機(jī)械原理緒論課件(楊家軍版)

1、機(jī)械原理第一章第一章 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)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)1-1 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)械實例：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。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)是機(jī)構(gòu)和機(jī)器的總稱。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)。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)

2、。什么是機(jī)構(gòu)呢？什么是機(jī)構(gòu)呢？機(jī)構(gòu)可以定義為：機(jī)構(gòu)可以定義為：是指一種用來傳遞與變換運(yùn)動和力的可動裝置。如常見的機(jī)構(gòu)有帶傳動機(jī)構(gòu)、鏈傳動機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等等。連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)（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（2）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。機(jī)器例如：電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)用來變換能量； 根據(jù)機(jī)器工作類型的不同，機(jī)器一般可以分為根據(jù)機(jī)器工作類型的不同，機(jī)器一般可以分為動力機(jī)器動力機(jī)器、工作機(jī)器工作機(jī)器和和信息機(jī)器信息機(jī)器三類。三類。 動力機(jī)器動力機(jī)器的功用是將任何一種能量變換成機(jī)械能，或者將機(jī)械能變的功用是

3、將任何一種能量變換成機(jī)械能，或者將機(jī)械能變換成其他形式的能量。例如，內(nèi)燃機(jī)、渦輪機(jī)、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)等。換成其他形式的能量。例如，內(nèi)燃機(jī)、渦輪機(jī)、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)等。 工作機(jī)器工作機(jī)器的功用是完成有用的機(jī)械功或搬運(yùn)物品。例如，金屬切削的功用是完成有用的機(jī)械功或搬運(yùn)物品。例如，金屬切削機(jī)床、軋鋼機(jī)、織布機(jī)、包裝機(jī)、汽車機(jī)車、飛機(jī)、起重機(jī)輸送機(jī)等。機(jī)床、軋鋼機(jī)、織布機(jī)、包裝機(jī)、汽車機(jī)車、飛機(jī)、起重機(jī)輸送機(jī)等。 信息機(jī)器信息機(jī)器的功用是完成信息的傳遞和變換，例如，復(fù)印機(jī)、打印機(jī)的功用是完成信息的傳遞和變換，例如，復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、繪圖機(jī)、傳真機(jī)、照相機(jī)等。、繪圖機(jī)、傳真機(jī)、照相機(jī)等。汽車、起重機(jī)用來傳遞物

4、料；計算機(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）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)鉗物機(jī)構(gòu)鉗物機(jī)構(gòu)(avi)鉗物機(jī)構(gòu)鉗物機(jī)構(gòu)(avi)結(jié)

5、論：結(jié)論：機(jī)械是機(jī)器與機(jī)構(gòu)的總稱機(jī)械是機(jī)器與機(jī)構(gòu)的總稱機(jī)械機(jī)械機(jī)器機(jī)器機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 特點：特點： 人為人為實物實物的組合體；的組合體； 各各實物實物間具有確定的相對運(yùn)動間具有確定的相對運(yùn)動(不會亂動不會亂動)； (機(jī)器機(jī)器)能轉(zhuǎn)換能量形式或代替人作有益的機(jī)械功。能轉(zhuǎn)換能量形式或代替人作有益的機(jī)械功。 修改為：修改為： 由若干構(gòu)件組成；由若干構(gòu)件組成； 各構(gòu)件間具有確定的相對運(yùn)動；各構(gòu)件間具有確定的相對運(yùn)動； 能做有益功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能。能做有益功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能。 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)和機(jī)器機(jī)器的區(qū)別只是一個只是一個系統(tǒng)系統(tǒng)，而除構(gòu)件系統(tǒng)外，還包含電氣、液壓等其它系統(tǒng)只用來傳遞運(yùn)動和力只用來傳遞運(yùn)動和力，而除傳遞運(yùn)動

6、和力外，還具有變換或傳遞能量、物料和信息的功能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 機(jī)械未來發(fā)展 掌握本課程的特點 注重理論聯(lián)系實際 逐步建立工程觀點 認(rèn)真對待每個教學(xué)環(huán)節(jié)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）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）機(jī)器動力學(xué) 1）分析機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中

7、其各構(gòu)件的受力情況，以及這些力的作功情況。（5）機(jī)械傳動系統(tǒng)運(yùn)動方案的設(shè)計 研究在進(jìn)行具體機(jī)械設(shè)計時機(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)計等問題。（4）常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計 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)機(jī)械設(shè)計的一般過程：機(jī)械設(shè)計的一般過程：需求需求分析分析機(jī)械方案機(jī)械方案設(shè)設(shè) 計計機(jī)械方案機(jī)械方案運(yùn)動分析運(yùn)動分析機(jī)械方案機(jī)械方案動力分析動力分析機(jī)機(jī) 械械造型設(shè)計造型設(shè)計機(jī)械工作機(jī)械工作能力設(shè)計能力設(shè)計確確 定定工藝方案工藝方案確確 定定工藝參數(shù)工藝參數(shù)機(jī)械結(jié)

