機(jī)械原理緒論--溫亞蓮

1、 機(jī)機(jī) 械械 原原 理理 西南交通大學(xué)西南交通大學(xué)溫亞蓮溫亞蓮2010年年9月月緒論緒論 & 1 機(jī)械原理課程的研究對(duì)象與內(nèi)容機(jī)械原理課程的研究對(duì)象與內(nèi)容機(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。研究對(duì)象：研究對(duì)象：什么是機(jī)器呢？什么是機(jī)器呢？ 什么是機(jī)構(gòu)呢？什么是機(jī)構(gòu)呢？v機(jī)器、機(jī)構(gòu)機(jī)器機(jī)器1.人為的各種實(shí)物的組合。2.組成機(jī)器的各種實(shí)物間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。3.可代替或減輕人的勞動(dòng)，完成有用的機(jī)械功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 由若干個(gè)構(gòu)件組成，且各構(gòu)件之間有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)傳遞機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力或改變機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式的構(gòu)件組合體。它是用來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的可動(dòng)裝置。它只符合機(jī)器的前兩個(gè)特

2、征。內(nèi)燃機(jī)a冰激凌灌裝b活塞活塞2進(jìn)氣閥進(jìn)氣閥3凸輪凸輪7頂桿頂桿8齒輪齒輪9氣缸體氣缸體1排氣閥排氣閥4工作過程工作過程： 活塞下行，進(jìn)氣閥打開，燃?xì)獗换钊滦?，進(jìn)氣閥打開，燃?xì)獗晃肫孜肫谆钊闲校M(jìn)氣閥關(guān)閉，壓縮燃?xì)饣钊闲?，進(jìn)氣閥關(guān)閉，壓縮燃?xì)恻c(diǎn)火后燃?xì)馊紵蛎?，推?dòng)活塞點(diǎn)火后燃?xì)馊紵蛎?，推?dòng)活塞下行，經(jīng)連桿帶動(dòng)曲軸輸出轉(zhuǎn)動(dòng)下行，經(jīng)連桿帶動(dòng)曲軸輸出轉(zhuǎn)動(dòng) 活塞上行，排氣閥打開，排出廢氣活塞上行，排氣閥打開，排出廢氣連桿連桿5曲軸曲軸6缸體缸體活塞活塞連桿連桿曲軸曲軸曲柄曲柄連桿連桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)齒輪系齒輪系凸輪凸輪機(jī)構(gòu)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)。一部機(jī)器可

3、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)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)名詞術(shù)語解釋名詞術(shù)語解釋:1.構(gòu)件構(gòu)件(Link) 獨(dú)立的獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)單元單元 內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī) 機(jī)構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)連桿連桿套筒套筒連桿體連桿體螺栓螺栓墊圈墊圈螺母螺母軸瓦軸瓦連桿蓋連桿蓋零件零件(part、element) 獨(dú)立的獨(dú)立的制造制造單元單元 二二 零件和構(gòu)件零件和構(gòu)件零件是組成機(jī)器的最小制造單元，分為專用零件、通用零件。構(gòu)件是機(jī)器的運(yùn)動(dòng)單元，一般由若干個(gè)零件剛性聯(lián)接而成，也可以是單一的零件。若從運(yùn)動(dòng)的角度來講，可以認(rèn)為機(jī)器是由若干個(gè)構(gòu)件組裝而成的例如：齒輪、傳動(dòng)鏈、傳動(dòng)帶、蝸桿

4、、蝸輪、軸、聯(lián)軸器、離合器、制動(dòng)器、滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承、螺栓、鍵、花鍵、銷；鉚、焊、膠結(jié)構(gòu)件；彈簧、機(jī)架、箱體等。在機(jī)械原理課程中要研究以下內(nèi)容：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、機(jī)構(gòu)的分析（1）機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析）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)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(dòng)的可能性與確定性的條件。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）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、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。位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)特性?！皺C(jī)械原理機(jī)械原

