机械的组成、分类与发展

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,*,机械原理与机械设计,Theory and Design of,Mechanisms and Machines,第一节,认识机器,通过,工作和生活,实践，我们,也许,认识了几种典型的机器：,内燃机,牛头刨床,通用工业机器人,电池自动,分拣机,第二节,机器的分类和组成,机器和它的分类,机器的组成,机器中的几个基本概念,什么是,机器,呢？,机器和它的分类,机器：,是人为实物的组合体，,具有确定的机械运动，,可以用来转换能量、,完成有用功,或处理信息，,以代替或减轻人的劳动。,根据用途的不同，机器可分为,动力机器,加工机器,运输机器,信息机器,动力机器,其用途是转换机械能。,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,发电机,加工机器,尺寸,形状,性质,状态,用来改变被,加工对象的,如:,加工机床,轧钢机,纺织机,包装机等。,返回,运输机器,用来搬运物品和人。,如汽车、飞机、起重机、运输机。,返回,信息机器,其功能是处理信息。,例如复印机、打印机、绘图机等。,信息机器虽然也作机械运动，但其目的是处理信息，而不是完成有用的机械功，因而其所需的功率甚小。,动力机器,加工机器,运输机器,信息机器,转换机械能,完成机械功,作功很小,现代机器的出现使机器按功能的分类变得模糊：,机器人：,进行焊接和装配，是加工机器；,用来搬运物品，也是运输机械；,而且是按照一定的信息来搬运；也是信息机械。,电池分拣机：,实现了电池的搬运，但它是根据电池的质量信息来进行分拣后的搬运。,返回,机构,在认知机器的实践中，我们已经初步认识了几种机构：,机器中的几个基本概念,什么是机构呢？,连杆机构、凸轮机构、,棘轮机构、螺旋机构、齿轮机构,内燃机,连杆机构,活塞的往复移动,曲轴的转动,牛头刨床,圆盘的转动,滑枕的往复移动,连杆机构,内燃机何牛头刨床中的连杆机构的共同点：,构件间都形成可相对转动或相对移动的活动连接。,都是实现运动形式的变换。,它们都属于连杆机构。,凸轮机构、齿轮机构和棘轮机构实现的运动转换与连杆机构不同，构件之间的连接形式也不同，构件的形状也不同。,因此，可给出机构的如下定义：,机构：,人为实物的组合体，,具有确定的机械运动，,可以用来传递和转换运动。,机器,：,人为实物的组合体，,具有确定的机械运动，,可以用来转换能量、,完成有用功,或处理信息，,以代替或减轻人的劳动。,在各种机械中广泛使用的一些机构称为常用机构。,如：,连杆机构、,凸轮机构、,齿轮机构、,间歇运动机构。,常用机构,机器是由机构组成的。,简单的机器，可能只含有一个机构,但一般都含有多个机构。,机械:,机器和机构的总称,。,机器 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。,各种机械中广泛使用的零件称为,通用零件,。,如螺栓、轴、齿轮、弹簧等。,只在某一类机械中使用的零件称为,专用零件,。,如内燃机中的活塞、曲轴等。,通用零件中主要包括三大类零件：,传动零件,（齿轮、带、链等）,联接零件,（螺栓、键等）,轴系零件,（轴、轴承等）,此外:,弹簧,等零件。,通用零件与专用零件,返回,我们已经多次使用了“构件”这个术语。,活塞、连杆、曲轴、滑枕等都是构件。,构件是组成机构的有确定运动的单元。,构件,构件是运动的单元，而零件是制造的单元,。,构件,零件,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,机器的组成,与作用,机器的组成,传统机器,都包含如下三个部分：,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,如牛头刨床、空气压缩机,运动速度的转换,传动装置解决原动机速度和执行装置速度不匹配的问题。,一般的普通交流电动机速度是固定的。,一般机器执行部分速度低于原动机的转速,需要减速。,（也有相反的情况，需要增速）。,许多机器还需要执行装置有多种不同的速度。,鼠笼式,交流电动机的,同步转速,（r/min）,600,750 1000,1500 3000,带、链传动,各种齿轮传动,减速器,例如自行车链传动,例如汽车、机床的变速器,运动形式的转换,机器执行部分可能,有各种运动形式：,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世纪后半叶以来现代科学技术的发展，特别是控制理论的发展和计算机在工业上的应用，机器的组成更复杂了。,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,前馈控制,反馈控制,传感器,传感器,控制装置的作用是控制机器各部分的运动。,测量运动构件真实运动情况，并将测量结果随时反馈给控制系统,发出指令调节伺服电机的运动,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,传统机器,现代机器,普通车床,牛头刨床,空气压缩机,起重机,掘土机,皮带运输机,机器人,数控机床,心脏,躯干，臂,手,脑,眼,返回,第三节,机械的发展历程概述,机械的发展历程,机械设计及理论的发展历程,古 代 近 代 现 代,简单机械：杠杆、车轮、滑轮、斜面、螺旋等。,公元前3000年，在修建金字塔的过程中，就使用了滚木来搬运巨石。,阿基米德用螺旋将水提升至高处，那就是今天的螺旋式输送机的始祖。,远古时代,公元一世纪 东汉,“水排”,用水力鼓风炼铁，其中应用,了齿轮和连杆机构,古代中国,晋 代,“连 磨”,用一头牛驱动八台磨盘，,其中应用了齿轮系。,中世纪 欧洲,用脚踏板驱动的,加工木棒的车床,中世纪 欧洲,利用曲轴的研磨机,19世纪中叶，发明了,炼钢法,，从那时一直到现在，钢铁始终是制造机械最主要的材料。,18世纪末，现代,车床,的雏形在英国问世;,19世纪中叶,通用机床,的各种类型已大体齐备；,19世纪末，,自动机床、大型机床,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,社会需求日益增长。20世纪初叶，机械制造进入了,大批量生产模式,的时代。标志：美国福特汽车的生产,现 代：,机器人的出现,随着,计算机,和,伺服电机,的出现，,机器人,作为现代机器的代表走上了历史舞台。,工业机器人 特种机器人,工业机器人,：在工业生产中越来越广泛地应用。用于搬运、装配、焊接、喷漆、凿岩等工作。,清洗飞机的机器人,隧道凿岩的机器人,第一汽车制造厂的汽车装配生产线,几 种,工业机器人,特种机器人,：在潜水、管道修理、外科手术、生物工程、军事、星际探索等领域应用，承担着许多由人的直接操作无法完成的工作。,水下扫雷机器人,爬壁机器人,几种,特种机器人,军用昆虫机器人,爬缆索机器人,数控车床,数控加工中心,计算机控制系统和伺服电机被引入到传统机器中来，使其组成、面貌和功能发生了革命性的变化。,现代机器向主动控制、信息化和智能化方向发展，,从这个意义上讲，正如有的学者所说：,“今后的机器都将是机器人”。,现 代：,机械理论和设计方法面目一新,20世纪最后30年，计算机应用的普及极大,力,推动了机械分析与设计方法的革新。,计算机计算代替了手工计算法和图解方法。,计算机辅助设计、优化设计、有限元法、动态设计等现代设计方法迅速发展。,计算机不仅是大大地提高了计算速度，而且已成为机械分析与设计的前所未有的强大手段。,整个机械设计的理论和方法焕然一新。,现代意义上的机械设计已经根本离不开计算机了。,