機械原理-第0章-緒論Thinsong

1、辛聲辛聲 緒緒 論論引言引言 機械發(fā)展的歷史機械發(fā)展的歷史 當今社會高度的物質(zhì)文明是以近代機械工業(yè)的飛當今社會高度的物質(zhì)文明是以近代機械工業(yè)的飛速發(fā)展為基礎(chǔ)建立起來的，人類生活的不斷改善也與機速發(fā)展為基礎(chǔ)建立起來的，人類生活的不斷改善也與機械工業(yè)的發(fā)展緊密相連。械工業(yè)的發(fā)展緊密相連。 機械是人類用以轉(zhuǎn)換能量和借以減輕體力勞動、提高生產(chǎn)率的主要機械是人類用以轉(zhuǎn)換能量和借以減輕體力勞動、提高生產(chǎn)率的主要工具工具。機械工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱工業(yè)之一。機械工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱工業(yè)之一。機械機械工業(yè)工業(yè)是社會生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標志。是社會生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標志。 五千年前已開始使用簡單的紡織機械；晉朝

2、時在連機五千年前已開始使用簡單的紡織機械；晉朝時在連機椎和水碾中應(yīng)用了凸輪原理；西漢時應(yīng)用輪系傳動原理椎和水碾中應(yīng)用了凸輪原理；西漢時應(yīng)用輪系傳動原理制成了指南車和記里鼓車；東漢張衡發(fā)明的候風地動儀制成了指南車和記里鼓車；東漢張衡發(fā)明的候風地動儀是世界上第一臺地震儀。目前許多機械中仍在采用的青是世界上第一臺地震儀。目前許多機械中仍在采用的青銅軸瓦和金屬人字圓柱齒輪，在我國東漢年代的文物中銅軸瓦和金屬人字圓柱齒輪，在我國東漢年代的文物中都可以找到它們的原始形態(tài)。都可以找到它們的原始形態(tài)。 我國古代在機械研制方我國古代在機械研制方面有許多杰出的發(fā)明創(chuàng)面有許多杰出的發(fā)明創(chuàng)造。造。一一. .古代機械古

3、代機械1818世紀初以蒸汽機的出現(xiàn)為代表產(chǎn)生了第一次產(chǎn)業(yè)世紀初以蒸汽機的出現(xiàn)為代表產(chǎn)生了第一次產(chǎn)業(yè)革命，人們開始設(shè)計制造各種各樣的機械，例如紡織機革命，人們開始設(shè)計制造各種各樣的機械，例如紡織機、火車、汽輪船。、火車、汽輪船。哈格里沃斯發(fā)明的哈格里沃斯發(fā)明的“珍妮紡紗機珍妮紡紗機”法國陸軍技術(shù)軍官古諾發(fā)明了世法國陸軍技術(shù)軍官古諾發(fā)明了世界上第一輛蒸汽動力車界上第一輛蒸汽動力車二二. .近代機械近代機械1919世紀到世紀到2020世紀初的第二次產(chǎn)業(yè)革命，隨著內(nèi)燃機世紀初的第二次產(chǎn)業(yè)革命，隨著內(nèi)燃機的出現(xiàn)，促進了汽車、飛機等運輸工具的出現(xiàn)和發(fā)展。的出現(xiàn)，促進了汽車、飛機等運輸工具的出現(xiàn)和發(fā)展。18

4、98年問世的年問世的“雷諾雷諾”牌汽車牌汽車“圣路易斯精神圣路易斯精神”號飛機號飛機1927年美國人林德伯格駕駛著它完年美國人林德伯格駕駛著它完成了人類首次不著陸飛越大西洋的成了人類首次不著陸飛越大西洋的壯舉。壯舉。2020世紀中后期，以機電一體化技術(shù)為代表，在機器世紀中后期，以機電一體化技術(shù)為代表，在機器人，航空航天，海洋艦船等領(lǐng)域開發(fā)出了眾多高新機械人，航空航天，海洋艦船等領(lǐng)域開發(fā)出了眾多高新機械產(chǎn)品，如火箭、衛(wèi)星、宇宙飛船、空間站、航空母艦、產(chǎn)品，如火箭、衛(wèi)星、宇宙飛船、空間站、航空母艦、深海探測器等深海探測器等國際太空站國際太空站航天飛機正在利用機械臂施航天飛機正在利用機械臂施放哈勃空

