機(jī)械原理第1章緒論.ppt

湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,第一章 緒 論,11 本課程研究的對(duì)象和內(nèi)容,12 本課程在教學(xué)中的地位,13 課程的性質(zhì)和學(xué)習(xí)方法,14 機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,顧名思義，本課程研究對(duì)象為：機(jī)械,機(jī)械,機(jī)器,斜面,任何機(jī)械都經(jīng)歷了：簡(jiǎn)單復(fù)雜的發(fā)展過程。,機(jī)械人造的用來減輕或替代人類勞動(dòng)的多件實(shí)物的組合體。,機(jī)構(gòu),（包括：龍門吊、鶴式吊、汽車吊、卷?yè)P(yáng)機(jī)、叉車、電梯電腦控制）。 一般而言， 機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱,杠桿,起重轱轆,滑輪組,手動(dòng)(電動(dòng))葫蘆,現(xiàn)代起重機(jī),起重機(jī)的發(fā)展歷程：,11 本課程研究的對(duì)象和內(nèi)容,原理機(jī)械的組成原理、工作原理、分析和設(shè)計(jì)原理(方法)等。,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,起重量一般為 0.180噸，,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,機(jī)器根據(jù)某種具體使用要求而設(shè)計(jì)的多件實(shí)物的組合 體。,機(jī)構(gòu)能夠用來傳遞運(yùn)動(dòng)和力或改變運(yùn)動(dòng)形式的多件 實(shí)物的組合體。如：連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、 齒輪機(jī)構(gòu)等。種類有限,如: 縫紉機(jī)、洗衣機(jī)、各類機(jī)床、運(yùn)輸車輛、農(nóng)用機(jī)器、起重機(jī)等。,機(jī)器的種類繁多，結(jié)構(gòu)、性能和用途等各不相同，但具有相同的基本特征。,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,典型機(jī)器的分析：,1.內(nèi)燃機(jī),內(nèi)燃機(jī),組成：,汽缸體1、,活塞2、,進(jìn)氣閥3、,排氣閥4、,連桿5、,曲軸6、,凸輪7、,頂桿8、,齒輪9、10,工作原理：,1.活塞下行，進(jìn)氣閥開啟，混合氣體 進(jìn)入汽缸；,2.活塞上行，氣閥關(guān)閉，混合氣體被壓縮， 在頂部點(diǎn) 火燃燒；,3.高壓燃燒氣體推動(dòng)活塞下行，兩氣閥關(guān)閉；,4.活塞上行，排氣閥開啟，廢氣體被排出汽缸。,循環(huán)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，使曲軸輸出連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,設(shè)計(jì)：潘存云,進(jìn)氣,壓縮,爆炸,排氣,內(nèi)燃機(jī)的工作過程：,活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，該組合體稱為：,內(nèi)燃機(jī)各部分的作用：,曲柄滑塊機(jī)構(gòu),凸輪和頂桿用來啟閉進(jìn)氣閥和排氣閥；稱為：,凸輪機(jī)構(gòu),兩個(gè)齒輪用來保證進(jìn)、排氣閥與活塞之間形成協(xié)調(diào)動(dòng)作，稱為：,齒輪機(jī)構(gòu),各部分協(xié)調(diào)動(dòng)作的結(jié)果：,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,2.工件自動(dòng)載送裝置,含帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、蝸桿傳動(dòng)、凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)等。,滑桿左移時(shí)，夾持器將工件夾住。,滑桿帶著工件右移時(shí)，夾持器動(dòng)爪受擋塊的壓迫將工件松開，工件落入載送器被傳送到下一道工序。 強(qiáng)調(diào)代替人類完成有用工作,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,機(jī)器的共有特征：,人造的實(shí)物組合體；,各部分有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；,代替或減輕人類勞動(dòng)完成有用功或?qū)崿F(xiàn)能量 的轉(zhuǎn)換 機(jī)器的作用,機(jī)器的分類：,原動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換（如內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、電動(dòng)機(jī)）種類有限,工作機(jī)完成有用功（如機(jī)床等） 種類繁多,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,工作機(jī)的組成：,原動(dòng)部分是工作機(jī)動(dòng)力的來源，最常見的是電動(dòng)機(jī) 和內(nèi)燃機(jī)。,工作部分完成預(yù)定的動(dòng)作，位于傳動(dòng)路線的終點(diǎn)。,傳動(dòng)部分聯(lián)接原動(dòng)機(jī)和工作部分的中間部分。,控制部分保證機(jī)器的啟動(dòng)、停止和正常協(xié)調(diào)動(dòng)作。 其關(guān)系如下,原動(dòng)機(jī),傳動(dòng),工作,控制,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,控制),(原動(dòng)),(傳動(dòng)),(傳動(dòng)),(工作),分析自動(dòng)洗衣機(jī)的組成：,潘存云教授研制,控制器(,波輪,電動(dòng)機(jī),帶,減速器,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,同理，通過對(duì)典型機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析可知：,機(jī)構(gòu)的共有特征：,人造的實(shí)物組合體；,各部分有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；,用來傳遞力或?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。