机械的组成、分类与发展培训课件

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,械,原,原,理,理,与,与,机,机,械,械,设,设,计,计,TheoryandDesignof,MechanismsandMachines,国,家,家,级,级,十,十,五,五,规,规,划,划,教,教,材,材,机,械,械,原,原,理,理,与,与,机,机,械,械,设,设,计,计,机,械,械,工,工,业,业,出,出,版,版,社,社,出,出,版,版,第,第,一,一,版,版2004,年,年,天,津,津,大,大,学,学,机,机,械,械,原,原,理,理,与,与,机,机,械,械,设,设,计,计,教,教,研,研,室,室,集,集,体,体,编,编,写,写,主,编,编,：,：,张,张,策,策,副,主,主,编,编,：,：,陈,陈,树,树,昌,昌,孟,孟,彩,彩,芳,芳,课程,内,内容,导论,（第1篇,）,）,机械,原,原理,部,部分,（第2篇,第4篇,）,）,机械,设,设计,部,部分,（第5篇,第6篇,）,）,课程,设,设计,部,部分,（第7篇,）,）,第一,篇,篇,导,导,论,论,第一,章,章机械,的,的组,成,成、,分,分类,与,与发,展,展,第二,章,章机械,的,的设,计,计与,相,相关,课,课程,简,简介,整个,课,课程,的,的总,绪,绪论,第一,章,章,机械,的,的组,成,成、,分,分类,与,与发,展,展,内容,提,提要,认识,机,机器,机器,的,的分,类,类和,组,组成,机械,发,发展,历,历程,概,概述,第一,节,节认识,机,机器,通过,上,上周,的,的实,践,践，,我,我们,已,已经,认,认识,了,了几,种,种典,型,型的,机,机器,：,：,内燃,机,机,牛,牛,头,头刨,床,床,汽,汽,车,车,电池,自,自动,分,分拣,机,机,通,通,用,用工,业,业机,器,器人,第二节机器的分,类,类和组成,机器和它,的,的分类,机器的组,成,成,机器中的,几,几个基本,概,概念,返回,什么是,机器,呢？,机器和它的分类,机器：,是人为实,物,物的组合,体,体，,具有确定,的,的机械运,动,动，,可以用来,转,转换能量,、,、,完成有用,功,功,或处理信,息,息，,以代替或,减,减轻人的,劳,劳动。,根据用途,的,的不同，,机,机器可分,为,为,动力机器,加工机器,运输机器,信息机器,动力机器,其用途是,转,转换机械,能,能。,其他形式的能量,机械能,原动机,如蒸汽机,、,、内燃机,、,、电动机,换能机,机械能,其他形式的能量,返回,如空气压缩机,加工机器,尺寸,形状,性质,状态,用来改变,被,被,加工对象,的,的,如:,加工机床,轧钢机,纺织机,包装机等,。,。,返回,运输机器,用来搬运,物,物品和人,。,。,如汽车、,飞,飞机、起,重,重机、运,输,输机。,返回,信息机器,其功能是,处,处理信息,。,。,例如复印,机,机、打印,机,机、绘图,机,机等。,信息机器,虽,虽然也作,机,机械运动,，,，但其目,的,的是处理,信,信息，而,不,不是完成,有,有用的机,械,械功，因,而,而其所需,的,的功率甚,小,小。,动力机器,加工机器,运输机器,信息机器,转换机械,能,能,完成机械,功,功,作功很小,现代机器,的,的出现使,机,机器按功,能,能的分类,变,变得模糊,：,：,机器人：,进行焊接,和,和装配，,是,是加工机,器,器；,用来搬运,物,物品，也,是,是运输机,械,械；,而且是按,照,照一定的,信,信息来搬,运,运；也是,信,信息机械,。,。,电池分,拣,拣机：,实现了,电,电池的,搬,搬运，,但,但它是,根,根据电,池,池的质,量,量信息,来,来进行,分,分拣后,的,的搬运,。,。,返回,机构,在认知,机,机器的,实,实践中,，,，我们,已,已经初,步,步认识,了,了几种,机,机构：,机器中,的,的几个,基,基本概,念,念,什么是,机,机构呢,？