机械原理绪论课件

湘潭大学专用第第1章章 绪绪 论论11 机械、机器、机构及其组成机械、机器、机构及其组成12 本课程研究的内容、性质和任务本课程研究的内容、性质和任务火车内燃机机械手生产线发射人造卫星发动机牛头刨床汽车卸料飞机起落架冲压湘潭大学专用11 机械、机器、机构及其组成机械、机器、机构及其组成顾名思义，本课程研究对象为：顾名思义，本课程研究对象为：机械机械斜面斜面任何机械都经历了：简单任何机械都经历了：简单复杂的发展过程。复杂的发展过程。以起重机为例，它经历了：以起重机为例，它经历了：机械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。人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的组合体。（包包括括：龙门吊吊、鹤式式吊吊、汽汽车吊吊、卷卷扬机机、叉叉车、电梯梯电脑控控制制）。一般而言，机械是机器和机构的总称杠杆杠杆起重起重轱辘 滑滑轮组手手动(电动)葫芦葫芦 现代起重机代起重机天然工具天然工具人类在征服自然中简单机器简单机器 工业革命工业革命 现代机器现代机器改革开放后：我国机械工业得到了长足发展。改革开放后：我国机械工业得到了长足发展。湘潭大学专用又如：火车发展：又如：火车发展：蒸汽机车蒸汽机车内燃机车内燃机车电力机车电力机车磁浮列车（常磁浮列车（常导导高温超导高温超导）高速列车高速列车轿车发展：轿车发展：红旗红旗 桑塔纳、捷达、奥迪桑塔纳、捷达、奥迪 别克、本田、帕萨特别克、本田、帕萨特 图片图片湘潭大学专用11 机械、机器、机构及其组成机械、机器、机构及其组成机械机械机器机器机器机器根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组合体。根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组合体。机构机构机构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：连杆机构组合体。如：连杆机构工程实例工程实例、凸轮机构、齿轮机构等。凸轮机构、齿轮机构等。种类有限如如缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用机器、起重机、缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用机器、起重机、六自由度关节式六自由度关节式工业机械人工业机械人 应用应用2、挖土机挖土机等。等。湘潭大学专用典型机器的分析：典型机器的分析：1.内燃机内燃机活活塞塞的的往往复复运运动动通通过过连连杆杆变变位位曲曲轴轴的的连连续续转动，转动，凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动作，间形成协调动作，各部分协调动作的结果，就将燃料中化各部分协调动作的结果，就将燃料中化学能转化为曲轴旋转的机械能。学能转化为曲轴旋转的机械能。该组合体称为：该组合体称为：曲柄滑块机构曲柄滑块机构称为：称为：凸轮机构凸轮机构称为：称为：齿轮机构齿轮机构内燃机内燃机机机器器的的种种类类繁繁多多，结结构构、性性能能和和用用途途等等各各不相同，但不相同，但具有相同的基本特征。具有相同的基本特征。湘潭大学专用电动机电动机2.工件自动载送装置工件自动载送装置含含带传动、蜗杆传动、带传动、蜗杆传动、凸轮机构、连杆机构等。凸轮机构、连杆机构等。动爪动爪定爪定爪装配夹具装配夹具工件载送器工件载送器滑杆滑杆档块档块凸轮机构凸轮机构蜗杆传动蜗杆传动带传动带传动连杆机构连杆机构工件工件 滑滑杆杆左左移移时时，夹夹持持器器将将工件夹住。工件夹住。滑滑杆杆带带着着工工件件右右移移时时，夹夹持持器器动动爪爪受受挡挡块块的的压压迫迫将将工工件件松松开开，工工件件落落入入载载送送器被传送到下一道工序。器被传送到下一道工序。动画动画强调代替人类完成有用工作机器的共有特征：机器的共有特征：人造的实物组合体；人造的实物组合体；各部分有各部分有确定的相对运动确定的相对运动；代替或减轻人类劳动代替或减轻人类劳动完成有用完成有用 功功或或实现能量的转换实现能量的转换或或 完成物完成物 料、信息的传递料、信息的传递。