机械原理-绪论

机械原理主要参考书1黄茂林，秦伟．机械原理．北京：机械工业出版社，20022申永胜．机械原理教程（第２版）．北京：清华大学出版社，20053黄锡凯，郑文纬．机械原理（第七版）．北京：高等教育出版社，19934孙桓，陈作模，葛文杰．机械原理（第七版）．北京：高等教育出版社，2006机械原理绪论第一节机器的功能结构及机构机器的概念与功能机器(Machine)是执行机械运动的装置，用来转换或传递能量(Energy)、物料(Materials)或信息(Information)。机器的分类动力机器实现其他形式的能量与机械能之间的转换。工作机器实现对物料的某种工作或工艺过程，完成有用功。信息机器实现其他形式的信息与机械运动信息之间的转换。绪论机器的基本功能结构机构(Mechanism)—实现运动的传递与转换的系统。一台机器可能是由一种机构组成，也可能是由若干种机构组成，它们按一定的规律相互协调配合，通过有序的运动和动力的传递与转换来完成预期的功能。机器的基本功能结构典型机器分析一、单缸四冲程内燃机内燃机3–进气阀、1–气缸体、2–活塞、9–小齿轮、6–曲轴、5–连杆、4–排气阀、8–气门挺杆、10–大齿轮、7–凸轮、主要构成23451671098典型机器分析工作原理1.活塞下行，进气阀开启，排气阀关闭，混合气体进入气缸；2.活塞上行，进、排气阀关闭，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；4.活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。进气压缩爆炸排气内燃机的工作过程内燃机23451671098典型机器分析一、单缸四冲程内燃机典型机器分析内燃机的机构组成曲柄滑块机构(Slider-crankmechanism)凸轮机构(Cammechanism)齿轮机构(Gears)实现移动与转动之间的运动转换启闭进气阀、排气阀。保证进气阀、排气阀和活塞之间的协调动作。典型机器分析一、单缸四冲程内燃机典型机器分析二、工件自动装卸装置凸轮机构带传动机构蜗杆传动机构连杆机构机构组成工作原理1.滑杆左移，夹持器将工件夹住。2.滑杆带着工件右移，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。动爪定爪装配夹具工件载送器滑杆挡块凸轮机构工件连杆机构蜗杆传动带传动电动机工件自动装卸装置工业机器人工业机器人机器的特征(1)人为的实物组合体。(2)各实体之间具有确定的相对运动。(3)能够完成能量、物料、信息的传递与转换。机器的特征机构的概念及功能机构—两个以上的构件通过可动联接形成的构件系统，各构件之间具有确定的相对运动。●可按预期的规律实现运动和力的传递与转换●能将一个或几个构件的给定运动，转变成其他构件所需的确定运动机构的特征(1)人为的实物组合体。(2)各实体之间具有确定的相对运动。机构的概念及功能结论机构是实现预期运动规律的实物组合体，而机器则是由各种机构组成的能实现预期机械运动并转换机械能，或完成有用功，或处理信息，以代替或减轻人的劳动的机构系统。从结构和运动的观点来看，机构和机器没有区别。机构概念结论什么是机械？机械(Machinery)—机器与机构的总称。现代机械的组成●驱动装置(Drivedevice)●执行装置(Executivedevice)●传动装置(Transmissiondevice)●控制装置(Controldevice)驱动装置传动装置执行装置控制装置什么是机械自动洗衣机控制器(控制)电动机(驱动)带(传动)减速器(传动)波轮(执行)自动洗衣机构件平面运动类型定轴转动、直线移动、平面平行运动、一般平面运动。构件运动形式连续单向运动、间歇单向运动、连续往复运动、间歇往复运动等。机构平面运动类型运动转换形式●连续转动→单向直线移动●连续转动→往复直线移动●连续转动→带停歇往复直线移动●连续转动→单向间歇直线移动●连续转动→单向间歇转动●连续转动→双向摆动●连续转动→带停歇双向摆动●连续转动→连续转动●往复摆动→单向间歇转动●连续转动→实现预定轨迹等。运动转换形式机构举例—不同形式的运动传递与转换连续转动→往复直线移动曲柄滑块机构连续转动→双向摆动曲柄摇杆机构连续转动→带停歇往复直线移动直动从动件盘形凸轮机构连续转动→连续转动双曲柄机构连续转动→直线移动齿轮齿条机构连续转动→单向间歇转动不完全齿轮机构连续转动→带停歇双向摆动摆动从动件凸轮机构往复摆动→单向间歇转动外啮合棘轮机构连续转动→实现预定轨迹揉面机机构举例－不同形式的运动传递与转换结论(1)机构是所有机器的共性功能组成部分。