机械原理第一章 中国地质大学 曾小惠课件

机械原理第一章绪论说明四个问题：①学什么？②为什么学？③如何学？§1-1机械原理研究的对象及内容§1-2机械原理课程的地位和目的§1-3如何学好本课程④展望机械§1-4机械发展现状简介§1-1机械原理研究的对象及内容对象：机械内容：有关机械的一些基本理论问题一、机械概念机械：是机器和机构的总称。是一种借助于机械运动而代替人完成一定工作的装置。是一种机械系统。可以说是一种起传递运动和力、转换运动形式作用的机件组合体，能实现预期机械运动。

是一种由各种机构组成的能实现预期机械运动并能完成有用机械功或转换机械能的机构系统。机器组成：原动部分、执行部分、传动部分、控制部分机器：机构：二、本课程研究的内容

机械原理主要研究机构，其内容是将机械抽象成机构后，集中研究机械内部传递运动、力和作功性能。其具体内容有：①共性问题：结构分析：组成及其条件，组成原理、结构分类，绘制机构运动简图运动分析：运动规律→考察运动性能，运动规律与尺寸参数间的关系----运动分析方法动力学分析：运动中构件的受力情况机器在考虑外力作用时的运动机器的调速和平衡方法②常用机构分析与综合③机械系统的方案设计---课程设计§1-3如何学好本课程具体做到：①认真听讲，作好笔记，及时复习②独立做题，多做题③理力课本不离开④联系实际，认真做实验和课外大作业

⑤创造研究中学习----创新设计等项目⑥适当的参考书。机械原理导教、导学、导考，陆品等，西北工大出版。或类似其它机械原理教程和一些机构图册等弄清基本概念，掌握基本原理和基本方法，初步建立工程观点

本课程要用到物理、数学、力学、机械制图和工程材料及机械制造基础等先修课程的知识，尤其是理论力学的知识。课程的特点：实践性强、综合性强、独立性强本课程是一门技术基础课，其研究对象是在生产实际中广泛应用的机械，所要解决的问题大多数是工程中的实际问题（与理论力学的不同点），各章内容彼此独立，前后联系不甚密切。本课程要用到很多与工程有关的名词、符合、公式、标准及参数等，在对机械研究中常用一些简化方法如倒置、反转、转化、当量、等效、代换等等。在机构分析与综合中，除解析法外还介绍图解法、实验法以及试凑等一些工程中实用的方法。机器机器可归纳为三大类：①变换能量的机器：电动机、发电机、内燃机等等。作用：将其它能转换机械能，或将机械能转换为其它能②变换物料状态或位置的机器：加工用的机器：各类机床、轧钢机、专用机械等运输用的机器：起重机、输送机、汽车、船舶等③变换信息的机器：计算机、打字机、绘图仪机器基本特征：①任何机器都由许多构件或零件组成。②组成机器的各构件或零件之间都具有确定的相对运动。③各种机器均能完成有益的机械功或转换机械能。

-----原动机工作机潘存云教授研制组成：65438712910汽缸体1、活塞2、进气阀3、排气阀4、连杆5、曲轴6、凸轮7、顶杆8、齿轮9、10工作原理：1.活塞下行，进气阀开启，混合气体进入汽缸；2.活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩，在顶部点火燃烧；3.高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭；4.活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。循环运动的结果，使曲轴输出连续的旋转运动内燃机去牛头刨进气压缩爆炸排气内燃机的工作过程：

牛头刨1床身2滑块3电动机4小齿轮5曲柄6滑块7导杆8刨头回机器特征机器人机构

一种抽象的模型，用来研究与传递运动、力有关的运动参数和性能例：曲柄滑块机构内燃机冲床机构特征：①机构由构件或零件组成②组成机构的各构件或零件之间具有确定的相对运动。

所以可以说，机构是由若干构件组成的、各构件间具有确定相对运动的系统。----机构定义潘存云教授研制活塞的往复运动通过连杆转变为曲轴的连续转动，该组合体称为：内燃机中的机构：凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为：两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动作，称为：齿轮机构内燃机各机构协调动作的结果：化学能机械能曲柄滑块机构凸轮机构进气压缩爆炸排气机器组成

传统的机器组成：现代机器一般组成：现代先进的机器组成：常用基本机构连杆机构凸轮机构齿轮机构间歇运动机构螺旋机构组合机构机械运动方案设计一、机械产品设计过程1.进行产品规划，提出产品需达到的功能和性能指标，明确设计任务；----设计任务书2.进行功能分析，选择工作原理，确定工艺动作过程、作出工艺动作的分解，确定执行构件；

----工作原理、工艺过程图、执行构件的数目及运动规律3.进行执行系统的运动方案设计；

----执行机构运动简图、机器运动循环图等4.拟定总体方案，进行传动系统、原动机等的选择及基本参数设计

----总体方案图、机械系统运动简图、方案设计计算说明书等5.结构技术设计；

----全套设计图纸、设计计算说明书等6.生产施工设计。

----工艺流程卡片、工装设计图、技术文件及使用说明书等二、机械执行系统运动方案设计过程和内容1.功能原理设计；2.工艺动作分解，执行件及其运动规律确定；3.执行机构型式设计；4.执行系统的运动协调设计；

