機(jī)械原理緒論--溫亞蓮

1、 機(jī)機(jī) 械械 原原 理理 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué)溫亞蓮溫亞蓮2010年年9月月緒論緒論 & 1 機(jī)械原理課程的研究對象與內(nèi)容機(jī)械原理課程的研究對象與內(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)機(jī)械械機(jī)機(jī) 器器機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu)研究對象：研究對象：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？v機(jī)器、機(jī)構(gòu)機(jī)器機(jī)器1.人為的各種實(shí)物的組合。2.組成機(jī)器的各種實(shí)物間具有確定的相對運(yùn)動。3.可代替或減輕人的勞動，完成有用的機(jī)械功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 由若干個構(gòu)件組成，且各構(gòu)件之間有確定的相對運(yùn)動。實(shí)現(xiàn)傳遞機(jī)械運(yùn)動和動力或改變機(jī)械運(yùn)動形式的構(gòu)件組合體。它是用來傳遞運(yùn)動和動力的可動

2、裝置。它只符合機(jī)器的前兩個特征。內(nèi)燃機(jī)a冰激凌灌裝b活塞活塞2進(jìn)氣閥進(jìn)氣閥3凸輪凸輪7頂桿頂桿8齒輪齒輪9氣缸體氣缸體1排氣閥排氣閥4工作過程工作過程： 活塞下行，進(jìn)氣閥打開，燃?xì)獗换钊滦校M(jìn)氣閥打開，燃?xì)獗晃肫孜肫谆钊闲?，進(jìn)氣閥關(guān)閉，壓縮燃?xì)饣钊闲?，進(jìn)氣閥關(guān)閉，壓縮燃?xì)恻c(diǎn)火后燃?xì)馊紵蛎洠苿踊钊c(diǎn)火后燃?xì)馊紵蛎?，推動活塞下行，?jīng)連桿帶動曲軸輸出轉(zhuǎn)動下行，經(jīng)連桿帶動曲軸輸出轉(zhuǎn)動 活塞上行，排氣閥打開，排出廢氣活塞上行，排氣閥打開，排出廢氣連桿連桿5曲軸曲軸6缸體缸體活塞活塞連桿連桿曲軸曲軸曲柄曲柄連桿連桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)齒輪系齒輪系凸輪凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)一部機(jī)器可能包含多種類型的機(jī)構(gòu)，也可

3、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)名詞術(shù)語解釋名詞術(shù)語解釋:1.構(gòu)件構(gòu)件(Link) 獨(dú)立的獨(dú)立的運(yùn)動運(yùn)動單元單元 內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī) 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)連桿連桿套筒套筒連桿體連桿體螺栓螺栓墊圈墊圈螺母螺母軸瓦軸瓦連桿蓋連桿蓋零件零件(part、element) 獨(dú)立的獨(dú)立的制造制造單元單元 二二 零件和構(gòu)件零件和構(gòu)件零件是組成機(jī)器的最小制造單元，分為專用零件、通用零件。構(gòu)件是機(jī)器的運(yùn)動單元，一般由若干個零件剛性聯(lián)接而成，也可以是單一的零件。若從運(yùn)動的角度來講，可以認(rèn)為機(jī)器是由若干個構(gòu)件組裝而成的例如

4、：齒輪、傳動鏈、傳動帶、蝸桿、蝸輪、軸、聯(lián)軸器、離合器、制動器、滾動軸承、滑動軸承、螺栓、鍵、花鍵、銷；鉚、焊、膠結(jié)構(gòu)件；彈簧、機(jī)架、箱體等。在機(jī)械原理課程中要研究以下內(nèi)容：在機(jī)械原理課程中要研究以下內(nèi)容：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)動的可能性與確定性的條件。研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動的可能性與確定性的條件。（2）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析研究在給定原動件運(yùn)動的條件下，機(jī)構(gòu)各點(diǎn)的軌跡、研究在給定原動件運(yùn)動的條件下，機(jī)構(gòu)各點(diǎn)的軌跡、位移、速度、加速度等運(yùn)動特性。位移、速度、加速度

