機(jī)械原理第一章(2008)

1、機(jī)機(jī) 械械 原原 理理 哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)2013年年2月月第一章第一章 緒論緒論 & 1-1 機(jī)械原理課程的研究對(duì)象與內(nèi)容機(jī)械原理課程的研究對(duì)象與內(nèi)容機(jī)械是機(jī)器與機(jī)構(gòu)的總稱。機(jī)械是機(jī)器與機(jī)構(gòu)的總稱。機(jī)械原理課程的研究對(duì)象：機(jī)械原理課程的研究對(duì)象：什么是機(jī)器呢？什么是機(jī)器呢？ 什么是機(jī)構(gòu)呢？什么是機(jī)構(gòu)呢？普通車床普通車床數(shù)控車床數(shù)控車床數(shù)控銑床，數(shù)控銑床，這是一種這是一種機(jī)器機(jī)器，主，主要用來加要用來加工平面和工平面和曲面。曲面。主軸主軸安裝安裝銑刀銑刀工作臺(tái)工作臺(tái)鋸床鋸床數(shù)控壓彎?rùn)C(jī)數(shù)控壓彎?rùn)C(jī)數(shù)控剪板機(jī)數(shù)控剪板機(jī)汽車汽車直升機(jī)直升機(jī)主旋翼主旋翼尾尾旋旋翼翼運(yùn)載火箭發(fā)射塔運(yùn)載火

2、箭發(fā)射塔索杰納火星車索杰納火星車它是美國國家航空航它是美國國家航空航天局于格林威治時(shí)間天局于格林威治時(shí)間1997年年7月月4日日17時(shí)時(shí)07分發(fā)射的火星探路者分發(fā)射的火星探路者號(hào)宇宙飛船成功地在號(hào)宇宙飛船成功地在火星表面著陸，該飛火星表面著陸，該飛船攜帶了索杰納火星船攜帶了索杰納火星車，這也是一種機(jī)器。車，這也是一種機(jī)器。世世 界界 最最 小小 的的 微微 型型 機(jī)機(jī) 械械 人人Worlds smallest robot美國山迪亞國家實(shí)美國山迪亞國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家，成驗(yàn)室的科學(xué)家，成功研制了相信是世功研制了相信是世界最小的微型機(jī)械界最小的微型機(jī)械人，這微型機(jī)械人人，這微型機(jī)械人體積只有四分之一

3、體積只有四分之一立方寸，體重小於立方寸，體重小於一盎司。一盎司。 什么是機(jī)器呢？什么是機(jī)器呢？ 機(jī)器是一種人為實(shí)物組合的具有確定機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)器是一種人為實(shí)物組合的具有確定機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，它用來完成有用功、轉(zhuǎn)換能量或處理信息，的裝置，它用來完成有用功、轉(zhuǎn)換能量或處理信息，以代替或減輕人類的勞動(dòng)。以代替或減輕人類的勞動(dòng)。一部機(jī)器可能包含多種類型的機(jī)構(gòu)，也可能只包含一種機(jī)構(gòu)。一部機(jī)器可能包含多種類型的機(jī)構(gòu)，也可能只包含一種機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)什么是機(jī)構(gòu)呢？什么是機(jī)構(gòu)呢？機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)可以定義為：是一個(gè)具有確定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件可以定義為：是一個(gè)具有確定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件系統(tǒng)，或

4、稱它是用來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的可動(dòng)裝置。系統(tǒng)，或稱它是用來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的可動(dòng)裝置。1、機(jī)構(gòu)的分析、機(jī)構(gòu)的分析（1）機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析）機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析研究機(jī)構(gòu)的組成原理，即機(jī)構(gòu)組成的一般規(guī)律。研究機(jī)構(gòu)的組成原理，即機(jī)構(gòu)組成的一般規(guī)律。研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的可能性與確定性的條件。研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的可能性與確定性的條件。（2）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析研究在給定原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的條件下，機(jī)構(gòu)各點(diǎn)的軌跡、研究在給定原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的條件下，機(jī)構(gòu)各點(diǎn)的軌跡、位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)特性。位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)特性。機(jī)械原理課程的研究?jī)?nèi)容：機(jī)械原理課程的研究?jī)?nèi)容：（3）機(jī)構(gòu)的力分析）機(jī)構(gòu)的力分析研究機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副中力的計(jì)算

