第1章機(jī)構(gòu)、機(jī)器、機(jī)械的基本概念ppt課件

1、1.1 1.1 本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容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)1.4 1.4 機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡介機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡介第一章第一章 緒緒 論論本章重點(diǎn)、難點(diǎn)本章重點(diǎn)、難點(diǎn) 本章主要介紹本課程的研究對(duì)本章主要介紹本課程的研究對(duì)象和主要內(nèi)容。象和主要內(nèi)容。 重點(diǎn)是熟悉本課程的研究對(duì)象重點(diǎn)是熟悉本課程的研究對(duì)象以及研究內(nèi)容，對(duì)學(xué)科發(fā)展動(dòng)向有一以及研究內(nèi)容，對(duì)學(xué)科發(fā)展動(dòng)向有一定了解。定了解。 難點(diǎn)是掌握機(jī)構(gòu)、機(jī)器、機(jī)械難點(diǎn)是掌握機(jī)構(gòu)、機(jī)器、機(jī)械的基本概念、它們的作用、區(qū)別與聯(lián)的基本概念、它們的

2、作用、區(qū)別與聯(lián)系。系。1.1 1.1 本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容 機(jī)械原理又稱機(jī)器理論與機(jī)構(gòu)學(xué)，是機(jī)械工程各專機(jī)械原理又稱機(jī)器理論與機(jī)構(gòu)學(xué)，是機(jī)械工程各專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。本課程的理論知識(shí)對(duì)于機(jī)業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。本課程的理論知識(shí)對(duì)于機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)轉(zhuǎn)、維修等方面具有十分重要的作用。械的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)轉(zhuǎn)、維修等方面具有十分重要的作用。 機(jī)械原理的研究對(duì)象是機(jī)械，研究內(nèi)容是有關(guān)機(jī)械的機(jī)械原理的研究對(duì)象是機(jī)械，研究內(nèi)容是有關(guān)機(jī)械的基本理論問題?；纠碚搯栴}。 機(jī)械是機(jī)構(gòu)與機(jī)器的總稱。機(jī)械是機(jī)構(gòu)與機(jī)器的總稱。 機(jī)構(gòu)的定義機(jī)構(gòu)的定義: :用來傳遞與變換運(yùn)動(dòng)和力的

3、可動(dòng)的裝置。用來傳遞與變換運(yùn)動(dòng)和力的可動(dòng)的裝置。 常用的機(jī)構(gòu)包括連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、齒常用的機(jī)構(gòu)包括連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、齒輪系、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、萬向聯(lián)軸器等。輪系、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、萬向聯(lián)軸器等。 機(jī)器的定義：一種用來變換或傳遞能量、物料與信息機(jī)器的定義：一種用來變換或傳遞能量、物料與信息的機(jī)構(gòu)的組合。的機(jī)構(gòu)的組合。 實(shí)例：縫紉機(jī)、洗衣機(jī)、各類機(jī)床、運(yùn)輸車輛、農(nóng)用實(shí)例：縫紉機(jī)、洗衣機(jī)、各類機(jī)床、運(yùn)輸車輛、農(nóng)用機(jī)器、起重機(jī)等。機(jī)器、起重機(jī)等。 留意：機(jī)構(gòu)的數(shù)量是有限的。留意：機(jī)構(gòu)的數(shù)量是有限的。 機(jī)器與機(jī)構(gòu)之間的關(guān)系機(jī)器與機(jī)構(gòu)之間的關(guān)系機(jī)器是由機(jī)構(gòu)組成的。機(jī)器是

4、由機(jī)構(gòu)組成的。連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu) 齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu) 例如，圖示單缸內(nèi)燃機(jī)中就包含了三種常用機(jī)構(gòu)：連例如，圖示單缸內(nèi)燃機(jī)中就包含了三種常用機(jī)構(gòu)：連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)。桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)。 機(jī)構(gòu)的作用：一是用來將一種運(yùn)動(dòng)形式如旋轉(zhuǎn)變機(jī)構(gòu)的作用：一是用來將一種運(yùn)動(dòng)形式如旋轉(zhuǎn)變換成另外一種運(yùn)動(dòng)形式，二是用來傳遞動(dòng)力。換成另外一種運(yùn)動(dòng)形式，二是用來傳遞動(dòng)力。 機(jī)器的作用：代替或減輕人類勞動(dòng)，或?qū)⒁环N能量機(jī)器的作用：代替或減輕人類勞動(dòng)，或?qū)⒁环N能量物料、信息形式轉(zhuǎn)換成另一種形式。物料、信息形式轉(zhuǎn)換成另一種形式。動(dòng)力機(jī)器動(dòng)力機(jī)器完成能量的轉(zhuǎn)換。完成能量的轉(zhuǎn)換。 工作機(jī)器工作機(jī)