5、理”是一門從力學(xué)原理的角度研究機(jī)械的組成是一門從力學(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。、分析與設(shè)計(jì)基本理論的課程，是一門技術(shù)基礎(chǔ)課。2、常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題、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)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(dòng)機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法。動(dòng)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(dòng)方案設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)4、機(jī)械動(dòng)力學(xué)問題、機(jī)械動(dòng)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(dòng)方案。主要研究：如何根據(jù)機(jī)器的功能來確定運(yùn)動(dòng)方案。主要研究：機(jī)械系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律、機(jī)械的調(diào)速和主要研究：機(jī)械系統(tǒng)的真實(shí)

6、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、機(jī)械的調(diào)速和機(jī)構(gòu)的平衡。機(jī)構(gòu)的平衡。（3）機(jī)構(gòu)的力分析）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。問題。研究?jī)?nèi)容：研究?jī)?nèi)容：機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程：機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程： 一臺(tái)典型的現(xiàn)代化機(jī)器是由四個(gè)部分組成的，即一臺(tái)典型的現(xiàn)代化機(jī)器是由四個(gè)部分組成的，即原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)。& 1-2 現(xiàn)代化機(jī)器的組成現(xiàn)代化機(jī)器的組成原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)用于提供動(dòng)力用于提供動(dòng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)化石燃料化石燃料水水 能能太陽能太陽能內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)外燃機(jī)外燃機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)風(fēng)風(fēng) 能能水輪機(jī)水輪機(jī)風(fēng)

7、力機(jī)風(fēng)力機(jī)太陽能電池太陽能電池機(jī)機(jī) 器器化石燃料化石燃料內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)機(jī)機(jī) 器器化石燃料化石燃料外燃機(jī)外燃機(jī)機(jī)機(jī) 器器水水 能能風(fēng)風(fēng) 能能水輪機(jī)水輪機(jī)風(fēng)力機(jī)風(fēng)力機(jī)機(jī)機(jī) 器器機(jī)機(jī) 器器液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)機(jī)機(jī) 器器泵泵液液 壓壓 缸缸氣壓馬達(dá)氣壓馬達(dá)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)機(jī)機(jī) 器器空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)氣氣 缸缸原動(dòng)機(jī)主要有電動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)三種形式原動(dòng)機(jī)主要有電動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)三種形式從運(yùn)動(dòng)形式來劃分有回轉(zhuǎn)、往復(fù)直線和步進(jìn)等多種運(yùn)動(dòng)形式從運(yùn)動(dòng)形式來劃分有回轉(zhuǎn)、往復(fù)直線和步進(jìn)等多種運(yùn)動(dòng)形式常用原動(dòng)機(jī)形式常用原動(dòng)機(jī)形式電動(dòng)原動(dòng)機(jī)電動(dòng)原動(dòng)機(jī):電動(dòng)原動(dòng)機(jī)的形式是：電動(dòng)機(jī)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

8、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)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)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、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)。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)這是最常用的交流異步電動(dòng)機(jī)這是這是步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)，它可以按輸入的電脈，它可以按輸入的電脈沖數(shù)回轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。沖數(shù)回轉(zhuǎn)相應(yīng)

9、的角度。這是伺服這是伺服電動(dòng)機(jī)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。，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)液壓原動(dòng)機(jī):液壓原動(dòng)機(jī)的形式是：液壓馬達(dá)和液壓油缸。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)輸出回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，液壓油缸輸出往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。BM型擺線液壓馬達(dá)型擺線液壓馬達(dá)液壓油缸液壓油缸氣動(dòng)原動(dòng)機(jī)氣動(dòng)原動(dòng)機(jī):氣動(dòng)原動(dòng)機(jī)的形式是：氣動(dòng)馬達(dá)和氣缸。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)。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)。葉片馬達(dá)葉片馬達(dá)柱塞馬達(dá)柱塞馬達(dá)無導(dǎo)桿氣缸無導(dǎo)桿氣缸

