机械原理-绪论ppt课件.ppt

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1、机械原理机械原理主要参考书主要参考书1 黄茂林，秦伟机械原理北京：机械工业出版社，黄茂林，秦伟机械原理北京：机械工业出版社，20022 申永胜机械原理教程（第版）北京：清华大学出版申永胜机械原理教程（第版）北京：清华大学出版社，社，20053 黄锡凯，郑文纬机械原理（第七版）北京：高等教育黄锡凯，郑文纬机械原理（第七版）北京：高等教育出版社，出版社，19934 孙桓，陈作模，葛文杰机械原理（第七版）孙桓，陈作模，葛文杰机械原理（第七版） 北京：北京：高等教育出版社，高等教育出版社，2006 机械原理绪论绪论第一节机器的功能结构及机构第一节机器的功能结构及机构 机器机器的概念与功能的概念与功能机

2、器机器( (Machine) )是执行机械运动的装置，用来转换或传是执行机械运动的装置，用来转换或传递递能量能量( (Energy) )、物料物料( (Materials) )或或信息信息( (Information) )。 机器的分类机器的分类动力机器动力机器实现其他形式的能量与机械能之间的转换。实现其他形式的能量与机械能之间的转换。 工作机器工作机器实现对物料的某种工作或工艺过程，完成有实现对物料的某种工作或工艺过程，完成有用功。用功。信息机器信息机器实现其他形式的信息与机械运动信息之间的实现其他形式的信息与机械运动信息之间的转换。转换。 绪论 机器的基本功能结构机器的基本功能结构 机构机

3、构( (Mechanism) )实现运动的传递与转换的系统。实现运动的传递与转换的系统。 一台机器可能是由一种机构组成，也可能是由若干种机一台机器可能是由一种机构组成，也可能是由若干种机构组成，它们按一定的规律相互协调配合，通过有序的运动构组成，它们按一定的规律相互协调配合，通过有序的运动和动力的传递与转换来完成预期的功能。和动力的传递与转换来完成预期的功能。机器的基本功能结构典型机器分析典型机器分析一、单缸四冲程内燃机一、单缸四冲程内燃机内燃机内燃机3进气阀、进气阀、1气缸体、气缸体、2活塞活塞、9小齿轮、小齿轮、6曲轴、曲轴、5连杆、连杆、4排气阀、排气阀、8气门挺杆、气门挺杆、10大齿轮

4、、大齿轮、7凸轮、凸轮、主要构成主要构成23451671098典型机器分析 工作原理工作原理1. 活塞下行，进气阀开启，排气阀活塞下行，进气阀开启，排气阀关闭，混合气体进入气缸关闭，混合气体进入气缸；2. 活塞上行，进、排气阀关闭，混活塞上行，进、排气阀关闭，混合气体被压缩，在顶部点火燃烧；合气体被压缩，在顶部点火燃烧；3. 高压燃烧气体推动活塞下行高压燃烧气体推动活塞下行；4. 活塞上行，排气阀开启，废气体活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。被排出汽缸。进气进气压缩压缩爆炸爆炸排气排气内燃机的工作过程内燃机的工作过程内燃机内燃机23451671098典型机器分析典型机器分析一、单缸四冲程

5、内燃机一、单缸四冲程内燃机典型机器分析内燃机的机构组成内燃机的机构组成曲柄滑块机构曲柄滑块机构( (Slider-crank mechanism) )凸轮机构凸轮机构( (Cam mechanism) )齿轮机构齿轮机构( (Gears) )实现移动与转动之间的运动转换实现移动与转动之间的运动转换启闭启闭进进气阀、气阀、排气阀排气阀。保证进气阀、排气阀和活塞之间的保证进气阀、排气阀和活塞之间的协调动作协调动作。典型机器分析典型机器分析一、单缸四冲程内燃机一、单缸四冲程内燃机典型机器分析二、工件自动装卸装置二、工件自动装卸装置凸轮机构凸轮机构带传动机构带传动机构蜗杆传动机构蜗杆传动机构连杆机构连