,機(jī)構(gòu)的分類：通用機(jī)構(gòu)和專用機(jī)構(gòu)。,通用機(jī)構(gòu)-用途廣泛，如齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)等。,專用機(jī)構(gòu)-只能用于特定場(chǎng)合，如鐘表的擒縱機(jī)構(gòu)。,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,本課程研究重點(diǎn)：通用機(jī)構(gòu),機(jī)器與機(jī)構(gòu)的關(guān)系：由兩個(gè)實(shí)例推廣到一般,任意復(fù)雜的機(jī)器都是由若干組機(jī)構(gòu)按一定規(guī)律組合而成的。實(shí)際機(jī)器的種類有成千上萬種，但機(jī)構(gòu)的種類確有限。類似關(guān)系：化合物與化學(xué)元素,由機(jī)器與機(jī)構(gòu)的共有特征可知： 機(jī)器與機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方面并無區(qū)別（僅作用不同） ，故統(tǒng)稱為機(jī)械。人造的組合體、有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng),湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,12 本課程的研究?jī)?nèi)容,1. 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析 基本知識(shí),研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的可能性; 能否運(yùn)動(dòng),機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的確定性；下一個(gè)位置和運(yùn)動(dòng)方向是否唯一,機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分類。,2. 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué),機(jī)構(gòu)上某些特殊點(diǎn)的位置、速度、加速度的求法 和機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；,機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法；用簡(jiǎn)單圖形表示復(fù)雜機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)的方法。按一定幾何條件和運(yùn)動(dòng)條件,3. 機(jī)器動(dòng)力學(xué),分析機(jī)構(gòu)的受力情況及力做功的情況；,分析機(jī)器在已知外力作用下的運(yùn)動(dòng)；,機(jī)器的調(diào)速和平衡方法。,不考慮引起機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的力的作用，僅從幾何的觀點(diǎn)來研究,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,按解決問題的性質(zhì)，研究?jī)?nèi)容又可分為兩大類：,機(jī)構(gòu)分析對(duì)已有機(jī)構(gòu)的研究。包括結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng) 和力分析。,機(jī)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)新的機(jī)構(gòu)。包括型綜合、尺度綜 合、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力綜合。,稱綜合而非設(shè)計(jì)的理由：,僅限于根據(jù)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力要求，確定機(jī)構(gòu)各部分與運(yùn) 動(dòng)相關(guān)的尺寸；,本課程要解決的問題,屬于機(jī)械設(shè)計(jì)課程的范疇,在解決機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題時(shí)，,不涉及各個(gè)具體零件的強(qiáng)度計(jì)算，具體形狀和結(jié)構(gòu)、 材料選擇等因素；,設(shè)計(jì)結(jié)果是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，而非工程化的設(shè)計(jì)圖。,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,課程性質(zhì)： 技術(shù)基礎(chǔ)課,作用： 承前啟后,先修課程：高等數(shù)學(xué)、普通物理、工程制圖、理論力學(xué),同時(shí)，通過本課程的學(xué)習(xí)，可為今后學(xué)習(xí)諸如機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、機(jī)床、機(jī)械制造工藝學(xué)等專業(yè)課程打下基礎(chǔ)，,作為一名工程技術(shù)人員，同學(xué)們?cè)诮窈蟮墓ぷ鲘徫簧蠈?huì)接觸各種各樣的通用或?qū)Ｓ脵C(jī)械，因此必須掌握機(jī)械方面的基礎(chǔ)知識(shí)。,13 課程的性質(zhì)和學(xué)習(xí)方法,課程的特點(diǎn)：,1）實(shí)踐性強(qiáng),2）綜合性強(qiáng),本課程是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，其研究對(duì)象是在生產(chǎn)實(shí)際中廣泛應(yīng)用的機(jī)械，所要解決的問題大多數(shù)是工程中的實(shí)際問題（與理論力學(xué)的不同點(diǎn)），因此要求學(xué)生加強(qiáng)基本技能的訓(xùn)練，如簡(jiǎn)圖測(cè)繪、齒輪參數(shù)測(cè)量等。要培養(yǎng)工程素養(yǎng)，作圖應(yīng)嚴(yán)格按要求進(jìn)行。要重視實(shí)驗(yàn)課。,3）獨(dú)立性強(qiáng),本課程學(xué)習(xí)要綜合運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)，約有1/3的內(nèi)容與理論力學(xué)有關(guān)。有些內(nèi)容可以說是理論力學(xué)的延續(xù)與擴(kuò)展（用理論力學(xué)的原理分析具體的機(jī)械）。