机械原理-第1章

LOGOwww.themegallery.com机械原理（第1章绪论）机械工程学院Theoryofmachinesandmechanismswww.themegallery.com王永兴[e-mail]机械专业基本知识和技能机械设计及课程设计材料力学机械工程表达技术：三维造型，二维工程图机械制造技术及综合实践环节金属工艺学互换性与公差配合机械制造基础工程材料与成型机械测控技术基础机械控制基础机械量测量技术理论力学虚拟样机技术机械原理及课程设计有限元技术www.themegallery.com工业革命的发展－118世纪60年代在英国开始了第1次工业革命－动力变革1、1690年，法国人D.Papin在德国制成有活塞和气缸的实验蒸汽机；2、1698年，英国技师T.Savery制成蒸汽水泵；3、1712年，英国铁匠T.Newcomen发明蒸汽机，应用于矿井排水和农田灌溉；4、1759～1790，苏格兰Watt(学徒，格拉斯哥大学学习)，历经30年，取得一系列专利，制成可以旋转运动的、效率较高的蒸汽机，完成蒸汽机发明的全过程；1774年，英国人J.Wilkinson发明镗床，加工汽缸体；1797年，英国人H.Maudslay制成完全金属的车床；19世纪中叶，车床、刨床、铣床等通用机床已齐备；www.themegallery.com工业革命的发展－21807年，美国－蒸汽船1814年，英国－蒸汽机车－－－－－－－运输1834年，美国－乙醚和空气为介质的制冷机1835年，英国－编织机1836年，英国－螺旋桨推进的蒸汽船1839年，英国－蒸汽锤－－－－－－－－－锻造1858年，美国－颚式破碎机1862年，美国－万能铣床前期：经验下的、技师、发明，无完善的理论后期：开始探索、完善理论，1847年，在英国伯明翰成立机械工程师学会www.themegallery.com工业革命的发展－3第2次工业革命－以电力的广泛应用为标志（19世纪60年代～20世纪初）1820年，丹麦物理学家H.Oersted发现电流的磁效应1831年，英国科学家M.Faraday发现电磁感应原理1866年，德国人W.vonSiemens制成自激式直流发电机1869年，比利时工程师Z.Gramme制成直流发电机，并在1873年，维也纳世博会上由于操作失误，发现发电机和电动机的共同点，并发明电动机汽轮机与发电机的研发，装机容量大幅上升www.themegallery.com工业革命的发展－41859年，法国雷诺制出煤气机1858年，英国工程师H.Bessemer发明转炉炼钢法，钢铁工业开始发展1859年，美国打出第一口油井，石油工业开始发展1876年，德国工程师N.Otto制出内燃机，汽车工业开始发展1、1885年，德国工程师G.Daimlei(戴姆勒)发明汽化器2、1886年，德国工程师K.Benz（奔驰）混合器和电点火装置3、到20世纪20年代，发动机达到飞机使用的功率比，并出现了增压装置4、1939年，德国喷气式战斗机试飞成功5、1941年，燃气轮机机车问世www.themegallery.com信息时代的到来www.themegallery.com相关软件Solidworks插件COSMOSMotionAdamsRecurDyn其他机构分析软件www.themegallery.com机械原理的研究－11794年，法国大革命时期，第一所专门的技术大学－巴黎技术学院成立；1、1806年，校长（数学家）G.Monge决定开设机械方面的课程，1808年，J.Hachette（世上第一位机械学教师）编著讲义，教材在1828年出版2、1834年，法国物理学家A.Ampere（安培）提出kinematics,并形成学科分支3、1841年，英国剑桥大学教授R.Willis发表“机械学原理”一书4、1854年，莫斯科大学教授叶尔硕夫出版俄国第一本“机械原理”教科书www.themegallery.com机械原理的研究－219世纪上半叶第一次世界大战1、1829年，巴黎技术学院数学家M.Chasles给出旋转瞬时中心存在的几何证明，19世纪30年代，数学家Ė.Bobillier研究机构图解法2、1765年，Euler提出渐开线齿廓－齿轮啮合原理的基础，1842年，T.Oliviery研究共轭曲面的概念机械原理的研究中心：1、早期：法国2、19世纪下半叶：德国学派、俄苏学派3、二次世界大战后：美国学派www.themegallery.com主要机构的起源凸轮机构：连杆机构齿轮机构间歇运动机构传动系统www.themegallery.com本课程研究的对象及内容1学习本课程的目的2课程的学习方法3机械原理学科发展4本章教学内容www.themegallery.com§1-1本课程研究的对象及内容一、研究对象机械什么叫机械？◆机械(machinery)机器和机构的总称◆机器(machine)切削机床、运输机械、建筑机械、轻工机械、动力机器、医用机械、家用机械、机器人等机器是根据某种使用要求而设计的机械系统，可以用来变换或传递能量、物料与信息。机器是由什么组成的？机器具有那些特征？www.themegallery.com数控铣床：一种机器，主要用来加工平面和曲面。主轴安装铣刀工作台www.themegallery.com数控车床www.themegallery.com并联机床原型机www.themegallery.com数控压弯机数控剪板机www.themegallery.comwww.themegallery.com美国西科斯基公司生产的“黑鹰”直升机主旋翼尾旋翼www.themegallery.com“神舟五号”发射时的情景。发射塔、运载火箭都是庞大的机器。www.themegallery.com索杰纳火星车它是美国国家航空航天局于格林威治时间1997年7月4日17时07分发射的火星探路者号宇宙飞船成功地在火星表面着陆，该飞船携带了索杰纳火星车，这也是一种机器。