機械原理緒論課件

武漢理工大學(xué)物流工程學(xué)院1武漢理工大學(xué)1機械原理課程特點是機械類專業(yè)核心課程是機械類專業(yè)后續(xù)課程的基礎(chǔ)通過本課程的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生進入機械科學(xué)的殿堂2機械原理課程特點是機械類專業(yè)核心課程2機械原理學(xué)習(xí)的特點是基于理解、而不是基于記憶；本課程不適合短時間突擊學(xué)習(xí)；機械原理課程不及格率偏高，希望大家加倍努力。3機械原理學(xué)習(xí)的特點是基于理解、而不是基于記憶；3機械原理主要教學(xué)內(nèi)容第0章緒論第一章機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析第二章平面機構(gòu)的運動分析第三章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計第四章凸輪機構(gòu)及其設(shè)計第五章齒輪機構(gòu)及其設(shè)計第六章輪系及其設(shè)計第九章平面機構(gòu)的力分析

機械原理課程設(shè)計4機械原理主要教學(xué)內(nèi)容第0章緒論455§1-1機械原理課程的研究對象和內(nèi)容§1-2機械原理課程的學(xué)習(xí)目的和作用§1-3機械原理多媒體教材的特點§1-4本課程的教學(xué)方法6§1-1機械原理課程的研究對象和內(nèi)容61、人類行為能力的延伸：工具、簡單機械、復(fù)雜機械、各種車輛、各種武器；2、人類思維能力的延伸：數(shù)、算盤、計算器、計算機人類在長期的生產(chǎn)實踐中，不斷的創(chuàng)造發(fā)明，這種發(fā)明的類型主要是以下兩種71、人類行為能力的延伸：工具、簡單機械、復(fù)雜機械、各種車輛、由幾種簡單工具而來:石器時代:石刀、石斧、桔槔、轆轤。省力或便于用力。牲畜力、風(fēng)力、火力。省力或擴大力。18世紀60年代：蒸汽機。作為動力，促進了其它工業(yè)的發(fā)展。19世紀60年代：直流發(fā)電機。19世紀80年代：交流發(fā)電機、交流電動機。20世紀初：電動機取代了蒸汽機。蒸汽機是驅(qū)動各種工

作機械的基礎(chǔ)。機械和機械設(shè)計發(fā)展的歷史8由幾種簡單工具而來:機械和機械設(shè)計發(fā)展的歷史8桔槔一根豎立的架子上加上一根細長的杠桿，當(dāng)中是支點，末端懸掛一個重物，前段懸掛水桶。一起一落，汲水可以省力。當(dāng)人把水桶放入水中打滿水以后，由于杠桿末端的重力作用，便能輕易把水提拉至所需處。桔槔早在春秋時期就已相當(dāng)普遍，而且延續(xù)了幾千年，是中國農(nóng)村歷代通用的舊式提水器具。這種簡單的汲水工具雖簡單，但它使勞動人民的勞動強度得以減輕。9

