機(jī)械原理課程教案ch01

1、機(jī)械原理機(jī)械原理 Theory of Machines and Mechanisms 皖西學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院皖西學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院宋誠生宋誠生第一章 緒論第二章 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第三章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析第四章 平面機(jī)構(gòu)的力分析第五章 機(jī)械的效率和自鎖第六章 機(jī)械的平衡第七章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第九章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第十章 齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第十一章 齒輪系及其設(shè)計(jì)第十二章 其他常用機(jī)構(gòu)第十三章 機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)目錄選用教材：選用教材： 孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理（第八版）. 北京：高等教育出版社.2013. 注：本課件是在西北工業(yè)大學(xué)葛文杰教

2、授編寫的原課件基注：本課件是在西北工業(yè)大學(xué)葛文杰教授編寫的原課件基礎(chǔ)上整理的，在此表示衷心感謝！礎(chǔ)上整理的，在此表示衷心感謝！參考資料：參考資料：1 鄭文緯，吳克堅(jiān).機(jī)械原理（第七版）.北京： 高等教育出版社.1997.2 申永勝.機(jī)械原理教程（第二版）.北京：清華大學(xué)出版社.2006.3 鄒慧君.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊（第二版）.北京：高等教育出版社. 2010. 4 陳作模.機(jī)械原理學(xué)習(xí)指南(第五版). 北京：高等教育出版社.2008.5 葛文杰.機(jī)械原理作業(yè)集（第三版）.北京：高等教育出版社.2013.第一章第一章 緒緒 論論1-1 本課程研究的對象及內(nèi)容本課程研究的對象及內(nèi)容1-2 學(xué)習(xí)

3、本課程的目的學(xué)習(xí)本課程的目的1-3 如何進(jìn)行本課程的學(xué)習(xí)如何進(jìn)行本課程的學(xué)習(xí)1-4 機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡介機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡介1-1 1-1 本課程研究的對象及內(nèi)容本課程研究的對象及內(nèi)容1研究對象機(jī)械是機(jī)構(gòu)和機(jī)器的總稱。實(shí)例：工件自動裝卸裝置六自由度工業(yè)機(jī)器人2研究內(nèi)容 機(jī)構(gòu)是指一種用來傳遞與變換運(yùn)動和力的可動裝置。 機(jī)器是指一種執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動裝置，可用來變換和傳遞能量、物料和信息。 研究內(nèi)容是有關(guān)機(jī)械的基本理論問題。內(nèi)燃機(jī)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)示示教教板板操操作作機(jī)機(jī)1-2 1-2 學(xué)習(xí)本課程的目的學(xué)習(xí)本課程的目的1-3 1-3 如何進(jìn)行本課程的學(xué)習(xí)如何進(jìn)行本課程的學(xué)習(xí) 課程地位，任務(wù)及作用課

4、程地位，任務(wù)及作用 學(xué)習(xí)目的學(xué)習(xí)目的 掌握本課程的特點(diǎn)掌握本課程的特點(diǎn) 注重理論聯(lián)系實(shí)際注重理論聯(lián)系實(shí)際 逐步建立工程觀點(diǎn)逐步建立工程觀點(diǎn) 認(rèn)真對待每個教學(xué)環(huán)節(jié)認(rèn)真對待每個教學(xué)環(huán)節(jié) 是指一種執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動裝置，可用來變換和傳遞能量、物料和信息。 如常見的機(jī)構(gòu)有齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、帶傳動機(jī)構(gòu)、鏈傳動機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等。（1 1）機(jī)構(gòu)）機(jī)構(gòu)機(jī)器和機(jī)構(gòu)的概念機(jī)器和機(jī)構(gòu)的概念是指一種用來傳遞與變換運(yùn)動和力的可動裝置。 這些機(jī)構(gòu)一般認(rèn)為是由剛性構(gòu)件組成的。而現(xiàn)代機(jī)構(gòu)中除了剛性構(gòu)件以外，還可能有彈性構(gòu)件、柔性構(gòu)件和電、磁、液、氣、聲、光等元件。 故這類機(jī)構(gòu)稱為廣義機(jī)構(gòu)；而由剛性構(gòu)件組成的機(jī)構(gòu)就稱為狹

