机械原理第一章绪论.ppt

机 械 原 理,Theory of mechanisms and machines,庄宿涛,孙桓 陈作模 主编 机械原理 高教出版社,教 材,参考书,郑文纬 吴克坚主编 机械原理 东南大学机械研究组编 邹惠君等主编 机械原理 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 绪 论,本章教学内容,本课程研究的对象及内容 学习本课程的目的 机械原理课程的学习方法 机械原理学科发展,1-1 本课程研究的对象及内容,一、研究对象,机械, 机械 (mechanisms) 机器和机构的总称,机器是根据某种使用要求而设计的一种执行机械运动的装置，可以用来变换或传递能量、物料与信息。,切削机床、动力机器、运输机械、建筑机械、轻工机械、医用机械、家用机械、机器人等。,1、机器 (machine),动力机器,电动机,内燃机,汽轮机,气动马达,液压马达,水轮机,加工机器,数车,线切,运输机器,信息机器,切削机床、动力机器、运输机械、建筑机械、轻工机械、医用机械、家用机械、机器人等,机器是由什么组成的？ 机器具有那些特征？,3）能代替或减轻人类的劳动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；,特征：,机器的组成：,原动机： 用于提供动力,电动原动机的形式是：电动机,从运动形式看，电动机有输出转动的回转电动机和输出往复移动的直线电动机,从电源形式看，电动机有使用交流电源的交流电动机和使用直流电源的直流电动机,从控制形式看，有输出位移、速度都不可控制的电动机，有输出位移、速度、力矩可以控制的控制电动机。,这是最常用的交流异步电动机,这是步进电机，它可以按输入的电脉冲数回转相应的角度。,这是伺服电动机，它可以精确的控制电动机的输出位移和转速。,液压原动机的形式是：液压马达和液压油缸。,液压马达输出回转运动，液压油缸输出往复直线运动。,液压马达,液压油缸,气动原动机的形式是：气动马达和气缸。,气动马达输出回转运动，气缸输出往复直线运动。,无导杆气缸,有导杆气缸,气 缸,传动机构：将运动和动力传递或变换给执行机构 在传动机构中一般首先与电机联接的是减速机构，最常用的是各种类型的减速器、变速器等。,圆柱齿轮减速器,锥齿轮减速器,执行机构：用于实现机器的功能，如机床的刀架、机器人的手爪等。,该机器人的手爪协调运动夹持球体实现任意运动，这是一种智能型机器人。,控制系统：用于实现机器执行机构之间的工作协调，或者各机器之间的工作协调。,控制模式,2、机构 (Mechanisms),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,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,两者之间有联系，机器是由几个机构组成的系统，最简单的机器只有一个机构。,二、研究内容,1、机构的分析,（1）机构的结构分析 研究机构的组成原理，即机构组成的一般规律。 研究机构运动的可能性与确定性的条件。,（2）机构的运动分析 研究在给定原动件运动的条件下，机构各点的轨迹、位移、速度、加速度等运动特性。,（3）机构的力分析 研究机构的各构件和运动副中力的计算、摩擦及效率问题。,机械设计的一般过程：,需求 分析,机械方案 设 计,机械方案 运动分析,机械方案 动力分析,机 械 造型设计,机械工作 能力设计,确 定 工艺方案,确 定 工艺参数,机械结构 设 计,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。,创新,两用折叠椅,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 课程设计,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。,2.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210m100m的滑块，直径为60m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。,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。,小 结,基本要求： 明确本课程研究的对象和内容，以及在培养高级技术人才全局中的地位、任务和作用。对机械原理学科的发展趋势有所了解。 重 点： 介绍本课程研究的对象和内容。,中国机械发展史 世界机械发展史 机器人发展史 微型机器人发展史 机械原理发展史 机械设计发展史 CAD与CAM发展史 智能结构发展史 智能机械发展史,10. 数控机床发展史 11.机床发展史 12. 精密仪器发展史 13. 航天器发展史 14. 航空器发展史 15. 微机械发展史 16. 纳米科学发展史 17. 摩擦