5、等運(yùn)動特性?！皺C(jī)械原理機(jī)械原理”是一門從力學(xué)原理的角度研究機(jī)械的組成是一門從力學(xué)原理的角度研究機(jī)械的組成、分析與設(shè)計基本理論的課程，是一門技術(shù)基礎(chǔ)課。、分析與設(shè)計基本理論的課程，是一門技術(shù)基礎(chǔ)課。2、常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計問題、常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計問題主要研究：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)動機(jī)構(gòu)等的設(shè)計理論和設(shè)計方法。動機(jī)構(gòu)等的設(shè)計理論和設(shè)計方法。3、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計4、機(jī)械動力學(xué)問題、機(jī)械動力學(xué)問題主要研究：如何根據(jù)機(jī)器的功能來確定運(yùn)動方案。主要研究：如何根據(jù)機(jī)器的功能來確定運(yùn)動方案。主要研究：機(jī)械系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動規(guī)律、機(jī)械的調(diào)

6、速和主要研究：機(jī)械系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動規(guī)律、機(jī)械的調(diào)速和機(jī)構(gòu)的平衡。機(jī)構(gòu)的平衡。（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)動副中力的計算、摩擦及效率研究機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件和運(yùn)動副中力的計算、摩擦及效率問題。問題。研究內(nèi)容：研究內(nèi)容：機(jī)械設(shè)計的一般過程：機(jī)械設(shè)計的一般過程：需求需求分析分析機(jī)械方案機(jī)械方案設(shè)設(shè) 計計機(jī)械方案機(jī)械方案運(yùn)動分析運(yùn)動分析機(jī)械方案機(jī)械方案動力分析動力分析機(jī)機(jī) 械械造型設(shè)計造型設(shè)計機(jī)械工作機(jī)械工作能力設(shè)計能力設(shè)計確確 定定工藝方案工藝方案確確 定定工藝參數(shù)工藝參數(shù)機(jī)械結(jié)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè) 計計 一臺典型的現(xiàn)代化機(jī)器是由四個部分組成的，即一臺典型的現(xiàn)代化機(jī)器是由四個部分組成的，即原

7、動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)原動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)。機(jī)機(jī)器器原原 動動 機(jī)機(jī)（機(jī)器的動力來源） 傳動機(jī)構(gòu)傳動機(jī)構(gòu)（把原動機(jī)的運(yùn)動和動力傳遞給工作機(jī)）執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（完成工作任務(wù)的部分）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)（使機(jī)器的原動部分、傳動部分、工作部分按一定的順序和規(guī)律運(yùn)動，完成給定的工作循環(huán)）& 1-2 現(xiàn)代化機(jī)器的組成現(xiàn)代化機(jī)器的組成原動機(jī)原動機(jī)用于提供動力用于提供動力發(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)電動機(jī)電動機(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

8、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)電動機(jī)電動機(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)電動機(jī)電動機(jī)機(jī)機(jī) 器器空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)氣氣 缸缸原動機(jī)主要有電動、液動、氣動三種形式原動機(jī)主要有電動、液動、氣動三種形式從運(yùn)動形式來劃分有回轉(zhuǎn)、往復(fù)直線和步進(jìn)等多種運(yùn)動形式從運(yùn)動形式來劃分有回轉(zhuǎn)、往復(fù)直線和步進(jìn)等多種運(yùn)動形式常用原動機(jī)形式常用原動機(jī)形式電動原動機(jī)電動原動機(jī):電動原動機(jī)的形式是：電動機(jī)電動原動機(jī)的形式是：電動機(jī)從運(yùn)動形式看，電動機(jī)有輸出轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)電動機(jī)和輸出往復(fù)移動的直從運(yùn)動形式看，電動機(jī)有輸出轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)電動機(jī)和輸出往復(fù)移

9、動的直線電動機(jī)線電動機(jī)從電源形式看，電動機(jī)有使用交流電源的交流電動機(jī)和使用直流電源從電源形式看，電動機(jī)有使用交流電源的交流電動機(jī)和使用直流電源的直流電動機(jī)的直流電動機(jī)從控制形式看，有輸出位移、速度都不可控制的電動機(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機(jī)，有輸出位移、速度、力矩可以控制的控制電動機(jī)。速度、力矩可以控制的控制電動機(jī)。這是最常用的交流異步電動機(jī)這是最常用的交流異步電動機(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機(jī)電動機(jī)，它可以精確的控制電動機(jī)的輸出位移和轉(zhuǎn)速。，它可以精確的控制電

