华北理工机械原理课件第1章 绪论

§1-1机械原理的研究对象和内容一、研究对象机械是机构和机器的总称。机器：是指一种执行机械运动的装置，可用来变换和传递能量、物料和信息。例如：电动机、内燃机用来变换能量；汽车、起重机用来传递物料和人；计算机、传真机等用来变换传递信息。金属切削机床、织布机用来变换物料的状态；机械原理的研究对象是机械。我们接触过许许多多的机器，如缝纫机、洗衣机、挖掘机、机械手等。尽管机器的种类繁多，构造、性能和用途各异，但可将机器概括为：机器人可以作为一种加工机器，进行焊接和装配等，同时可按照指定的信息来搬运物品等。实例一工件自动装卸装置组成：带传动机构、蜗轮蜗杆机构、凸轮机构、连杆机构等。工作原理：电动机带动各机构使滑杆左移时，滑杆夹持器的动爪和定爪将工件夹住；当滑杆带着工件向右移动到夹持器的动爪碰到上面的挡块时，将工件松开，落到载送器中。实例二、内燃机组成活塞2连杆5曲轴6凸轮7气阀88齿轮9910曲柄滑块机构凸轮机构气缸体1气缸体1气缸体1齿轮机构内燃机的连杆构件：运动的单元体，可能是一个零件，也可能是多个零件的刚性联接。零件：制造的单元体内燃机的曲轴1—连杆体2—连杆盖3、4、5—轴瓦6—螺栓7—螺母8—开口销实例三、颚式破碎机动颚板的结构偏心轴机器按其用途可分为两类：凡将其他形式的能量转换为机械能的机器称为原动机；凡利用机械能来完成有用功的机器称为工作机。机器的结构：传统的机器由如下三个部分组成：原动部分传动部分执行部分现代机器一般有控制部分、检测部分等。控制部分原动部分传动部分执行部分原动部分：利用电力和热力的原动机(如电动机和内燃机)最常用传动部分：减速或增速、变速、改变运动形式或运动方向等。控制部分：常控制、监测、调节原动部分或执行部分，使机器能够实时实现或终止各种预定的功能。机器和机构的关系：一部机器可能含有一个或多个机构。机构是由构件组成的具有确定相对运动的系统，起着运动的传递和运动形式转换的作用。常见的机构如：齿轮机构、凸轮机构、平面连杆机构、带传动机构、链传动机构等。（2）构件、零件构件：运动的单元体。零件：制造的单元体构件和零件的关系：一个构件可能含有一个或多个零件。研究机构的组成，机构运动简图的绘制，机构运动的可能性及确定性等。分析构件上某些点的轨迹、位移、速度和加速度，构件的位移、速度和加速度等，介绍机构运动分析的常用方法和基本原理。分析机器在运转过程中其各构件的受力情况，研究各种运动副中的摩擦，机器的机械效率及自锁等问题二、研究内容研究等常用机构的类型、功能及运动特性，以及机构设计的基本理论和方法。研究在已知外力作用下机械的真实运动规律；机械运转过程中速度波动的调节问题以及机械运转过程中所产生的惯性力、惯性力矩的平衡问题第12章讨论在进行具体机械设计时机构的选型、组合、变异及机械系统运动方案的设计等。§1-2机械原理课程的地位和作用机械原理是研究机械基础理论的一门科学，是机械类各专业的一门课程，在创新设计机械所需的知识结构中也占有核心地位。（1）地位使学生掌握机构学和机器动力学的基本理论、基本知识和基本技能，学会各种常用基本机构的分析和综合方法，并具有按照机械的使用要求进行机械传动系统方案设计的初步能力。在培养高级机械工程技术人才的全局中，本课程不仅为学生学习相关技术基础和专业课程起到承前起后的作用，而且为今后从事机械设计和研究工作起到增强适应能力和开发创新能力的作用。§1-3机械原理课程的学习方法本课程要用到物理、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。但并不是这些课程的简单重复和堆砌，而是要学会如何应用所学的知识解决工程实际中所遇到的问题。本课程的学习不同于基础课程的学习，也不同于专业课，而具有一定的理论系统性及逻辑性和较强的工程实践性的特点。因此，在学习本课程时应注意掌握基本的概念、原理及机构的分析与综合的方法。要充分利用本课程的实验、课外创新大赛、现场教学等实践环节，多进行实际设备的考察，观察其外部形态，分析其内部结构，探究其工作原理，深入研究机器的组成和结构特点，思考其设计意图，比较其设计的巧妙之处。使理论和实践相互促进。本课程要用到很多与工程有关的名词、符号、公式、标准及参数和对机械研究的一些常用的简化方法，如机构的倒置、反转法、当量、等效、代换等。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。在学习时，对名词应正确理解其含义，对公式应着重于应用，而对方法则着重掌握其基本原理和作法。求解可采用多种方法，其解一般也不是唯一的。这就要求设计者具有分析、判断、决策的能力，要养成综合分析、全面考虑问题的习惯和科学严谨、一丝不苟的工作作风。本课程全部教学工作的完成，需要自学、听课（做简单的笔记）、习题课、实验课、课后作业、答疑和考试，以及课程设计等教学环节。要学好这门课，必须对每个教学环节予以充分重视。机械原理学科和电子学、信息科学、计算机科学、生物科学等相互渗透，相互结合，其研究领域已经扩展到航空航天、深海作业、生物工程、微观世界、机械电子等。该学科的研究呈现出蓬勃发展的局面，也为它的应用开拓了更广阔的前景。突出的有：可清除血栓的直径约1毫米、长5毫米的微型机器人。微型人造卫星；可用于环境、气象和军事侦察微型航空器，进行眼科手术的微型机械手。Ø混合驱动机构采用常规电机和伺服电机混合驱动的可控机械系统既能在高速、高精度、甚至高负载下运转，又能提供一定输出柔性。Ø新型齿廓Ø凸轮反求设计Ø计算机辅助设计Ø