5、間望遠鏡放哈勃空間望遠鏡三三. .現(xiàn)代機械現(xiàn)代機械2121世紀，世紀，機械學(xué)科在迅猛發(fā)展機械學(xué)科在迅猛發(fā)展, 新概念、新理論、新新概念、新理論、新方法、新工藝不斷涌現(xiàn)方法、新工藝不斷涌現(xiàn)。智能機械、微型機構(gòu)、仿生。智能機械、微型機構(gòu)、仿生機械的蓬勃發(fā)展，將促進材料、信息、計算機技術(shù)、機械的蓬勃發(fā)展，將促進材料、信息、計算機技術(shù)、自動化等領(lǐng)域的交叉與融合，進一步豐富和發(fā)展機械自動化等領(lǐng)域的交叉與融合，進一步豐富和發(fā)展機械基礎(chǔ)基礎(chǔ)學(xué)科知識。學(xué)科知識。用光刻技術(shù)做成的微米尺寸的微機械用光刻技術(shù)做成的微米尺寸的微機械蜘蛛形探雷機器人蜘蛛形探雷機器人一、研究對象一、研究對象機械機械1-1 1-1 本課程

6、研究的對象及內(nèi)容本課程研究的對象及內(nèi)容 機機械：是械：是機器和機機器和機構(gòu)的構(gòu)的總稱總稱 機機器：器： 切削機床、運輸機械、切削機床、運輸機械、建筑機械、輕工機械、建筑機械、輕工機械、動力機器、醫(yī)用機械、動力機器、醫(yī)用機械、家用機械、機器人等家用機械、機器人等 機器是執(zhí)行機械運動的裝置，或者說是根據(jù)某種使用機器是執(zhí)行機械運動的裝置，或者說是根據(jù)某種使用要求而設(shè)計的機械系統(tǒng)。它可以用來變換或傳遞能量、物要求而設(shè)計的機械系統(tǒng)。它可以用來變換或傳遞能量、物料與信息。料與信息。發(fā)電機等是能量變換的裝置，即可將某種發(fā)電機等是能量變換的裝置，即可將某種形式的能量變換成機械能，或者把機械能形式的能量變換成機

7、械能，或者把機械能變換成其他形式的能量。例如：內(nèi)燃機、變換成其他形式的能量。例如：內(nèi)燃機、壓氣機、渦輪機、電動機等。壓氣機、渦輪機、電動機等。是完成有用的機械功或者是搬運物品。是完成有用的機械功或者是搬運物品。例如：軋鋼機、織布機、縫紉機、汽例如：軋鋼機、織布機、縫紉機、汽車、飛機和金屬切削加工機床等。車、飛機和金屬切削加工機床等。是用來獲得和變換信息的。例如：機是用來獲得和變換信息的。例如：機械式積分儀、計帳機、打字機和繪圖械式積分儀、計帳機、打字機和繪圖儀。儀。汽車、起重機用來傳遞物料；汽車、起重機用來傳遞物料；計算機用來變換信息。計算機用來變換信息。 由于各種機器的主要組成部分都是各種機

8、構(gòu)。所以可以說，由于各種機器的主要組成部分都是各種機構(gòu)。所以可以說，機器乃是一種可用來變換或傳遞能量、物料與信息的機構(gòu)組合。機器乃是一種可用來變換或傳遞能量、物料與信息的機構(gòu)組合。 機器按其用途可分為兩類：凡將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為機械能的機器稱為機器按其用途可分為兩類：凡將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為機械能的機器稱為原動機原動機；凡利用機械能來完成有用功的機器稱為凡利用機械能來完成有用功的機器稱為工作機工作機。機床用來變換物料的狀態(tài)；機床用來變換物料的狀態(tài)；機器與其它裝置的主要區(qū)別是：機器與其它裝置的主要區(qū)別是：機器一定要作機械運機器一定要作機械運動，并動，并 通過運動來實現(xiàn)能量物料和信息的變換通過運

9、動來實現(xiàn)能量物料和信息的變換Page 11內(nèi)燃機與機械手的構(gòu)造、用途和性能雖不相同，但是從它內(nèi)燃機與機械手的構(gòu)造、用途和性能雖不相同，但是從它們的組成、運動確定性及功能關(guān)系看，都具有一些共同特們的組成、運動確定性及功能關(guān)系看，都具有一些共同特征：征： （1 1）人為的實物（機件）的組合體。）人為的實物（機件）的組合體。 （2 2）組成它們的各部分之間都具有確定的相對運動。）組成它們的各部分之間都具有確定的相對運動。 （3 3）能完成有用機械功或轉(zhuǎn)換機械能。）能完成有用機械功或轉(zhuǎn)換機械能。機械原理是研究機器的共性理論，必須對機器進行概括機械原理是研究機器的共性理論，必須對機器進行概括和抽象和抽象