10、動機(jī)的輸出位移和轉(zhuǎn)速。液壓原動機(jī)液壓原動機(jī):液壓原動機(jī)的形式是：液壓馬達(dá)和液壓油缸。液壓原動機(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，液壓油缸輸出往復(fù)直線運(yùn)動。液壓馬達(dá)輸出回轉(zhuǎn)運(yùn)動，液壓油缸輸出往復(fù)直線運(yùn)動。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原動機(jī)氣動原動機(jī):氣動原動機(jī)的形式是：氣動馬達(dá)和氣缸。氣動原動機(jī)的形式是：氣動馬達(dá)和氣缸。氣動馬達(dá)輸出回轉(zhuǎn)運(yùn)動，氣缸輸出往復(fù)直線運(yùn)動。氣動馬達(dá)輸出回轉(zhuǎn)運(yùn)動，氣缸輸出往復(fù)直線運(yùn)動。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 缸缸傳動機(jī)構(gòu)傳動機(jī)構(gòu) 將運(yùn)動和動力傳遞或變換給執(zhí)行機(jī)構(gòu)將運(yùn)動和動力傳遞或

11、變換給執(zhí)行機(jī)構(gòu)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在傳動機(jī)構(gòu)中一般首先與電機(jī)聯(lián)接的是減速機(jī)構(gòu)，最常用的是各種類在傳動機(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。型的減速器、變速器等。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。爪等。該機(jī)器人的手爪協(xié)調(diào)運(yùn)動夾持球體實(shí)現(xiàn)任該機(jī)器人的手爪協(xié)調(diào)運(yùn)動夾持球體實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動，這是一種智能型機(jī)器人。意運(yùn)動，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)，或者各機(jī)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)

12、，或者各機(jī)器之間的工作協(xié)調(diào)。器之間的工作協(xié)調(diào)?？刂颇Ｊ娇刂颇Ｊ皆瓌訖C(jī)原動機(jī)傳動機(jī)構(gòu)傳動機(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)原動機(jī)原動機(jī)傳動機(jī)構(gòu)傳動機(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)原動機(jī)原動機(jī)傳動機(jī)構(gòu)傳動機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)本章結(jié)束本章結(jié)束復(fù)習(xí)題機(jī)器和構(gòu)件的主要區(qū)別是什么？構(gòu)件：用來傳遞運(yùn)動和動力；機(jī)器：除傳遞運(yùn)動和動力外，還能轉(zhuǎn)換機(jī)械能或完成有用的機(jī)械功。& 1-3 設(shè)計與創(chuàng)新設(shè)計與創(chuàng)新一、設(shè)計一、設(shè)計設(shè)計是基礎(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)計本身就是一種創(chuàng)造性勞動設(shè)計本身就是一種創(chuàng)造性勞動500分/米30超聲波發(fā)生器二、創(chuàng)

13、新二、創(chuàng)新自然科學(xué)領(lǐng)域的最高成就是自然科學(xué)領(lǐng)域的最高成就是發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的最高成就是應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的最高成就是發(fā)明發(fā)明基礎(chǔ)理論知識基礎(chǔ)理論知識應(yīng)用技術(shù)知識應(yīng)用技術(shù)知識實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)發(fā)明：發(fā)明：強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識勤奮的工作勤奮的工作兩用折疊椅兩用折疊椅雙曲面滾柱加載器雙曲面滾柱加載器外環(huán)外環(huán)內(nèi)環(huán)內(nèi)環(huán)同向傳動齒輪同向傳動齒輪葉片差速泵葉片差速泵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工作臺鋸床鋸床數(shù)控壓彎機(jī)數(shù)控壓彎機(jī)數(shù)控剪板機(jī)數(shù)控剪板機(jī)美國西科斯基公司生產(chǎn)的美國西科

14、斯基公司生產(chǎn)的“黑鷹黑鷹”直升機(jī)直升機(jī)主旋翼主旋翼尾尾旋旋翼翼“神舟五號神舟五號”發(fā)射時的情景。發(fā)射時的情景。發(fā)射塔發(fā)射塔、運(yùn)載火箭運(yùn)載火箭都是龐大的都是龐大的機(jī)器機(jī)器。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間天局于格林威治時間1997年年7月月4日日17時時07分發(fā)射的火星探路分發(fā)射的火星探路者號宇宙飛船成功地者號宇宙飛船成功地在火星表面著陸，該在火星表面著陸，該飛船攜帶了索杰納火飛船攜帶了索杰納火星車，這也是一種機(jī)星車，這也是一種機(jī)器。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體積