機(jī)械原理課件(配套教材第七版)

機(jī)械原理（電子版）

哈爾濱工業(yè)大學(xué)2004年2月第一章緒論

機(jī)械原理（電子版）哈爾濱工業(yè)大學(xué)2004年2月第一

§1-1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)械機(jī)器機(jī)構(gòu)研究對象：什么是機(jī)器呢？什么是機(jī)構(gòu)呢？§1-1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)普通車床普通車床數(shù)控車床數(shù)控車床數(shù)控銑床，這是一種機(jī)器，主要用來加工平面和曲面。主軸安裝銑刀工作臺數(shù)控銑床，這是一種機(jī)器，主要用來加工平面和曲面。主軸安裝銑刀鋸床鋸床并聯(lián)機(jī)床原型機(jī)并聯(lián)機(jī)床原型機(jī)數(shù)控壓彎機(jī)數(shù)控剪板機(jī)數(shù)控壓彎機(jī)數(shù)控剪板機(jī)機(jī)械原理課件(配套教材第七版)美國西科斯基公司生產(chǎn)的“黑鷹”直升機(jī)主旋翼尾旋翼美國西科斯基公司生產(chǎn)的主旋翼尾旋翼“神舟五號”發(fā)射時(shí)的情景。發(fā)射塔、運(yùn)載火箭都是龐大的機(jī)器?！吧裰畚逄枴卑l(fā)射時(shí)的情景。發(fā)射塔、運(yùn)載火箭都是龐大的機(jī)器。索杰納火星車它是美國國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。索杰納火星車世界最小的微型機(jī)械人

World'ssmallestrobot美國山迪亞國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家，成功研制了相信是世界最小的微型機(jī)械人，這微型機(jī)械人體積只有四分之一立方寸，體重小於一盎司。

世界最小的微型機(jī)械人

World'ssm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。什么是機(jī)器呢？機(jī)器是一種人為實(shí)物組合的具有確一部機(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)齒輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)什么是機(jī)構(gòu)呢？機(jī)構(gòu)可以定義為：是一個具有確定的機(jī)械運(yùn)動的構(gòu)件系統(tǒng)，或稱它是用來傳遞運(yùn)動和動力的可動裝置。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)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（1）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)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?！皺C(jī)械原理”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，是一門技術(shù)基礎(chǔ)課。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（1）機(jī)構(gòu)2、常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)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)動機(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)動方案設(shè)計(jì)4、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：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。（3）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(jì)算、摩擦及效率問題。2、常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題主要研究：連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)研究內(nèi)容：機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程：需求分析機(jī)械方案設(shè)計(jì)機(jī)械方案運(yùn)動分析機(jī)械方案動力分析機(jī)械造型設(shè)計(jì)機(jī)械工作能力設(shè)計(jì)確定工藝方案確定工藝參數(shù)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究內(nèi)容：機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程：需求機(jī)械方案機(jī)械方案機(jī)械方案機(jī)一臺典型的現(xiàn)代化機(jī)器是由四個部分組成的，即原動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)。機(jī)器原動機(jī)傳動機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)