8、構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè) 計計機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的三種類型機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的三種類型 1.開發(fā)性設(shè)計 沒有參照的產(chǎn)品設(shè)計，僅僅是根據(jù)抽象的設(shè)計原理和要求，設(shè)計出在質(zhì)量和性能方面滿足目的要求的產(chǎn)品或系統(tǒng)。產(chǎn)品的工作原理，主體結(jié)構(gòu)，所實現(xiàn)的功能，這三者中至少有一項是首創(chuàng)的才可以認(rèn)定為開發(fā)性設(shè)計。開發(fā)性設(shè)計的過程最復(fù)雜，創(chuàng)新性強(qiáng)。比如最初的錄像機(jī)、攝像機(jī)、電視機(jī)的設(shè)計就是屬于開發(fā)性設(shè)計。 2.適應(yīng)性設(shè)計 工作原理、功能結(jié)構(gòu)基本保持不變，對現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行局部更改，或用微電子技術(shù)代替原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)或為了進(jìn)行微電子控制對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部適應(yīng)性設(shè)計，以使產(chǎn)品的性能和質(zhì)量增加某些附加值。 3.變型設(shè)計 工作原理、功能結(jié)構(gòu)基本保持不

9、變，對現(xiàn)有產(chǎn)品尺寸大小或布置方式的改變，以適應(yīng)量的變化要求。不但功能原理不變，而且不會出現(xiàn)材料、工藝、應(yīng)力等方面的新問題。 機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的原則機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的原則 1.創(chuàng)新原則 2.實用原則 3.經(jīng)濟(jì)原則 4.美觀原則 5.道德原則 6.技術(shù)規(guī)范原則 7.可持續(xù)發(fā)展原則 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)械原理課程是研究機(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)計機(jī)械所需的知識結(jié)構(gòu)中也占有核心地位。（1）地位（2）任務(wù) 本課程的任務(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

10、要求進(jìn)行機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計的初步能力。（3）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。一、認(rèn)識機(jī)械，了解機(jī)械一、認(rèn)識機(jī)械，了解機(jī)械二、掌握方法，分析機(jī)械二、掌握方法，分析機(jī)械三、開闊思路，設(shè)計和創(chuàng)新機(jī)械三、開闊思路，設(shè)計和創(chuàng)新機(jī)械四、更新觀念，發(fā)展機(jī)械學(xué)科四、更新觀念，發(fā)展機(jī)械學(xué)科本課程的學(xué)習(xí)目的和作用本課程的學(xué)習(xí)目的和作用實例： 微小機(jī)器人內(nèi)窺鏡系統(tǒng)智能機(jī)器人機(jī)械未來發(fā)展的兩個方向： （1）微機(jī)械（2）智能機(jī)械掌握本課程的特點掌握本課程的特點 本課程要用到理論

11、力學(xué)等先修課程的知識。 但并不是這些課程的簡單重復(fù)和堆砌，而是要學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識解決工程實際中所遇到的問題。 所以本課程的學(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)的工程實踐性的特點。 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。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)系實際注重理論聯(lián)系實際 本課程是著重研究一般機(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及方法。這些理論和方法是緊密為工程服務(wù)的。 在學(xué)習(xí)過程中要注意這些理論和方法： 1 1）在理論上建立和推演的嚴(yán)密性和邏輯性；）在理論上建立和推演的嚴(yán)密性和邏輯

12、性； 2 2）如何在工程實際中的應(yīng)用；）如何在工程實際中的應(yīng)用； 3 3）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）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，并用它們認(rèn)識分析這些機(jī)械，以加深理解。己的感性認(rèn)識，并用它們認(rèn)識分析這些機(jī)械，以加深理解。初步建立工程觀點初步建立工程觀點 本課程要用到很多與工程有關(guān)的名詞、符合、公式、標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)和一些簡化方法，如倒置、反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)化、當(dāng)量、等效、代換等等。 在機(jī)構(gòu)分析與綜合中，除解析法外還介紹圖解法、實驗法以及試湊法等一些工程中實用的方法。 在學(xué)習(xí)時應(yīng)注意： 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。法則著重掌握其基本原理和作法。 實際工程問題都是涉及多方面的因素的問題，其求解可采用實際工程問題都是涉及多方面的因素的問題，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)計者具有分析、多種方法，其解一般也不是唯一的。這就要求設(shè)計者具有分析、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)。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)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