機(jī)械原理第一章緒論.ppt

1、機(jī)械原理,Theory of mechanisms and machines,莊宿濤,孫桓 陳作模 主編 機(jī)械原理 高教出版社,教材,參考書,鄭文緯 吳克堅(jiān)主編 機(jī)械原理 東南大學(xué)機(jī)械研究組編 鄒惠君等主編 機(jī)械原理 高教出版社 Theory of Machines & Mechanisms Josoph Edward, John Joseph Ucker Mechanisms and Dynamic of Machinenery Hamilton H.Mahie, Fred W.Ocvirk,第一章 緒 論,本章教學(xué)內(nèi)容,本課程研究的對象及內(nèi)容 學(xué)習(xí)本課程的目的 機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)方法 機(jī)械

2、原理學(xué)科發(fā)展,1-1 本課程研究的對象及內(nèi)容,一、研究對象,機(jī)械, 機(jī)械 (mechanisms) 機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱,機(jī)器是根據(jù)某種使用要求而設(shè)計(jì)的一種執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，可以用來變換或傳遞能量、物料與信息。,切削機(jī)床、動(dòng)力機(jī)器、運(yùn)輸機(jī)械、建筑機(jī)械、輕工機(jī)械、醫(yī)用機(jī)械、家用機(jī)械、機(jī)器人等。,1、機(jī)器 (machine),動(dòng)力機(jī)器,電動(dòng)機(jī),內(nèi)燃機(jī),汽輪機(jī),氣動(dòng)馬達(dá),液壓馬達(dá),水輪機(jī),加工機(jī)器,數(shù)車,線切,運(yùn)輸機(jī)器,信息機(jī)器,切削機(jī)床、動(dòng)力機(jī)器、運(yùn)輸機(jī)械、建筑機(jī)械、輕工機(jī)械、醫(yī)用機(jī)械、家用機(jī)械、機(jī)器人等,機(jī)器是由什么組成的？ 機(jī)器具有那些特征？,3）能代替或減輕人類的勞動(dòng)來完成有用的機(jī)械功或?qū)崿F(xiàn)能

3、量、信息的變換。,2）各個(gè)運(yùn)動(dòng)實(shí)體之間具有確定的相對運(yùn)動(dòng)；,1）它們是人為的實(shí)體的組合；,特征：,機(jī)器的組成：,原動(dòng)機(jī)： 用于提供動(dòng)力,電動(dòng)原動(dòng)機(jī)的形式是：電動(dòng)機(jī),從運(yùn)動(dòng)形式看，電動(dòng)機(jī)有輸出轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)和輸出往復(fù)移動(dòng)的直線電動(dòng)機(jī),從電源形式看，電動(dòng)機(jī)有使用交流電源的交流電動(dòng)機(jī)和使用直流電源的直流電動(dòng)機(jī),從控制形式看，有輸出位移、速度都不可控制的電動(dòng)機(jī)，有輸出位移、速度、力矩可以控制的控制電動(dòng)機(jī)。,這是最常用的交流異步電動(dòng)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。,這是伺服電動(dòng)機(jī)，它可以精確的控制電動(dòng)機(jī)的輸出位移和轉(zhuǎn)速。,液壓原動(dòng)機(jī)的形式是：液壓馬達(dá)和液壓油缸。,液壓馬達(dá)輸出回

4、轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，液壓油缸輸出往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。,液壓馬達(dá),液壓油缸,氣動(dòng)原動(dòng)機(jī)的形式是：氣動(dòng)馬達(dá)和氣缸。,氣動(dòng)馬達(dá)輸出回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，氣缸輸出往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。,無導(dǎo)桿氣缸,有導(dǎo)桿氣缸,氣 缸,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞或變換給執(zhí)行機(jī)構(gòu) 在傳動(dòng)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,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(dòng)夾持球體實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)，這是一種智能型機(jī)器人。,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,2、機(jī)構(gòu) (Mechanisms),機(jī)構(gòu)是機(jī)器中用來傳遞