5、、摩擦及效率問題。研究機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副中力的計(jì)算、摩擦及效率問題。2、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要研究：連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)主要研究：連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法。動(dòng)機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法。3、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)4、機(jī)械動(dòng)力學(xué)問題、機(jī)械動(dòng)力學(xué)問題主要研究：如何根據(jù)機(jī)器的功能來確定運(yùn)動(dòng)方案。主要研究：如何根據(jù)機(jī)器的功能來確定運(yùn)動(dòng)方案。主要研究：機(jī)械系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律、機(jī)械的調(diào)速和主要研究：機(jī)械系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律、機(jī)械的調(diào)速和機(jī)構(gòu)的平衡。機(jī)構(gòu)的平衡。機(jī)械原理的研究?jī)?nèi)容在機(jī)械設(shè)計(jì)中的地位：機(jī)械原理的研究?jī)?nèi)容在機(jī)械設(shè)計(jì)中

6、的地位：機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程：機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程：機(jī)械原理的研究?jī)?nèi)容機(jī)械原理的研究?jī)?nèi)容 一臺(tái)典型的現(xiàn)代化機(jī)器是由四個(gè)部分組成的，即一臺(tái)典型的現(xiàn)代化機(jī)器是由四個(gè)部分組成的，即原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)。& 1-2 現(xiàn)代化機(jī)器的組成現(xiàn)代化機(jī)器的組成原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)用于提供動(dòng)力用于提供動(dòng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)化石燃料化石燃料水水 能能太陽能太陽能內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)外燃機(jī)外燃機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)風(fēng)風(fēng) 能能水輪機(jī)水輪機(jī)風(fēng)力機(jī)風(fēng)力機(jī)太陽能電池太陽能電池機(jī)機(jī) 器器化石燃料化石燃料內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)機(jī)機(jī) 器器化石燃料化石燃料外燃機(jī)外燃機(jī)機(jī)機(jī) 器器水水 能能風(fēng)風(fēng) 能能水輪機(jī)水輪機(jī)風(fēng)力機(jī)風(fēng)力

7、機(jī)機(jī)機(jī) 器器機(jī)機(jī) 器器液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)機(jī)機(jī) 器器泵泵液液 壓壓 缸缸氣壓馬達(dá)氣壓馬達(dá)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)機(jī)機(jī) 器器空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)氣氣 缸缸原動(dòng)機(jī)主要有電動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)三種形式原動(dòng)機(jī)主要有電動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)三種形式從運(yùn)動(dòng)形式來劃分有回轉(zhuǎn)、往復(fù)直線和步進(jìn)等多種運(yùn)動(dòng)形式從運(yùn)動(dòng)形式來劃分有回轉(zhuǎn)、往復(fù)直線和步進(jìn)等多種運(yùn)動(dòng)形式常用原動(dòng)機(jī)形式常用原動(dòng)機(jī)形式電動(dòng)原動(dòng)機(jī)電動(dòng)原動(dòng)機(jī):電動(dòng)原動(dòng)機(jī)的形式是：電動(dòng)機(jī)電動(dòng)原動(dòng)機(jī)的形式是：電動(dòng)機(jī)從運(yùn)動(dòng)形式看，電動(dòng)機(jī)有輸出轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)和輸出往復(fù)移動(dòng)的直從運(yùn)動(dòng)形式看，電動(dòng)機(jī)有輸出轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)和輸出往復(fù)移動(dòng)的直線電動(dòng)機(jī)線電動(dòng)機(jī)從電源形式看，電動(dòng)機(jī)有使用交流電源的交