5、義機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)（2 2）機(jī)器）機(jī)器機(jī)器例如：電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)用來變換能量；汽車、起重機(jī)用來傳遞物料；計(jì)算機(jī)、打印機(jī)用來變換信息。 由于各種機(jī)器的主要組成部分都是各種機(jī)構(gòu)，所以可以說，機(jī)器乃是一種可用來變換或傳遞能量、物料與信息的機(jī)構(gòu)組合。 機(jī)器按其用途可分為兩類：凡將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)器稱為原動機(jī)；凡利用機(jī)械能來完成有用功的機(jī)器稱為工作機(jī)。（3 3）機(jī)器的結(jié)構(gòu)）機(jī)器的結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)的機(jī)器由如下三個部分組成：原動部分傳動部分執(zhí)行部分機(jī)床用來變換物料的狀態(tài)；現(xiàn)代機(jī)器一般由如下四個部分組成：機(jī)器和機(jī)構(gòu)的概念機(jī)器和機(jī)構(gòu)的概念(2/3)控制部分原動部分傳動部分執(zhí)行部分 而現(xiàn)代先進(jìn)的機(jī)器則由以下五個部

6、分組成：位形檢測控制系統(tǒng)驅(qū)動-傳動機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能系統(tǒng)工作系統(tǒng)機(jī)器和機(jī)構(gòu)的概念機(jī)器和機(jī)構(gòu)的概念(3/3)有關(guān)機(jī)械的基本理論有關(guān)機(jī)械的基本理論（1 1）機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析）機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 1）研究機(jī)構(gòu)是怎樣組成的，其組成對運(yùn)動的影響，以及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件。2）研究機(jī)構(gòu)的組成原理及機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類。3）如何繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的問題。（2 2）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析 介紹對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析（包含位移、速度及加速度分析）的基本原理及方法。（3 3）機(jī)器動力學(xué)）機(jī)器動力學(xué) 1）分析機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中其各構(gòu)件的受力情況，以及這些力的作功情況。（5 5）機(jī)械傳動系統(tǒng)運(yùn)動方案的設(shè)計(jì)）機(jī)械傳動系統(tǒng)運(yùn)動方案的

7、設(shè)計(jì) 研究在進(jìn)行具體機(jī)械設(shè)計(jì)時機(jī)構(gòu)的選型、組合、變異及機(jī)械傳動系統(tǒng)運(yùn)動方案的設(shè)計(jì)等問題。（4 4）常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)）常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì) 研究常用機(jī)構(gòu)（如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等）的類型、工作原理及運(yùn)動特性分析和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理及方法。有關(guān)機(jī)械的基本理論有關(guān)機(jī)械的基本理論(2/2) 2）研究機(jī)器在已知外力作用下的運(yùn)動、機(jī)器速度波動的調(diào)節(jié)和不平衡慣性力的平衡問題。 本課程的地位、任務(wù)及作用本課程的地位、任務(wù)及作用 機(jī)械原理是研究機(jī)械基礎(chǔ)理論的一門科學(xué)，是機(jī)械類各專業(yè)的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，在創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械所需的知識結(jié)構(gòu)中也占有核心地位。（1 1）地位）地位（2 2）任務(wù)）任務(wù) 本課程的

8、任務(wù)是使學(xué)生掌握機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)器動力學(xué)的基本理論、基本知識和基本技能，學(xué)會各種常用基本機(jī)構(gòu)的分析和綜合方法，并具有按照機(jī)械的使用要求進(jìn)行機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的初步能力。（3 3）作用）作用 在培養(yǎng)高級機(jī)械工程技術(shù)人才的全局中，本課程不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)課程起到承前起后的作用，而且為今后從事機(jī)械設(shè)計(jì)和研究工作起到增強(qiáng)適應(yīng)能力和開發(fā)創(chuàng)新能力的作用。掌握本課程的特點(diǎn)掌握本課程的特點(diǎn) 本課程要用到物理、數(shù)學(xué)、力學(xué)、機(jī)械制圖、工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)等先修課程的知識，尤其是理論力學(xué)的知識。 但并不是這些課程的簡單重復(fù)和堆砌，而是要引導(dǎo)學(xué)生如何應(yīng)用所學(xué)的知識解決工程實(shí)際中所遇到的問題。 所以本課程的

9、學(xué)習(xí)不同于理論課程的學(xué)習(xí)，也不同于專業(yè)課，而具有一定的理論系統(tǒng)性及邏輯性和較強(qiáng)的工程實(shí)踐性的特點(diǎn)。 因此，在學(xué)習(xí)本課程時應(yīng)注意掌握基本的概念、原理及機(jī)構(gòu)的分析與綜合的方法。注重理論聯(lián)系實(shí)際注重理論聯(lián)系實(shí)際 本課程并不是研究某種具體的機(jī)械，而是著重研究一般機(jī)械的共性問題，即機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析和綜合的基本理論和基本的方法。這些基本理論和方法是緊密為工程服務(wù)的。 因此，在本課程的學(xué)習(xí)過程中，一方面要注意這些理論和方法在理論上建立和推演的嚴(yán)密性和邏輯性，另一方面更要注意這些理論和方法如何在工程實(shí)際中的應(yīng)用。 此外還應(yīng)隨時留意日常生活和生產(chǎn)中遇到的各種機(jī)械，以豐富自己的感性認(rèn)識；并用所學(xué)到的理論和方法認(rèn)識分

