机械原理 绪论

1、机械设计基础石志新 (博士、副教授)机电楼D42113970092284南昌大学机电工程学院现代设计研究所 绪绪 论论机械机械(machinery) (machinery) 机器机器机构机构课程的性质与任务课程的性质与任务是研究机械性能分析与设计的基本理论与是研究机械性能分析与设计的基本理论与方法的专业基础课程之一。方法的专业基础课程之一。教学内容教学内容1 1、研究机构的组成及具有确定运动的条件。、研究机构的组成及具有确定运动的条件。2 2、研究四种基本机构的特性和设计方法：、研究四种基本机构的特性和设计方法：连杆机构，凸轮机构，齿轮机构，间歇连杆机构，凸轮机构，齿轮机构，间歇运动机构运动机

2、构. .3 3、轴与轴承、联接。、轴与轴承、联接。本课程的基本学习方法本课程的基本学习方法 1 着重基本概念的理解和基本设计方法的掌握，着重基本概念的理解和基本设计方法的掌握，不强调系统的理论分析；不强调系统的理论分析； 2 着重理解公式建立的前提、意义和应用着重理解公式建立的前提、意义和应用,不不 强调对理论公式的具体推导；强调对理论公式的具体推导； 3 注意密切联系生产实际，努力培养解决工程注意密切联系生产实际，努力培养解决工程 实际问题的能力。实际问题的能力。 机器机器(machine) 执行机械运动的装置，它用执行机械运动的装置，它用来变换和传递能量、物料与信息来变换和传递能量、物料与

3、信息是能量变换的装置，即可将某种形是能量变换的装置，即可将某种形式的能量变换成机械能，或者把机式的能量变换成机械能，或者把机械能变换成其他形式的能量。例如：械能变换成其他形式的能量。例如：内燃机、压气机、涡轮机、电动机内燃机、压气机、涡轮机、电动机和发电机等。和发电机等。是完成有用的机械功或者是搬运物是完成有用的机械功或者是搬运物品。例如：轧钢机、织布机、缝纫品。例如：轧钢机、织布机、缝纫机、汽车、飞机和金属切削加工机机、汽车、飞机和金属切削加工机床等。床等。是用来获得和变换信息。例如：机是用来获得和变换信息。例如：机械式积分仪、计帐机、打字机和绘械式积分仪、计帐机、打字机和绘图仪。图仪。机器

4、与其它装置的主要区别是：机器与其它装置的主要区别是：机器一定要作机械机器一定要作机械运动，并通过运动来实现能量物料和信息的变换运动，并通过运动来实现能量物料和信息的变换用来传递运动和力或改用来传递运动和力或改 变运动形式的构件系统变运动形式的构件系统机构机构(mechanism)机构和机器的区别机构和机器的区别 机构只是一个构件系统，而机器除构件机构只是一个构件系统，而机器除构件系统外，还包含电气、液压等其它系统系统外，还包含电气、液压等其它系统 机构只用来传递运动和力，而机器除传机构只用来传递运动和力，而机器除传递运动和力外，还具有变换或传递能量、递运动和力外，还具有变换或传递能量、物料和信

5、息的功能物料和信息的功能例：例：内燃机内燃机连杆机构连杆机构凸轮机构凸轮机构齿轮机构齿轮机构机构运动简图机构运动简图由若干机械装置组成的、由若干机械装置组成的、完成特定完成特定功能的系统。是一个由确定的质量、功能的系统。是一个由确定的质量、刚度和阻尼的物体组成并能完成特刚度和阻尼的物体组成并能完成特定功能的系统定功能的系统 机械零件和构件是组成机机械零件和构件是组成机械系统的基本要素，它们械系统的基本要素，它们为完成一定的功能相互联为完成一定的功能相互联系而分别组成了各个子系系而分别组成了各个子系统统。机械系统蒸汽机蒸汽机机械系统机械系统 动力系统动力系统 传动系统传动系统 执行系统执行系统内

