机械原理绪论1讲解课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,机,械,原,理,主讲：,河工大机械原理教研,组,机械原理,课程是研究,机械基础理论,的一门科学。,第,1,章,绪,论,第,1,章,绪,论,1,1,机械原理课程研究的对象,1,3,机械原理课程的地位及学习本,课程的目的,1,4,机械原理课程的学习方法,1,2,机械原理课程研究的内容,1,5,机械原理学科发展现状简介,1,1,机械原理课程研究的对象,本课程研究对象为：,机械,人类通过长期生产实践创造了机械，用来减轻或替代,人类劳动，并使其不断发展形成当今多种多样的类型。,任何机械都经历了：,简单复杂的发展过程。,斜面,包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、卷扬机、叉车、,电梯等,杠杆,起重轱辘,滑轮组,现代起重机,起重机的发展历程：,机械,机器,机构,典型机器的分析：,1.,内燃机,内燃机,组成：,6,5,4,3,8,7,1,2,9,10,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.,进气阀开启，活塞下行，混合气体,进入汽缸；,2.,进气阀关闭，活塞上行，混合气体被压缩，,在顶部点火燃烧；,3.,高压燃烧气体膨胀推动活塞下行，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,考虑：机器是如何组成的？,它有哪些特征？,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,2.,焊接机器人,2.,工件自动装卸装置,3.,机器人去飞边、毛刺,由上述实例可知，虽然各种机器的构造、用途和性,能各不相同，但都具有以下几个共同特征：,组成：人造的实物组合体；,运动确定性：各部分有,确定的相对运动,；,功能关系：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,凡同时具备上述,3,个特征的实物组合体就称为,机器。,机器按其用途可分为两类：凡将其他形式的能量转换,为机械能的机器称为,原动机,；凡利用机械能来完成有,用功的机器称为,工作机,。,在日常生活和工程实践中随处都可见到各种各样的机器，例如：,汽车,飞机,舰船,挖掘机,机床,(,牛头刨床,),计算机,典型机构的分析：,下面是一些工程实例中常用到的机构：,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,。,机器与机构的关系：,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,。,机械,机器,机构,一般而言，机械是机器和机构的总称,机械的组成：,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。,原动机,传动,工作机,控制,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：,（,1,）机构的结构分析,1,）研究机构是怎样组成的，其组成对运动的影响，以及机,构具有确定运动的条件。,2,）研究机构的组成原理及机构的结构分类。,3,）如何绘制机构运动简图的问题。,（,2,）机构的运动分析,介绍对机构进行运动分析（包含位移、速度及加速度分析）,的基本原理及方法。,（,3,）机器动力学,分析机器在运转过程中其各构件的受力情况，以及这些力,的作功情况；研究机器在外力作用下的运动。,1,2,机械原理课程研究的内容,（,5,）机械传动系统运动方案的设计,研究在进行具体机械设计时机构的选型、组合、变异及机械,传动系统运动方案的设计等问题。,（,4,）常用机构的分析与设计,研究常用机构（如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等）的类,型、工作原理及运动特性分析和机构设计的基本原理及方法。