机器的作用 一部机器可包含一个或若干个机构一部机器可包含一个或若干个机构湘潭大学专用机器的分类：机器的分类：动力机器动力机器实现能量转换实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机、发电机等（如内燃机、蒸汽机、电动机、发电机等）种类有限工作机器工作机器完成有用功完成有用功（如机床等）（如机床等）种类繁多 汽车工作机器的组成：工作机器的组成：原动部分原动部分是工作机动力的来源，最常见的是电动机和内然机。是工作机动力的来源，最常见的是电动机和内然机。工作部分工作部分完成预定的动作，位于传动路线的终点。完成预定的动作，位于传动路线的终点。传动部分传动部分联接原动机和工作部分的中间部分。联接原动机和工作部分的中间部分。控制部分控制部分保证机器的启动、停止和正常协调动作。保证机器的启动、停止和正常协调动作。其关系如下原动机原动机 传动传动 工作工作 控制控制 1.汽车各组成部分各组成部分辅助系统（如仪表、照明等）信息机器信息机器完成信息的传递和变换完成信息的传递和变换（复印机、打印机、绘图机等）（复印机、打印机、绘图机等）传真机、传真机、照相机等）照相机等）湘潭大学专用皮带（传动部分）皮带（传动部分）电机（原动部分）电机（原动部分）定时器（控制部分）定时器（控制部分）叶轮（工作部分）叶轮（工作部分）2.试分析洗衣机的各组成部分试分析洗衣机的各组成部分湘潭大学专用生产线生产线在实际生产过程中，还采用多种机器组合起来，完成比较复杂的过程，这种机器系统成为生产线。自动生产线1自动生产线2自动生产线3自动生产线4自动生产线5自动生产线6自动生产线7自动生产线8光碟生产线1光碟生产线2湘潭大学专用机械机械机器机器机构机构动力机器动力机器工作机器工作机器信息机器信息机器湘潭大学专用用来传递力或实现运动的转换。用来传递力或实现运动的转换。各部分有确定的相对运动；各部分有确定的相对运动；人造的实物组合体；人造的实物组合体；机构的共有特征：机构的共有特征：同理，通过对典型机构进行分析可知：同理，通过对典型机构进行分析可知：机构的共有特征：机构的共有特征：人造的实物组合体；人造的实物组合体；各部分有确定的相对运动；各部分有确定的相对运动；用来传递力或实现运动形式的转换。用来传递力或实现运动形式的转换。机构的分类：机构的分类：常用机构常用机构和和专用机构专用机构。常用机构常用机构-用途广泛，如齿轮机构、凸轮机构、连杆机构等。用途广泛，如齿轮机构、凸轮机构、连杆机构等。专用机构专用机构-只能用于特定场合，如钟表的擒纵机构。只能用于特定场合，如钟表的擒纵机构。连杆机构连杆机构机械手爪机械手爪、凸轮机构凸轮机构摆动凸轮摆动凸轮、齿轮机构、齿轮机构锥齿轮锥齿轮湘潭大学专用湘潭大学专用复习复习 研究对象研究对象机械机械机构：构件间运动规律。机构：构件间运动规律。机器：转换能量，或作有用功或传递信息。机器：转换能量，或作有用功或传递信息。湘潭大学专用机器与机构的关系：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。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。它们之间的关系类同化合物与化学元素 机械机械机器机器机构机构动力机器动力机器工作机器工作机器由由机机器器与与机机构构的的共共有有特特征征可可知知：机机器器与与机机构构在在结结构构和和运运动动方方面并无区别（仅作用不同）面并无区别（仅作用不同），故统称为，故统称为机械机械。常用机构常用机构专用机构专用机构本课程研究重点：常用机构和通用机械零件本课程研究重点：常用机构和通用机械零件信息机器信息机器湘潭大学专用 机构的组成机构的组成 名词术语解释名词术语解释:1.机构机构 能够用来传递运动和力或改变运动形式的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。多件实物的组合体。机器机器 根据某种具体使用要求而设计的多件实物根据某种具体使用要求而设计的多件实物 的组合体。的组合体。构件构件 独立的运动单元独立的运动单元(运动的单元体运动的单元体)内燃机内燃机 曲柄滑块机构曲柄滑块机构2.零件零件 独立的制造单元独立的制造单元(制造的单元体制造的单元体)零件零件一个构件是由一个零件一个构件是由一个零件如内燃机中活塞如内燃机中活塞 或多个零件刚性组成。或多个零件刚性组成。彼此之间无相对运动。彼此之间无相对运动。