6、杆机构机构组成机构组成 工作原理工作原理 1. 滑杆左移，夹持器将工滑杆左移，夹持器将工件夹住。件夹住。 2. 滑杆带着工件右移，夹滑杆带着工件右移，夹持器动爪受挡块的压迫将工件持器动爪受挡块的压迫将工件松开，工件落入载送器被传送松开，工件落入载送器被传送到下一道工序。到下一道工序。动爪动爪定爪定爪装配夹具装配夹具工件载送器工件载送器滑杆滑杆挡块挡块凸轮机构凸轮机构工件工件连杆机构连杆机构蜗杆传动蜗杆传动带传动带传动电动机电动机工件自动装卸装置工业机器人工业机器人工业机器人 机器的特征机器的特征 ( (1) )人为的实物组合体。人为的实物组合体。 ( (2) )各实体之间具有确定的相对运动。各

7、实体之间具有确定的相对运动。 ( (3) )能够完成能量、物料、信息的传递与转换。能够完成能量、物料、信息的传递与转换。机器的特征 机构的概念及功能机构的概念及功能 机构机构两个以上的构件通过可动联接形成的构件系统，两个以上的构件通过可动联接形成的构件系统，各构件之间具有确定的相对运动。各构件之间具有确定的相对运动。 可按预期的规律实现运动和力的传递与转换可按预期的规律实现运动和力的传递与转换 能将一个或几个构件的给定运动，转变成其他构件所需能将一个或几个构件的给定运动，转变成其他构件所需的确定运动的确定运动 机构的特征机构的特征( (1) )人为的实物组合体。人为的实物组合体。( (2) )

8、各实体之间具有确定的相对运动。各实体之间具有确定的相对运动。机构的概念及功能 结论结论机构是实现预期运动规律的实物组合体，而机器则是由机构是实现预期运动规律的实物组合体，而机器则是由各种机构组成的能实现预期机械运动并转换机械能，或完成各种机构组成的能实现预期机械运动并转换机械能，或完成有用功，或处理信息，以代替或减轻人的劳动的机构系统。有用功，或处理信息，以代替或减轻人的劳动的机构系统。从结构和运动的观点来看，机构和机器没有区别。从结构和运动的观点来看，机构和机器没有区别。机构概念结论 什么是机械？什么是机械？ 机械机械( (Machinery) )机器与机构的总称。机器与机构的总称。 现代机

9、械的组成现代机械的组成 驱动装置驱动装置( (Drive device) ) 执行装置执行装置( (Executive device) ) 传动装置传动装置( (Transmission device) ) 控制装置控制装置( (Control device ) )驱动装置驱动装置 传动装置传动装置执行装置执行装置控制装置控制装置什么是机械自动洗衣机自动洗衣机控制器控制器( (控制控制) )电动机电动机( (驱动驱动) )带带( (传动传动) )减速器减速器( (传动传动) )波轮波轮( (执行执行) )自动洗衣机 构件平面运动类型构件平面运动类型 定轴转动、直线移动、平面平行运动、一般平面运

10、动。定轴转动、直线移动、平面平行运动、一般平面运动。 构件运动形式构件运动形式 连续单向运动、间歇单向运动、连续往复运动、间歇往连续单向运动、间歇单向运动、连续往复运动、间歇往复运动等。复运动等。机构平面运动类型 运动转换形式运动转换形式 连续转动连续转动单向直线移动单向直线移动 连续转动连续转动往复直线移动往复直线移动 连续转动连续转动带停歇往复直线移动带停歇往复直线移动 连续转动连续转动单向间歇直线移动单向间歇直线移动 连续转动连续转动单向间歇转动单向间歇转动 连续转动连续转动双向摆动双向摆动 连续转动连续转动带停歇双向摆动带停歇双向摆动 连续转动连续转动连续转动连续转动 往复摆动往复摆动

11、单向间歇转动单向间歇转动 连续转动连续转动实现预定轨迹等。实现预定轨迹等。 运动转换形式机构举例机构举例不同形式的运动传递与转换不同形式的运动传递与转换连续转动连续转动往复直线移动往复直线移动曲柄滑块机构曲柄滑块机构连续转动连续转动双向摆动双向摆动曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构连续转动连续转动带停歇往复直线移动带停歇往复直线移动直动从动件盘形凸轮机构直动从动件盘形凸轮机构连续转动连续转动连续转动连续转动双曲柄机构双曲柄机构连续转动连续转动直线移动直线移动齿轮齿条机构齿轮齿条机构连续转动连续转动单向间歇转动单向间歇转动不完全齿轮机构不完全齿轮机构连续转动连续转动带停歇双向摆动带停歇双向摆动摆动从动件凸