洗衣機的發(fā)明

19世紀中期，人們利用機械模仿人工洗滌的動作，即通過翻滾、摩擦、水的沖刷，并借助洗滌劑的去污作用達到洗凈衣物的目的。

隨后，又出現(xiàn)了第一臺蒸汽洗衣機10洗衣機的發(fā)明

19世紀中期，人們利用機械模仿人工洗滌的動作，機器——行為能力的延伸人類通過長期生產(chǎn)實踐創(chuàng)造了機器，并使其不斷發(fā)展形成當(dāng)今多種多樣的類型。在現(xiàn)代生產(chǎn)和日常生活中，機器已成為代替或減輕人類勞動、提高勞動生產(chǎn)率的主要手段。使用機器的水平是衡量一個國家現(xiàn)代化程度的重要標志。11機器——行為能力的延伸人類通過長期生產(chǎn)實踐創(chuàng)造了機器，并使其機器圖例自動換刀機構(gòu)滾珠螺桿傳動機構(gòu)12機器圖例自動換刀機構(gòu)滾珠螺桿傳動機構(gòu)12轎車的總體構(gòu)造13轎車的總體構(gòu)造13內(nèi)燃機——用途最廣的熱力機械14內(nèi)燃機——用途最廣的熱力機械14柴油機與汽油機15柴油機與汽油機15小型精密之伺服沖床16小型精密之伺服沖床16機械原理是一門研究機械的運動學(xué)和動力學(xué)分析與設(shè)計基本理論問題的課程。一、機械原理課程的研究對象機械(Machinery)是機器(Machine)與機構(gòu)(Mechanism)的總稱?！?-1機械原理課程的研究對象和內(nèi)容17機械原理是一門研究機械的運動學(xué)和動力學(xué)分析與設(shè)計基本理論問題1、機器(Machine)的定義機器是執(zhí)行機械運動的裝置，機器用來變換或傳遞能量、物料、信息。機器是一種人為實物組合的具有確定機械運動的裝置，機器用來完成有用功、轉(zhuǎn)換能量或處理信息，以代替或減輕人類的勞動。181、機器(Machine)的定義機器是執(zhí)行機械運動的裝置原動機：凡將其他形式能量變換為機械能的機器稱為原動機，如內(nèi)燃機、電動機（分別將熱能和電能變換為機械能）等都是原動機。工作機：凡利用機械能去變換或傳遞能量、物料、信息的機器稱為工作機，如發(fā)電機（機械能變換為電能）、起重機（傳遞物料）、金屬切削機床（變換物料外形）、錄音機（變換和傳遞信息）等都屬于工作機。在日常生活和工程實踐中隨處都可見到各種各樣的機器，例如：原動機與工作機19原動機：凡將其他形式能量變換為機械能的機器稱為原動機，如內(nèi)燃汽車飛機膠片放映機挖掘機機床（牛頭刨床）切糕機20汽車飛機膠片放映機挖掘機機床（牛頭刨床）切糕機20機器的組成(ComposingofaMachine)一臺發(fā)展完善的現(xiàn)代化機器可由四部分組成：1、原動機、2、傳動機構(gòu)、3、執(zhí)行機構(gòu)4、控制系統(tǒng)、21機器的組成(ComposingofaMachine)一1、原動機：為機器運轉(zhuǎn)提供動力。圖0－1所示為單缸四沖程內(nèi)燃機，它是由汽缸體1、活塞2、進氣閥3、排氣閥4、連桿5、曲軸6、凸輪7、頂桿8、齒輪9和10等組成。221、原動機：為機器運轉(zhuǎn)提供動力。圖0－1所示為單缸四沖程內(nèi)單缸四沖程內(nèi)燃機燃氣推動活塞作往復(fù)移動，經(jīng)連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的連續(xù)轉(zhuǎn)動。凸輪和頂桿是用來啟閉進氣閥和排氣閥的。為了保證曲軸每轉(zhuǎn)兩周進、排氣閥各啟閉一次，曲軸與凸輪軸之間安裝了齒數(shù)比為1：2的齒輪。這樣，當(dāng)燃氣推動活塞運動時，各構(gòu)件協(xié)調(diào)地動作，進、排氣閥有規(guī)律地啟閉，加上汽化、點火等裝置的配合，就把熱能轉(zhuǎn)換為曲軸回轉(zhuǎn)的機械能。23單缸四沖程內(nèi)燃機燃氣推動活塞作往復(fù)移動，經(jīng)連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的連在圖示內(nèi)燃機中，活塞、連桿、曲軸和氣缸體組成一個曲柄滑塊機構(gòu)，可將活塞的往復(fù)運動變?yōu)榍倪B續(xù)轉(zhuǎn)動。凸輪、頂桿和氣缸體組成凸輪機構(gòu)，將凸輪軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動變?yōu)轫敆U有規(guī)律的間歇移動。曲軸和凸輪軸上的齒輪與氣缸體組成齒輪機構(gòu)，使兩軸保持一定的速比。