,？,连杆机,构,构、凸,轮,轮机构,、,、,棘轮机,构,构、螺,旋,旋机构,、,、齿轮,机,机构,内燃机,连杆机构,活塞的往复移动,曲轴的转动,牛头刨,床,床,圆盘的转动,滑枕的往复移动,连杆机构,内燃机,何,何牛头,刨,刨床中,的,的连杆,机,机构的,共,共同点,：,：,构件间,都,都形成,可,可相对,转,转动或,相,相对移,动,动的活,动,动连接,。,。,都是实,现,现运动,形,形式的,变,变换。,它们都,属,属于连,杆,杆机构,。,。,凸轮机,构,构、齿,轮,轮机构,和,和棘轮,机,机构实,现,现的运,动,动转换,与,与连杆,机,机构不,同,同，构,件,件之间,的,的连接,形,形式也,不,不同，,构,构件的,形,形状也,不,不同。,因此，,可,可给出,机,机构的,如,如下定,义,义：,机构：,人为实物的,组,组合体，,具有确定的,机,机械运动，,可以用来传,递,递和转换运,动,动。,机器,：,人为实物的,组,组合体，,具有确定的,机,机械运动，,可以用来转,换,换能量、,完成有用功,或处理信息,，,，,以代替或减,轻,轻人的劳动,。,。,机器是由机,构,构组成的。,简单的机器,，,，可能只含,有,有一个机构, 但一般,都,都含有多个,机,机构。,机械:,机器和机构,的,的总称,。,机器,机,机构,机器中的单个机构不具有转换能量或完成有用功的功能。,在各种机械,中,中广泛使用,的,的一些机构,称,称为常用机,构,构。,如：,连杆机构、,凸轮机构、,齿轮机构、,间歇运动机,构,构。,常用机构,我们已经多,次,次使用了“,构,构件”这个,术,术语。,活塞、连杆,、,、曲轴、滑,枕,枕等都是构,件,件。,构件是组成,机,机构的有确,定,定运动的单,元,元。,构件,构件,是,是运,动,动的,单,单元,，,，而,零,零件,是,是制,造,造的,单,单元,。,构件,零件,各种,机,机械,中,中广,泛,泛使,用,用的,零,零件,称,称为通用,零,零件。,如螺,栓,栓、,轴,轴、,齿,齿轮,、,、弹,簧,簧等,。,。,只在,某,某一,类,类机,械,械中,使,使用,的,的零,件,件称,为,为专用,零,零件。,如内,燃,燃机,中,中的,活,活塞,、,、曲,轴,轴等,。,。,通用,零,零件,中,中主,要,要包,括,括三,大,大类,零,零件,：,：,传动,零,零件（齿,轮,轮、,带,带、,链,链等,）,）,联接,零,零件（螺,栓,栓、,键,键等,）,）,轴系,零,零件（轴,、,、轴,承,承等,）,）,此外:弹簧等零,件,件。,通用,零,零件,与,与专,用,用零,件,件,返回,机器,的,的组,成,成,传统,机,机器都包,含,含如,下,下三,个,个部,分,分：,驱动装置,传动装置,执行装置,常称为原动机，是机器的动力来源。,常用：电动机、内燃机、液压缸和气动缸，,以各种电动机的应用最为普遍。,处于整个传动路线的终端，按照工艺要求完成确定的运动，是直接完成机器功能的部分。,执行装置随机器的用途不同而不同，它属于各种专业机械课程研究的内容。,恩格,斯,斯,如牛头刨床、空气压缩机,驱动装置,传动装置,执行装置,将原动机的运动和动力传递给执行装置，,并实现运动速度和运动形式的转换。,运动速度的转换,运动形式的转换,运动,速,速度,的,的转,换,换,传动,装,装置,解,解决,原,原动,机,机速,度,度和,执,执行,装,装置,速,速度,不,不匹,配,配的,问,问题,。,。,一般,的,的普,通,通交,流,流电,动,动机,速,速度,是,是固,定,定的,。,。,一般,机,机器,执,执行,部,部分,速,速度,低,低于,原,原动,机,机的,转,转速,需要,减,减速,。,。,（也,有,有相,反,反的,情,情况,，,，需,要,要增,速,速）,。,。,许多,机,机器,还,还需,要,要执,行,行装,置,置有,多,多种,不,不同,的,的速,度,度。