5、器完成有用的機(jī)械功或搬運(yùn)物品。完成有用的機(jī)械功或搬運(yùn)物品。 信息機(jī)器信息機(jī)器完成信息的傳遞和變換。完成信息的傳遞和變換。機(jī)器的類別機(jī)器的類別 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器的內(nèi)涵在不斷變化。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器的內(nèi)涵在不斷變化。但是，機(jī)器完成運(yùn)動(dòng)變換和動(dòng)力傳遞或轉(zhuǎn)換的本質(zhì)屬性不會(huì)改變。機(jī)器完成運(yùn)動(dòng)變換和動(dòng)力傳遞或轉(zhuǎn)換的本質(zhì)屬性不會(huì)改變。現(xiàn)代科技在機(jī)器中的應(yīng)用，只是使機(jī)器具有信息化、智能現(xiàn)代科技在機(jī)器中的應(yīng)用，只是使機(jī)器具有信息化、智能化和柔性化。化和柔性化。 其中實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)是機(jī)器的核心，機(jī)其中實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)是機(jī)器的核心，機(jī)器中各個(gè)機(jī)構(gòu)通過有序的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞來最

6、終實(shí)現(xiàn)功能器中各個(gè)機(jī)構(gòu)通過有序的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞來最終實(shí)現(xiàn)功能變換，完成工作過程。變換，完成工作過程。 機(jī)器中的運(yùn)動(dòng)單元體稱為構(gòu)件。機(jī)器中的運(yùn)動(dòng)單元體稱為構(gòu)件。 因此，機(jī)器是把一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，變換成其他因此，機(jī)器是把一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，變換成其他構(gòu)件所需的具有確定運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件系統(tǒng)。構(gòu)件所需的具有確定運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件系統(tǒng)。控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)。信息測量和處理系統(tǒng)信息測量和處理系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)來完成的部分。由計(jì)算機(jī)來完成的部分。傳動(dòng)部分及執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)傳動(dòng)部分及執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)完成工作過程。完成工作過程。機(jī)器的機(jī)器的組成組成自動(dòng)洗衣機(jī)的組成：自動(dòng)洗衣機(jī)的組成：控制器控制器( (控制部分控制部分) )電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)

7、( (原動(dòng)部分原動(dòng)部分) )減速器減速器( (傳動(dòng)部分傳動(dòng)部分) )波輪波輪( (工作部分工作部分) )帶帶( (傳動(dòng)部分傳動(dòng)部分) )本課程主要包括以下內(nèi)容：本課程主要包括以下內(nèi)容： 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的基本知識(shí)。機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的基本知識(shí)。 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。 機(jī)器動(dòng)力學(xué)。機(jī)器動(dòng)力學(xué)。 常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)。常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)。 機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。 本課程是研究機(jī)構(gòu)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡圖設(shè)計(jì)的一門重要技術(shù)本課程是研究機(jī)構(gòu)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡圖設(shè)計(jì)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課程?；A(chǔ)課程。 機(jī)械原理所學(xué)的內(nèi)容是有關(guān)機(jī)械的基礎(chǔ)知識(shí)，是機(jī)械類各機(jī)械原理所學(xué)的內(nèi)容是有關(guān)機(jī)械的基礎(chǔ)知識(shí)，是機(jī)械類

8、各專業(yè)必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。專業(yè)必修的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。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 1為學(xué)習(xí)好機(jī)械類有關(guān)專業(yè)課打好理論基礎(chǔ)。為學(xué)習(xí)好機(jī)械類有關(guān)專業(yè)課打好理論基礎(chǔ)。（2 2為機(jī)械新產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。為機(jī)械新產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。（3 3為現(xiàn)有機(jī)械的合理使用和改進(jìn)打好基礎(chǔ)。為現(xiàn)有機(jī)械的合理使用和改進(jìn)打好基礎(chǔ)。（4 4現(xiàn)代世界各國間的競爭主要表現(xiàn)為綜合國力的競爭。現(xiàn)代世界各國間的競爭主要表現(xiàn)為綜合國力的競爭。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) 搞清基本概念，理解基本原理，掌握機(jī)構(gòu)分析和綜合的基本搞清基本概念，理解基本原理，