10、析這些機(jī)械，以加深理解，使理論和實(shí)踐相互促進(jìn)。初步建立工程觀點(diǎn)初步建立工程觀點(diǎn) 本課程要用到很多與工程有關(guān)的名詞、符號、公式、標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)和對機(jī)械研究的一些常用的簡化方法，如倒置、反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)化、當(dāng)量、等效、代換等。 在機(jī)構(gòu)分析與綜合中，除解析法外還介紹圖解法、實(shí)驗(yàn)法以及試湊等一些工程中實(shí)用的方法。 在學(xué)習(xí)時，對名詞應(yīng)正確理解其含義，對公式應(yīng)著重于應(yīng)用，而對方法則著重掌握其基本原理和作法。 另外，實(shí)際工程問題涉及多方面的因素，其求解可采用多種方法，其解一般也不是唯一的。這就要求設(shè)計(jì)者具有分析、判斷、決策的能力，要養(yǎng)成綜合分析、全面考慮問題的習(xí)慣和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的工作作風(fēng)。認(rèn)真對待教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)

11、認(rèn)真對待教學(xué)的每一個環(huán)節(jié) 本課程全部教學(xué)工作的完成，需要自學(xué)、聽課、習(xí)題課、實(shí)驗(yàn)課、課后作業(yè)、答疑和考試，以及課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)。要學(xué)好這門課，必須對每個教學(xué)環(huán)節(jié)予以充分重視。1-4 1-4 機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡介機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡介隨著宇航技術(shù)、核技術(shù)、海洋開發(fā)等高新技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用，極大的促進(jìn)了機(jī)械行業(yè)的迅猛發(fā)展。這也帶動了機(jī)械原理學(xué)科的發(fā)展。因此，近些年來機(jī)械原理學(xué)科也創(chuàng)立了不少新的理論和研究方法，開拓了一些新的研究領(lǐng)域，出現(xiàn)了很多新的研究分支，主要表現(xiàn)在：1.在在20世紀(jì)末發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)輔助機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)將更為世紀(jì)末發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)輔助機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)將更為完善。

12、完善。將機(jī)構(gòu)學(xué)知識結(jié)合人工智能理論，構(gòu)建機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)的專家系統(tǒng)，將得到進(jìn)一步發(fā)展。 基于Web的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)已出現(xiàn)，利用世界各地的專家知識和經(jīng)驗(yàn)，開展多專家協(xié)同的異地設(shè)計(jì)，在本世紀(jì)將推動機(jī)構(gòu)學(xué)理論的高速發(fā)展。 2.對機(jī)構(gòu)學(xué)的基礎(chǔ)理論研究將有新的進(jìn)展和突破。對機(jī)構(gòu)學(xué)的基礎(chǔ)理論研究將有新的進(jìn)展和突破。以智能機(jī)械和微機(jī)械為代表的新型機(jī)械系統(tǒng)，將需要構(gòu)建新的機(jī)構(gòu)學(xué)理論。例如，微型機(jī)械并不是將傳統(tǒng)機(jī)械直接微型化，而是涉及多學(xué)科的綜合技術(shù)的應(yīng)用。目前已研制出210m100m的滑塊，直徑為60m的靜電電機(jī)，由原子直接排列而成的納米齒輪，供情報收集的蚊子機(jī)器人等等。而微型人造衛(wèi)星、可在人的血管中爬行的機(jī)器人以及進(jìn)行眼科手術(shù)的微型機(jī)械手等也都已經(jīng)或即將見諸應(yīng)用。它們的出現(xiàn)，推動了處于機(jī)械原理學(xué)科前沿的微型機(jī)構(gòu)學(xué)分支的產(chǎn)生。3.機(jī)構(gòu)學(xué)研究已滲透到生物學(xué)研究領(lǐng)域，仿生機(jī)構(gòu)將得到機(jī)構(gòu)學(xué)研究已滲透到生物學(xué)研究領(lǐng)域，仿生機(jī)構(gòu)將得到進(jìn)一步完善和發(fā)展。進(jìn)一步完善和發(fā)展。通過對人的手指、手腕和手臂的研究，已研制出各種多自由度的機(jī)械假手，造福人類。另外，通過研制蛇形機(jī)構(gòu)來探測管道故障；研究魚游機(jī)構(gòu)來解決深水探測問題；研制各種類型的兩足、四足、六足步行機(jī)，完成各種地形甚至是其他星球表面的探測任務(wù)。這些研究有利于創(chuàng)造出新穎的、具有特殊功能的新機(jī)構(gòu)來。以上分析僅是本門學(xué)科新近發(fā)展的一部分。機(jī)械原理