機械原理第一章

機械原理第一章第一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日參考教材：中文教材：機械原理李瑞琴主編，國防工業(yè)出版社，2008英文教材：MechanismsandMachineTheory（機械原理）.YeZhonghe,LanZhaohui,M.R.Smith,2001,HigherEducationPress美國原版教材：機械設(shè)計（DesignofMachinery）－機器和機構(gòu)綜合分析（AnIntroductiontotheSynthesisandAnalysisofMechanismsandMachines）.（英文版，原書第二版）（含光盤），2002第二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日參考教材：英國原版教材：R.S.KHURMI,J.K.GUPTA.TheoryofMachines.FirstMulticolorRevisedandUpdatedEdition,publishedbyEurasiaPublishingHouseLtd.,2005.鄒慧君等主編.機械原理學(xué)習(xí)與考研指導(dǎo).北京:科學(xué)出版社,2004.6.第三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日第一章緒論

§1.1

機械原理的研究對象和研究內(nèi)容§1.2

機械原理課程的地位和作用§1.3

機械原理課程的學(xué)習(xí)目的和方法§1.4

機械設(shè)計概述§1.5

機械原理學(xué)科的發(fā)展動向第四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日§1.1

機械原理的研究對象和研究內(nèi)容一、機械原理的研究對象

機械原理是研究機構(gòu)和機器的運動及動力特性，以及機械運動方案設(shè)計的一門技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科。是機械設(shè)計及理論學(xué)科的重要內(nèi)容之一。二、機械原理課程的主要內(nèi)容第五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日

機械原理的研究對象是機械。§1.1

機械原理的研究對象和研究內(nèi)容一、機械原理的研究對象

機械（Machinery）：是機構(gòu)(Mechanisms)與機器

(Machines)的總稱。機器：是一種由人為物體組成的具有確定機械運動的裝置，它用來完成一定的工作過程，以代替人類的勞動。第六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日§1.1

機械原理的研究對象和研究內(nèi)容機器是執(zhí)行機械運動的裝置，用來變換或傳遞能量、物料、信息。

如汽車、機床、起重機、內(nèi)燃機、電話機和計算機等。機器的組成大致包括：原動機部分傳動部分執(zhí)行部分潤滑、顯示、照明等輔助系統(tǒng)控制系統(tǒng)

傳感器傳感器傳感器原動機部分：驅(qū)動整部機器以完成預(yù)定功能的動力源。傳動部分：解決運動形式、運動及動力參數(shù)的轉(zhuǎn)變。執(zhí)行部分：用來完成機器預(yù)定功能的組成部分。傳動部分和執(zhí)行部分是機器的主體部分，是由許多運動構(gòu)件組成的。機器的基本組成部分機器根據(jù)其工作類型的不同，分為三類。第七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日1.動力機器將任何一種能量變換成機械能，或?qū)C械能變換成其他形式的能量。

例如：內(nèi)燃機、壓氣機、渦輪機、電動機、發(fā)電機等。2.工作機器完成有用的機械功或搬運物品。例如：金屬切削機床、織布機、印刷機、包裝機、縫紉設(shè)備、汽車、飛機、起重機、輸送機等。

3.信息機器完成信息的傳遞和變換。

例如：復(fù)印機、打印機、繪圖機、傳真機、照相機等。機器的分類第八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日內(nèi)燃機第九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日燃氣由進氣管通過進氣閥3被下行的活塞2吸入氣缸，然后3關(guān)閉，2上行壓縮燃氣，點火使燃氣在氣缸中燃燒，膨脹產(chǎn)生壓力，推動2下行，通過連桿5帶動曲柄6轉(zhuǎn)動向外輸出機械能。當(dāng)2再次上行時，排氣閥4打開，廢氣由排氣管排出。圖中，凸輪7和頂桿8是用來啟、閉進氣閥的；齒輪9，9’，10是用來保證進氣閥、排氣閥和活塞之間形成一定規(guī)律的運動。以上各部分的協(xié)同配合動作，便能把燃氣燃燒時的熱能變?yōu)榍S轉(zhuǎn)動時的機械能。

工作原理：內(nèi)燃機第十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日起重機第十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日牛頭刨床第十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日包裝機第十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日構(gòu)件(Links)是指機器中具有獨立運動的單元體。

構(gòu)件可以是單一的零件，也可以是由幾個零件組成的剛性結(jié)構(gòu)。

零件是制造的單元。構(gòu)件與零件第十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日例如：右圖的連桿構(gòu)件由連桿體,大端蓋,螺母,螺栓等多個零件組成。

構(gòu)件與零件第十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日機構(gòu)