10、 機機構(gòu)：構(gòu)：用來傳遞運動和力或改變運動形式的構(gòu)件系統(tǒng)用來傳遞運動和力或改變運動形式的構(gòu)件系統(tǒng)橢橢圓規(guī)圓規(guī) 直直列式發(fā)動機列式發(fā)動機它的汽缸肩并肩地排成一排，它的汽缸肩并肩地排成一排，L4發(fā)動機，一般的車都用：發(fā)動機，一般的車都用： 機構(gòu)和機器的區(qū)別機構(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，還包含電氣、液壓等其它系統(tǒng)統(tǒng)外，還包含電氣、液壓等其它系統(tǒng) 機構(gòu)只用來傳遞運動和力，而機器除傳遞機構(gòu)只用來傳遞運動和力，而機器除傳遞運動和力外，還具有變換或傳遞能量、物運動和力外，還具有變換或傳遞能量、物料和信息的功能料和信息的功能Page 16機構(gòu)具

11、有機器的前面兩個特征：機構(gòu)具有機器的前面兩個特征： （1 1）人為的實物（機件）的組合體。）人為的實物（機件）的組合體。 （2 2）組成它們的各部分之間都具有確定的相對運動。）組成它們的各部分之間都具有確定的相對運動。 （3 3）能完成有用機械功或轉(zhuǎn)換機械能。）能完成有用機械功或轉(zhuǎn)換機械能。 例：例：內(nèi)燃機內(nèi)燃機 連桿機構(gòu)連桿機構(gòu) 凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu) 齒輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)實例分析：實例分析：內(nèi)燃機內(nèi)燃機內(nèi)燃機動畫內(nèi)燃機動畫潘存云教授研制潘存云教授研制設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云進氣進氣壓縮壓縮爆炸爆炸排氣排氣內(nèi)燃機的工作過程：內(nèi)燃機的工作過程：活塞的往復(fù)運動通過連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍钊耐鶑?fù)運動通過連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍?/p>

12、軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動，該組合體稱為：軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動，該組合體稱為：內(nèi)燃機各部分的作用：內(nèi)燃機各部分的作用：曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)凸輪和頂桿用來啟閉進氣閥和排氣閥；稱為：凸輪和頂桿用來啟閉進氣閥和排氣閥；稱為：凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)兩個齒輪用來保證進、排氣閥與活塞之間形成協(xié)調(diào)動兩個齒輪用來保證進、排氣閥與活塞之間形成協(xié)調(diào)動作，稱為：作，稱為：齒輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)各部分協(xié)調(diào)動作的結(jié)果：各部分協(xié)調(diào)動作的結(jié)果： 化學(xué)能化學(xué)能 機械能機械能機器的共有特征：機器的共有特征： 人造的實物組合體；人造的實物組合體；各部分有確定的相對運動；各部分有確定的相對運動；代替或減輕人類勞動完成有用功或?qū)崿F(xiàn)能量代替或減輕人類勞動完成有用功

13、或?qū)崿F(xiàn)能量 的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換 機器的作用機器的作用 機器的分類：機器的分類： 原動機實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換（如內(nèi)燃機、蒸汽機、電動機原動機實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換（如內(nèi)燃機、蒸汽機、電動機）種類有限種類有限工作機完成有用功（如機床等）工作機完成有用功（如機床等） 種類繁多種類繁多機械機械的的組成：組成：原動部分原動部分是工作機動力的來源，最常見的是電動機是工作機動力的來源，最常見的是電動機 和內(nèi)燃機。和內(nèi)燃機。 工作部分工作部分完成預(yù)定的動作，位于傳動路線的終點。完成預(yù)定的動作，位于傳動路線的終點。 傳動部分傳動部分聯(lián)接原動機和工作部分的中間部分。聯(lián)接原動機和工作部分的中間部分。 控制部分控制部分保證機器的啟動、停止和

14、正常協(xié)調(diào)動作。保證機器的啟動、停止和正常協(xié)調(diào)動作。 其關(guān)系如下其關(guān)系如下機械機械機器機器機構(gòu)機構(gòu)原動機原動機 傳動傳動 工作工作 控制控制 原動機原動機工作機工作機二、研究內(nèi)容二、研究內(nèi)容 機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的基本知識：對機構(gòu)的結(jié)構(gòu)進行分析機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的基本知識：對機構(gòu)的結(jié)構(gòu)進行分析, 了解機構(gòu)的組成及其具有確定運動的條件了解機構(gòu)的組成及其具有確定運動的條件; 了解機構(gòu)的了解機構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分類。組成原理和結(jié)構(gòu)分類。 機構(gòu)的運動分析。機構(gòu)的運動分析。 常用機構(gòu)的分析與設(shè)計：對各種常用機構(gòu)的類型、運常用機構(gòu)的分析與設(shè)計：對各種常用機構(gòu)的類型、運動特點、功能及設(shè)計方法進行分析和研究。動特點、功能及設(shè)