9、掌握機(jī)構(gòu)分析和綜合的基本方法。方法。 著重研究以下兩大部分內(nèi)容：著重研究以下兩大部分內(nèi)容： 1 1、研究各種機(jī)構(gòu)和機(jī)器所具有的一般共性問題。、研究各種機(jī)構(gòu)和機(jī)器所具有的一般共性問題。 2 2、研究各種機(jī)器中常用的一些機(jī)構(gòu)的性能及其設(shè)計(jì)方法，、研究各種機(jī)器中常用的一些機(jī)構(gòu)的性能及其設(shè)計(jì)方法，以及機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的問題。以及機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的問題。 注意培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)基本理論和方法去發(fā)現(xiàn)、分析和解決工注意培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)基本理論和方法去發(fā)現(xiàn)、分析和解決工程實(shí)際問題的能力。程實(shí)際問題的能力。 養(yǎng)成綜合分析、全面考慮問題的習(xí)慣。堅(jiān)持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、一養(yǎng)成綜合分析、全面考慮問題的習(xí)慣。堅(jiān)持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的工作作

10、風(fēng)，講求實(shí)效的工程觀點(diǎn)。絲不茍的工作作風(fēng)，講求實(shí)效的工程觀點(diǎn)。 深刻理解課程中的基本概念。深刻理解課程中的基本概念。 掌握機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡圖的畫法，并習(xí)慣用簡圖來認(rèn)識(shí)機(jī)構(gòu)和機(jī)器。掌握機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡圖的畫法，并習(xí)慣用簡圖來認(rèn)識(shí)機(jī)構(gòu)和機(jī)器。 掌握本課程的基本研究方法，如速度瞬心法、矢量方程圖解法等。掌握本課程的基本研究方法，如速度瞬心法、矢量方程圖解法等。 掌握各種典型機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、分析和設(shè)計(jì)方法。掌握各種典型機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、分析和設(shè)計(jì)方法。 善于將前后內(nèi)容聯(lián)系，融會(huì)貫通。善于將前后內(nèi)容聯(lián)系，融會(huì)貫通。 善于理論聯(lián)系實(shí)際，多看多想。善于理論聯(lián)系實(shí)際，多看多想。 復(fù)習(xí)有關(guān)例題、習(xí)題，歸納總結(jié)解題思路。復(fù)習(xí)有關(guān)例題、

11、習(xí)題，歸納總結(jié)解題思路。具體要求：具體要求：應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大上天上天( (太空探險(xiǎn)太空探險(xiǎn)) )、入地、入地( (水平鉆探水平鉆探) )、下海下海( (深海勘探、打撈作業(yè)深?？碧?、打撈作業(yè)) )、甚至鉆入人體內(nèi)、甚至鉆入人體內(nèi)( (血管清血管清理理) )。與其他學(xué)科的交叉滲透作用增強(qiáng)與其他學(xué)科的交叉滲透作用增強(qiáng)與電子工程、計(jì)與電子工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制工程、材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等相互滲算機(jī)科學(xué)、控制工程、材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等相互滲透，誕生了若干新學(xué)科。如機(jī)械電子學(xué)、仿生機(jī)械學(xué)、透，誕生了若干新學(xué)科。如機(jī)械電子學(xué)、仿生機(jī)械學(xué)、機(jī)器人機(jī)械學(xué)、機(jī)械機(jī)器人機(jī)械學(xué)、機(jī)械CADCAD等。等。新機(jī)構(gòu)不

12、斷涌現(xiàn)新機(jī)構(gòu)不斷涌現(xiàn)如自控機(jī)構(gòu)、機(jī)器人機(jī)構(gòu)、仿生如自控機(jī)構(gòu)、機(jī)器人機(jī)構(gòu)、仿生機(jī)構(gòu)、柔性及彈性機(jī)構(gòu)、機(jī)電氣液綜合機(jī)構(gòu)等。機(jī)構(gòu)、柔性及彈性機(jī)構(gòu)、機(jī)電氣液綜合機(jī)構(gòu)等。注重機(jī)械的動(dòng)力性能注重機(jī)械的動(dòng)力性能在機(jī)械分析與綜合時(shí)，由只在機(jī)械分析與綜合時(shí)，由只考慮運(yùn)動(dòng)性能過渡到同時(shí)考慮其動(dòng)力性能?？紤]運(yùn)動(dòng)性能過渡到同時(shí)考慮其動(dòng)力性能。機(jī)械機(jī)械原理原理學(xué)科學(xué)科的發(fā)的發(fā)展展1.4 1.4 機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡介機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡介多種星際探測器多種星際探測器和和平平號(hào)號(hào)空空間間站站國國際際空空間間站站 空中客車空中客車A380A380的最的最大載客量為大載客量為840840人，最大人，最大航程航程16,00