是指具有確定運動的構(gòu)件系統(tǒng)，能按預(yù)定的方式轉(zhuǎn)換和傳遞力和運動。§1.1

機械原理的研究對象和研究內(nèi)容

機構(gòu)中的構(gòu)件可分為三大類：舉例說明如內(nèi)燃機。

固定構(gòu)件（機架）：指機構(gòu)中的固定構(gòu)件，它是用來支承活動構(gòu)件（運動構(gòu)件）的。

原動件（主動件）：指機構(gòu)中運動規(guī)律已知的活動構(gòu)件（或者說機構(gòu)中按給定的已知運動規(guī)律獨立運動的構(gòu)件）。它的運動通常是由外界輸入的，故又稱為輸入構(gòu)件。

從動件：指機構(gòu)中隨著原動件的運動而運動的其余活動構(gòu)件（或者說機構(gòu)中除原動件、機架以外的其余活動構(gòu)件）。其中輸出預(yù)期運動的從動件稱為輸出構(gòu)件(執(zhí)行構(gòu)件)，其余從動件則起傳遞運動的作用。從動件的運動規(guī)律取決于原動件的運動規(guī)律和機構(gòu)的結(jié)構(gòu)。

第十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日常用機構(gòu)連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、間歇運動機構(gòu)、螺旋機構(gòu)等第十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日常用機構(gòu)第十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日常用機構(gòu)第十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日常用機構(gòu)第二十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日“機構(gòu)”和“機器”的區(qū)別

機構(gòu)只是一個構(gòu)件系統(tǒng)，而機器除構(gòu)件系統(tǒng)外還有電氣、液壓等其他裝置；機構(gòu)只用于傳遞運動和力，機器除傳遞運動和力之外，還應(yīng)當(dāng)具有變換或傳遞能量、物料、信息的功能。但是，就構(gòu)件的運動和力的研究來說，機器和機構(gòu)并無區(qū)別。第二十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日（1）機構(gòu)的組成和類型綜合§1.1

機械原理的研究對象和研究內(nèi)容二、機械原理課程的主要內(nèi)容（2）機構(gòu)設(shè)計（3）機構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計（4）機構(gòu)動力學(xué)第二十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日1.1.2機械原理課程的主要內(nèi)容（1）機構(gòu)的組成和類型綜合

研究機構(gòu)組成原理是為了分析機構(gòu)運動的可能性及確定性，也為了對組成機構(gòu)的桿組進行分類，便于系統(tǒng)地建立機構(gòu)運動分析和力分析的方法。通過機構(gòu)類型綜合可以探索創(chuàng)新機械的某些設(shè)計方法。§1.1

機械原理的研究對象和研究內(nèi)容第二十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日（2）機構(gòu)設(shè)計

機器雖然種類繁多，然而構(gòu)成各種機器的機構(gòu)類型卻是有限的，它們是齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)、間歇運動機構(gòu)、其他用途機構(gòu)及廣義機構(gòu)等一些常用的機構(gòu)。本課程的多數(shù)內(nèi)容是介紹這些常用機構(gòu)的設(shè)計理論和設(shè)計方法。§1.1

機械原理的研究對象和研究內(nèi)容第二十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日（3）機構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計機構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計是機械運動方案設(shè)計的主要內(nèi)容，本課程將介紹機械運動方案設(shè)計步驟、功能分析、機構(gòu)創(chuàng)新、執(zhí)行機構(gòu)的運動規(guī)律和機構(gòu)系統(tǒng)運動協(xié)調(diào)設(shè)計等的基本原則和方法?！?.1

機械原理的研究對象和研究內(nèi)容第二十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日（4）機構(gòu)動力學(xué)為了設(shè)計出動力性能良好的機械，本課程將介紹在已知力作用下機械的真實運動規(guī)律，減少機器速度波動的調(diào)節(jié)問題，機械振動和隔振方法，機械運動過程中慣性力系的平衡問題。§1.1

機械原理的研究對象和研究內(nèi)容第二十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日§1.2

機械原理課程的地位和作用一、機械原理課程的地位二、機械原理課程的作用一、機械原理課程的地位二、機械原理課程的作用第二十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日機械原理是研究機構(gòu)及機械運動簡圖設(shè)計的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課?！?.2

機械原理課程的地位和作用一、機械原理課程的地位第二十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日本課程的任務(wù)主要是使學(xué)生掌握機構(gòu)學(xué)和機械動力學(xué)的基本理論、基本知識和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生初步擬定機械運動方案、分析和設(shè)計基本機構(gòu)的能力。學(xué)習(xí)本課程獲得的知識是分析現(xiàn)有的機器和設(shè)計新機器所必須的基本知識?！?.2