,鼠笼式,交流电动机的,同步转速,（r/min）,600,750 1000,1500 3000,带、,链,链传,动,动,各种,齿,齿轮,传,传动,减速,器,器,例如,自,自行,车,车链,传,传动,例如,汽,汽车,、,、机,床,床的,变,变速,器,器,运动,形,形式,的,的转,换,换,机器,执,执行,部,部分,可,可能,有各,种,种运,动,动形,式,式：,一般的原动机,作回转运动,变速回转,往复摆动,往复移动,间歇运动,特定轨迹,转换运动形式,的各种机构,间歇运动机构,连杆机构,连杆机构,连杆机构,凸轮机构,凸轮机构,连杆机构,随着20,世,世纪,后,后半,叶,叶以,来,来现,代,代科,学,学技,术,术的,发,发展,，,，特,别,别是,控,控制,理,理论,的,的发,展,展和,计,计算,机,机在,工,工业,上,上的,应,应用,，,，机,器,器的,组,组成,更,更复,杂,杂了,。,。,驱动装置,传动装置,执行装置,控制装置,检测伺服电机的输出转角,检测执行装置的运动输出,由程序给定运动规律,前馈,控,控制,反馈,控,控制,传感器,传感,器,器,控制,装,装置,的,的作,用,用是,控,控制,机,机器,各,各部,分,分的,运,运动,。,。,测量,运,运动,构,构件,真,真实,运,运动,情,情况,，,，并,将,将测,量,量结,果,果随,时,时反,馈,馈给,控,控制,系,系统,发,出,出,指,指,令,令,调,调,节,节,伺,伺,服,服,电,电,机,机,的,的,运,运,动,动,驱动装置,传动装置,执行装置,控制装置,驱动装置,传动装置,执行装置,传,统,统,机,机,器,器,现,代,代,机,机,器,器,普,通,通,车,车,床,床,牛,头,头,刨,刨,床,床,空,气,气,压,压,缩,缩,机,机,起,重,重,机,机,掘,土,土,机,机,皮,带,带,运,运,输,输,机,机,机,器,器,人,人,数,控,控,机,机,床,床,心脏,躯干，臂,手,脑,眼,返,回,回,第,三,三,节,节机,械,械,的,的,发,发,展,展,历,历,程,程,概,概,述,述,机械的发展历程,机械设计及理论的发展历程,古,代,代,近,近,代,代,现,现,代,代,简,单,单,机,机,械,械,：,：,杠,杠,杆,杆,、,、,车,车,轮,轮,、,、,滑,滑,轮,轮,、,、,斜,斜,面,面,、,、,螺,螺,旋,旋,等,等,。,。,公,元,元,前,前3000,年,年,，,，,在,在,修,修,建,建,金,金,字,字,塔,塔,的,的,过,过,程,程,中,中,，,，,就,就,使,使,用,用,了,了,滚,滚,木,木,来,来,搬,搬,运,运,巨,巨,石,石,。,。,阿,基,基,米,米,德,德,用,用,螺,螺,旋,旋,将,将,水,水,提,提,升,升,远古时代,公,元,元,一,一,世,世,纪,纪,东,东,汉,汉,“,水,水,排,排,”,”,用,水,水,力,力,鼓,鼓,风,风,炼,炼,铁,铁,，,，,其,其,中,中,应,应,用,用,了,齿,齿,轮,轮,和,和,连,连,杆,杆,机,机,构,构,古代中国,晋,代,代,“,连,连,磨,磨,”,”,用,一,一,头,头,牛,牛,驱,驱,动,动,八,八,台,台,磨,磨,盘,盘,，,，,其,中,中,应,应,用,用,了,了,齿,齿,轮,轮,系,系,。,。,中,世,世,纪,纪,欧,欧,洲,洲,用,脚,脚,踏,踏,板,板,驱,驱,动,动,的,的,加,工,工,木,木,棒,棒,的,的,车,车,床,床,中,世,世,纪,纪,欧,欧,洲,洲,利,用,用,曲,曲,轴,轴,的,的,研,研,磨,磨,机,机,13,世,世,纪,纪,以,以,后,后,，,，,机,机,械,械,钟,钟,表,表,在,在,欧,欧,洲,洲,发,发,展,展,起,起,来,来,。,。,连,杆,杆,机,机,构,构,、,、,齿,齿,轮,轮,机,机,构,构,和,和,凸,凸,轮,轮,机,机,构,构,等,等,在,在,古,古,代,代,机,机,械,械,中,中,即,即,已,已,经,经,有,有,所,所,应,应,用,用,。,。