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1、机 械 原 理（电子版）,哈尔滨工业大学,2004年2月,第一章 绪论,1-1 机械原理课程的研究对象与内容,机械是机器与机构的总称。,机 械,机 器,机 构,研究对象：,什么是机器呢？,什么是机构呢？,普通车床,数控车床,数控铣床，这是一种机器，主要用来加工平面和曲面。,锯床,并联机床原型机,数控压弯机,数控剪板机,美国西科斯基公司生产的 “黑鹰”直升机,主旋翼,尾旋翼,“神舟五号”发射时的情景。发射塔、运载火箭都是庞大的机器。,索杰纳火星车 它是美国国家航空航天局于格林威治时间1997年7月4日17时07分发射的火星探路者号宇宙飞船成功地在火星表面着陆，该飞船携带了索杰纳火星车，这也是一种
2、机器。,世 界 最 小 的 微 型 机 械 人 Worlds smallest robot,美国山迪亚国家实验室的科学家，成功研制了相信是世界最小的微型机械人，这微型机械人体积只有四分之一立方寸，体重小於一盎司。,什么是机器呢？,机器是一种人为实物组合的具有确定机械运动的装置，它用来完成有用功、转换能量或处理信息，以代替或减轻人类的劳动。,一部机器可能包含多种类型的机构，也可能只包含一种机构。,凸轮机构,齿轮机构,连杆机构,什么是机构呢？,机构可以定义为：是一个具有确定的机械运动的构件系统，或称它是用来传递运动和动力的可动装置。,在机械原理课程中要研究以下内容：,1、机构的分析,（1）机构的结
3、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。,“机械原理”是一门从力学原理的角度研究机械的组成、分析与设计基本理论的课程，是一门技术基础课。,2、常用机构的设计问题,主要研究：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构等的设计理论和设计方法。,3、机械系统运动方案设计,4、机械动力学问题,主要研究：如何根据机器的功能来确定运动方案。,主要研究：机械系统的真实运动规律、机械的调速和机构的平衡。,（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
4、及效率问题。,研究内容：,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,一台典型的现代化机器是由四个部分组成的，即原动机、传动机构、执行机构和控制系统。,1-2 现代化机器的组成,原动机用于提供动力,原动机主要有电动、液动、气动三种形式 从运动形式来划分有回转、往复直线和步进等多种运动形式,常用原动机形式,电动原动机:,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
5、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:,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。,BM型摆线液压马达,液压油缸,气动原动机:,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。,叶片马达,柱塞马达,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
6、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,摆线针轮减速器,重量0.7 kg 额定输出扭矩 45 Nm 最大输出扭矩 80 Nm,短程地对地导弹电舵机,电动机转速 4200 rpm 输出转速 13 rpm,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。,全方位准椭球齿轮柔性关节,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,1-3 设计与创新,一、设计,设计是基础理论，应用技术和实践经验综合应用的过程,设计本身就是一种创造性劳动,二、创新,自然科学领域的最高成就是发现,应用技术领域的最高成就是发明,基础理论知识,应用技术知识,实践经验,发明：,强烈的创新意识,勤奋的工作,两用折叠椅,双曲面滚柱加载器,同向传动齿轮,叶片差速泵,本章结束,飞船与火箭对接,EJ2000的尾喷口,
