机械原理ch01绪论

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1、 机械原理机电学院设计工程系 于明礼 电话：84892501转628 办公室：A62101-1 本课程研究的对象 1-2 机器的组成 1-3 机械设计的基本要求 1-4 机械设计的基本过程 1-5 本课程的内容及要求 1-6 机械的发展历程概述第1章 绪论1-1 本课程研究的对象机械是机器和机构的总称什么是机器呢？内燃机牛头刨床工业机器人可以用来转换能量、完成有用功或处理信息，以代替或减轻人的劳动。机器的特征：是人为实物的组合体，是执行机械运动的装置，什么是机构？曲柄滑块机构齿轮机构凸轮机构能够实现预期的机械运动的各构件（包括机架）的 基本组合体称为机构连杆机构 凸轮机构 齿轮机构 间歇运动机

2、构 带传动和链传动机构 螺旋机构 组合机构常用的机构连杆机构凸轮机构齿轮机构带传动机构间歇运动机构螺旋机构电影机构组合机构链传动机构构件与零件构件是运动的单元，而零件是制造的单元。构件零件构件是机器或机构中独立的运动单元通用零件中主要包括三大类零件：通用零件与专用零件各种机械中广泛使用的零件称为通用零件。 如螺栓、轴、齿轮、弹簧等。只在某一类机械中使用的零件称为专用零件 。 如内燃机中的活塞、曲轴等。此外: 弹簧等零件。传动零件 （齿轮、带、链等）联接零件 （螺栓、键等）轴系零件 （轴、轴承等）简单的机器，可能只含有一个机构, 但一般都含有多个机构 。机械: 机器和机构的总称。机器是由机构组成

3、的。机构是由构件组成的，每个机构至少包含2个构件 。构件是由零件组成的，每个构件至少包含1个零件 。1-2 机器的组成驱动装置传动装置执行装置润滑、显示、照明等辅助系统操 控 系 统常称为原动机，是机器的 动力来源。 常用：电动机、内燃机、 液压缸和气动缸， 以各种电动机的应用最为 普遍。处于整个传动路线的终端，按 照工艺要求完成确定的运动， 是直接完成机器功能的部分。 执行装置随机器的用途不同而 不同，它属于各种专业机械课 程研究的内容。运动速度的转换运动形式的转换 驱动装置传动装置执行装置润滑、显示、照明等辅助系统操 控 系 统将原动机的运动和动力传递给执行装置， 并实现运动速度和运动形式

4、的转换。1-3 机械设计的基本要求n 功能性要求n 可靠性要求n 经济性要求n 社会性要求1功能性要求例：牛头刨床机械的功能可表达为一个或几个功能指标。主要功能指标：l被加工工件的尺寸范围；l滑枕应具有若干种不同的往复运动速度，以满 足不同切削工艺的要求；l工作台沿横向应能实现若干种不同的进给量；l应能供给并传递足够的功率，以克服切削力；l应能保证一定的加工精度。 机械产品必须完成规定的功能。机械功能指标的确定：由用户提出，由设计者与用户协商确定机械的功能指标是机械设计最基本的出发点。2可靠性要求磨损 曲轴折断 潘存云教授研制齿轮损坏 机械要传递 力和力矩机械零件的内部和表 面产生应力和变形有

5、可能导致 零件的失效机械应能以一定的概率保证在规定的使用寿命期限内， 零件不发生各种型式的失效。为此要进行强度、刚度和寿命的计算，这些计算在整个设 计工作量中占了很大的比例。3经济性要求 制造成本 使用成本 简化结构 选用适当的材料 确定合理的加工精度 标准化、系列化和通用化降低机械的能量损失 考虑到维修的方便性和经济性成本设计阶段的工作如何，就基本上决定了一个产品成本的高低。 4社会性要求 所设计的产品不应对人、环境和社会造成消极影响。n 操作者的安全性和舒适性n 机械的造型和色彩美观、大方、宜人n 符合国家在环境保护方面的法规数控加工中心机械是否满足社会性要求， 完全取决于设计。对机械设计