,在,在,达,达,芬,芬,奇,奇,时,时,代,代,，,，,现,现,在,在,最,最,常,常,用,用,的,的,一,一,些,些,机,机,构,构,型,型,式,式,即,即,已,已,基,基,本,本,知,知,晓,晓,。,。,近 代： 18世纪中叶 20世纪中叶,动力,的,的变,革,革,材料的变,革,革,加工手段,的,的变革,生产模式,的,的变革,机构与传,动,动的变革,机械理论,和,和设计方,法,法的建立,近代 ,动力的变革,1765,年,年，瓦特,（,（Watt）发明,了,了蒸汽机,。,。,揭开了第,一,一次工业,革,革命的序,幕,幕。,蒸,汽,汽,机,机,给,给,人,人,类,类,带,带,来,来,了,了,强,强,大,大,的,的,动,动,力,力,，,，,各,各,种,种,由,由,动,动,力,力,驱,驱,动,动,的,的,产,产,业,业,机,机,械,械,纺,纺,织,织,机,机,、,、,车,车,床,床,等,等,，,，,如,如,雨,雨,后,后,春,春,笋,笋,般,般,出,出,现,现,。,。,古,代,代,机,机,械,械,的,的,动,动,力,力,：,：,人,人,力,力,、,、,畜,畜,力,力,和,和,水,水,力,力,。,。,动,力,力,制,制,约,约,了,了,机,机,械,械,的,的,发,发,展,展,。,。,首,先,先,是,是,动,动,力,力,的,的,变,变,革,革,推,推,动,动,了,了,机,机,械,械,的,的,飞,飞,速,速,发,发,展,展,和,和,广,广,泛,泛,应,应,用,用,。,。,蒸,汽,汽,机,机,无,无,法,法,实,实,现,现,小,小,型,型,化,化,，,，,所,所,以,以,在,在,当,当,时,时,的,的,工,工,厂,厂,里,里,采,采,用,用,集,集,中,中,驱,驱,动,动,的,的,方,方,式,式,。,。,蒸汽机时代的纺织工厂,蒸汽机,皮带,天轴,皮带,生产机械 2,皮带,生产机械 1,皮带,生产机械 3,19世纪，,第,第二次工业,革,革命,电动机和内,燃,燃机发明,为汽车、飞机的出现提供了可能性。,电力代替了蒸汽。,集中驱动被抛弃了，,每台机器都安装了独立的电动机。,与此,同,同时,，,，戴,姆,姆勒,也,也发,明,明出,了,了他,的,的第,一,一辆,四,四轮,汽,汽车,。,。,1886,年,年，,本,本茨,发,发明,的,的汽,油,油发,动,动机,为,为动,力,力的,三,三轮,车,车被,授,授予,专,专利,。,。,莱特,兄,兄弟,1903,19,世,世纪,中,中叶,，,，发,明,明了炼钢,法,法，从,那,那时,一,一直,到,到现,在,在，,钢,钢铁,始,始终,是,是制,造,造机,械,械最,主,主要,的,的材,料,料。,18,世,世纪,末,末，,现,现代车床的雏,形,形在,英,英国,问,问世;,19,世,世纪,中,中叶,通用,机,机床的各,种,种类,型,型已,大,大体,齐,齐备,；,；,19,世,世纪,末,末，自动,机,机床,、,、大,型,型机,床,床出现,。,。,近代 ,材料的变革,近代 ,加工手段的变革,近代 ,生产模式的变化,社会,需,需求,日,日益,增,增长,。,。20,世,世纪,初,初叶,，,，机,械,械制,造,造进,入,入了大批,量,量生,产,产模,式,式的时,代,代。,标,标志,：,：美,国,国福,特,特汽,车,车的,生,生产,进行,大,大批,量,量生,产,产的,要,要求,。,。,近代 ,机构与传动的变革,提高,生,生产,率,率的,需,需要,。,。,基于,动,动力,的,的变,革,革，,大,大幅,度,度提,高,高机,器,器的,速,速度,成,成为,可,可能,。,。,机器,速,速度,的,的提,高,高是,几,几百,年,年来,未,未曾,停,停遏,的,的发,展,展趋,势,势。,高速化,自动化,精密化,提高,产,产品,质,质量,的,的需,要,要。,基于,加,加工,水,水平,的,的提,高,高，,提,提高,机,机器,的,的精,度,度成,为,为可,能,能。