凡需要实现某种运动传递与转换的地方，都可采用对应的某种机构。(2)同一种机构，改变构件的尺寸、形状等参数，就可以获得运动形式相同，但运动范围、运动方向以及速度、加速度等运动参数不同的输出运动。(3)通过一些典型机构的不同组合以及改变机构的几何参数，可以实现各种各样的运动及动力要求，完成各种工作过程，创造出千差万别、各种功能的机器。结论第二节机械总体方案设计的内容及机械原理课程的定位与任务1.机械产品的总体方案设计(Conceptdesign)方案设计主要包括三方面内容：(1)功能原理方案设计(Functionandworkingprincipleschemedesign)(2)机械系统运动方案设计(Kinematicpreceptdesign)(3)方案的评价与优选(Evaluationandoptimalselection)第二节机械系统运动方案设计主要内容2.机械系统运动方案设计(Movementschemedesign)的主要内容及机械原理的定位与任务机械系统运动方案设计即机械系统运动简图(Kinematicsketch)设计，内容为：(1)机构及机械系统的选型与综合(Typeselectionandsynthesis)输入运动形式与数量输出运动形式与数量动作要求运动传递与转换的类型与数量机械系统机构的协调配合选择或创新满足要求的机构类型和结构型式机械系统运动学及动力学综合及分析(2)机械系统运动学及动力学综合及分析(Synthesisandanalysisofkinematicsanddynamics)机械系统运动方案设计是进行创造性构思(Creativedesign)和创新设计(Innovativedesign)的重要过程。运动传递与转换的具体参数及规律动力学初步设计运动学尺度设计若干设计方案方案评价与优选运动及动力性能分析最佳设计方案机械原理课程核心机械原理课程的核心机械运动方案设计机械原理课程的定位学习解决机械系统中的执行机构及其系统运动方案设计的基本理论与方法，重点是执行机构及其系统的运动方案设计。课程任务为机械系统的运动方案设计奠定坚实的理论、方法与技能的基础。考核方式课程结业成绩由以下几部分组成：单元测验(两次)20%；出勤5%；作业10%；期末考试65%。第三节课程基本内容及学习方法第三节机械原理课程的基本内容与学习方法基本内容及基本要求●机构的结构设计●常用机构的运动设计⑴平面连杆机构及设计⑵凸轮机构及设计⑶轮系⑷齿轮机构⑸其他常用机构●机械的动力设计●机械系统方案设计学习环节机械原理课程研究所有机械的共性(结构学、运动学、动力学)原理及其分析设计方法。学习环节听课、自学、复习、答疑、习题课、实验课、课外作业、课程设计等。(1)要有系统和全局的观点。(2)注意掌握建立机构及机械系统的运动学、动力学模型的思路与方法。(3)注意联系工程实际和结合机械的实际结构去认识与掌握机构的结构简图与运动简图。(4)注意掌握本课程中常用的一些基本概念和基本研究方法。机械原理的发展机械原理的发展●机械学科与电磁学、光学、计算机科学、信息学、生物学、管理科学等学科领域相互渗透融合。●研究领域向自动、智能化、微型精巧化方向发展。●研究对象向空间机构、开链机构、多自由度机构发展。●机构的工作介质向多种工作介质(包括弹性构件，柔性构件，气、液介质，电、磁场、光、量子场等)方向发展。●分析与设计方法向动力分析、动态设计方向发展。●研究方向朝系统动力学、弹性动力学、分析动力学、多体动力学等方面发展，振动、冲击噪声的分析、设计与控制等成为机械动力学的新的研究热点。●现代解析法、数值计算方法以及各种最优化方法得到十分广泛的应用。基本要求基本要求●认识和了解机器及其基本功能结构—机构；了解机构的基本功能和结构特征；对机构、可动联接、构件、零件等有明确的概念和具体的认识。●了解本课程的研究对象、主要内容以及在机械设计和人才培养中的地位和作用；了解学习本课程的要求和方法。思考题•绪论思考题•0-1，0-2，0-3，0-4内燃机自动装卸机构曲柄滑块机构凸轮机构齿轮机构机构偏置曲柄滑块机构曲柄摇杆机构1对心凸轮机构双曲柄机构齿轮齿条机构不完全齿轮机构摆动从动件凸轮机构棘轮机构揉面机