5、運(yùn)動(dòng)和力或改變運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)械裝置。具有機(jī)器的前兩個(gè)特征。即,2）各個(gè)運(yùn)動(dòng)實(shí)體之間具有確定的相對運(yùn)動(dòng)。,1）它們是人為的實(shí)體的組合；,常用機(jī)構(gòu)：齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),機(jī)器1：單缸內(nèi)燃機(jī) 活塞曲柄機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)） 進(jìn)氣閥啟閉機(jī)構(gòu)（凸輪機(jī)構(gòu)） 排氣閥啟閉機(jī)構(gòu)（凸輪機(jī)構(gòu)） 齒輪機(jī)構(gòu),機(jī)器與機(jī)構(gòu),機(jī)器2：縫紉機(jī) 踏板機(jī)構(gòu)、皮帶傳動(dòng)、 走布機(jī)構(gòu)、挑線機(jī)構(gòu),機(jī)器3：洗衣機(jī)皮帶傳動(dòng)、滾筒,機(jī)器4：自行車鏈傳動(dòng)、棘輪機(jī)構(gòu)、手閘機(jī)構(gòu),兩者之間有聯(lián)系，機(jī)器是由幾個(gè)機(jī)構(gòu)組成的系統(tǒng)，最簡單的機(jī)器只有一個(gè)機(jī)構(gòu)。,二、研究內(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

6、規(guī)律。 研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的可能性與確定性的條件。,（2）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 研究在給定原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)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(dòng)特性。,（3）機(jī)構(gòu)的力分析 研究機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副中力的計(jì)算、摩擦及效率問題。,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(dòng)分析,機(jī)械方案 動(dòng)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),1-2 學(xué)習(xí)本課程的目的,機(jī)械原理課程的地位 1. 機(jī)械原理是機(jī)械類各專業(yè)的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程。 2. 與一般的基礎(chǔ)課比更接近工程實(shí)際。 3. 與專業(yè)課比具有更寬的研究面和更廣的適應(yīng)性。,學(xué)習(xí)本

7、課程的目的 1. 為學(xué)習(xí)機(jī)械類有關(guān)專業(yè)課打好理論基礎(chǔ)。 2. 為機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ) 3. 為現(xiàn)有機(jī)械的合理使用和革新改造打基礎(chǔ)。,創(chuàng)新,兩用折疊椅,1-3 機(jī)械原理課程的學(xué)習(xí)方法,學(xué)習(xí)方法： 1. 在學(xué)習(xí)知識的同時(shí)，注重能力的培養(yǎng)。 2. 在重視邏輯思維的同時(shí)，加強(qiáng)形象思維能力的培養(yǎng)。 3. 注意運(yùn)用理論力學(xué)的有關(guān)知識。 4. 理論聯(lián)系實(shí)際，能夠做到舉一反三。,教學(xué)環(huán)節(jié)： 理論教學(xué) 課程設(shè)計(jì),1-4 機(jī)械原理學(xué)科的發(fā)展,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(dòng)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)

8、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(dòng)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。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60

9、m的靜電電機(jī)，由原子直接排列而成的納米齒輪，供情報(bào)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(dòng)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)械原理研究內(nèi)容的豐富和發(fā)展將對機(jī)械工程領(lǐng)域的高新技術(shù)發(fā)展，起著決定性的作用。,小結(jié),基本要求： 明確本課程研究的對象和內(nèi)容，以及在培養(yǎng)高級技術(shù)人才全局中的地位、任務(wù)和作用。對機(jī)械原理學(xué)科的發(fā)展趨勢有所了解。 重 點(diǎn)： 介紹本課程研究的對象和內(nèi)容。,中國機(jī)械發(fā)展史 世界機(jī)械發(fā)展史 機(jī)器人發(fā)展史 微型機(jī)器人發(fā)展史 機(jī)械原理發(fā)展史 機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展史 CAD與CAM發(fā)展史 智能結(jié)構(gòu)發(fā)展史 智能機(jī)械發(fā)展史,10. 數(shù)控機(jī)床發(fā)展史 11.機(jī)床發(fā)展史 12. 精密儀器發(fā)展史 13. 航天器發(fā)展史 14. 航空器發(fā)展史 15. 微機(jī)械發(fā)展史 16. 納米科學(xué)發(fā)展史 17. 摩擦