§1-2現(xiàn)代化機(jī)器的組成一臺典型的現(xiàn)代化機(jī)器是由四個部分組成的，即原動機(jī)、傳動機(jī)原動機(jī)用于提供動力發(fā)電機(jī)化石燃料水能太陽能內(nèi)燃機(jī)外燃機(jī)電動機(jī)風(fēng)能水輪機(jī)風(fēng)力機(jī)太陽能電池機(jī)器化石燃料內(nèi)燃機(jī)機(jī)器化石燃料外燃機(jī)機(jī)器水能風(fēng)能水輪機(jī)風(fēng)力機(jī)機(jī)器機(jī)器原動機(jī)用于提供動力發(fā)電機(jī)化石燃料水能太陽能內(nèi)燃機(jī)外燃液壓馬達(dá)電動機(jī)機(jī)器泵液壓缸氣壓馬達(dá)電動機(jī)機(jī)器空氣壓縮機(jī)氣缸原動機(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)動形式常用原動機(jī)形式液壓馬達(dá)電動機(jī)機(jī)器泵液壓缸氣壓馬達(dá)電動機(jī)機(jī)電動原動機(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、速度、力矩可以控制的控制電動機(jī)。電動原動機(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)這是步進(jìn)電機(jī)，它可以按輸入的電脈沖數(shù)回轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。這是步進(jìn)電機(jī)，它可以按輸入的電脈沖數(shù)回轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。這是伺服電動機(jī)，它可以精確的控制電動機(jī)的輸出位移和轉(zhuǎn)速。這是伺服電動機(jī)，它可以精確的控制電動機(jī)的輸出位移和轉(zhuǎn)速。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)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。液壓馬達(dá)液壓油缸液壓油缸氣動原動機(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)柱塞馬達(dá)氣動原動機(jī):氣動原動機(jī)的形式是：氣動馬達(dá)和氣缸。氣動馬達(dá)輸出無導(dǎo)桿氣缸有導(dǎo)桿氣缸氣缸無導(dǎo)桿氣缸有導(dǎo)桿氣缸氣缸傳動機(jī)構(gòu)將運(yùn)動和動力傳遞或變換給執(zhí)行機(jī)構(gòu)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。圓柱齒輪減速器錐齒輪減速器傳動機(jī)構(gòu)將運(yùn)動和動力傳遞或變換給執(zhí)行機(jī)構(gòu)圓柱齒輪減速器錐齒輪擺線針輪減速器擺線針輪減速器38mm50mm50mm50mm直流伺服電機(jī)（100W）重量<0.7kg額定輸出扭矩45Nm最大輸出扭矩80Nm短程地對地導(dǎo)彈電舵機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)速4200rpm輸出轉(zhuǎn)速13rpm38mm50mm50mm50mm直流伺服電機(jī)（100W）重量執(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。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。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。該全方位準(zhǔn)橢球齒輪柔性關(guān)節(jié)全方位準(zhǔn)橢球齒輪柔性關(guān)節(jié)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)器之間的工作協(xié)調(diào)。控制模式原動機(jī)傳動機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)原動機(jī)傳動機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)原動機(jī)傳動機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)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)器之間的

§1-3設(shè)計(jì)與創(chuàng)新一、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)本身就是一種創(chuàng)造性勞動超聲波發(fā)生器§1-3設(shè)計(jì)與創(chuàng)新一、設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)理論，應(yīng)用技術(shù)和機(jī)械原理課件(配套教材第七版)二、創(chuàng)新◆自然科學(xué)領(lǐng)域的最高成就是發(fā)現(xiàn)◆應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的最高成就是發(fā)明◆基礎(chǔ)理論知識◆應(yīng)用技術(shù)知識◆實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)發(fā)明：◆強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識◆勤奮的工作二、創(chuàng)新◆自然科學(xué)領(lǐng)域的最高成就是發(fā)現(xiàn)◆應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的最高成兩用折疊椅兩用折疊椅雙曲面滾柱加載器外環(huán)內(nèi)環(huán)雙曲面滾柱加載器外環(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本章結(jié)束本章結(jié)束機(jī)械原理課件(配套教材第七版)機(jī)械原理課件(配套教材第七版)機(jī)械原理課件(配套教材第七版)機(jī)械原理課件(配套教材第七版)飛船與火箭對接飛船與火箭對接EJ2000的尾噴口EJ2000的尾噴口機(jī)械原理課件(配套教材第七版)機(jī)械原理（電子版）

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§1-1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)械機(jī)器機(jī)構(gòu)研究對象：什么是機(jī)器呢？什么是機(jī)構(gòu)呢？§1-1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)普通車床普通車床數(shù)控車床數(shù)控車床數(shù)控銑床，這是一種機(jī)器，主要用來加工平面和曲面。主軸安裝銑刀工作臺數(shù)控銑床，這是一種機(jī)器，主要用來加工平面和曲面。主軸安裝銑刀鋸床鋸床并聯(lián)機(jī)床原型機(jī)并聯(lián)機(jī)床原型機(jī)數(shù)控壓彎機(jī)數(shù)控剪板機(jī)數(shù)控壓彎機(jī)數(shù)控剪板機(jī)機(jī)械原理課件(配套教材第七版)美國西科斯基公司生產(chǎn)的“黑鷹”直升機(jī)主旋翼尾旋翼美國西科斯基公司生產(chǎn)的主旋翼尾旋翼“神舟五號”發(fā)射時(shí)的情景。發(fā)射塔、運(yùn)載火箭都是龐大的機(jī)器?！吧裰畚逄枴卑l(fā)射時(shí)的情景。發(fā)射塔、運(yùn)載火箭都是龐大的機(jī)器。索杰納火星車它是美國國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。索杰納火星車世界最小的微型機(jī)械人