如内燃机中连杆如内燃机中连杆湘潭大学专用内燃机内燃机中的连杆如：内燃机连杆如：内燃机连杆套筒套筒连杆体连杆体螺栓螺栓垫圈垫圈螺母螺母轴瓦轴瓦连杆盖连杆盖零件零件 独立的制造单元独立的制造单元湘潭大学专用湘潭大学专用课程性质课程性质技术基础课技术基础课 作用承前启后作用承前启后 先修课程包括：先修课程包括：高等数学高等数学、普通物理普通物理、工程制图工程制图、理论力学理论力学，通过本课程的学习，可为今后学习机床夹具设计、机床、机通过本课程的学习，可为今后学习机床夹具设计、机床、机械制造工艺学等专业课程打下基础。械制造工艺学等专业课程打下基础。1.2 本课程研究的内容、性质和任务本课程研究的内容、性质和任务湘潭大学专用本课程本课程研究的对象研究的对象：机构和机械零件机构和机械零件本课程本课程研究的目的研究的目的：设计出满足功能与制造要求的机构和机械零件设计出满足功能与制造要求的机构和机械零件 任务任务研究的内容：研究的内容：（1）机械设计基础知识）机械设计基础知识 （2）常用机构及传动设计）常用机构及传动设计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。（3）通用零件设计）通用零件设计（4）有关机械总体设计中的一些问题）有关机械总体设计中的一些问题（5）机械现代设计方法与手段的概念和特点）机械现代设计方法与手段的概念和特点 本课程本课程研究的内容和任务研究的内容和任务湘潭大学专用课程特点：课程特点：1）实践性强。）实践性强。1.2 课程的特点课程的特点2）综合性强）综合性强。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。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）独独立立性性强强。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)本课程有四多本课程有四多：内容多、概念多、符号多、公式多。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。湘潭大学专用如何学习本课程？如何学习本课程？1）着重搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握机构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。分析与综合的基本方法。2）注意把一般原理和方法与具体运用密切联系起来。注意把一般原理和方法与具体运用密切联系起来。并用所并用所 学知识观察日常生活与生产遇到的各种机学知识观察日常生活与生产遇到的各种机 械。械。本课程研究机械的途径：本课程研究机械的途径：1)研究机械所具有的一般共性问题。如机构的组成原理、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。机构运动学、机器动力学。2)研究各种常用机构的运动和动力性能，以及它们的设计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。方法。3）注意培养运用所学基本理论与方法去分析和解决工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。程实际问题的能力。湘潭大学专用4)注意培养综合分析、全面考虑问题的能力。解决同注意培养综合分析、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。析、对比、判断和决策，做到优中选优。5)注意培养科学严谨、一丝不苟的工作作风。注意培养科学严谨、一丝不苟的工作作风。湘潭大学专用 当今世界正经历着一场新的技术革命。新概念、新理论、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，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：发展方向：高速、重载、高精度、高效率、低噪声高速、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、纳米级打击精度、细胞克隆操作、磁悬浮列车、低噪声潜艇应用领域不断扩大：应用领域不断扩大：上天、入地、下海、甚至钻入人体内。