1、機械原理,Theory of mechanisms and machines,莊宿濤,孫桓 陳作模 主編 機械原理 高教出版社,教材,參考書,鄭文緯 吳克堅主編 機械原理 東南大學機械研究組編 鄒惠君等主編 機械原理 高教出版社 Theory of Machines & Mechanisms Josoph Edward, John Joseph Ucker Mechanisms and Dynamic of Machinenery Hamilton H.Mahie, Fred W.Ocvirk,第一章 緒 論,本章教學內容,本課程研究的對象及內容 學習本課程的目的 機械原理課程的學習方法 機械

2、原理學科發(fā)展,1-1 本課程研究的對象及內容,一、研究對象,機械, 機械 (mechanisms) 機器和機構的總稱,機器是根據某種使用要求而設計的一種執(zhí)行機械運動的裝置，可以用來變換或傳遞能量、物料與信息。,切削機床、動力機器、運輸機械、建筑機械、輕工機械、醫(yī)用機械、家用機械、機器人等。,1、機器 (machine),動力機器,電動機,內燃機,汽輪機,氣動馬達,液壓馬達,水輪機,加工機器,數車,線切,運輸機器,信息機器,切削機床、動力機器、運輸機械、建筑機械、輕工機械、醫(yī)用機械、家用機械、機器人等,機器是由什么組成的？ 機器具有那些特征？,3）能代替或減輕人類的勞動來完成有用的機械功或實現能

3、量、信息的變換。,2）各個運動實體之間具有確定的相對運動；,1）它們是人為的實體的組合；,特征：,機器的組成：,原動機： 用于提供動力,電動原動機的形式是：電動機,從運動形式看，電動機有輸出轉動的回轉電動機和輸出往復移動的直線電動機,從電源形式看，電動機有使用交流電源的交流電動機和使用直流電源的直流電動機,從控制形式看，有輸出位移、速度都不可控制的電動機，有輸出位移、速度、力矩可以控制的控制電動機。,這是最常用的交流異步電動機,這是步進電機，它可以按輸入的電脈沖數回轉相應的角度。,這是伺服電動機，它可以精確的控制電動機的輸出位移和轉速。,液壓原動機的形式是：液壓馬達和液壓油缸。,液壓馬達輸出回

4、轉運動，液壓油缸輸出往復直線運動。,液壓馬達,液壓油缸,氣動原動機的形式是：氣動馬達和氣缸。,氣動馬達輸出回轉運動，氣缸輸出往復直線運動。,無導桿氣缸,有導桿氣缸,氣 缸,傳動機構：將運動和動力傳遞或變換給執(zhí)行機構 在傳動機構中一般首先與電機聯接的是減速機構，最常用的是各種類型的減速器、變速器等。,圓柱齒輪減速器,錐齒輪減速器,執(zhí)行機構：用于實現機器的功能，如機床的刀架、機器人的手爪等。,該機器人的手爪協調運動夾持球體實現任意運動，這是一種智能型機器人。,控制系統(tǒng)：用于實現機器執(zhí)行機構之間的工作協調，或者各機器之間的工作協調。,控制模式,2、機構 (Mechanisms),機構是機器中用來傳遞

5、運動和力或改變運動形式的機械裝置。具有機器的前兩個特征。即,2）各個運動實體之間具有確定的相對運動。,1）它們是人為的實體的組合；,常用機構：齒輪機構、凸輪機構、連桿機構、間歇運動機構,機器1：單缸內燃機 活塞曲柄機構（連桿機構） 進氣閥啟閉機構（凸輪機構） 排氣閥啟閉機構（凸輪機構） 齒輪機構,機器與機構,機器2：縫紉機 踏板機構、皮帶傳動、 走布機構、挑線機構,機器3：洗衣機皮帶傳動、滾筒,機器4：自行車鏈傳動、棘輪機構、手閘機構,兩者之間有聯系，機器是由幾個機構組成的系統(tǒng)，最簡單的機器只有一個機構。,二、研究內容,1、機構的分析,（1）機構的結構分析 研究機構的組成原理，即機構組成的一般