World'ssmallestrobot美國山迪亞國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家，成功研制了相信是世界最小的微型機(jī)械人，這微型機(jī)械人體積只有四分之一立方寸，體重小於一盎司。

世界最小的微型機(jī)械人

World'ssm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。什么是機(jī)器呢？機(jī)器是一種人為實(shí)物組合的具有確一部機(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)齒輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)什么是機(jī)構(gòu)呢？機(jī)構(gòu)可以定義為：是一個具有確定的機(jī)械運(yùn)動的構(gòu)件系統(tǒng)，或稱它是用來傳遞運(yùn)動和動力的可動裝置。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)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（1）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)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。“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、分析與設(shè)計(jì)基本理論的課程，是一門技術(shù)基礎(chǔ)課。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（1）機(jī)構(gòu)2、常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)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)動機(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)動方案設(shè)計(jì)4、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：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。（3）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(jì)算、摩擦及效率問題。2、常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題主要研究：連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)研究內(nèi)容：機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程：需求分析機(jī)械方案設(shè)計(jì)機(jī)械方案運(yùn)動分析機(jī)械方案動力分析機(jī)械造型設(shè)計(jì)機(jī)械工作能力設(shè)計(jì)確定工藝方案確定工藝參數(shù)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究內(nèi)容：機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程：需求機(jī)械方案機(jī)械方案機(jī)械方案機(jī)一臺典型的現(xiàn)代化機(jī)器是由四個部分組成的，即原動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)。機(jī)器原動機(jī)傳動機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)

§1-2現(xiàn)代化機(jī)器的組成一臺典型的現(xiàn)代化機(jī)器是由四個部分組成的，即原動機(jī)、傳動機(jī)原動機(jī)用于提供動力發(fā)電機(jī)化石燃料水能太陽能內(nèi)燃機(jī)外燃機(jī)電動機(jī)風(fēng)能水輪機(jī)風(fēng)力機(jī)太陽能電池機(jī)器化石燃料內(nèi)燃機(jī)機(jī)器化石燃料外燃機(jī)機(jī)器水能風(fēng)能水輪機(jī)風(fēng)力機(jī)機(jī)器機(jī)器原動機(jī)用于提供動力發(fā)電機(jī)化石燃料水能太陽能內(nèi)燃機(jī)外燃液壓馬達(dá)電動機(jī)機(jī)器泵液壓缸氣壓馬達(dá)電動機(jī)機(jī)器空氣壓縮機(jī)氣缸原動機(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)動形式常用原動機(jī)形式液壓馬達(dá)電動機(jī)機(jī)器泵液壓缸氣壓馬達(dá)電動機(jī)機(jī)電動原動機(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、速度、力矩可以控制的控制電動機(jī)。電動原動機(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)這是步進(jìn)電機(jī)，它可以按輸入的電脈沖數(shù)回轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。這是步進(jìn)電機(jī)，它可以按輸入的電脈沖數(shù)回轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。這是伺服電動機(jī)，它可以精確的控制電動機(jī)的輸出位移和轉(zhuǎn)速。這是伺服電動機(jī)，它可以精確的控制電動機(jī)的輸出位移和轉(zhuǎn)速。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)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。液壓馬達(dá)液壓油缸液壓油缸氣動原動機(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)柱塞馬達(dá)氣動原動機(jī):氣動原動機(jī)的形式是：氣動馬達(dá)和氣缸。氣動馬達(dá)輸出無導(dǎo)桿氣缸有導(dǎo)桿氣缸氣缸無導(dǎo)桿氣缸有導(dǎo)桿氣缸氣缸傳動機(jī)構(gòu)將運(yùn)動和動力傳遞或變換給執(zhí)行機(jī)構(gòu)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。圓柱齒輪減速器錐齒輪減速器傳動機(jī)構(gòu)將運(yùn)動和動力傳遞或變換給執(zhí)行機(jī)構(gòu)圓柱齒輪減速器錐齒輪擺線針輪減速器擺線針輪減速器38mm50mm50mm50mm直流伺服電機(jī)（100W）重量<0.7kg額定輸出扭矩45Nm最大輸出扭矩80Nm短程地對地導(dǎo)彈電舵機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)速4200rpm輸出轉(zhuǎn)速13rpm38mm50mm50mm50mm直流伺服電機(jī)（