因此，一定要復(fù)習(xí)號(hào)理論力學(xué)中的有關(guān)內(nèi)容，如運(yùn)動(dòng)學(xué)、摩擦學(xué)等。,各章內(nèi)容彼此獨(dú)立，前后聯(lián)系不甚密切。因此，要經(jīng)常復(fù)習(xí)前面已學(xué)過的內(nèi)容，以免出現(xiàn)猴子扮苞米的現(xiàn)象。,4) 四多：內(nèi)容多、概念多、符號(hào)多、公式多。 不要求死記硬背，關(guān)鍵在于理解，重點(diǎn)在于應(yīng)用。會(huì)用自然能記住。,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,如何學(xué)習(xí)本課程？, 著重搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握機(jī)構(gòu) 分析與綜合的基本方法。, 注意把一般原理和方法與具體運(yùn)用密切聯(lián)系起來。 并用所學(xué)知識(shí)觀察日常生活與生產(chǎn)遇到的各種機(jī)械。,本課程研究機(jī)械的途徑：, 研究機(jī)械所具有的一般共性問題。如機(jī)構(gòu)的組成原理、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、機(jī)器動(dòng)力學(xué)。, 研究各種常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能，以及它們的設(shè)計(jì) 方法。,注意培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)基本理論與方法去分析和解決工 程實(shí)際問題的能力。,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,注意培養(yǎng)綜合分析、全面考慮問題的能力。解決同 一實(shí)際問題，往往有多種方法和結(jié)果，要通過分析、 對(duì)比、判斷和決策，做到優(yōu)中選優(yōu)。,注意培養(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的工作作風(fēng)。在今后 的工作中要與各種武器裝備打交道，稍有不慎，即 可能造成損失。,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,當(dāng)今世界正經(jīng)歷著一場(chǎng)新的技術(shù)革命。新概念、新理論、新方法、新工藝不斷涌現(xiàn)。同樣，機(jī)械學(xué)科也發(fā)展迅猛，,發(fā)展方向：高速、重載、高精度、高效率、低噪聲 5倍音速的飛機(jī)、幾十萬噸的輪船、米級(jí)打擊精度、細(xì)胞克隆操作、磁懸浮列車、低噪聲潛艇,14 機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介,應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大：上天、入地、下海、甚至鉆入人體內(nèi)。 太空探險(xiǎn)、水平鉆探、深海采礦、打撈作業(yè)、血管清理,本學(xué)科的研究課題與日俱增:,與其它學(xué)科的交叉滲透作用增強(qiáng)：與電子工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制工程、材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)相互滲透，誕生了若干新學(xué)科。如機(jī)械電子學(xué)、仿生機(jī)械學(xué)、機(jī)器人機(jī)械學(xué)、機(jī)械CAD。,新機(jī)構(gòu)不斷涌現(xiàn)-如自控機(jī)構(gòu)、機(jī)器人機(jī)構(gòu)、仿生機(jī)構(gòu)、柔性及彈性機(jī)構(gòu)、機(jī)電氣液綜合機(jī)構(gòu)等。,注重機(jī)械的動(dòng)力性能-在機(jī)械分析與綜合時(shí)，由只考慮運(yùn)動(dòng)性能過渡到同時(shí)考慮其動(dòng)力性能。,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,考慮到機(jī)械的動(dòng)態(tài)特性: 機(jī)械在運(yùn)動(dòng)過程中，構(gòu)件的振動(dòng)和彈性變形、運(yùn)動(dòng)副的間隙和構(gòu)件 尺度誤差，對(duì)運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力性能的影響。,連桿機(jī)構(gòu): 重視了空間連桿機(jī)構(gòu)、多桿多自由度機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)彈性動(dòng)力學(xué)和動(dòng)力平衡研究。,齒輪機(jī)構(gòu): 發(fā)展了齒輪嚙合原理、提出了許多性能優(yōu)異的新型齒廓曲線和新型傳動(dòng)、加速了對(duì)高速齒輪、精密齒輪、微型齒輪的研究。,凸輪機(jī)構(gòu): 十分重視對(duì)高速凸輪機(jī)構(gòu)的研究。,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,新的設(shè)計(jì)手段日新月異:,另外，為了適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械高速度、高節(jié)拍、高性能的需要，,研制了,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)；,在對(duì)機(jī)械的分析與綜合中，計(jì)算機(jī)的作用日益重要，發(fā)展并推廣了,在機(jī)械原理的各個(gè)領(lǐng)域，每年都有大量?jī)?nèi)容新穎的文獻(xiàn)資料出現(xiàn)。,作為技術(shù)基礎(chǔ)課程，只介紹一些最基本的原理和方法。,高速高定位精度的分度機(jī)構(gòu)；,具有優(yōu)良性能的組合機(jī)構(gòu)；,各種機(jī)構(gòu)的變異與組合等。,優(yōu)化設(shè)計(jì)；,考慮誤差的概率設(shè)計(jì)。,湖南理工學(xué)院專用 作者： 潘存云教授,為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)的國(guó)防現(xiàn)代化，必然要有大量的機(jī)械化、自動(dòng)化的武器裝備于部隊(duì)，這些武器從何來？恐怕大多數(shù)只能靠我國(guó)自力更生解決，這是一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)，設(shè)計(jì)、制造、使用、維護(hù)現(xiàn)代化的武器裝備，需要大批的機(jī)械方面