6、規(guī)律。 研究機構運動的可能性與確定性的條件。,（2）機構的運動分析 研究在給定原動件運動的條件下，機構各點的軌跡、位移、速度、加速度等運動特性。,（3）機構的力分析 研究機構的各構件和運動副中力的計算、摩擦及效率問題。,機械設計的一般過程：,需求 分析,機械方案 設 計,機械方案 運動分析,機械方案 動力分析,機 械 造型設計,機械工作 能力設計,確 定 工藝方案,確 定 工藝參數,機械結構 設 計,1-2 學習本課程的目的,機械原理課程的地位 1. 機械原理是機械類各專業(yè)的一門主干技術基礎課程。 2. 與一般的基礎課比更接近工程實際。 3. 與專業(yè)課比具有更寬的研究面和更廣的適應性。,學習本

7、課程的目的 1. 為學習機械類有關專業(yè)課打好理論基礎。 2. 為機械產品的創(chuàng)新設計打下良好的基礎 3. 為現有機械的合理使用和革新改造打基礎。,創(chuàng)新,兩用折疊椅,1-3 機械原理課程的學習方法,學習方法： 1. 在學習知識的同時，注重能力的培養(yǎng)。 2. 在重視邏輯思維的同時，加強形象思維能力的培養(yǎng)。 3. 注意運用理論力學的有關知識。 4. 理論聯系實際，能夠做到舉一反三。,教學環(huán)節(jié)： 理論教學 課程設計,1-4 機械原理學科的發(fā)展,隨著宇航技術、核技術、海洋開發(fā)等高新技術的發(fā)展和計算機技術的普遍應用，極大的促進了機械行業(yè)的迅猛發(fā)展。這也帶動了機械原理學科的發(fā)展。因此，近些年來機械原理學科也創(chuàng)

8、立了不少新的理論和研究方法，開拓了一些新的研究領域，出現了很多新的研究分支，主要表現在： 1.在20世紀末發(fā)展起來的計算機輔助機構分析與設計將更為完善。將機構學知識結合人工智能理論，構建機構分析與設計的專家系統(tǒng)，將得到進一步發(fā)展。 基于Web的遠程網絡機構設計系統(tǒng)已出現，利用世界各地的專家知識和經驗，開展多專家協同的異地設計，在本世紀將推動機構學理論的高速發(fā)展。,2.對機構學的基礎理論研究將有新的進展和突破。以智能機械和微機械為代表的新型機械系統(tǒng)，將需要構建新的機構學理論。 例如，微型機械并不是將傳統(tǒng)機械直接微型化，而是涉及多學科的綜合技術的應用。目前已研制出210m100m的滑塊，直徑為60

9、m的靜電電機，由原子直接排列而成的納米齒輪，供情報收集的蚊子機器人等等。而微型人造衛(wèi)星、可在人的血管中爬行的機器人以及進行眼科手術的微型機械手等也都已經或即將見諸應用。它們的出現，推動了處于機械原理學科前沿的微型機構學分支的產生。,3.機構學研究已滲透到生物學研究領域，仿生機構將得到進一步完善和發(fā)展。 通過對人的手指、手腕和手臂的研究，已研制出各種多自由度的機械假手，造福人類。另外，通過研制蛇形機構來探測管道故障；研究魚游機構來解決深水探測問題；研制各種類型的兩足、四足、六足步行機，完成各種地形甚至是其他星球表面的探測任務。這些研究有利于創(chuàng)造出新穎的、具有特殊功能的新機構來。 以上分析僅是本門學科新近發(fā)展的一部分。機械原理研究內容的豐富和發(fā)展將對機械工程領域的高新技術發(fā)展，起著決定性的作用。,小結,基本要求： 明確本課程研究的對象和內容，以及在培養(yǎng)高級技術人才全局中的地位、任務和作用。對機械原理學科的發(fā)展趨勢有所了解。 重 點： 介紹本課程研究的對象和內容。,中國機械發(fā)展史 世界機械發(fā)展史 機器人發(fā)展史 微型機器人發(fā)展史 機械原理發(fā)展史 機械設計發(fā)展史 CAD與CAM發(fā)展史 智能結構發(fā)展史 智能機械發(fā)展史,10. 數控機床發(fā)展史 11.機床發(fā)展史 12. 精密儀器發(fā)展史 13. 航天器發(fā)展史 14. 航空器發(fā)展史 15. 微機械發(fā)展史 16. 納米科學發(fā)展史 17. 摩擦