13、0 km16,000 km，是目，是目前全球載客量最大的飛機(jī)。前全球載客量最大的飛機(jī)。 波音波音777-200LR777-200LR客客機(jī)的載客量為機(jī)的載客量為301301人，最人，最大飛行距離為大飛行距離為17,500 17,500 kmkm，是目前世界上航程，是目前世界上航程最遠(yuǎn)的客機(jī)。最遠(yuǎn)的客機(jī)。深井鉆探設(shè)備深井鉆探設(shè)備沙漠石油鉆探作業(yè)沙漠石油鉆探作業(yè)定向鉆井是一種新技術(shù)，可不用移動(dòng)井架就能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離水平鉆探。定向鉆井是一種新技術(shù)，可不用移動(dòng)井架就能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離水平鉆探。海洋石油海洋石油鉆探平臺(tái)鉆探平臺(tái)海海底底探探索索救助打撈救助打撈形形色色的水下機(jī)器人形形色色的水下機(jī)器人60006000

14、米水下機(jī)器人米水下機(jī)器人人體器官內(nèi)的微型機(jī)器人人體器官內(nèi)的微型機(jī)器人醫(yī)療醫(yī)療機(jī)器機(jī)器人正人正輔助輔助心臟心臟病手病手術(shù)術(shù) 磁懸浮列車磁懸浮列車的動(dòng)力學(xué)特性是的動(dòng)力學(xué)特性是懸浮控制與走行懸浮控制與走行控制的關(guān)鍵因素控制的關(guān)鍵因素 磁懸浮列車磁懸浮列車的運(yùn)行速度高達(dá)的運(yùn)行速度高達(dá)550 km/h550 km/h 仿生機(jī)構(gòu)學(xué)的研究一直受到很大重視。不少國仿生機(jī)構(gòu)學(xué)的研究一直受到很大重視。不少國家積極開展對(duì)人的手指、手腕和手臂的結(jié)構(gòu)、動(dòng)作家積極開展對(duì)人的手指、手腕和手臂的結(jié)構(gòu)、動(dòng)作原理和運(yùn)動(dòng)范圍的分析研究，已研制出各種多自由原理和運(yùn)動(dòng)范圍的分析研究，已研制出各種多自由度的生物電控或聲控的機(jī)械假手，造福

15、于人類。同度的生物電控或聲控的機(jī)械假手，造福于人類。同時(shí)，各種仿生步行機(jī)構(gòu)也不斷被研究出來。時(shí)，各種仿生步行機(jī)構(gòu)也不斷被研究出來。 另外，通過研制蛇形機(jī)構(gòu)來探測管道另外，通過研制蛇形機(jī)構(gòu)來探測管道故障；通過魚游機(jī)構(gòu)研制來解決深水探測故障；通過魚游機(jī)構(gòu)研制來解決深水探測問題。問題。 隨著人們對(duì)各種仿生機(jī)構(gòu)的深入研究，隨著人們對(duì)各種仿生機(jī)構(gòu)的深入研究，將會(huì)有利于創(chuàng)造出各種新穎的、具有特殊將會(huì)有利于創(chuàng)造出各種新穎的、具有特殊功能的新機(jī)構(gòu)來。功能的新機(jī)構(gòu)來。中中國國首首臺(tái)臺(tái)擬擬人人形形機(jī)機(jī)器器人人翩翩翩翩起起舞舞的的機(jī)機(jī)器器人人仿真美女仿真美女機(jī)器人機(jī)器人各式各樣的仿生機(jī)械各式各樣的仿生機(jī)械 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代中后期興起了對(duì)微型機(jī)械年代中后期興起了對(duì)微型機(jī)械或稱為微型機(jī)電系統(tǒng)的研制，以適應(yīng)生物、環(huán)境控制、醫(yī)學(xué)、航空航或稱為微型機(jī)電系統(tǒng)的研制，以適應(yīng)生物、環(huán)境控制、醫(yī)學(xué)、航空航天、數(shù)字通信、傳感技術(shù)、靈巧武器等領(lǐng)域在微小型化方面提出的日益增天、數(shù)字通信、傳感技術(shù)、靈巧武器等領(lǐng)域在微小型化方面提出的日益增長的要求。長的要求。 微型機(jī)械在尺度、構(gòu)造、資料、制造方法和工作原理等方面都與傳統(tǒng)微型機(jī)械在尺度、構(gòu)造、資料、制造方法和工作原理等方面都與傳統(tǒng)機(jī)械截然不同。微型