內(nèi)燃機的四個沖程24在圖示內(nèi)燃機中，活塞、連桿、曲軸和氣缸體組成一個曲柄滑塊機構(gòu)2525大功率內(nèi)燃機26大功率內(nèi)燃機262、傳動機構(gòu)：按執(zhí)行機構(gòu)作業(yè)的特定要求，把原動機的運動和動力傳遞給執(zhí)行機構(gòu)。如：常用的各種減速和變速裝置均可作為傳動機構(gòu)。272、傳動機構(gòu)：按執(zhí)行機構(gòu)作業(yè)的特定要求，把原動機的運動和動力3、執(zhí)行機構(gòu)：它是一部機器中最接近作業(yè)工作端的機構(gòu)，它通過執(zhí)行構(gòu)件與被作業(yè)件相接觸，以完成作業(yè)任務(wù)。如：起重機和挖掘機中的起重吊運和挖掘機構(gòu)。283、執(zhí)行機構(gòu)：它是一部機器中最接近作業(yè)工作端的機構(gòu)，它通過執(zhí)4、控制系統(tǒng)用來處理機器各組成部分之間，以及與外部其它機器之間的工作協(xié)調(diào)關(guān)系，它通常由各種計算機和控制器組成。294、控制系統(tǒng)用來處理機器各組成部分之間，以及與外部其它機器之工業(yè)機器人圖0－2所示為一工業(yè)機器人，它由鉸接臂機械手1、計算機控制器2、液壓裝置3和電力裝置4組成。30工業(yè)機器人圖0－2所示為一工業(yè)機器人，它由鉸接臂機械手1、計機器人各部分的功用當(dāng)機械手的大臂、小臂和手按指令有規(guī)律地運動時，手端夾持器（圖中未示出）便將物料搬運到預(yù)定的位置。在這部機器中，機械手是傳遞運動和執(zhí)行任務(wù)的裝置．是機器的主體部分，電力裝置和液壓裝置提供動力，計算機實施控制。31機器人各部分的功用當(dāng)機械手的大臂、小臂和手按指令有規(guī)律地運動從以上二例可以看出，機器的主體部分是由許多運動構(gòu)件組成的用來傳遞運動和力的、有一個構(gòu)件為機架的、用構(gòu)件間能夠相對運動的連接方式組成的構(gòu)件系統(tǒng)稱為機構(gòu)。在一般情況下，為了傳遞運動和力，機構(gòu)各構(gòu)件間應(yīng)具有確定的相對運動。32從以上二例可以看出，機器的主體部分是由許多運動構(gòu)件組成的用來它是人為的實物組合體各實物間具有確定的相對運動能代替和減輕人類的勞動并完成有效的機械功或轉(zhuǎn)換機械能機器具有以下三點共同特征33它是人為的實物組合體機器具有以下三點共同特征33構(gòu)件與零件機構(gòu)中作相對運動的各個運動單元稱為構(gòu)件。構(gòu)件可以是單一的整體，也可以是由幾個零件組成的剛性結(jié)構(gòu)。因此：構(gòu)件是獨立的運動單元。零件是制造的單元34構(gòu)件與零件機構(gòu)中作相對運動的各個運動單元稱為構(gòu)件。34構(gòu)件是獨立的運動單元如圖所示內(nèi)燃機的連桿就是由連桿體、連桿蓋、螺栓以及螺母等幾個零件組成。這些零件之間沒有相對運動．構(gòu)成一個運動單元，成為一個構(gòu)件。35構(gòu)件是獨立的運動單元如圖所示內(nèi)燃機的連桿就是由連桿體、連桿蓋零件是制造的單元機械中的零件可以分為兩類：一類稱為通用零件，它在各種機械中都能遇到，如齒輪、螺釘、軸、彈簧等；另一類稱為專用零件，它只出現(xiàn)于某些機械之中，如汽輪機的葉片、內(nèi)燃機的活塞等。36零件是制造的單元機械中的零件可以分為兩類：362、機構(gòu)(Mechanism)它是一個具有相對機械運動的構(gòu)件系統(tǒng)，用來傳遞與變換運動和動力的可動裝置。它是機器的重要組成部分。常用的機構(gòu)有：齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)、間歇運動機構(gòu)、帶傳動機構(gòu)、鏈傳動機構(gòu)、螺旋傳動機構(gòu)等。372、機構(gòu)(Mechanism)它是一個具有相對機械運動的構(gòu)件連桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)間歇機構(gòu)38連桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)間歇機構(gòu)38機構(gòu)與機器的區(qū)別在于：機構(gòu)只是一個構(gòu)件系統(tǒng)，而機器除構(gòu)件系統(tǒng)之外還包含電氣、液壓等其他裝置；機構(gòu)只用于傳遞運動和力，機器除傳遞運動和力之外，還應(yīng)當(dāng)具有變換或傳遞能量、物料、信息的功能。