6、的 四项基本要求功能性 要求经济性 要求可靠性 要求社会性 要求机械设计的完整过程投产以后 计划阶段 方案设计阶段 试制试验阶段 技术设计阶段 1-4 机械设计的过程n认识需求（市场需求，用户委托，主管部门下达） n可行性研究 （重大问题应召开论证会）n 界定目标，编制设计任务书投产以后 计划阶段 方案设计阶段 试制试验阶段 技术设计阶段 计划阶段 n 提出机械的工作原理 （通过调查研究和必要的分析，还可能需要进行原理性试验）n 提出几种机械系统运动方案 （进行必要的运动学设计，一般是初步的、粗略的）n 确定出最佳总体方案 （经过分析、对比和评价，作出决策）投产以后 计划阶段 方案设计阶段 试

7、制试验阶段 技术设计阶段 方案设计阶段 求解问题、分析和优选、评价和决策n 运动学分析与设计n 工作能力分析与设计n 动力学分析与设计n 结构设计n 装配图和零件图的绘制投产以后 计划阶段 方案设计阶段 试制试验阶段 技术设计阶段 技术设计阶段 n 通过试制和试验，发现问题，加以改进，修改某一部分设计结果。投产以后 计划阶段 方案设计阶段 试制试验阶段 技术设计阶段 投产以后 计划阶段 方案设计阶段 试制试验阶段 技术设计阶段 试制试验阶段 n 收集用户反馈意见，研究使用中发现的问 题，进行改进。 n 收集市场变化的情况，为可能提出新的设 计计划准备资料。投产以后 计划阶段 方案设计阶段 试制

8、试验阶段 技术设计阶段 投产以后 计划阶段 方案设计阶段 试制试验阶段 技术设计阶段 投产以后 1-5 本课程研究的内容 l各种机构共同的基本问题l几种常用机构所特有的问题 连杆机构特性和运动设计（第6章，4学时） 凸轮机构（第7章，4学时） 齿轮机构（第8章 ，12学时） 轮系（第9章，4学时） 其他几种常用机构（第10章，自学）（第2章，4学时）机构的组成原理 机械运动简图的表示方法 机构的自由度计算 平面机构的运动分析 （第3章， 4学时） 空间机构的机构和空间连杆机构的运动分析（第4章，自学 ） 机构中的摩擦、效率和自锁（第5章，4学时）l机械动力学问题 机器的运转及速度波动调节（第1

9、1章，3学时） 机械的平衡（第12章，3学时）l机械系统运动方案设计（第13章，自学）机械运动简图的型综合机械运动简图的尺度综合工作过程和 工艺动作确定 执行动作选择或创造 机构型式组合成 机构系统手工线迹与家用缝纫机线迹摆梭勾线扩环，完成底、面线交织l机械动力学问题 机器的运转及速度波动调节（第11章，3学时） 机械的平衡（第12章，3学时）l机械系统运动方案设计（第13章，自学）机械运动简图的型综合机械运动简图的尺度综合工作过程和 工艺动作确定 执行动作选择或创造 机构型式组合成 机构系统执行构件运动规律动作相互配合要求构件运动尺寸设计各机构间协调设计参考书1. 郑文纬 吴克坚，机械原理，

10、 第7版， 高教，1997 2. 孙 桓 陈作模，机械原理， 第6版，高教，2001 3. 吴克坚 于晓红等，机械设计，高教，2003 4. 邹慧君 等，机械原理，高教，20061. 郑文纬 吴克坚，机械原理， 第7版， 高教，1997 2. 孙 桓 陈作模，机械原理， 第6版，高教，2001 3. 吴克坚 于晓红等，机械设计，高教，2003 4. 邹慧君 等，机械原理，高教，2006 5. 黄靖远 高志 陈祝林，机械设计学，第3版，机械工业 6. 大卫 G 乌尔曼，机械设计过程 ，第3版，机械工业 7. 邹慧君，郭为忠，机械原理学习指导与习题选解，高教 ，2007学习方法以及对大家的期望熟悉