6、燃机内燃机水轮机水轮机燃气机燃气机电动机电动机液动机液动机气动机气动机液体动力传递液体动力传递机械传递机械传递电力或磁力传递电力或磁力传递摩擦传动摩擦传动啮合传动啮合传动推动传动推动传动液压传动液压传动液力传动液力传动气动传动气动传动电力拖动电力拖动电磁离合或制动传动电磁离合或制动传动按预定运动轨迹运动的机构按预定运动轨迹运动的机构往复运动机构往复运动机构回转运动机构回转运动机构间歇运动机构间歇运动机构冷却、冷却、润滑润滑计数计数照明照明等装等装置置操纵控制装置操纵控制装置机机械械系系统统组组成成机机械械系系统统组组成成 机械系统的特性机械系统的特性 机械系统的特性机械系统的特性 整体性整体性

7、 机械系统是由若干个子系统构成的统机械系统是由若干个子系统构成的统一体，各子系统具有不同的功能与特性，但它一体，各子系统具有不同的功能与特性，但它们在结合时必须服从整体功能的要求，相互间们在结合时必须服从整体功能的要求，相互间须协调和适应。须协调和适应。 相关性相关性 系统内部各子系统之间有机联系系统内部各子系统之间有机联系，它它们之间相互作用、相互影响，形成特定的关系们之间相互作用、相互影响，形成特定的关系。 机械系统的特性机械系统的特性 目的性目的性 系统的价值体现在其功能上，完成特系统的价值体现在其功能上，完成特定的功能是系统存在的目的。因此，系统应实定的功能是系统存在的目的。因此，系统

8、应实现所要求的功能，排除或减少有害的干扰。现所要求的功能，排除或减少有害的干扰。 环境适应性环境适应性 任何一个系统都存在于一定的物任何一个系统都存在于一定的物质环境中，外部环境的变化，会使系统的输入质环境中，外部环境的变化，会使系统的输入发生变化，甚至产生干扰，引起系统功能的变发生变化，甚至产生干扰，引起系统功能的变化化。现代机械的功能要求现代机械的功能要求 1. 1. 运动要求运动要求 2. 2. 动力要求动力要求 3. 3. 体积和重量要求体积和重量要求 4. 4. 可靠性和寿命要求可靠性和寿命要求 5. 5. 安全性要求安全性要求 6. 6. 经济性要求经济性要求7. 7. 环境保护要

9、求环境保护要求 8. 8. 产品造型要求产品造型要求 9. 9. 其他要求其他要求 由动力系统、驱动系统、机械由动力系统、驱动系统、机械系统、传感系统和控制系统五系统、传感系统和控制系统五个要素组成。个要素组成。机电一体化系统：机电一体化系统：构件和零件构件和零件机器中的独立运动单元机器中的独立运动单元 零件零件 机器中的制机器中的制造单元造单元机构的组成和运动副机构的组成和运动副机构的组成要素是构件和运动副机构的组成要素是构件和运动副构件构件 构件分成以下几种构件分成以下几种机架（固定构件）机架（固定构件）活动构件活动构件主动件主动件从动件从动件其中，运动规律已知的活动构件称为原动件，其中，

10、运动规律已知的活动构件称为原动件，输出运动或动力的从动件称为输出件。输出运动或动力的从动件称为输出件。12341-连杆体连杆体2-螺栓螺栓3-螺母螺母4-连杆盖连杆盖由若干零件组成的构件连杆二、运动副及其分类二、运动副及其分类运动副：机构中两构件直接接触的可动联接。运动副：机构中两构件直接接触的可动联接。 约束：约束：两构件用运动副联接后，彼此的相对两构件用运动副联接后，彼此的相对运动受到某些限制。运动受到某些限制。运动副元素：两构件上参加接触而构成运动副运动副元素：两构件上参加接触而构成运动副 的部分，如点、线、面的部分，如点、线、面。机构自由度机构自由度：指机构中各活动构件相对于机架：指机构中各活动构件相对于机架的可能独立运动数目，即决定构件位置的独的可能独立运动数目，即决定构件位置的独立参变量。立参变量。运动副的分类运动副的分类 根据运动副的接触形式，运动副归为两类根据运动副的接触形式，运动副归为两类1）低副：面接触的运动副。）低副：面接触的运动副。如如 :移动副移动副转动副转动副运动副的分类运动副的分类 2）高副：点或线接触的运动副。）高副：点或线接触的运动副。 如如 :齿轮副齿轮副凸轮副凸轮副也可