机械原理课件 第七版 孙桓

1、11 本课程研究的对象和内容,12 本课程在教学中的地位,13 课程的性质和学习方法,14 机械原理学科发展现状简介,第一章 绪 论,中南大学专用 作者： 潘存云教授,顾名思义，本课程研究对象为：机械,机械,机器,斜面,任何机械都经历了：简单复杂的发展过程。,机械人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的组合体。,机构,（包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、卷扬机、叉车、电梯电脑控制）。 一般而言， 机械是机器和机构的总称,杠杆,起重轱辘,滑轮组,手动(电动)葫芦,现代起重机,起重机的发展历程：,11 本课程研究的对象和内容,原理机械的组成原理、工作原理、分析和设计原理(方法)等。,中南大学专用 作者

2、： 潘存云教授,机器根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组合 体。,机构能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件 实物的组合体。如：连杆机构、凸轮机构、 齿轮机构等。种类有限,如: 缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用机器、起重机等。,机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但具有相同的基本特征。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,典型机器的分析：,1.内燃机,内燃机,组成：,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

3、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,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,设计：潘存云,进气,压缩,爆炸,排气,内燃机的工作过程：,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：,内燃机各部分的作用：,曲柄滑块机构,凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为：,凸轮机构,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,各部分协调动作的结果：,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,2.工件自动载送装置,含带传动机构、蜗杆传

4、动、凸轮机构、连杆机构等。,滑杆左移时，夹持器将工件夹住。,滑杆带着工件右移时，夹持器动爪受挡块的压迫将工件松开，工件落入载送器被传送到下一道工序。 强调代替人类完成有用工作,中南大学专用 作者： 潘存云教授,机器的共有特征：,人造的实物组合体；,各部分有确定的相对运动；,代替或减轻人类劳动完成有用功或实现能量 的转换 机器的作用,机器的分类：,原动机实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机）种类有限,工作机完成有用功（如机床等） 种类繁多,中南大学专用 作者： 潘存云教授,工作机的组成：,原动部分是工作机动力的来源，最常见的是电动机 和内燃机。,工作部分完成预定的动作，位于传动路线的终点。,传

5、动部分联接原动机和工作部分的中间部分。,控制部分保证机器的启动、停止和正常协调动作。 其关系如下,原动机,传动,工作,控制,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,控制器(控制),电动机(原动),带(传动),减速器(传动),波轮(工作),分析自动洗衣机的组成：,潘存云教授研制,中南大学专用 作者： 潘存云教授,同理，通过对典型机构进行分析可知：,机构的共有特征：,人造的实物组合体；,各部分有确定的相对运动；,用来传递力或实现运动的转换。,机构的分类：通用机构和专用机构。,通用机构-用途广泛，如齿轮机构、连杆机构等。,专用机构-只能用于特定场合，如钟表的擒纵机构。,中南大学专用 作者：

6、 潘存云教授,本课程研究重点：通用机构,机器与机构的关系：由两个实例推广到一般,任意复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组合而成的。实际机器的种类有成千上万种，但机构的种类确有限。类似关系：化合物与化学元素,由机器与机构的共有特征可知： 机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不同） ，故统称为机械。人造的组合体、有确定的相对运动,中南大学专用 作者： 潘存云教授,12 本课程的研究内容,1. 机构结构分析 基本知识,研究机构运动的可能性; 能否运动,机构运动的确定性；下一个位置和运动方向是否唯一,机构的组成原理和结构分类。,2. 机构的运动学,机构上某些特殊点的位置、速度、加速度的求法 和

7、机构的运动规律；,机构运动简图的绘制方法；用简单图形表示复杂机构,设计新机构的方法。按一定几何条件和运动条件,3. 机器动力学,分析机构的受力情况及力做功的情况；,分析机器在已知外力作用下的运动；,机器的调速和平衡方法。,不考虑引起机构运动的力的作用，仅从几何的观点来研究,中南大学专用 作者： 潘存云教授,按解决问题的性质，研究内容又可分为两大类：,机构分析对已有机构的研究。包括结构、运动 和力分析。,机构综合设计新的机构。包括型综合、尺度综 合、运动和动力综合。,称综合而非设计的理由：,仅限于根据运动和动力要求，确定机构各部分与运 动相关的尺寸；,本课程要解决的问题,属于机械设计课程的范畴,