機械原理課程的地位和作用二、機械原理課程的作用第二十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日§1.3

機械原理課程的學(xué)習(xí)目的和方法一、機械原理課程的學(xué)習(xí)目的二、機械原理課程的學(xué)習(xí)方法第三十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日認識機械、了解機械；掌握方法、分析機械；開闊思路、設(shè)計和創(chuàng)造新機械?！?.3

機械原理課程的學(xué)習(xí)目的和方法一、機械原理課程的學(xué)習(xí)目的第三十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日熟悉和掌握各種典型機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動特點，深入理解滿足實際生產(chǎn)需要的機構(gòu)分析和設(shè)計方法。熟悉和掌握機械運動簡圖的畫法，要習(xí)慣于采用運動簡圖來認識機構(gòu)和機器，想象機構(gòu)和機器的運動情況。對于課程中的基本概念要深刻理解．才能更好地掌握課程內(nèi)容，起到事半功倍的效果。深入理解和全面掌握本課程的基本研究方法。這些基本研究方法有：桿組法、轉(zhuǎn)換機架法、機構(gòu)演化法、等效法等。這些方法使我們能容易地對各種機構(gòu)進行分析和設(shè)計。注意在學(xué)習(xí)中進行前后聯(lián)系、融會貫通，如利用瞬心的概念對凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)等進行分析。求解習(xí)題前應(yīng)先重點復(fù)習(xí)有關(guān)例題，歸納總結(jié)解題思路，從中得到啟示，以達到舉一反三的效果。二、機械原理課程的學(xué)習(xí)方法第三十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日一、機械設(shè)計的一般過程二、機械運動方案設(shè)計的主要內(nèi)容三、機電一體化技術(shù)在機械運動方案設(shè)計中的作用§1.4

機械設(shè)計概述第三十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日機械設(shè)計過程并沒有一個通用的固定順序，而必須按具體情況確定。機械設(shè)計的一般進程。可分為四個階段：一、機械設(shè)計的一般過程(1)產(chǎn)品規(guī)劃階段(2)方案設(shè)計階段(3)詳細設(shè)計階段(4)改進設(shè)計階段§1.4

機械設(shè)計概述第三十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日（1）機械運動簡圖的型綜合若干個執(zhí)行動作機構(gòu)型式機構(gòu)系統(tǒng)（2）機械運動簡圖的尺度綜合按機構(gòu)型式運動規(guī)律要求、動作配合協(xié)調(diào)設(shè)計

二、機械運動方案設(shè)計的主要內(nèi)容

機械運動方案設(shè)計是機械產(chǎn)品設(shè)計中十分重要的內(nèi)容，是決定機械產(chǎn)品質(zhì)量、水平、性能和經(jīng)濟效益的關(guān)鍵性一步。§1.4

機械設(shè)計概述第三十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日根據(jù)產(chǎn)品功能要求、工作性質(zhì)和工作過程等基本要求進行新機械的方案設(shè)計，在方案設(shè)計階段應(yīng)該完成機械運動簡圖的設(shè)計。所謂機械運動簡圖設(shè)計，就是按機械的工作過程和動作要求設(shè)計出由若干機構(gòu)組成的機構(gòu)系統(tǒng)運動簡圖。一般情況下，它往往是機械最核心的部分。機械運動方案設(shè)計§1.4

機械設(shè)計概述第三十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日機械運動方案設(shè)計的一般流程確定機器的組成機器構(gòu)成的構(gòu)思機器總體布局引入人-機系統(tǒng)分析設(shè)計程序內(nèi)容與設(shè)計步驟執(zhí)行機構(gòu)選擇和機械運動方案的設(shè)計技術(shù)文件編制最佳機械運動方案的尺度綜合機械部件設(shè)計機械構(gòu)形構(gòu)思和設(shè)計機械總裝圖設(shè)計機械零件設(shè)計機械總體方案設(shè)計階段工藝動作分析執(zhí)行動作確定功能分析和工作原理確定提出產(chǎn)品設(shè)計要求明確設(shè)計任務(wù)市場需求分析標(biāo)準(zhǔn)通用件明細表設(shè)計計算說明書任務(wù)要求明細表可行性研究報告階段設(shè)計目標(biāo)設(shè)計任務(wù)書機械運動方案機械方案產(chǎn)品規(guī)劃概念設(shè)計構(gòu)形設(shè)計使用說明書施工圖第三十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日（1）機電一體化(Mechatronics)的概念（2）機電一體化產(chǎn)品本質(zhì)上仍然是機械產(chǎn)品（3）機電一體化產(chǎn)品的核心是廣義執(zhí)行機構(gòu)（4）機電一體化產(chǎn)品與純機械產(chǎn)品的比較在確定機械工作原理、工藝路線方案時，選擇傳動、控制和執(zhí)行機構(gòu)、進行機械運動簡圖設(shè)計時，均應(yīng)考慮電子技術(shù)與機械技術(shù)的結(jié)合，使新設(shè)計的機器達到性能優(yōu)良、適應(yīng)性強、操作控制方便、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、生產(chǎn)效率高、自動化程度高的先進水平。三、機電一體化技術(shù)在機械運動方案設(shè)計中的作用