10、有導(dǎo)桿氣缸有導(dǎo)桿氣缸氣氣 缸缸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)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)將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞或變換給執(zhí)行機(jī)構(gòu)圓柱齒輪減速器圓柱齒輪減速器錐齒輪減速器錐齒輪減速器在傳動(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。型的減速器、變速器等。執(zhí)行機(jī)構(gòu)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。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。意運(yùn)動(dòng)，這是一種智能型機(jī)器人。全方位準(zhǔn)橢球齒輪柔性關(guān)

11、節(jié)控制系統(tǒng)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)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)。器之間的工作協(xié)調(diào)。控制模式控制模式原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)復(fù)習(xí)題機(jī)器和構(gòu)件的主要區(qū)別是什么？構(gòu)件：用來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；機(jī)器：除傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力外，還能轉(zhuǎn)換機(jī)械能或完成有用的機(jī)械功。& 1-3 設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)與創(chuàng)新一、設(shè)計(jì)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)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)

12、本身就是一種創(chuàng)造性勞動(dòng)設(shè)計(jì)本身就是一種創(chuàng)造性勞動(dòng)500分/米30超聲波發(fā)生器二、創(chuàng)新二、創(chuàng)新自然科學(xué)領(lǐng)域的最高成就是自然科學(xué)領(lǐng)域的最高成就是發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的最高成就是應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的最高成就是發(fā)明發(fā)明基礎(chǔ)理論知識(shí)基礎(chǔ)理論知識(shí)應(yīng)用技術(shù)知識(shí)應(yīng)用技術(shù)知識(shí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)發(fā)明：發(fā)明：強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)勤奮的工作勤奮的工作兩用折疊椅兩用折疊椅雙曲面滾柱加載器雙曲面滾柱加載器外環(huán)外環(huán)內(nèi)環(huán)內(nèi)環(huán)同向傳動(dòng)齒輪同向傳動(dòng)齒輪葉片差速泵葉片差速泵普通車床普通車床數(shù)控車床數(shù)控車床數(shù)控銑床，數(shù)控銑床，這是一種這是一種機(jī)器機(jī)器，主，主要用來加要用來加工平面和工平面和曲面。曲面。主軸主軸安裝安裝銑刀銑刀工作臺(tái)工

13、作臺(tái)鋸床鋸床數(shù)控壓彎?rùn)C(jī)數(shù)控壓彎?rùn)C(jī)數(shù)控剪板機(jī)數(shù)控剪板機(jī)美國西科斯基公司生產(chǎn)的美國西科斯基公司生產(chǎn)的“黑鷹黑鷹”直升機(jī)直升機(jī)主旋翼主旋翼尾尾旋旋翼翼“神舟五號(hào)神舟五號(hào)”發(fā)射時(shí)的情景。發(fā)射時(shí)的情景。發(fā)射塔發(fā)射塔、運(yùn)載火箭運(yùn)載火箭都是龐大的都是龐大的機(jī)器機(jī)器。索杰納火星車索杰納火星車它是美國國家航空航它是美國國家航空航天局于格林威治時(shí)間天局于格林威治時(shí)間1997年年7月月4日日17時(shí)時(shí)07分發(fā)射的火星探路分發(fā)射的火星探路者號(hào)宇宙飛船成功地者號(hào)宇宙飛船成功地在火星表面著陸，該在火星表面著陸，該飛船攜帶了索杰納火飛船攜帶了索杰納火星車，這也是一種機(jī)星車，這也是一種機(jī)器。器。世世 界界 最最 小小 的的 微微 型型 機(jī)機(jī) 械械 人人Worlds smallest robot美國山迪亞國家實(shí)美國山迪亞國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家，成驗(yàn)室的科學(xué)家，成功研制了相信是世功研制了相信是世界最小的微型機(jī)械界最小的微型機(jī)械人，這微型機(jī)械人人，這微型機(jī)械人體積只有四分之一體積只有四分之一立方寸，體重小