 气内 燃 机 的 工 作 过 程 ：活 塞 的 往 复 运 动 通 过 连 杆 转 变 为 曲轴 的 连 续 转 动 ， 该 组 合 体 称 为 ：内 燃 机 各 部 分 的 作 用 ：曲 柄 滑 块 机 构凸 轮 和 顶 杆 用 来 启 闭 进 气 阀 和 排 气 阀 ； 称 为 ：凸 轮 机 构两 个 齿 轮 用 来 保 证 进 、 排 气 阀 与 活 塞 之 间 形 成 协 调 动作 ， 称 为 ： 齿 轮 机 构各 部 分 协 调 动 作 的 结 果 ： 化 学 能 机 械 能 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制电 动 机2.工 件 自 动 载 送 装 置含 带 传 动 机 构 、 蜗 杆传 动 、 凸 轮 机 构 、 连杆 机 构 等 。 动 爪定 爪装 配 夹 具工 件 载 送 器 滑 杆档 块凸 轮 机 构 蜗 杆 传 动带 传 动 连 杆 机 构工 件滑 杆 左 移 时 ， 夹 持 器将 工 件 夹 住 。滑 杆 带 着 工 件 右 移 时 ，夹 持 器 动 爪 受 挡 块 的压 迫 将 工 件 松 开 ， 工件 落 入 载 送 器 被 传 送到 下 一 道 工 序 。 强 调 代 替 人 类 完 成 有 用 工 作 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 机 器 的 共 有 特 征 ： 人 造 的 实 物 组 合 体 ； 各 部 分 有 确 定 的 相 对 运 动 ； 代 替 或 减 轻 人 类 劳 动 完 成 有 用 功 或 实 现 能 量 的 转 换 机 器 的 作 用 机 器 的 分 类 ： 原 动 机 实 现 能 量 转 换 （ 如 内 燃 机 、 蒸 汽 机 、 电 动 机 ） 种 类 有 限工 作 机 完 成 有 用 功 （ 如 机 床 等 ） 种 类 繁 多 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 工 作 机 的 组 成 ：原 动 部 分 是 工 作 机 动 力 的 来 源 ， 最 常 见 的 是 电 动 机 和 内 燃 机 。 工 作 部 分 完 成 预 定 的 动 作 ， 位 于 传 动 路 线 的 终 点 。 传 动 部 分 联 接 原 动 机 和 工 作 部 分 的 中 间 部 分 。 控 制 部 分 保 证 机 器 的 启 动 、 停 止 和 正 常 协 调 动 作 。 其 关 系 如 下 机 械 机 器机 构原 动 机 传 动 工 作 控 制 原 动 机工 作 机 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 控 制 器 (控 制 )电 动 机 (原 动 )带 (传 动 )减 速 器 (传 动 )波 轮 (工 作 ) 分析自动洗衣机的组成： 潘 存 云 教 授 研 制 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 同 理 ， 通 过 对 典 型 机 构 进 行 分 析 可 知 ： 机 构 的 共 有 特 征 ： 人 造 的 实 物 组 合 体 ； 各 部 分 有 确 定 的 相 对 运 动 ； 用 来 传 递 力 或 实 现 运 动 的 转 换 。机 构 的 分 类 ： 通 用 机 构 和 专 用 机 构 。 通 用 机 构 -用 途 广 泛 ， 如 齿 轮 机 构 、 连 杆 机 构 等 。专 用 机 构 -只 能 用 于 特 定 场 合 ， 如 钟 表 的 擒 纵 机 构 。机 械 机 器机 构 原 动 机工 作 机通 用 机 构专 用 机 构 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 本 课 程 研 究 重 点 ： 通 用 机 构机 器 与 机 构 的 关 系 ： 由 两 个 实 例 推 广 到 一 般任 意 复 杂 的 机 器 都 是 由 若 干 组 机 构 按 一 定 规 律 组 合 而成 的 。 