8、在解决机构的设计问题时，,不涉及各个具体零件的强度计算，具体形状和结构、 材料选择等因素；,设计结果是机构运动简图，而非工程化的设计图。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,课程性质： 技术基础课,作用： 承前启后,先修课程：高等数学、普通物理、工程制图、理论力学,同时，通过本课程的学习，可为今后学习诸如机械设计、机床夹具设计、机床、机械制造工艺学等专业课程打下基础，,作为一名工程技术人员，同学们在今后的工作岗位上将会接触各种各样的通用或专用机械，因此必须掌握机械方面的基础知识。,13 课程的性质和学习方法,课程的特点：,1）实践性强,2）综合性强,本课程是一门技术基础课，其研究对象是在生产实际

9、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），因此要求学生加强基本技能的训练，如简图测绘、齿轮参数测量等。要培养工程素养，作图应严格按要求进行。要重视实验课。,3）独立性强,本课程学习要综合运用已学过的知识，约有1/3的内容与理论力学有关。有些内容可以说是理论力学的延续与扩展（用理论力学的原理分析具体的机械）。因此，一定要复习号理论力学中的有关内容，如运动学、摩擦学等。,各章内容彼此独立，前后联系不甚密切。因此，要经常复习前面已学过的内容，以免出现猴子扮苞米的现象。,4) 四多：内容多、概念多、符号多、公式多。 不要求死记硬背，关键在于理解，重点在于应用。会用

10、自然能记住。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,如何学习本课程？, 着重搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握机构 分析与综合的基本方法。, 注意把一般原理和方法与具体运用密切联系起来。 并用所学知识观察日常生活与生产遇到的各种机械。,本课程研究机械的途径：, 研究机械所具有的一般共性问题。如机构的组成原理、机构运动学、机器动力学。, 研究各种常用机构的运动和动力性能，以及它们的设计 方法。,注意培养运用所学基本理论与方法去分析和解决工 程实际问题的能力。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,注意培养综合分析、全面考虑问题的能力。解决同 一实际问题，往往有多种方法和结果，要通过分析、 对比、判断和决

11、策，做到优中选优。,注意培养科学严谨、一丝不苟的工作作风。在今后 的工作中要与各种武器装备打交道，稍有不慎，即 可能造成损失。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,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，,发展方向：高速、重载、高精度、高效率、低噪声 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,14 机械原理学科发展现状简介,应用领域扩大：上天、入地、下海、甚至钻入人体内。 太空探险、水平钻探、深海采矿、打捞作业、血管清理,本学科的研究课题与日俱增:,与其它学科的交叉渗透作用增强：与电子工程、计算

12、机科学、控制工程、材料科学、生物医学相互渗透，诞生了若干新学科。如机械电子学、仿生机械学、机器人机械学、机械CAD。,新机构不断涌现-如自控机构、机器人机构、仿生机构、柔性及弹性机构、机电气液综合机构等。,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力性能。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,考虑到机械的动态特性: 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。,连杆机构: 重视了空间连杆机构、多杆多自由度机构、连杆机构弹性动力学和动力平衡研究。,齿轮机构: 发展了齿轮啮合原理、提出了许多性能优异的新型齿廓曲线和新型

13、传动、加速了对高速齿轮、精密齿轮、微型齿轮的研究。,凸轮机构: 十分重视对高速凸轮机构的研究。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,新的设计手段日新月异:,另外，为了适应现代机械高速度、高节拍、高性能的需要，,研制了,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。,高速高定位精度的分度机构；,具有优良性能的组合机构；,各种机构的变异与组合等。,优化设计；,考虑误差的概率设计。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,为了实现我国的国防现代化，必然要有大量的机械化、自动化的武器装备于部队，这些武器从何来？恐怕大多数只能靠我国自力更生解决，这是一项十分艰巨的任务，设计、制造、使用、维护现代化的武器装备，需要大批的机械方面专业人才。在座的各位都是未来的工程师和部队