§1.4

機械設(shè)計概述第三十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日一、機構(gòu)的結(jié)構(gòu)理論二、平面與空間連桿機構(gòu)三、凸輪機構(gòu)四、間歇運動機構(gòu)五、組合機構(gòu)六、機械動力學(xué)七、機構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計八、仿生機構(gòu)學(xué)九、微型機械十、機構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計§1.5

機械原理學(xué)科的發(fā)展動向第三十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日機構(gòu)學(xué)發(fā)展趨勢(1)現(xiàn)代機構(gòu)的類型綜合和設(shè)計方法將會不斷展開，逐步深入(2)機電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計理論和方法及計算機實現(xiàn)將會得到深入研究(3)微型機構(gòu)和微動機構(gòu)的開發(fā)和應(yīng)用(4)仿生機械的開發(fā)和應(yīng)用(5)機器人和步行機的研究和開發(fā)(6)機械系統(tǒng)的動力特性及動態(tài)穩(wěn)定性的提高(7)發(fā)展展望第四十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日(1)現(xiàn)代機構(gòu)的類型綜合和設(shè)計方法將會不斷展開，逐步深入

將機構(gòu)擴大為驅(qū)動元件與機構(gòu)的集合體將會大大有利于機構(gòu)的創(chuàng)新和機構(gòu)運動控制的研究和應(yīng)用。對驅(qū)動元件進行可編程控制即可實現(xiàn)復(fù)雜多變的輸出運動，使原來“剛性化”的輸出發(fā)展成“柔性化”輸出，從而使機構(gòu)有了質(zhì)的變化，有利于設(shè)計現(xiàn)代機械?，F(xiàn)代機構(gòu)已經(jīng)在實際中得到應(yīng)用，但對它的類型綜合、運動學(xué)、動力學(xué)的研究才剛剛起步，有待深入?？梢灶A(yù)期：現(xiàn)代機構(gòu)學(xué)的深入研究和廣泛應(yīng)用，將會大大推動現(xiàn)代機器的創(chuàng)造和發(fā)明，促進機械工業(yè)的快速發(fā)展。第四十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日(2)機電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計理論和方法及計算機實現(xiàn)將會得到深入研究

可控機構(gòu)等現(xiàn)代機構(gòu)是機電一體化系統(tǒng)的核心組成部分，現(xiàn)代機構(gòu)的研究將有助于機電一體化系統(tǒng)的概念設(shè)計達到一個新的高度，特別是機電一體化系統(tǒng)的創(chuàng)新方案的產(chǎn)生、創(chuàng)新方案的規(guī)范化表達及計算機識別、創(chuàng)新方案的自動化實現(xiàn)等概念設(shè)計理論和方法將會有系統(tǒng)而深入的研究；機械系統(tǒng)的概念設(shè)計理論和方法雖然得到一定程度上的深入研究，但對機械系統(tǒng)自動化的設(shè)計的理論和方法及其輔助軟件還有待進一步的研究和開發(fā)。

第四十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日(3)微型機構(gòu)和微動機構(gòu)的開發(fā)和應(yīng)用納米技術(shù)的深入研究和廣泛應(yīng)用將會引發(fā)一場新的科技革命，微機械技術(shù)的研究和開發(fā)是它的其中一個核心內(nèi)容?，F(xiàn)代機構(gòu)學(xué)為設(shè)計微機構(gòu)開辟了有效的途徑。微型機械的開發(fā)離不開各種各樣微型機構(gòu)及微動機構(gòu)的應(yīng)用及其設(shè)計理論和方法的深入研究。微機構(gòu)的工作機理和受力分析已與傳統(tǒng)的機構(gòu)有了根本的區(qū)別，值得我們進一步探索。第四十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期日(4)仿生機械的開發(fā)和應(yīng)用

仿生學(xué)是自然對人類的啟示。生物的各種形態(tài)、特性、動作、能量變換等都是值得人類去仿效、去研究的。仿生機構(gòu)類型的深入研究，將會創(chuàng)造出形形色色的仿生機械，使現(xiàn)代機構(gòu)學(xué)的應(yīng)用更加廣