实 际 机 器 的 种 类 有 成 千 上 万 种 ， 但 机 构 的 种 类 确 有 限 。 类 似 关 系 ： 化 合 物 与 化 学 元 素 由 机 器 与 机 构 的 共 有 特 征 可 知 ：机 器 与 机 构 在 结 构 和 运 动 方 面 并 无 区 别 （ 仅 作 用 不同 ） ， 故 统 称 为 机 械 。 人 造 的 组 合 体 、 有 确 定 的 相 对 运 动 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 1 2 本 课 程 的 研 究 内 容1. 机 构 结 构 分 析 基 本 知 识 研 究 机 构 运 动 的 可 能 性 ; 能 否 运 动 机 构 运 动 的 确 定 性 ； 下 一 个 位 置 和 运 动 方 向 是 否 唯 一 机 构 的 组 成 原 理 和 结 构 分 类 。 2. 机 构 的 运 动 学 机 构 上 某 些 特 殊 点 的 位 置 、 速 度 、 加 速 度 的 求 法 和 机 构 的 运 动 规 律 ； 机 构 运 动 简 图 的 绘 制 方 法 ； 用 简 单 图 形 表 示 复 杂 机 构 设 计 新 机 构 的 方 法 。 按 一 定 几 何 条 件 和 运 动 条 件 3. 机 器 动 力 学 分 析 机 构 的 受 力 情 况 及 力 做 功 的 情 况 ； 分 析 机 器 在 已 知 外 力 作 用 下 的 运 动 ； 机 器 的 调 速 和 平 衡 方 法 。不 考 虑 引 起 机 构 运 动 的 力 的 作 用 ， 仅 从 几 何 的 观 点 来 研 究 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 按 解 决 问 题 的 性 质 ， 研 究 内 容 又 可 分 为 两 大 类 ： 机 构 分 析 对 已 有 机 构 的 研 究 。 包 括 结 构 、 运 动 和 力 分 析 。 机 构 综 合 设 计 新 的 机 构 。 包 括 型 综 合 、 尺 度 综 合 、 运 动 和 动 力 综 合 。称 综 合 而 非 设 计 的 理 由 ： 仅 限 于 根 据 运 动 和 动 力 要 求 ， 确 定 机 构 各 部 分 与运 动 相 关 的 尺 寸 ； 本 课 程 要 解 决 的 问 题 属 于 机 械 设 计 课 程 的 范 畴 机 械 设 计 方 案 设 计 结 构 设 计 在 解 决 机 构 的 设 计 问 题 时 ， 不 涉 及 各 个 具 体 零 件 的 强 度 计 算 ， 具 体 形 状 和 结构 、 材 料 选 择 等 因 素 ； 设 计 结 果 是 机 构 运 动 简 图 ， 而 非 工 程 化 的 设 计 图 。 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 课 程 性 质 ： 技 术 基 础 课 作 用 ： 承 前 启 后 先 修 课 程 ： 高 等 数 学 、 普 通 物 理 、 工 程 制 图 、 理 论 力 学同 时 ， 通 过 本 课 程 的 学 习 ， 可 为 今 后 学 习 诸 如 机 械设 计 、 机 床 夹 具 设 计 、 机 床 、 机 械 制 造 工 艺 学 等 专业 课 程 打 下 基 础 ， 作 为 一 名 工 程 技 术 人 员 ， 同 学 们 在 今 后 的 工作 岗 位 上 将 会 接 触 各 种 各 样 的 通 用 或 专 用 机械 ， 因 此 必 须 掌 握 机 械 方 面 的 基 础 知 识 。 1 3 课 程 的 性 质 和 学 习 方 法课 程 的 特 点 ：1） 实 践 性 强2） 综 合 性 强 本 课 程 是 一 门 技 术 基 础 课 ， 其 研 究 对 象 是 在 生 产 实 际 中 广 泛 应 用 的 机 械 ， 所 要 解 决 的 问 题 大多 数 是 工 程 中 的 实 际 问 题 （ 与 理 论 力 学 的 不 同 点 ） ， 因 此 要 求 学 生 加 强 基 本 技 能 的 训 练 ， 如简 图 测 绘 、 齿 轮 参 数 测 量 等 。 