8、流電動(dòng)機(jī)和使用直流電源從電源形式看，電動(dòng)機(jī)有使用交流電源的交流電動(dòng)機(jī)和使用直流電源的直流電動(dòng)機(jī)的直流電動(dòng)機(jī)從控制形式看，有輸出位移、速度都不可控制的電動(dòng)機(jī)，有輸出位移、從控制形式看，有輸出位移、速度都不可控制的電動(dòng)機(jī)，有輸出位移、速度、力矩可以控制的控制電動(dòng)機(jī)。速度、力矩可以控制的控制電動(dòng)機(jī)。這是最常用的交流異步電動(dòng)機(jī)這是最常用的交流異步電動(dòng)機(jī)這是這是步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)，它可以按輸入的電脈，它可以按輸入的電脈沖數(shù)回轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。沖數(shù)回轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。這是伺服這是伺服電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，它可以精確的控制電動(dòng)機(jī)的輸出位移和轉(zhuǎn)速。，它可以精確的控制電動(dòng)機(jī)的輸出位移和轉(zhuǎn)速。液壓原動(dòng)機(jī)液壓原動(dòng)機(jī):液壓原動(dòng)機(jī)的形式

9、是：液壓馬達(dá)和液壓油缸。液壓原動(dòng)機(jī)的形式是：液壓馬達(dá)和液壓油缸。液壓馬達(dá)輸出回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，液壓油缸輸出往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。液壓馬達(dá)輸出回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，液壓油缸輸出往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。BM型擺線液壓馬達(dá)型擺線液壓馬達(dá)液壓油缸液壓油缸氣動(dòng)原動(dòng)機(jī)氣動(dòng)原動(dòng)機(jī):氣動(dòng)原動(dòng)機(jī)的形式是：氣動(dòng)馬達(dá)和氣缸。氣動(dòng)原動(dòng)機(jī)的形式是：氣動(dòng)馬達(dá)和氣缸。氣動(dòng)馬達(dá)輸出回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，氣缸輸出往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。氣動(dòng)馬達(dá)輸出回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，氣缸輸出往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。葉片馬達(dá)葉片馬達(dá)柱塞馬達(dá)柱塞馬達(dá)無導(dǎo)桿氣缸無導(dǎo)桿氣缸有導(dǎo)桿氣缸有導(dǎo)桿氣缸氣氣 缸缸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞或變換給執(zhí)行機(jī)構(gòu)將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞或變換給執(zhí)行機(jī)構(gòu)在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中一般首先與電機(jī)聯(lián)接的是減速機(jī)構(gòu)，最常

10、用的是各種類型的在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中一般首先與電機(jī)聯(lián)接的是減速機(jī)構(gòu)，最常用的是各種類型的減速器、變速器等。減速器、變速器等。圓柱齒輪減速器圓柱齒輪減速器錐齒輪減速器錐齒輪減速器擺線針輪減速器擺線針輪減速器執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器的功能，如機(jī)床的刀架、機(jī)器人的手爪等。用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器的功能，如機(jī)床的刀架、機(jī)器人的手爪等。該機(jī)器人的手爪協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)夾持球體實(shí)現(xiàn)任該機(jī)器人的手爪協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)夾持球體實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)，這是一種智能型機(jī)器人。意運(yùn)動(dòng)，這是一種智能型機(jī)器人。全方位準(zhǔn)橢球齒輪柔性關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的工作協(xié)調(diào)，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的工作協(xié)調(diào)，或者各機(jī)器之間的工作協(xié)調(diào)?；蛘吒鳈C(jī)器之間的工

11、作協(xié)調(diào)?？刂颇Ｊ娇刂颇Ｊ皆瓌?dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)“機(jī)械原理機(jī)械原理”是一門從力學(xué)原理的角度研究是一門從力學(xué)原理的角度研究機(jī)械的組成、分析與設(shè)計(jì)基本理論的課程，機(jī)械的組成、分析與設(shè)計(jì)基本理論的課程，是一門技術(shù)基礎(chǔ)課。是一門技術(shù)基礎(chǔ)課。& 1-3 設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)與創(chuàng)新一、設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)理論，應(yīng)用技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)綜合應(yīng)用的過程設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)理論，應(yīng)用技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)綜合應(yīng)用的過程設(shè)計(jì)本身就是一種創(chuàng)造性勞動(dòng)設(shè)計(jì)本身就是一種創(chuàng)造性勞動(dòng)500分/米30超聲波發(fā)生器二、創(chuàng)新二、創(chuàng)新