机械原理课件1

九江学院机械工程学院教学内容及基本要求本课程研究的对象及内容（掌握）学习本课程的目的（了解）机械原理课程的学习方法（了解）机械原理学科发展（了解）机构基本概念（掌握）运动副的分类（掌握）课题1九江学院机械工程学院重点1、本课程研究的对象和内容2、机构基本概念3、掌握运动副的分类难点1、机器与机构2、自由度与约束九江学院机械工程学院一、研究对象机械什么叫机械？◆机械(mechanisms)机器和机构的总称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§1-1本课程研究的对象及内容◆机器(machine)机器是由什么组成的？机器具有那些特征？九江学院机械工程学院机器实例1九江学院机械工程学院机器实例2九江学院机械工程学院机器实例3九江学院机械工程学院2、机器的基本特征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1、机器的组成九江学院机械工程学院如：内燃机、涡轮机、压汽机、电动机等1）动力机器：其它形式的能量转换为机械能，或将机械能转换为其它形式的能量．3、机器的分类如：金属切削机床、起重机、缝纫机、机车、汽车、包装机等2）工作机器：完成有用的机械功或搬运物料如：打印机、绘图仪等3）信息机器：完成信息的传递和变换九江学院机械工程学院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4、机器与机构内燃机九江学院机械工程学院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5、机构的基本特征6、常用机构2）凸轮机构1）连杆机构4）间歇运动机构3）齿轮机构九江学院机械工程学院1、机构分析◆机构结构分析：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◆机构动力学分析：(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。2、常用机构及其设计◆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。◆机构的选型及机械传动系统的设计二、研究内容九江学院机械工程学院§1-2学习本课程的目的九江学院机械工程学院3.与专业课比具有更宽的研究面和更广的适应性3.为现有机械的合理使用和革新改造打基础。1.机械原理是机械类各专业的一门主干技术基础课程二、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.与一般的基础课比更接近工程实际2.为机械产品的创新设计打下良好的基础一、机械原理课程的地位九江学院机械工程学院2、实验教学一、教学环节1、理论教学3、课程设计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，能够做到举一反三二、学习方法§1-3机械原理课程的学习方法九江学院机械工程学院§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。九江学院机械工程学院2.对机构学的基础理论研究将有新的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。九江学院机械工程学院3.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。九江学院机械工程学院§2-1机构的组成一、由基本概念看机构的组成九江学院机械工程学院1、零件(Element)——最小的制造单元2、构件(Member)——最小的独立运动单元注意：零件是从制造加工角度提出的最小单元概念；构件则是从运动和功能实现角度提出的最小单元概念；构件可以是单一零件，也可以是几个零件的刚性联接。组成机器最基本的、不可再拆分的单元从运动角度讲，构件是一个刚体九江学院机械工程学院3、运动副(KinematicPair）由两构件组成的可动联接。(使两构件直接接触，又能产生一定的相对运动的联接)。两构件上能够参加接触而构成运动副的表面。(构成运动副的点、线、面)。4、运动副元素九江学院机械工程学院5、运动链(KinematicChain)两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统按照几何形状是否封闭，可以分为开链和闭链：闭链:指运动链的各构件构成首尾封闭的系统开链:指运动链的各构件未构成首尾封闭的系统九江学院机械工程学院平面运动链:各构件间的相对运动为平面运动的运动链。空间运动链:各构件间的相对运动为空间运动的运动链。按照各构件间的相对运动可分为平面运动链和空间运动链九江学院机械工程学院1234ABCD机构分类平面机构——组成机构的各构件间的相对运动为平面运动6、运动链成为机构的条件1）将运动链中的一个构件固定为机架2）必须有原动件空间机构——组成机构的各构件间的相对运动为空间运动九江学院机械工程学院机架原动件机架——机构中作为参考系的构件原动件——机构中按给定的运动规律独立运动的构件从动件——机构其余活动构件机构中构件的类型九江学院机械工程学院机构零件构件机器焊接铆接螺栓联接键联接控制单元辅助系统固定联接可动联接运动链机架原动件高副低副移动副转动副九江学院机械工程学院1、按运动副接触形式分——两构件通过点或线接触而构成的运动副。——两构件通过面接触而构成的运动副。低副高副二、运动副的分类九江学院机械工程学院2、按构成运动副的两构件的相对运动分转动副:——两构件之间的相对运动为转动移动副:——两构件之间的相对运动为移动移动副转动副九江学院机械工程学院螺旋副球面低副球面高副螺旋副:——两构件之间的相对运动为螺旋运动球面副:——两构件之间的相对运动为球面运动九江学院机械工程学院3、按相对运动平面分平面运动副:——两构件之间的相对运动为平面运动空间运动副:——两构件之间的相对运动为空间运动平面运动副平面高副平面低副移动副转动副空间运动副球面副螺旋副4、按引入的约束数分X级运动副——指引入X个约束的运动副。Ⅰ级副、Ⅱ级副、Ⅲ级副、Ⅳ级副、Ⅴ级副九江学院机械工程学院自由度(DegreeofFreedom）——6个平面自由构件——3个例在XOY平面，移动X、Y；转动Z移动：X、Y、Z；转动：X、Y、Z空间自由构件构件所具有的独立运动个数5、常见主要平面运动副及其自由度和约束九江学院机械工程学院约束(Constrain)运动副为活动联接，所以自由度1～5；约束1～5。对自由度的限制个数自由度和约束之和应为？6引入的约束数目最多为？剩下的自由度最少为？51九江学院机械工程学院X级运动副——引入X个约束转动副移动副Ⅴ级副螺旋副球面副Ⅴ级副Ⅲ级副齿轮高副？级副凸轮高副九江学院机械工程学院引入约束：自由度：——平面I级副2个zt,1个n引入约束：自由度：——平面II级副yx,2个1个zzy,2个1个x——平面II级副平面低副转动副移动副211212xy12xy平面高副齿轮副凸轮副1nntt2九江学院机械工程学院图示轿车除原动机部分、传动部分和执行部分外，还包含了控制系统和其它辅助系统轿车的组成