,近代,机,机械,的,的发,展,展趋,向,向,要求,不,不断,完,完善,已,已有,的,的机,构,构，,并发,明,明出,新,新的,机,机构,例如,：,：,18世,纪,纪，欧,拉,拉（Euler）,首次提,出,出采用,渐,渐开线,作,作为齿,轮,轮的齿,廓,廓，,从而使,高,高速、,大,大功率,的,的机械,传,传动成,为,为可能,。,。,20世,纪,纪,各种大,传,传动比,、,、结构,紧,紧凑的,新,新型传,动,动，,高速的,步,步进机,构,构，,精密的,滚,滚动螺,旋,旋传动,，,，, ,机构的,创,创新一,直,直到今,天,天也没,有,有停止,。,。,机器的,发,发展，,呼,呼唤着,机,机械的,理,理论和,设,设计方,法,法。,牛顿经,典,典力学,的,的建立,则,则为此,准,准备了,理,理论基,础,础。,近代 ,机械理论和设计方法的建立,材料学,强度理论,运动学,静力学,动力学,牛顿经典力学,机构结构学,机构运动学,机器静力学,机器要,运,运动、,要,要传递,力,力，因,此,此，最,先,先发展,起,起来的,是,是：,材料学,强度理论,运动学,静力学,动力学,牛顿经典力学,机构结构学,机构运动学,机器静力学,机器动力学,随着机,器,器运转,速,速度的,不,不断提,高,高，机,器,器的振,动,动、速,度,度波动,等,等问题,引,引起了,人,人们的,重,重视，,机,机械动,力,力学发,展,展起来,。,。,材料学,强度理论,运动学,静力学,动力学,牛顿经典力学,机构结构学,机构运动学,机器静力学,机器动力学,机械零件设计,到20世纪上半叶，机械设计的方法已基本形成。,但是，,这,这些方,法,法都基,于,于图解,和,和手工,计,计算。,现 代： 20世纪中叶 ,计算机,的,的发明,科学技,术,术发展,史,史上划,时,时代的,大,大事。,现代机,器,器的出,现,现,计算机,使,使机械,设,设计方,法,法面目,一,一新,现 代：,机器人的出现,随着计算机和伺服电,机,机的出现,，,，机器人作为现,代,代机器,的,的代表,走,走上了,历,历史舞,台,台。,工业机,器,器人,特,特种机,器,器人,工业机,器,器人：在工,业,业生产,中,中越来,越,越广泛,地,地应用,。,。用于,搬,搬运、,装,装配、,焊,焊接、,喷,喷漆、,凿,凿岩等,工,工作。,清洗飞,机,机的机,器,器人,隧道凿岩的机器人,第一汽,车,车制造,厂,厂的汽,车,车装配,生,生产线,几,种,种,工业机,器,器人,特种机,器,器人：在潜,水,水、管,道,道修理,、,、外科,手,手术、,生,生物工,程,程、军,事,事、星,际,际探索,等,等领域,应,应用，,承,承担着,许,许多由,人,人的直,接,接操作,无,无法完,成,成的工,作,作。,水下扫雷机器人,爬壁机器人,几种,特种机器,人,人,军用昆虫机器人,爬缆索机器人,数控车床,数控加工,中,中心,计算机控,制,制系统和,伺,伺服电机,被,被引入到,传,传统机器,中,中来，使,其,其组成、,面,面貌和功,能,能发生了,革,革命性的,变,变化。,现代机器,向,向主动控,制,制、信息,化,化和智能,化,化方向发,展,展，,从这个意,义,义上讲，,正,正如有的,学,学者所说,：,：,“今后的,机,机器都将,是,是机器人,”,”。,现 代：,机械理论和设计方法面目一新,20世纪,最,最后30,年,年，计算,机,机应用的,普,普及极大,地,地推动了,机,机械分析,与,与设计方,法,法的革新,。,。,计算机计,算,算代替了,手,手工计算,法,法和图解,方,方法。,计算机辅,助,助设计、,优,优化设计,、,、有限元,法,法、动态,设,设计等现,代,代设计方,法,法迅速发,展,展。,计算机不,仅,仅是大大,地,地提高了,计,计算速度,，,，而且已,成,成为机械,分,分析与设,计,计的前所,未,未有的强,大,大手段。,整个机械,设,设计的理,论,论和方法,焕,焕然一新,。,。,现代意义,上,上的机械,设,设计已经,根,根本离不,开,开计算机,了,了。,