,机械原理课程研究的内容,第一章,绪论,第二章,机构的结构分析,第三章,平面机构的运动分析,第四章,平面机构的力分析,第五章,机械的效率和自锁,第六章,机械的平衡,第七章,机械的运转及其速度波动的调节,第八章,平面连杆机构及其设计,第九章,凸轮机构及其设计,第十章,齿轮机构及其设计,第十一章,齿轮系及其设计,第十二章,其他常用机构,第十三章,工业机器人机构及其设计,目,录,第十四章,机械系统运动方案设计,机械原理,基础课,技术基础课,专业课,机械原理课程的地位：,1,3,机械原理课程的地位及学习本课程的目的,机械原理课程是研究机械基础理论的一门科学，是机械类各,专业的一门主干技术基础课程，在创新设计机械所需的知识结构,中也占有核心地位。,本课程的任务是使学生掌握机构学和机器动力学的基本理论、,基本知识和基本技能，学会各种常用基本机构的分析和综合方法，,并具有按照机械的使用要求进行机械传动系统方案设计的初步能力。,在培养高级机械工程技术人才的全局中，本课程不仅为学生,学习相关技术基础和专业课程起到承前起后的作用，而且为今后,从事机械设计和研究工作起到增强适应能力和开发创新能力的作,用。,本课程要用到物理、数学、力学、机械制图和工程材料及机械,制造基础等先修课程的知识，尤其是理论力学的知识。所以本课程,的学习不同于理论课程的学习，也不同于专业课，而具有一定的理,论系统性及逻辑性和较强的工程实践性的特点。,因此，在学习本课程时应注意掌握基本的概念、原理及机构,的分析与综合的方法。,学习机械原理课程的主要目的：,一、认识机械,了解机械,本课程对机械的组成原理、工作原理、运动分析以及设,计理论与方法都作了基本介绍，这对于在以后实习、专业课,学习以及工作中认识机械、了解机械和进一步学习与掌握机,械都大有好处。例如：蒸汽机车的驱动机构实质上就是平行,曲柄机构与曲柄滑块机构的应用。,学习机械原理课程的主要目的：,一、认识机械,了解机械,二、掌握方法,分析机构,各种机械的形态和用途各不相同，但它们都有一个共同,的特点：作机械运动。因而，运动几何学中的相对运动、相,互包络等基本概念和方法，在各种机构的分析和设计中都得,到广泛应用。例如，用齿条刀具加工齿轮时，齿轮的齿形就,是由刀具与轮坯间相互包络形成的。,齿,轮,范,成,法,加,工,原,理,学习机械原理课程的主要目的：,一、认识机械,了解机械,二、掌握方法,分析机构,三、开阔思路,设计与创新机械,本课程讲授的机构分析与设计的基本理论与方法，不仅用于,课程所学的机构设计，还为以后的机械设计打下基础。课程的,目的是提供基本方法，开阔思路，便于学习者运用它。根据实,际要求分析比较各种机构的优缺点，合理地选择机构，构思并,设计基本机构和机械系统。例如，以下几种机构可以实现直线,运动，什么情况下用哪种机构更好些，这要由设计者进行创造,性运用。,学习机械原理课程的主要目的：,一、认识机械,了解机械,二、掌握方法,分析机构,三、开阔思路,设计与创新机械,四、更新观念,发展机械学,当今机械学学科的发展已离不开计算机的计算技术，在学,习过程中，要充分利用计算机快速计算、存贮和比较的功能去,解决较为复杂的机构设计问题，要把对机械的研究与其他学科,的技术（电、液、气、计算机、控制等）充分地结合起来，去,推动机械学科的发展。例如利用六自由度空间平台机构可以实,现任意位置和姿态的特点，把它开发成一种新型的数控机床,-,并联机床，用以加工空间复杂曲面，推动了机械学学科和工业,生产的发展。,?,本课程的目的和任务是使学生通过本课程,的学习，掌握机构学和机器动力学的基本,理论、基本知识和基本技能，并初步具有,拟定机械运动方案、分析和设计机构的能,力。,学习方法：,1.,学习知识的同时，注重能力的培养；,2.,重视逻辑思维的同时，加强形象思维能力的培养；,1,4,机械原理课程的学习方法,实际工程问题都是涉及多方面的因素的问题，其求解可采,用多种方法，其解一般也不是唯一的。这就要求设计者具有分析、,判断、决策的能力，要养成综合分析、全面考虑问题的习惯和科,学严谨、一丝不苟的工作作风。