第1章机构、机器、机械的基本概念

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,*,1.1,本课程研究的对象及内容,1.2,学习本课程的目的,1.3,如何进行本课程的学习,1.4,机械原理学科发展现状简介,第一章 绪 论,本章,重点,、,难点,本章主要介绍本课程的研究,对象,和主要,内容,。,重点是熟悉本课程的研究对象以及研究内容，对学科发展动向有一定了解。,难点是掌握,机构,、,机器,、,机械,的基本概念、它们的作用、区别与联系。,1.1,本课程研究的对象及内容,机械原理又称,机器理论与机构学,，是机械工程各专业的一门重要的,技术基础课程,。本课程的理论知识对于机械的设计、制造、运行、维修等方面具有十分重要的作用。,机械原理的,研究对象是,机械,，研究内容是有关机械的,基本理论问题,。,机械是,机构,与,机器,的总称。,机构,的定义,:,用来传递与变换运动和力的可动的装置。,常用的机构包括,连杆机构、凸轮机构、齿轮机构,、齿轮系、间歇运动机构、螺旋机构、万向联轴器等。,机器,的定义：一种用来变换或传递,能量,、,物料,与,信息,的机构的组合。,实例：缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用机器、起重机等。,注意,：机构的数量是有限的。,机器,与,机构,之间的关系,机器是由机构组成的。,连杆机构 齿轮机构 凸轮机构,例如，图示,单缸内燃机,中就包含了三种常用机构：连杆机构、齿轮机构、凸轮机构。,机构,的作用：一是用来将一种运动形式（如旋转）变换成另外一种运动形式，二是用来传递动力。,机器,的作用：代替或减轻人类劳动，或将一种能量（物料、信息）形式转换成另一种形式。,动力机器,完成能量的转换。,工作机器,完成有用的机械功或搬运物品。,信息机器,完成信息的传递和变换。,机器的类别,随着科学技术的发展，机器的内涵在不断变化。但是，机器完成,运动变换,和,动力传递或转换,的本质属性不会改变。现代科技在机器中的应用，只是使机器具有,信息化,、,智能化,和,柔性化,。,其中实现机械运动的,执行机构,系统是机器的核心，机器中各个机构通过有序的运动和动力传递来最终实现功能变换，完成工作过程。,机器中的运动单元体称为,构件,。,因此，机器是把一个或几个构件的运动，变换成其他构件所需的具有确定运动的,构件系统,。,控制系统。,信息测量和处理系统,由计算机来完成,的部分。,传动部分及执行机构系统,完成工作过程。,机器的组成,自动洗衣机的组成：,控制器,(,控制部分,),电动机,(,原动部分,),减速器,(,传动部分,),波轮,(,工作部分,),带,(,传动部分,),本课程主要包括以下内容：,机构结构分析的基本知识。,机构的运动分析。,机器动力学。,常用机构的分析与设计。,机械系统的方案设计。,本课程是研究,机构,和机械,运动简图设计,的一门重要技术基础课程。,机械原理所学的内容是有关机械的基础知识，是机械类各专业必修的一门重要的技术基础课程。,1.2,学习本课程的目的,（,1,）为学习好机械类有关专业课打好理论基础。,（,2,）为机械新产品的创新设计打下良好基础。,（,3,）为现有机械的合理使用和改进打好基础。,（,4,）现代世界各国间的竞争主要表现为综合国力的竞争。,1.3,如何进行本课程的学习,搞清基本概念，理解基本原理，掌握机构分析和综合的基本方法。,着重研究以下两大部分内容：,1,、研究各种机构和机器所具有的一般共性问题。,2,、研究各种机器中常用的一些机构的性能及其设计方法，以及机械系统方案设计的问题。,注意培养运用所学基本理论和方法去发现、分析和解决工程实际问题的能力。,养成综合分析、全面考虑问题的习惯。坚持,科学严谨,、,一丝不苟,的工作作风，讲求,实效,的工程观点。,深刻理解课程中的基本概念。,掌握机械运动简图的画法，并习惯用简图来认识机构和机器。,掌握本课程的基本研究方法，如速度瞬心法、矢量方程图解法等。,掌握各种典型机构的结构、分析和设计方法。,善于将前后内容联系，融会贯通。,善于理论联系实际，多看多想。,复习有关例题、习题，归纳总结解题思路。,具体要求：,应用领域扩大,上天,(,太空探险,),、入地,(,水平钻探,),、下海,(,深海勘探、打捞作业,),、甚至钻入人体内,(,血管清理,),。,与其他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、生物医学等相互渗透，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,等。,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。,机械原理学科的发展,1.4,机械原理学科发展现状简介,多种星际探测器,和平号空间站,国际空间站,空中客车,A380,的最大载客量为,840,人，最大航程,16,000 km,，,是目前全球载客量最大的飞机。,波音,777-200LR,客机的载客量为,301,人，最大飞行距离为,17,500 km,，,是目前世界上航程最远的客机。,深井钻探设备,沙漠石油钻探作业,定向钻井是一种新技术，可不用移动井架就能实现远距离水平钻探。,海洋石油钻探平台,海底探索,救助打捞,形形色色的水下机器人,6000,米水下机器人,人体器官内的微型机器人,医疗机器人正辅助心脏病手术,磁悬浮列车的动力学特性是悬浮控制与走行控制的关键因素,磁悬浮列车的运行速度高达,550 km/h,仿生机构学的研究一直受到很大重视。不少国家积极开展对人的手指、手腕和手臂的结构、动作原理和运动范围的分析研究，已研制出各种多自由度的生物电控或声控的机械假手，造福于人类。同时，各种仿生步行机构也不断被研究出来。,另外，通过研制蛇形机构来探测管道故障；通过鱼游机构研制来解决深水探测问题。,随着人们对各种仿生机构的深入研究，将会有利于创造出各种新颖的、具有特殊功能的新机构来。,中国首台拟人形机器人,翩翩起舞的机器人,仿真美女机器人,各式各样的仿生机械,随着现代科学技术的发展，,20,世纪,80,年代中后期兴起了对微型机械（或称为微型机电系统）的研制，以适应生物、环境控制、医学、航空航天、数字通信、传感技术、灵巧武器等领域在微小型化方面提出的日益增长的要求。,微型机械在尺度、构造、材料、制造方法和工作原理等方面都与传统机械截然不同。微型机械具有体积小、重量轻、能耗低、集成度高和智能化高等特点，它与多门学科紧密结合。,微型机械的出现还推动了处于机械原理学科前沿的微型光,-,机,-,电学分支的产生，开始了对微型机构的尺寸效应、精确度、运动变换和动力传递以及运动过程中动态特性等的研究。,