機械原理課程教案ch01

1、機械原理機械原理 Theory of Machines and Mechanisms 皖西學院機械與電子工程學院皖西學院機械與電子工程學院宋誠生宋誠生第一章 緒論第二章 機構的結構分析第三章 平面機構的運動分析第四章 平面機構的力分析第五章 機械的效率和自鎖第六章 機械的平衡第七章 機械的運轉及其速度波動的調節(jié)第八章 平面連桿機構及其設計第九章 凸輪機構及其設計第十章 齒輪機構及其設計第十一章 齒輪系及其設計第十二章 其他常用機構第十三章 機械系統(tǒng)的方案設計目錄選用教材：選用教材： 孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理（第八版）. 北京：高等教育出版社.2013. 注：本課件是在西北工業(yè)大學葛文杰教

2、授編寫的原課件基注：本課件是在西北工業(yè)大學葛文杰教授編寫的原課件基礎上整理的，在此表示衷心感謝！礎上整理的，在此表示衷心感謝！參考資料：參考資料：1 鄭文緯，吳克堅.機械原理（第七版）.北京： 高等教育出版社.1997.2 申永勝.機械原理教程（第二版）.北京：清華大學出版社.2006.3 鄒慧君.機械原理課程設計手冊（第二版）.北京：高等教育出版社. 2010. 4 陳作模.機械原理學習指南(第五版). 北京：高等教育出版社.2008.5 葛文杰.機械原理作業(yè)集（第三版）.北京：高等教育出版社.2013.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 學習

3、本課程的目的學習本課程的目的1-3 如何進行本課程的學習如何進行本課程的學習1-4 機械原理學科發(fā)展現(xiàn)狀簡介機械原理學科發(fā)展現(xiàn)狀簡介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研究對象機械是機構和機器的總稱。實例：工件自動裝卸裝置六自由度工業(yè)機器人2研究內(nèi)容 機構是指一種用來傳遞與變換運動和力的可動裝置。 機器是指一種執(zhí)行機械運動裝置，可用來變換和傳遞能量、物料和信息。 研究內(nèi)容是有關機械的基本理論問題。內(nèi)燃機控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)示示教教板板操操作作機機1-2 1-2 學習本課程的目的學習本課程的目的1-3 1-3 如何進行本課程的學習如何進行本課程的學習 課程地位，任務及作用課

4、程地位，任務及作用 學習目的學習目的 掌握本課程的特點掌握本課程的特點 注重理論聯(lián)系實際注重理論聯(lián)系實際 逐步建立工程觀點逐步建立工程觀點 認真對待每個教學環(huán)節(jié)認真對待每個教學環(huán)節(jié) 是指一種執(zhí)行機械運動裝置，可用來變換和傳遞能量、物料和信息。 如常見的機構有齒輪機構、連桿機構、帶傳動機構、鏈傳動機構、凸輪機構、螺旋機構等。（1 1）機構）機構機器和機構的概念機器和機構的概念是指一種用來傳遞與變換運動和力的可動裝置。 這些機構一般認為是由剛性構件組成的。而現(xiàn)代機構中除了剛性構件以外，還可能有彈性構件、柔性構件和電、磁、液、氣、聲、光等元件。 故這類機構稱為廣義機構；而由剛性構件組成的機構就稱為狹

5、義機構。機構（2 2）機器）機器機器例如：電動機、內(nèi)燃機用來變換能量；汽車、起重機用來傳遞物料；計算機、打印機用來變換信息。 由于各種機器的主要組成部分都是各種機構，所以可以說，機器乃是一種可用來變換或傳遞能量、物料與信息的機構組合。 機器按其用途可分為兩類：凡將其他形式的能量轉換為機械能的機器稱為原動機；凡利用機械能來完成有用功的機器稱為工作機。（3 3）機器的結構）機器的結構 傳統(tǒng)的機器由如下三個部分組成：原動部分傳動部分執(zhí)行部分機床用來變換物料的狀態(tài)；現(xiàn)代機器一般由如下四個部分組成：機器和機構的概念機器和機構的概念(2/3)控制部分原動部分傳動部分執(zhí)行部分 而現(xiàn)代先進的機器則由以下五個部

6、分組成：位形檢測控制系統(tǒng)驅動-傳動機構執(zhí)行機構智能系統(tǒng)工作系統(tǒng)機器和機構的概念機器和機構的概念(3/3)有關機械的基本理論有關機械的基本理論（1 1）機構的結構分析）機構的結構分析 1）研究機構是怎樣組成的，其組成對運動的影響，以及機構具有確定運動的條件。2）研究機構的組成原理及機構的結構分類。3）如何繪制機構運動簡圖的問題。（2 2）機構的運動分析）機構的運動分析 介紹對機構進行運動分析（包含位移、速度及加速度分析）的基本原理及方法。（3 3）機器動力學）機器動力學 1）分析機器在運轉過程中其各構件的受力情況，以及這些力的作功情況。（5 5）機械傳動系統(tǒng)運動方案的設計）機械傳動系統(tǒng)運動方案的

7、設計 研究在進行具體機械設計時機構的選型、組合、變異及機械傳動系統(tǒng)運動方案的設計等問題。（4 4）常用機構的分析與設計）常用機構的分析與設計 研究常用機構（如連桿機構、凸輪機構、齒輪機構等）的類型、工作原理及運動特性分析和機構設計的基本原理及方法。有關機械的基本理論有關機械的基本理論(2/2) 2）研究機器在已知外力作用下的運動、機器速度波動的調節(jié)和不平衡慣性力的平衡問題。 本課程的地位、任務及作用本課程的地位、任務及作用 機械原理是研究機械基礎理論的一門科學，是機械類各專業(yè)的一門主干技術基礎課程，在創(chuàng)新設計機械所需的知識結構中也占有核心地位。（1 1）地位）地位（2 2）任務）任務 本課程的