要 培 养 工 程 素 养 ， 作 图 应 严 格 按 要 求 进 行 。 要 重 视 实 验 课 。 3） 独 立 性 强 本 课 程 学 习 要 综 合 运 用 已 学 过 的 知 识 ， 约 有 1/3的 内 容 与 理 论 力 学 有 关 。 有 些 内 容 可 以 说是 理 论 力 学 的 延 续 与 扩 展 （ 用 理 论 力 学 的 原 理 分 析 具 体 的 机 械 ） 。 因 此 ， 一 定 要 复 习 号 理论 力 学 中 的 有 关 内 容 ， 如 运 动 学 、 摩 擦 学 等 。各 章 内 容 彼 此 独 立 ， 前 后 联 系 不 甚 密 切 。 因 此 ， 要 经 常 复 习 前 面 已 学 过 的 内 容 ， 以 免出 现 猴 子 扮 苞 米 的 现 象 。4) 四 多 ： 内 容 多 、 概 念 多 、 符 号 多 、 公 式 多 。 不 要 求 死 记 硬 背 ， 关 键 在 于 理 解 ， 重 点 在 于 应 用 。 会 用 自 然 能 记 住 。 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 如 何 学 习 本 课 程 ？ 着 重 搞 清 楚 基 本 概 念 ， 理 解 基 本 原 理 ， 掌 握 机 构 分 析 与 综 合 的 基 本 方 法 。 注 意 把 一 般 原 理 和 方 法 与 具 体 运 用 密 切 联 系 起 来 。 并 用 所 学 知 识 观 察 日 常 生 活 与 生 产 遇 到 的 各 种 机 械 。本 课 程 研 究 机 械 的 途 径 ： 研 究 机 械 所 具 有 的 一 般 共 性 问 题 。 如 机 构 的 组 成原 理 、 机 构 运 动 学 、 机 器 动 力 学 。 研 究 各 种 常 用 机 构 的 运 动 和 动 力 性 能 ， 以 及 它 们的 设 计 方 法 。 注 意 培 养 运 用 所 学 基 本 理 论 与 方 法 去 分 析 和 解 决工 程 实 际 问 题 的 能 力 。 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 注 意 培 养 综 合 分 析 、 全 面 考 虑 问 题 的 能 力 。 解 决 同 一 实 际 问 题 ， 往 往 有 多 种 方 法 和 结 果 ， 要 通 过 分 析 、 对 比 、 判 断 和 决 策 ， 做 到 优 中 选 优 。 注 意 培 养 科 学 严 谨 、 一 丝 不 苟 的 工 作 作 风 。 在 今 后 的 工 作 中 要 与 各 种 武 器 装 备 打 交 道 ， 稍 有 不 慎 ， 即 可 能 造 成 损 失 。 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 当 今 世 界 正 经 历 着 一 场 新 的 技 术 革 命 。 新 概 念 、 新 理 论 、 新 方 法 、 新 工 艺 不 断 涌 现 。 同 样 ， 机 械 学 科 也 发 展 迅 猛 ，发 展 方 向 ： 高 速 、 重 载 、 高 精 度 、 高 效 率 、 低 噪 声 5倍 音 速 的 飞 机 、 几 十 万 吨 的 轮 船 、 米 级 打 击 精 度 、 细 胞 克 隆 操 作 、 磁 悬 浮 列 车 、 低 噪 声 潜 艇 1 4 机 械 原 理 学 科 发 展 现 状 简 介应 用 领 域 扩 大 ： 上 天 、 入 地 、 下 海 、 甚 至 钻 入 人 体 内 。 太 空 探 险 、 水 平 钻 探 、 深 海 采 矿 、 打 捞 作 业 、 血 管 清 理本 学 科 的 研 究 课 题 与 日 俱 增 :与 其 它 学 科 的 交 叉 渗 透 作 用 增 强 ： 与 电 子 工 程 、 计 算机 科 学 、 控 制 工 程 、 材 料 科 学 、 生 物 医 学 相 互 渗 透 ，诞 生 了 若 干 新 学 科 。 