12、轮机构摆动从动件凸轮机构往复摆动往复摆动单向间歇转动单向间歇转动外啮合棘轮机构外啮合棘轮机构连续转动连续转动实现预定轨迹实现预定轨迹揉面机揉面机机构举例不同形式的运动传递与转换结论结论( (1) )机构是所有机器的共性功能组成部分。凡需要实现机构是所有机器的共性功能组成部分。凡需要实现某种运动传递与转换的地方，都可采用对应的某种机构。某种运动传递与转换的地方，都可采用对应的某种机构。( (2) )同同一种机构，改变构件的尺寸、形状等参数，就可一种机构，改变构件的尺寸、形状等参数，就可以获得运动形式相同，但运动范围、运动方向以及速度、加以获得运动形式相同，但运动范围、运动方向以及速度、加速度等运

13、动参数不同的输出运动。速度等运动参数不同的输出运动。( (3) )通过一些典型机构的不同组合以及改变机构的几何通过一些典型机构的不同组合以及改变机构的几何参数，可以实现各种各样的运动及动力要求，完成各种工作参数，可以实现各种各样的运动及动力要求，完成各种工作过程，创造出千差万别、各种功能的机器。过程，创造出千差万别、各种功能的机器。 结论第二节第二节 机械总体方案设计的内容及机械总体方案设计的内容及机械原理课程的定位与任务机械原理课程的定位与任务 1. 机械产品的总体机械产品的总体方案设计方案设计( (Concept design) ) 方案设计主要包括三方面内容：方案设计主要包括三方面内容：

14、( (1) )功能原理方案设计功能原理方案设计( (Function and working principle scheme design) ) ( (2) )机械系统机械系统运动方案设计运动方案设计( (Kinematic precept design) ) ( (3) )方案的方案的评价与优选评价与优选( (Evaluation and optimal selection) )第二节机械系统运动方案设计主要内容 2. 机械系统机械系统运动方案设计运动方案设计( (Movement scheme design) )的的主要内容及机械原理的定位与任务主要内容及机械原理的定位与任务 机械系统运

15、动方案设计即机械系统机械系统运动方案设计即机械系统运动简图运动简图 ( (Kinematic sketch) )设计，内容为：设计，内容为：( (1) )机构及机械系统的机构及机械系统的选型与综合选型与综合( (Type selection and synthesis) )输入运动形式与数量输入运动形式与数量输出运动形式与数量输出运动形式与数量动作要求动作要求运动传递与转换的类型与数量运动传递与转换的类型与数量机械系统机械系统机构的协调配合机构的协调配合选择或创新满足要求的选择或创新满足要求的机构类型和结构型式机构类型和结构型式机械系统运动学及动力学综合及分析( (2) )机械系统机械系统运动

16、学及动力学综合及分析运动学及动力学综合及分析( (Synthesis and analysis of kinematics and dynamics) ) 机械系统运动方案设计是进行机械系统运动方案设计是进行创造性构思创造性构思( (Creative design) )和和创新设计创新设计( (Innovative design) )的重要过程。的重要过程。运动传递与转换的运动传递与转换的具体参数及规律具体参数及规律动力学初步设计动力学初步设计运动学尺度设计运动学尺度设计若干设计方案若干设计方案方案评价与优选方案评价与优选运动及动力性能分析运动及动力性能分析最佳设计方案最佳设计方案机械原理课程

17、核心 机械原理课程的核心机械原理课程的核心机械运动方案设计机械运动方案设计机械原理课程的定位机械原理课程的定位学习解决机械系统中的执行机构及其系统运动方案设计学习解决机械系统中的执行机构及其系统运动方案设计的基本理论与方法，重点是执行机构及其系统的运动方案设的基本理论与方法，重点是执行机构及其系统的运动方案设计。计。 课程任务课程任务 为机械系统的运动方案设计奠定坚实的理论、方法与技为机械系统的运动方案设计奠定坚实的理论、方法与技能的基础。能的基础。 考核方式考核方式 课程结业成绩由以下几部分组成：单元测验课程结业成绩由以下几部分组成：单元测验( (两次两次) )20%；出勤出勤5%；作业；作