www.themegallery.com世界最小的微型机械人World'ssmallestrobot美国山迪亚国家实验室的科学家，成功研制了相信是世界最小的微型机械人，这微型机械人体积只有四分之一立方寸，体重小于一盎司。www.themegallery.com由此，可以总结出机器所共有的三个基本特征：3）能代替或减轻人类的劳动以来完成有用的机械功或实现能量、信息的变换。2）各个运动实体之间具有确定的相对运动；1）它们是人为的实体的组合；机器动力部分传动部分执行部分控制部分机器的组成部分www.themegallery.com什么是机器呢？机器是一种人为实物组合的具有确定机械运动的装置，它用来完成有用功、转换能量或处理信息，以代替或减轻人类的劳动。www.themegallery.com机器1：单缸内燃机机器举例机器2：缝纫机机器3：洗衣机机器4：自行车现在来看什么是机构，它与机器有何相同和区别。www.themegallery.com凸轮机构连杆机构齿轮机构进排气阀启闭机构活塞曲柄机构气阀联动机构www.themegallery.com机器1：单缸内燃机——活塞—曲柄机构（连杆机构）进气阀启闭机构（凸轮机构）排气阀启闭机构（凸轮机构）齿轮机构机器与机构机器2：缝纫机——踏板机构、皮带传动、走布机构、挑线机构………机器3：洗衣机——皮带传动、滚筒机器4：自行车——链传动、棘轮机构、手闸机构www.themegallery.com由此可以看出，机构是机器中用来传递运动和力或改变运动形式的机械装置。具有机器的前两个特征。即2）各个运动实体之间具有确定的相对运动。1）它们是人为的实体的组合；常用机构：齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、间歇运动机构按照组成机构元素的相互运动平面的平行与否，机构可分为：空间机构SpatialMechanisms平面机构PlanarMechanisms机构Mechanismswww.themegallery.com二、研究内容◆机构结构分析的基本知识：对机构的结构进行分析,了解机构的组成及其具有确定运动的条件；了解机构的组成原理和结构分类。◆机构的运动分析◆常用机构的分析与设计：对各种常用机构的类型、运动特点、功能及设计方法进行分析和研究。◆机器动力学：(1)分析机器在运转过程中其各构件的受力情况,以及机械平衡和机械效率问题;(2)研究机器在外力下的真实运动规律和速度波动等问题。◆机构的选型及机械传动系统的设计www.themegallery.com§1-2学习本课程的目的◆机械原理课程的地位1.机械原理是机械类各专业的一门主干技术基础课程。2.与一般的基础课比更接近工程实际。3.与专业课比具有更宽的研究面和更广的适应性。◆学习本课程的目的1.为学习机械类有关专业课打好理论基础。2.为机械产品的创新设计打下良好的基础3.为现有机械的合理使用和革新改造打基础。www.themegallery.com§1-3机械原理课程的学习方法学习方法：1.在学习知识的同时，注重能力的培养。2.在重视逻辑思维的同时，加强形象思维能力的培养。3.注意运用理论力学的有关知识。4.理论联系实际，能够做到举一反三。教学环节：理论教学实验教学课程设计www.themegallery.com§1-4机械原理学科的发展随着宇航技术、核技术、海洋开发等高新技术的发展和计算机技术的普遍应用，极大的促进了机械行业的迅猛发展。这也带动了机械原理学科的发展。因此，近些年来机械原理学科也创立了不少新的理论和研究方法，开拓了一些新的研究领域，出现了很多新的研究分支，主要表现在：1.在20世纪末发展起来的计算机辅助机构分析与设计将更为完善。将机构学知识结合人工智能理论，构建机构分析与设计的专家系统，将得到进一步发展。基于Web的远程网络机构设计系统已出现，利用世界各地的专家知识和经验，开展多专家协同的异地设计，在本世纪将推动机构学理论的高速发展。www.themegallery.com2.对机构学的基础理论研究将有新的进展和突破。以智能机械和微机械为代表的新型机械系统，将需要构建新的机构学理论。例如，微型机械并不是将传统机械直接微型化，而是涉及多学科的综合技术的应用。目前已研制出210m×100m的滑块，直径为60m的静电电机，由原子直接排列而成的纳米齿轮，供情报收集的蚊子机器人等等。而微型人造卫星、可在人的血管中爬行的机器人以及进行眼科手术的微型机械手等也都已经或即将见诸应用。它们的出现，推动了处于机械原理学科前沿的微型机构学分支的产生。www.themegallery.com3.机构学研究已渗透到生物学研究领域，仿生机构将得到进一步完善和发展。通过对人的手指、手腕和手臂的研究，已研制出各种多自由度的机械假手，造福人类。另外，通过研制蛇形机构来探测管道故障；研究鱼游机构来解决深水探测问题；研制各种类型的两足、四足、六足步行机，完成各种地形甚至是其他星球表面的探测任务。这些研究有利于创造出新颖的、具有特殊功能的新机构来。以上分析仅是本门学科新近发展的一部分。机械原理研究内容的丰富和发展将对机械工程领域的高新技术发展，起着决定性的作用。www.themegallery.com孙桓陈作模主编机械原理高教出版社第7版2005年教材参考书申永胜主编机械原理教程清华大学出版社2000年邹惠君等主编机械原理高教出版社第1版1999年«TheoryofMachines&Mechanisms»——JosophEdward,JohnJosephUcker«MechanismsandDynamicofMachinenery»——HamiltonH.Mahie,FredW.Ocvirkwww.themegallery.com考核平时作业课堂练习中期检查期末考试www.themegallery.com1.中国机械发展史2.世界机