如 机 械 电 子 学 、 仿 生 机 械 学 、 机器 人 机 械 学 、 机 械 CAD。新 机 构 不 断 涌 现 -如 自 控 机 构 、 机 器 人 机 构 、 仿 生机 构 、 柔 性 及 弹 性 机 构 、 机 电 气 液 综 合 机 构 等 。注 重 机 械 的 动 力 性 能 -在 机 械 分 析 与 综 合 时 ， 由 只考 虑 运 动 性 能 过 渡 到 同 时 考 虑 其 动 力 性 能 。 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 考 虑 到 机 械 的 动 态 特 性 : 机 械 在 运 动 过 程 中 ， 构 件 的 振 动 和 弹 性 变 形 、运 动 副 的 间 隙 和 构 件 尺 度 误 差 ， 对 运 动 及 动 力 性 能的 影 响 。连 杆 机 构 : 重 视 了 空 间 连 杆 机 构 、 多 杆 多 自 由 度 机 构 、 连 杆机 构 弹 性 动 力 学 和 动 力 平 衡 研 究 。齿 轮 机 构 : 发 展 了 齿 轮 啮 合 原 理 、 提 出 了 许 多 性 能 优 异 的 新型 齿 廓 曲 线 和 新 型 传 动 、 加 速 了 对 高 速 齿 轮 、 精 密 齿轮 、 微 型 齿 轮 的 研 究 。凸 轮 机 构 : 十 分 重 视 对 高 速 凸 轮 机 构 的 研 究 。 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 新 的 设 计 手 段 日 新 月 异 : 高 速 度 ；现 代 机 械 的 特 点 ： 高 节 拍 ； 高 性 能另 外 ， 为 了 适 应 现 代 机 械 高 速 度 、 高 节 拍 、 高 性 能 的 需 要 ，研 制 了 计 算 机 辅 助 设 计 (CAD)；在 对 机 械 的 分 析 与 综 合 中 ， 计 算 机 的 作 用 日 益 重 要 ， 发 展 并 推 广 了在 机 械 原 理 的 各 个 领 域 ， 每 年 都 有 大 量 内 容 新 颖 的 文 献 资 料 出 现 。作 为 技 术 基 础 课 程 ， 只 介 绍 一 些 最 基 本 的 原 理 和 方 法 。高 速 高 定 位 精 度 的 分 度 机 构 ；具 有 优 良 性 能 的 组 合 机 构 ；各 种 机 构 的 变 异 与 组 合 等 。 优 化 设 计 ； 考 虑 误 差 的 概 率 设 计 。 中 南 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 为 了 实 现 我 国 的 国 防 现 代 化 ， 必 然 要 有 大 量 的 机 械 化 、 自 动 化 的 武 器 装 备 于 部 队 ， 这 些 武 器 从 何 来 ？ 恐 怕 大 多数 只 能 靠 我 国 自 力 更 生 解 决 ， 这 是 一 项 十 分 艰 巨 的 任 务 ， 设 计 、 制 造 、 使 用 、 维 护 现 代 化 的 武 器 装 备 ， 需 要 大批 的 机 械 方 面 专 业 人 才 。 在 座 的 各 位 都 是 未 来 的 工 程 师 和 部 队 的 主 要 技 术 骨 干 ， 掌 握 好 本 课 程 的 有 关 知 识 ， 将为 你 们 未 来 的 工 作 打 下 一 个 良 好 的 基 础 。 最 后 希 望 我 们 共 同 努 力 ， 把 这 门 课 程 教 好 学 好 。 3） 仔 细 观 察 实 物 和 模 型 ， 欢 迎 到 实 验 室 参 观 ， 并 动 手 组 装 各 种 机 构 。 课 程 安 排 ： 共 56学 时 ， 其 中 讲 授 50学 时 ， 实 验 6学 时 。要 求 ： 1） 作 业 必 须 按 时 完 成 ， 绘 图 准 确 ， 字 迹 工 整 ， 作 业 量 未 达 到 规 定 者 不 能 参 加 考 试 。 2） 上 课 认 真 听 讲 ， 及 时 消 化 ， 不 主 张 占 用 较 多 的 课 外 时 间 。