5.机构运动尺度设计；6.运动和动力分析；7.方案评价与决策。功能原理设计机械推拉原理、摩擦传动原理、气吸原理------针对机械产品预期的功能，采用何种工作原理实现例：自动输送板料：执行机构选型----选择能实现各执行构件所需运动的机构型综合原动机按输出运动形式分类：①连续转动----普通电动机、内燃机等；②往复移动----直线电动机、固定的活塞式液压缸或汽缸等；③往复摆动----双向电动机、摆动活塞式液压缸或汽缸；④可控转动----伺服电动机、调频电动机等执行系统的运动协调设计----使各执行机构相互协调的共同工作牛头刨主机构运动循环图：曲柄转角停止36003600工作行程空回行程进给停止工作台刨刀采用机械运动循环图四冲程内燃机运动循环图：学生课外创新自适应障碍小车、龙眼去核机、行星轮式登月机多功能齿动平口钳、仿生机械灵巧手全自动光盘检索系统扫地车

当今世界正经历着一场新的技术革命。新概念、新理论、新方法、新工艺不断涌现。同样，机械学科也发展迅猛，一、发展方向：高速、重载（巨型）、高精度、微型化

5倍音速的飞机、几十万吨的轮船、米级打击精度、细胞克隆操作、磁悬浮列车、低噪声潜艇§1－4机械学科发展现状简介美国研制的Ｘ－43Ａ超音速实验飞机速度约为10马赫（即每小时11260公里）磁悬浮列车的运行速度高达550km/h被称为零高度飞行器。高速§1－4机械学科发展现状简介50万吨的巨型油轮“海上世界”号，船长364米，宽79米。船用二冲程柴油主机最大输出功率可达100,000kw。一、发展方向：高速、重载（巨型）、高精度、微型化重载重载微型机器人微型飞行器§1－4机械学科发展现状简介一、发展方向：高速、重载（巨型）、高精度、微型化微型化二、应用领域扩大：上天、入地、下海、甚至钻入人体内各种星际探测器神舟六号载人飞船国际空间站波音777-200LR客机的载客量为301人，最大飞行距离为17,500km，是目前世界上航程最远的客机。上天定向钻进是一种新技术，可不用移动井架就能实现远距离水平钻探。世界上最深的油井深度达12260m，钻了20年才完成。深井钻探设备二、应用领域扩大：上天、入地、下海、甚至钻入人体内入地地质导向技术（1993年研制出了第一套地质导向工具），是随钻测量、导向钻进和自动控制技术高度结合的一种新技术。若用于煤层气项目，它能使钻头“咬着”煤层气钻进，延长瓦斯抽放孔的煤孔段长度、提高单孔的瓦斯抽放效率,节约大量的人力物力，显著提高煤层气产量。特别在固体矿产地质钻探、石油及天然气钻井、地热开发钻井和热水井、煤田气化钻孔、采盐钻孔等领域以及一些工程领域（非开挖）指哪打哪中国大陆科学钻探2001年6月项目正式开工建设，2005年4月工程竣工，井深达5158米,这标志着我国“入地”计划获得重大突破海底探索救助打捞海洋石油钻探平台6000米水下机器人二、应用领域扩大：上天、入地、下海、甚至钻入人体内下海医疗机器人正辅助心脏病手术。

一名7岁的小男孩在北京海军总医院成功接受了使用机器人治疗先天性心脏病的手术.手术时，机器人的机械臂在患者胸部熟练地找到了部位，并很快地钻入病人胸腔，随着医生的指挥，机械手在1厘米的范围内不断移动，在体外循环心脏停跳的基础上进行心室间隔缺损修补手术，手术只进行了一个小时。使用机器人后，减小了手术的危险性，减轻了病人的痛苦，使患者的生活质量得到明显改善。二、应用领域扩大：上天、入地、下海、甚至钻入人体内钻入人体人体器官内的微型机器人

2009年6月16日，参展商在以色列一个生物科学会议上，展出一个直径仅为1毫米的超级微型机器人，它的名字叫“ViBot”。以色列科技学院的研究人员称，医生进行大脑或肺部手术时，可利用“ViBot”进入人体释放药物或。可惜，如此神奇的微型“机器人医生”要在扫除器官中的堵塞物5~10年后才能上岗，因为这种技术仍在试验阶段。四、新的设计方法及手段日新月异▲计算机辅助设计(CAD)在对机械的分析与综合中，计算机的作用日益重要，发展并推广了在机械原理的各个领域，每年都有大量内容新颖的文献资料出现。作为技术基础课程，只介绍一些最基本的原理和方法。▲优化设计三、注重机械的动力性能在机械分析与综合时，由只考虑运动性能过渡到同时考虑其动态特性。即考虑机械在运动过程中，构件的振动和弹性变形、运动副的间隙和构件尺度误差，对运动及动力性能的影响。▲并行设计▲虚拟设计虚拟设计技术是由多学科先进知识形成的综合系统技术，其本质是以计算机支持的仿真技术为前提，在产品设计阶段，实时地并行地模拟出产品开发全过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性、产品的可维护性和可拆卸性等，从而提高产品设计的一次成功率。并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。与传统的串行设计相比，并行设计更强调在产品开发的初期阶段，要求产品的设计开发者从一开始就要考虑产品整个生命周期（从产品的工艺规划、制造、装配、检验、销售、使用、维修到产品的报废为止