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本学科的研究课题与日俱增机械学科与其他学科的交叉渗透作用增强：机械学科与其他学科的交叉渗透作用增强：与电子工程、计算与电子工程、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。新机构不断涌现新机构不断涌现-如自控机构、机器人机构、仿生机构、柔如自控机构、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。性及弹性机构、机电气液综合机构等。注重机械的动力性能注重机械的动力性能-在机械分析与综合时，由只考虑运动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。性能过渡到同时考虑其动力性能。湘潭大学专用考虑到机械的动态特性考虑到机械的动态特性-机械在运动过程中，构件的振动机械在运动过程中，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。性能的影响。连杆机构连杆机构-重视了空间连杆机构、多杆多自由度机构、连杆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。机构弹性动力学和动力平衡研究。齿轮机构齿轮机构-发展了齿轮啮合原理、提出了许多性能优异的新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。齿轮的研究。凸轮机构凸轮机构-十分重视对高速凸轮机构的研究。十分重视对高速凸轮机构的研究。另外，为了适应现代机械高速度、高节拍、高性能的需要，另外，为了适应现代机械高速度、高节拍、高性能的需要，研制了高速高定位精度的研制了高速高定位精度的分度机构分度机构、具有优良性能的、具有优良性能的组合机构组合机构，以及各种机构的变异与组合等以及各种机构的变异与组合等。湘潭大学专用 在对机械的分析与综合中，计算机的作用日益重要，在对机械的分析与综合中，计算机的作用日益重要，发展并推广了发展并推广了计算机辅助设计计算机辅助设计(CAD)、优化设计优化设计、考虑、考虑误差的误差的概率设计。概率设计。新的设计手段日新月异新的设计手段日新月异湘潭大学专用作为技术基础课程，只介绍一些作为技术基础课程，只介绍一些最基本的原理和方法。最基本的原理和方法。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。组装各种机构。要求：要求：1）作业必须按时完成（作业必须按时完成（2个本轮换），绘图准确，字个本轮换），绘图准确，字 迹工整，作业量未达到规定者不能参加考试。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。上课认真听讲，及时消化。（腾出时间考四级）湘潭大学专用作业作业第1章P4 1-1至1-4湘潭大学专用蒸汽机车蒸汽机车湘潭大学专用内燃机车内燃机车湘潭大学专用电力机车电力机车湘潭大学专用高速列车高速列车湘潭大学专用磁浮列车磁浮列车湘潭大学专用湘潭大学专用机器组成：原动机传动装置工作机控制系统辅助系统（如仪表、照明等）轿车组成：湘潭大学专用 任何机器都是由许多零件组合而成的。湘潭大学专用部件：为完成同一使命而协同工作的许多零件的组合。零件：组成机器的不可拆的基本单元（即制造的基本单元）。如：滚动轴承、联轴器。湘潭大学专用用途专用零部件：只在一定类型机器中使用的零件，如曲轴、活塞、叶轮。通用零部件：各种机器中普遍使用的零部件，如齿轮、螺栓。标准件：制定了国家标准，并由专门工厂生产的零部件 如：滚动轴承、螺栓等。返回湘潭大学专用任务任务1、通用机械零部件的设计计算。2、综合运用本课程和其他先修课程的知识，设计机械传动装置 和一般机械。湘潭大学专用2、静态设计机械系统“动态设计”3、新设计方法：优化设计可靠性设计逆向设计工业设计等。4、设计技术发展：人工计算机辅助设计（CAD）AutoCAD、SolidEdge、UG、SolidWork、ProE等。5、机械产品本身的转折：传统机械机电一体化、智能化。5 5 机械设计新发展机械设计新发展1、基础理论：深化、扩展学科交叉与整合（摩擦学、弹性流体动力润滑理论、断裂力学）湘潭大学专用机器人焊接机器人焊接机器人去毛刺机器人去毛刺