39機構(gòu)與機器的區(qū)別在于：機構(gòu)只是一個構(gòu)件系統(tǒng)，39機械：機器和機構(gòu)的總稱在研究構(gòu)件的運動和受力情況時，機器與機構(gòu)之間并無區(qū)別。因此，習(xí)慣上用“機械”一詞作為機器和機構(gòu)的總稱。40機械：機器和機構(gòu)的總稱在研究構(gòu)件的運動和受力情況時，機器與機機械原理課程研究的內(nèi)容本課程專門研究各種機器和機構(gòu)的共同性的基本理論問題，其主要內(nèi)容有：1、各種機構(gòu)的分析問題：主要研究機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析(含機構(gòu)的組成)、機構(gòu)的運動分析和機構(gòu)受力分析等。2、常用的各種機構(gòu)的設(shè)計問題。3、機器動力學(xué)問題：主要研究在已知力作用下機械的真實運動規(guī)律以及機器運轉(zhuǎn)過程中速度波動的調(diào)節(jié)問題。41機械原理課程研究的內(nèi)容本課程專門研究各種機器和機構(gòu)的共同性的學(xué)習(xí)機械原理課程的主要目的可以概括為如下幾個方面：一、認識機械,了解機械二、掌握方法,分析機構(gòu)三、開闊思路,設(shè)計與創(chuàng)新機械四、更新觀念,發(fā)展機械學(xué)科§0-2機械原理課程的學(xué)習(xí)目的和作用42學(xué)習(xí)機械原理課程的主要目的可以概括為如下幾個方面：§0-2機一、認識機械,了解機械本課程對機械的組成原理、工作原理、運動分析以及設(shè)計理論與方法都作了基本介紹，這對于在以后實習(xí)、專業(yè)課學(xué)習(xí)以及工作中認識機械、了解機械和進一步學(xué)習(xí)與掌握機械都大有好處。43一、認識機械,了解機械本課程對機械的組成原理、工作原理、運二、掌握方法,分析機構(gòu)各種機械的形態(tài)和用途各不相同，但它們都有一個共同的特點：作機械運動。因而，運動幾何學(xué)中的相對運動、相互包絡(luò)等基本概念和方法，在各種機構(gòu)的分析和設(shè)計中都得到廣泛應(yīng)用。問題：齒輪是怎么加工出來的？？44二、掌握方法,分析機構(gòu)各種機械的形態(tài)和用途各不相同，但它們都例如：用齒條刀具加工齒輪時，齒輪的齒形就是由刀具與輪坯間相互包絡(luò)形成的。45例如：用齒條刀具加工齒輪時，齒輪的齒形就是由刀具與輪坯間相互三、開闊思路,設(shè)計與創(chuàng)新機械本課程講授的機構(gòu)分析與設(shè)計的基本理論與方法，不僅用于課程所學(xué)的機構(gòu)設(shè)計，還為以后的機械設(shè)計打下基礎(chǔ)。課程的目的是提供基本方法，開闊思路，便于學(xué)習(xí)者運用它。根據(jù)實際要求分析比較各種機構(gòu)的優(yōu)缺點，合理地選擇機構(gòu)，構(gòu)思并設(shè)計基本機構(gòu)和機械系統(tǒng)。46三、開闊思路,設(shè)計與創(chuàng)新機械本課程講授的機構(gòu)分析與設(shè)計的基本例如，以下幾種機構(gòu)(齒輪、凸輪、連桿機構(gòu)）可以實現(xiàn)直線運動，什么情況下用哪種機構(gòu)更好些，這要由設(shè)計者進行創(chuàng)造性運用。47例如，以下幾種機構(gòu)(齒輪、凸輪、連桿機構(gòu)）可以實現(xiàn)直線運動，四、更新觀念,發(fā)展機械學(xué)科當(dāng)今機械學(xué)學(xué)科的發(fā)展已離不開計算機的計算技術(shù)，在學(xué)