11、和掌握各种典型机构的结构和运动特点，深入 理解满足实际生产需要的机构分析和设计方法。 熟悉和掌握机械运动简图的画法，习惯用运动简图 来认识机构和机器，想象其运动情况。 深入理解课程中的基本概念和基本研究方法。注重对内容的理解 前后联系、融会贯通 机械原理课程个部分内容的融会贯通及时复习、按时、独立完成作业 与先修课程和后续课程的融会贯通学习方法以及对大家的期望l 学会学习l 学会做事l 学会做人本课程的特点本课程是一门技术基础课，其最显著的特点是基础理论与 工程实际的结合。要用到物理、数学、力学、机械制图和工程 材料及机械制造基础等先修课程的知识，尤其是理论力学课程 的知识。但并不是这些课程的

12、简单重复，而是要引导学生如何 运用所学的知识解决工程实际中所遇到的问题。所以本课程的学习不同于理论课程的学习，也不同于专业 课，而具有一定的理论系统性、逻辑性及较强的工程实践性特 点。因此，在学习本课程时应注意掌握基本概念、原理及机构 分析与综合方法。注重理论联系实际本课程并不是研究某种具体的机械，而是着重研究一般机 械的共性问题，即机构的结构分析和综合的基本理论和基本方 法。这些基本理论和方法是紧密为工程服务的。因此，在本课 程的学习过程中，一方面要注意这些理论和方法在理论上建立 和推演的严密性和逻辑性，另一方面更要注意这些理论和方法 如何在工程实际中的应用。应随时留意日常生活和生产中遇到的

13、各种机械，以丰富自 己的感性认识；并用所学到的理论和方法认识分析这些机械， 以加深理解，使理论和实践相互促进。初步建立工程意识本课程要用到很多与工程有关的名词、符号、公式、标准 及参数和对机械研究的一些常用的简化方法，如倒置、反转、 转化、当量、等效、代换等等。在机构分析与综合中，除解析 法外还介绍实验法以及试凑等一些工程中实用的方法。因此在 学习时，对名词应正确理解其含义，对公式应着重于应用，而 对方法则着重掌握其基本原理。另外，实际工程工程问题都是涉及多方面因素的问题，其 求解可采用多种方法，其解一般也不是唯一的。这就要求设计 者具有分析、判断、决策的能力，要养成综合分析、全面考虑 问题的

14、习惯和科学严谨、一丝不苟的工作作风。机械的发展历程机械设计及理论的发展历程古 代 近 代 现 代1-6 机械的发展历程概述阿基米德用螺旋将水提升至高处， 那就是今天的螺旋式输送机的始祖 。远古时代简单机械：杠杆、车轮、滑轮、斜面、螺旋等。公元前3000年，在修建金字塔的过 程中，就使用了滚木来搬运巨石。用水力鼓风炼铁，其中应用了齿轮和连杆机构古代中国水排东汉用一头牛驱动八台磨盘，其中应用了齿轮系。连 磨晋 代用脚踏板驱动的加工木棒的车床中世纪 欧洲利用曲轴的研磨机中世纪 欧洲13世纪以后，机械钟表在欧洲发展起来。连杆机构、齿轮机构和凸轮机构等在古代机械中即已经有所应用。在达芬奇时代，现在最常用

15、的一些机构型式即已基本知晓。近 代： 18世纪中叶 20世纪中叶 动力的变革材料的变革加工手段的变革生产模式的变革机构与传动的变革机械理论和设计方法的建立近代 动力的变革蒸汽机给人类带来了强大的动力，各种由动力驱动的产业机 械 纺织机、车床等，如雨后春笋般出现。首先是动力的变革推动了机械的飞速发展和广泛应用。1765年，瓦特（Watt ）改良了蒸汽机。揭 开了第一次工业革命 的序幕。古代机械的动力：人力、畜力和水力。动力制约了机械的发展。蒸汽机无 法实现小型化 ，所以在当时 的工厂里采用 集中驱动的方 式。蒸汽机时代的纺织工厂蒸汽机皮带天轴皮带生产机械 2皮带生产机械 1皮带生产机械 319世纪，第二次工业革命 电动机和内燃机发明为汽车、飞机的 出现提供了可能性 。电力代替了蒸汽。 集中驱动被抛弃了， 每台机器都安装了独 立的电动机。与此同时，戴姆勒也发明出 了他的第一辆四轮汽车。1886年，本茨发明的汽油发动 机为动力的三轮车被授予专利。莱 特 兄 弟190319世纪中叶，发明了炼钢法，从那时