,1,4,机械原理课程的学习方法,3.,注意将所学知识用于实际，做到举一反三。,本课程并不是研究某种具体的机械，而是着重研究一般机械,的共性问题，即机构的结构分析和综合的基本理论和基本的方法。,这些基本理论和方法是紧密为工程服务的。,因此，在本课程的学习过程中，一方面要注意这些理论和方,法在理论上建立和推演的严密性和逻辑性，另一方面更要注意这,些理论和方法如何在工程实际中的应用。,此外还应随时留意日常,生活和生产中遇到的各种机械，以丰富自己的感性认识；并用所,学到的理论和方法认识分析这些机械，以加深理解，使理论和实,践相互促进。,认真对待教学的每一个环节,本课程全部教学工作的完成，需要自学、听课、习题课、实,验课、课后作业、答疑和考试，以及课程设计等教学环节。要学,好这门课，必须对每个教学环节予以充分重视。,?,现代机械发展的方向及要求,现代机械工业日益向高速、重载、高精度、高,效率、低噪声等方向发展。对机械提出的要求,也越来越苛刻。如有的需用于,宇宙探测,有的要,在,深海作业,；有的小到能,沿人体血管爬行,有的,又是,庞然大物,；有的,速度数倍于声速,有的又要,作,亚微米级甚至纳米级的微位移,如此等等。,1,5,机械原理学科发展现状简介,宇宙探测,太空机器人,:,在人类建造大型的,宇宙空间站的工作中,机器人是不可,缺少的。它们由航天飞机送往与太,空站相同的轨道上，宇航员可以在,太空站工作台上操纵这些太空机器,人。科学家把机器人送往太空,让它,们清扫太空垃圾,建造太空站以及修,理人造卫星。,日本研制的修理人造,卫星的高性能太空机器人，它适于,在失重的条件下工作。,星球探索机器人,:,美国研制的新,型星球探索机器人,“,亥伯龙,”,号，这,种机器人最特别的功能，就是可以,在发生故障和陷入困境的时候，智,能化地自动追踪太阳从而继续获得,能量。,深海作业,同太空探索类似，神秘的海底世界一直是人类探索的目标。海洋探索要,求在,6000,米以下的大洋底部作业，但面临着巨大的困难：每下潜,100,米就增,加,10,个大气压，且海底能见度极低，环境非常恶劣，人体和普通设备都很,难在这种条件下完成沉船打捞、光缆铺设、资源勘探等工作。于是，科学家,把海洋探索的重任托付在水下机器人身上。,如图所示为美国研制的水下机,器人,自动深海潜水器。它能,在,6000,米水下潜出、潜入并自行,决定目的地与测量时间和收集数,据、样本并进行拍照。,沿人体血管爬行的机器人,矿山机械,磁悬浮列车,亚微米级甚至纳米级的微位移电机,?,机械原理学科的发展的现状,在新机构研发方面：,为适应生产发展的需要,当前,在自控机构、机器人机构、仿生机构、柔性机构和,机、电、光、声、液、气、热的综合机构等的研制,上有很大进展。,在连杆机构方面：,重视了对空间连杆机构、多杆多,自由度空间机构、特殊串联及多环并联机构、连杆,机构的弹性动力学和连杆机构的动力平衡的研究。,在齿轮机构方面：,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、微形齿轮的研制。,?,机械原理学科的发展的现状,在新机构研发方面：,为适应生产发展的需要,当前在自,控机构、机器人机构、仿生机构、柔性机构和机、电、,光、声、液、气、热的综合机构等的研制上有很大进,展。,在凸轮机构方面：,十分重视对高速凸轮机构的研究。,为了获得动力性能好的凸轮机构,在凸轮机构推杆运动,规律的开发、选择和组合上作了很多工作。,在组合机构方面：,为了适应现代机械高速度、快节拍、,优性能的需要,还发展了高速高定位精度的分度机构,具,有优良综合性能的组合机构,以及各种机构的变异和组,合等等。,在机械的分析与综合方面：,广泛地应用了计算机,发展,并推广了计算机辅助设计、优化设计、考虑误差的概,率设计。,?,总之,作为机械原理学科,其研究领域十分广,阔,内涵非常丰富。在机械原理的各个领域,每年都有大量的内容新颖的文献资料涌现。,但是,作为一门技术基础课程,根据教学要求,我们将只研究有关机械的一些最基本的原,理及最常用的机构分析和综合的方法。这,些内容也都是进一步研究机械原理课题所,必须的知识基础。,