18、业10%；期末考试；期末考试65%。 第三节课程基本内容及学习方法第三节第三节 机械原理课程的基本内容机械原理课程的基本内容与学习方法与学习方法 基本内容及基本要求基本内容及基本要求 机构的结构设计机构的结构设计 常用机构的运动设计常用机构的运动设计 平面连杆机构及设计平面连杆机构及设计 凸轮机构及设计凸轮机构及设计 轮系轮系 齿轮机构齿轮机构 其他常用机构其他常用机构 机械的动力设计机械的动力设计 机械系统方案设计机械系统方案设计学习环节 机械原理课程研究所有机械的共性机械原理课程研究所有机械的共性( (结构学、运动学、动结构学、运动学、动力学力学) )原理及其分析设计方法。原理及其分析设计

19、方法。学习环节学习环节听课、自学、复习、答疑、习题课、实验课、课外作听课、自学、复习、答疑、习题课、实验课、课外作业、课程设计等。业、课程设计等。( (1) )要有系统和全局的观点。要有系统和全局的观点。 ( (2) )注意掌握建立机构及机械系统的运动学、动力学模注意掌握建立机构及机械系统的运动学、动力学模型的思路与方法。型的思路与方法。 ( (3) )注意联系工程实际和结合机械的实际结构去认识与注意联系工程实际和结合机械的实际结构去认识与掌握机构的结构简图与运动简图。掌握机构的结构简图与运动简图。 ( (4) )注意掌握本课程中常用的一些基本概念和基本研究注意掌握本课程中常用的一些基本概念和

20、基本研究方法。方法。机械原理的发展机械原理的发展机械原理的发展 机械学科与电磁学、光学、计算机科学、信息学、生物机械学科与电磁学、光学、计算机科学、信息学、生物学、管理科学等学科领域相互渗透融合。学、管理科学等学科领域相互渗透融合。 研究领域向自动、智能化、微型精巧化方向发展。研究领域向自动、智能化、微型精巧化方向发展。 研究对象向空间机构、开链机构、多自由度机构发展。研究对象向空间机构、开链机构、多自由度机构发展。 机构的工作介质向多种工作介质机构的工作介质向多种工作介质( (包括弹性构件，柔性构包括弹性构件，柔性构件，气、液介质，电、磁场、光、量子场等件，气、液介质，电、磁场、光、量子场等

21、) )方向发展。方向发展。 分析与设计方法向动力分析、动态设计方向发展。分析与设计方法向动力分析、动态设计方向发展。 研究方向朝系统动力学、弹性动力学、分析动力学、多研究方向朝系统动力学、弹性动力学、分析动力学、多体动力学等方面发展，振动、冲击噪声的分析、设计与体动力学等方面发展，振动、冲击噪声的分析、设计与控制等成为机械动力学的新的研究热点。控制等成为机械动力学的新的研究热点。 现代解析法、数值计算方法以及各种最优化方法得到十现代解析法、数值计算方法以及各种最优化方法得到十分广泛的应用分广泛的应用 。 基本要求基本要求基本要求 认识和了解机器及其基本功能结构认识和了解机器及其基本功能结构机构

22、；了解机构的机构；了解机构的基本功能和结构特征；对机构、可动联接、构件、零件基本功能和结构特征；对机构、可动联接、构件、零件等有明确的概念和具体的认识。等有明确的概念和具体的认识。 了解本课程的研究对象、主要内容以及在机械设计和人了解本课程的研究对象、主要内容以及在机械设计和人才培养中的地位和作用；了解学习本课程的要求和方法。才培养中的地位和作用；了解学习本课程的要求和方法。思考题 绪论思考题绪论思考题 0-1，0-2，0-3，0-4 内燃机自动装卸机构曲柄滑块机构凸轮机构齿轮机构机构偏置曲柄滑块机构曲柄摇杆机构1对心凸轮机构双曲柄机构齿轮齿条机构不完全齿轮机构摆动从动件凸轮机构棘轮机构揉面机