15、計方法進行分析和研究。 機器動力學(xué)：機器動力學(xué)：(1)分析機器在運轉(zhuǎn)過程中其各構(gòu)件的分析機器在運轉(zhuǎn)過程中其各構(gòu)件的受力情況受力情況, 以及機械平衡和機械效率問題以及機械平衡和機械效率問題; (2) 研究機器研究機器在外力下的真實運動規(guī)律和速度波動等問題。在外力下的真實運動規(guī)律和速度波動等問題。機械系統(tǒng)的方案設(shè)計機械系統(tǒng)的方案設(shè)計1-2 1-2 學(xué)習本課程的目的學(xué)習本課程的目的機械原理課程的地位機械原理課程的地位1. 機械原理是機械類各專業(yè)的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程。機械原理是機械類各專業(yè)的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程。2. 與一般的基礎(chǔ)課比更接近工程實際。與一般的基礎(chǔ)課比更接近工程實際。3. 與專業(yè)課比具

16、有更寬的研究面和更廣的適應(yīng)性。與專業(yè)課比具有更寬的研究面和更廣的適應(yīng)性。學(xué)習本課程的目的學(xué)習本課程的目的1. 為學(xué)習機械類有關(guān)專業(yè)課打好理論基礎(chǔ)。為學(xué)習機械類有關(guān)專業(yè)課打好理論基礎(chǔ)。2. 為機械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)為機械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)3. 為現(xiàn)有機械的合理使用和革新改造打基礎(chǔ)。為現(xiàn)有機械的合理使用和革新改造打基礎(chǔ)。1-3 1-3 如何進行本課程的學(xué)習如何進行本課程的學(xué)習學(xué)習方法：學(xué)習方法：1. 在學(xué)習知識的同時，注重能力的培養(yǎng)。在學(xué)習知識的同時，注重能力的培養(yǎng)。2. 在重視邏輯思維的同時，加強形象思維能力的培養(yǎng)。在重視邏輯思維的同時，加強形象思維能力的培養(yǎng)。3. 注意先修

17、課程的應(yīng)用。注意先修課程的應(yīng)用。4. 理論聯(lián)系實際，能夠做到舉一反三。理論聯(lián)系實際，能夠做到舉一反三。教學(xué)環(huán)節(jié)：教學(xué)環(huán)節(jié)： 理論教學(xué)理論教學(xué) 課程設(shè)計課程設(shè)計實例：實例： 微小機器人內(nèi)窺鏡系統(tǒng)微小機器人內(nèi)窺鏡系統(tǒng)智能機器人智能機器人機械未來發(fā)展的兩個方向：機械未來發(fā)展的兩個方向： （1 1）微機械）微機械（2 2）智能機械）智能機械1-4 1-4 機械原理學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢機械原理學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢機械工業(yè)發(fā)展方向：機械工業(yè)發(fā)展方向： 高速、高精度、重載、高效率、低噪聲高速、高精度、重載、高效率、低噪聲 先進制造技術(shù)的應(yīng)用、激光制造先進制造技術(shù)的應(yīng)用、激光制造 自動生產(chǎn)線自動生產(chǎn)線機構(gòu)分析

18、與綜合機構(gòu)分析與綜合 常用機構(gòu)的研究常用機構(gòu)的研究 已經(jīng)非常深入已經(jīng)非常深入 自動控制機構(gòu)、機器人機構(gòu)、仿生機構(gòu)、機電光液自動控制機構(gòu)、機器人機構(gòu)、仿生機構(gòu)、機電光液綜合機構(gòu)等進展也非常大綜合機構(gòu)等進展也非常大 計算機的應(yīng)用：計算機輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、大計算機的應(yīng)用：計算機輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、大型通用或?qū)Ｓ玫能浖刃屯ㄓ没驅(qū)Ｓ玫能浖葯C械原理課程的性質(zhì)與任務(wù)機械原理課程的性質(zhì)與任務(wù)是研究機械性能分析與設(shè)計的基本理論與是研究機械性能分析與設(shè)計的基本理論與方法的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。方法的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。機械原理的教學(xué)內(nèi)容（歸納起來三大點）機械原理的教學(xué)內(nèi)容（歸納起來三大點）1 1、研究機構(gòu)的組成及具有確定運動的條件。、研究機構(gòu)的組成及具有確定運動的條件。 2 2、研究四種基本機構(gòu)的特性和設(shè)計方法：、研究四種基本機構(gòu)的特