機(jī)械原理第一章緒論1

1、機(jī)機(jī) 械械 原原 理理Theory of Machines and Mechanisms 河南理工大學(xué)河南理工大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院第一章 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(dòng)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(dòng)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 工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)目錄第一章第一章 緒論緒論1-1 本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容1-2 學(xué)習(xí)本課程的目的學(xué)習(xí)本課程的目的1-3 如何進(jìn)

2、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(jiǎn)介機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介1-1 1-1 本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容1研究對(duì)象機(jī)械是機(jī)構(gòu)和機(jī)器的總稱。實(shí)例：工件自動(dòng)裝卸裝置六自由度工業(yè)機(jī)器人2研究?jī)?nèi)容 機(jī)構(gòu)是指一種用來(lái)傳遞與變換運(yùn)動(dòng)和力的可動(dòng)裝置。 機(jī)器是指一種執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置，可用來(lái)變換和傳遞能量、物料和信息。有關(guān)機(jī)械的基本理論內(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) 課程性質(zhì)，任務(wù)及作用 學(xué)習(xí)目的 掌握本課程的特點(diǎn) 注重理論聯(lián)系實(shí)際 逐步建立工程觀

3、點(diǎn) 認(rèn)真對(duì)待每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)1-4 1-4 機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介五千年前已開始使用簡(jiǎn)單的紡織機(jī)械(textile machine)；晉朝時(shí)在連機(jī)椎和水碾中應(yīng)用了凸輪(Cam)原理；西漢時(shí)應(yīng)用輪系傳動(dòng)原理制成了指南車和記里鼓車；東漢張衡發(fā)明的候風(fēng)地動(dòng)儀是世界上第一臺(tái)地震儀。目前許多機(jī)械中仍在采用的青銅軸瓦和金屬人字圓柱齒輪，在我國(guó)東漢年代的文物中都可以找到它們的原始形態(tài)。1-4 1-4 機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介應(yīng)用了凸應(yīng)用了凸輪輪(Cam)原理的水原理的水碾碾1-4 1-4 機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介18世紀(jì)初以蒸汽機(jī)的出現(xiàn)為

4、代表產(chǎn)生了第一次產(chǎn)業(yè)革命，人們開始設(shè)計(jì)制造各種各樣的機(jī)械，例如紡織機(jī)、火車、汽輪船。哈格里沃斯發(fā)明的“珍妮紡紗機(jī)”法國(guó)陸軍技術(shù)軍官古諾發(fā)明了世界上第一輛蒸汽動(dòng)力車1-4 1-4 機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介19世紀(jì)到20世紀(jì)初的第二次產(chǎn)業(yè)革命，隨著內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)，促進(jìn)了汽車、飛機(jī)等運(yùn)輸工具的出現(xiàn)和發(fā)展。1898年問世的“雷諾”牌汽車“圣路易斯精神”號(hào)飛機(jī)1927年美國(guó)人林德伯格駕駛著它完成了人類首次不著陸飛越大西洋的壯舉。1-4 1-4 機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介20世紀(jì)中后期，以機(jī)電一體化技術(shù)為代表，在機(jī)器人，航空航天，海洋艦船等領(lǐng)域開發(fā)出了眾多高新機(jī)

5、械產(chǎn)品，如火箭、衛(wèi)星、宇宙飛船、空間站、航空母艦、深海探測(cè)器等航天飛機(jī)正在利用機(jī)械臂施放哈勃空間望遠(yuǎn)鏡1-4 1-4 機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介展望剛剛到來(lái)的21世紀(jì)，智能機(jī)械、微型機(jī)構(gòu)、仿生機(jī)械的蓬勃發(fā)展，將促進(jìn)材料、信息、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化等領(lǐng)域的交叉與融合，進(jìn)一步豐富和發(fā)展機(jī)械基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)。用光刻技術(shù)做成的微米尺寸的微機(jī)械蜘蛛形探雷機(jī)器人1-4 1-4 機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介索杰納火星車它是美國(guó)國(guó)家航空航天局于格林威治時(shí)間1997年7月4日17時(shí)07分發(fā)射的火星探路者號(hào)宇宙飛船成功地在火星表面著陸，該飛船攜帶了索杰納火星車，這也是一種機(jī)器。

6、1-4 1-4 機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介世世 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(guó)山迪亞國(guó)美國(guó)山迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家，成功研學(xué)家，成功研制了相信是世制了相信是世界最小的微型界最小的微型機(jī)械人，這微機(jī)械人，這微型機(jī)械人體積型機(jī)械人體積只有四分之一只有四分之一立方寸，體重立方寸，體重小於一盎司。小於一盎司。 1-4 1-4 機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介 是指一種執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置，可用來(lái)變換和傳遞能量、物料和信息。 如常見的機(jī)構(gòu)有帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)

7、等。（1）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(lái)傳遞與變換運(yùn)動(dòng)和力的可動(dòng)裝置。 這些機(jī)構(gòu)一般認(rèn)為是由剛性件組成的。而現(xiàn)代機(jī)構(gòu)中除了剛性件以外，還可能有彈性件和電、磁、液、氣、聲、光等元件。 故這類機(jī)構(gòu)稱為廣義機(jī)構(gòu)；而由剛性件組成的機(jī)構(gòu)就稱為狹義機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)（2）機(jī)器機(jī)器例如：電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)用來(lái)變換能量；汽車、起重機(jī)用來(lái)傳遞物料；計(jì)算機(jī)用來(lái)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(shuō)，機(jī)器乃是一種可用來(lái)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(dòng)機(jī)；凡利用機(jī)械能來(lái)完成有用功的機(jī)器稱為工作機(jī)。（3）機(jī)器的結(jié)構(gòu)

8、 傳統(tǒng)的機(jī)器由如下三個(gè)部分組成：原動(dòng)部分傳動(dòng)部分執(zhí)行部分機(jī)床用來(lái)變換物料的狀態(tài)；現(xiàn)代機(jī)器一般由如下四個(gè)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(dòng)部分傳動(dòng)部分執(zhí)行部分 而現(xiàn)代先進(jìn)的機(jī)器則由以下五個(gè)部分組成：位形檢測(cè)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)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）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(duì)運(yùn)動(dòng)的影響，以及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)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(dòng)簡(jiǎn)圖的問題。（2）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 介紹對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析（包含位移、速度及加速度分析）

9、的基本原理及方法。（3）機(jī)器動(dòng)力學(xué) 1）分析機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中其各構(gòu)件的受力情況，以及這些力的作功情況。（5）機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 研究在進(jìn)行具體機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)機(jī)構(gòu)的選型、組合、變異及機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)等問題。（4）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(dòng)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)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(shí)結(jié)構(gòu)中也占有核心地位。（1）地位（2）任務(wù) 本課程的

10、任務(wù)是使學(xué)生掌握機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)器動(dòng)力學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，學(xué)會(huì)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(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的初步能力。（3）作用 在培養(yǎng)高級(jí)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)械制圖和工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)等先修課程的知識(shí)，尤其是理論力學(xué)的知識(shí)。 但并不是這些課程的簡(jiǎn)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(shí)解決工程實(shí)際中所遇到的問題。 所以本課程的學(xué)習(xí)不同于

11、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(shí)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(guò)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(shí)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(shí)；并用所學(xué)到的理論和方法認(rèn)識(shí)分析這些機(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(hào)、公式、標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)和對(duì)機(jī)械研究的一些常用的簡(jiǎn)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(shí)，對(duì)名詞應(yīng)正確理解其含義，對(duì)公式應(yīng)著重于應(yīng)用，而對(duì)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