8、任務是使學生掌握機構學和機器動力學的基本理論、基本知識和基本技能，學會各種常用基本機構的分析和綜合方法，并具有按照機械的使用要求進行機械傳動系統(tǒng)方案設計的初步能力。（3 3）作用）作用 在培養(yǎng)高級機械工程技術人才的全局中，本課程不僅為學生學習相關技術基礎和專業(yè)課程起到承前起后的作用，而且為今后從事機械設計和研究工作起到增強適應能力和開發(fā)創(chuàng)新能力的作用。掌握本課程的特點掌握本課程的特點 本課程要用到物理、數(shù)學、力學、機械制圖、工程材料及機械制造基礎等先修課程的知識，尤其是理論力學的知識。 但并不是這些課程的簡單重復和堆砌，而是要引導學生如何應用所學的知識解決工程實際中所遇到的問題。 所以本課程的

9、學習不同于理論課程的學習，也不同于專業(yè)課，而具有一定的理論系統(tǒng)性及邏輯性和較強的工程實踐性的特點。 因此，在學習本課程時應注意掌握基本的概念、原理及機構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 本課程并不是研究某種具體的機械，而是著重研究一般機械的共性問題，即機構的結構分析和綜合的基本理論和基本的方法。這些基本理論和方法是緊密為工程服務的。 因此，在本課程的學習過程中，一方面要注意這些理論和方法在理論上建立和推演的嚴密性和邏輯性，另一方面更要注意這些理論和方法如何在工程實際中的應用。 此外還應隨時留意日常生活和生產(chǎn)中遇到的各種機械，以豐富自己的感性認識；并用所學到的理論和方法認識分

10、析這些機械，以加深理解，使理論和實踐相互促進。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的名詞、符號、公式、標準及參數(shù)和對機械研究的一些常用的簡化方法，如倒置、反轉、轉化、當量、等效、代換等。 在機構分析與綜合中，除解析法外還介紹圖解法、實驗法以及試湊等一些工程中實用的方法。 在學習時，對名詞應正確理解其含義，對公式應著重于應用，而對方法則著重掌握其基本原理和作法。 另外，實際工程問題涉及多方面的因素，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、全面考慮問題的習慣和科學嚴謹、一絲不茍的工作作風。認真對待教學的每一個環(huán)節(jié)

11、認真對待教學的每一個環(huán)節(jié) 本課程全部教學工作的完成，需要自學、聽課、習題課、實驗課、課后作業(yè)、答疑和考試，以及課程設計等教學環(huán)節(jié)。要學好這門課，必須對每個教學環(huán)節(jié)予以充分重視。1-4 1-4 機械原理學科發(fā)展現(xiàn)狀簡介機械原理學科發(fā)展現(xiàn)狀簡介隨著宇航技術、核技術、海洋開發(fā)等高新技術的發(fā)展和計算機技術的普遍應用，極大的促進了機械行業(yè)的迅猛發(fā)展。這也帶動了機械原理學科的發(fā)展。因此，近些年來機械原理學科也創(chuàng)立了不少新的理論和研究方法，開拓了一些新的研究領域，出現(xiàn)了很多新的研究分支，主要表現(xiàn)在：1.在在20世紀末發(fā)展起來的計算機輔助機構分析與設計將更為世紀末發(fā)展起來的計算機輔助機構分析與設計將更為完善。

12、完善。將機構學知識結合人工智能理論，構建機構分析與設計的專家系統(tǒng)，將得到進一步發(fā)展。 基于Web的遠程網(wǎng)絡機構設計系統(tǒng)已出現(xiàn)，利用世界各地的專家知識和經(jīng)驗，開展多專家協(xié)同的異地設計，在本世紀將推動機構學理論的高速發(fā)展。 2.對機構學的基礎理論研究將有新的進展和突破。對機構學的基礎理論研究將有新的進展和突破。以智能機械和微機械為代表的新型機械系統(tǒng)，將需要構建新的機構學理論。例如，微型機械并不是將傳統(tǒng)機械直接微型化，而是涉及多學科的綜合技術的應用。目前已研制出210m100m的滑塊，直徑為60m的靜電電機，由原子直接排列而成的納米齒輪，供情報收集的蚊子機器人等等。而微型人造衛(wèi)星、可在人的血管中爬行的機器人以及進行眼科手術的微型機械手等也都已經(jīng)或即將見諸應用。它們的出現(xiàn)，推動了處于機械原理學科前沿的微型機構學分支的產(chǎn)生。3.機構學研究已滲透到生物學研究領域，仿生機構將得到機構學研究已滲透到生物學研究領域，仿生機構將得到進一步完善和發(fā)展。進一步完善和發(fā)展。通過對人的手指、手腕和手臂的研究，已研制出各種多自由度的機械假手，造福人類。另外，通過研制蛇形機構來探測管道故障；研究魚游機構來解決深水探測問題；研制各種類型的兩足、四足、六足步行機，完成各種地形甚至是其他星球表面的探測任務。這些研究有利于創(chuàng)造出新穎的、具有特殊功能的新機構來。以上分析僅是本門學科新近發(fā)展的一部分。機械原理