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1、机 械 基 础励志照亮人生 知识改变命运教材：机械基础教材：机械基础机械基础编写组编审机械基础编写组编审1.绪论绪论 第第1 1章章 摩擦传动和带传动摩擦传动和带传动 第第2 2章章 螺旋传动螺旋传动第第3 3章章 链传动和齿轮传动链传动和齿轮传动第第4 4章章 轮系轮系第第5 5章章 平面连杆机构平面连杆机构第第6 6章章 凸轮机构凸轮机构第第7 7章章 其他常用机构其他常用机构第第8 8章章 轴系零件轴系零件 课程内容课程内容2绪 论p 认识机器认识机器p 机器的分类和组成机器的分类和组成p机械发展方向机械发展方向内容提要3第一节第一节认识机器认识机器 通过工作的实践，我们已经认识了几种典
2、型的机器：通过工作的实践，我们已经认识了几种典型的机器：单缸内燃机单缸内燃机堆垛机堆垛机汽汽车车通用工业机器人通用工业机器人4第二节第二节机器的分类和组成机器的分类和组成 机器和它的分类机器和它的分类机器的组成机器的组成机器中的几个基本概念机器中的几个基本概念5什么是什么是机器机器？机器和它的分类机器和它的分类 许多构件组合而成，许多构件组合而成， 具有确定的机械运动，具有确定的机械运动， 可以用来转换能量、可以用来转换能量、 完成有用功完成有用功 或处理信息，或处理信息， 以代替或减轻人的劳动。以代替或减轻人的劳动。机器：机器：6根据用途的不同，机器可分为根据用途的不同，机器可分为动力机器动
3、力机器加工机器加工机器运输机器运输机器信息机器信息机器7动力机器其用途是转换机械能。其用途是转换机械能。其他形式的能量其他形式的能量机械能机械能原动机原动机如蒸汽机、内燃机、电动机如蒸汽机、内燃机、电动机换能机换能机机械能机械能其他形式的能量其他形式的能量如空气压缩机如空气压缩机8尺寸尺寸形状形状性质性质状态状态用来改变被用来改变被加工对象的加工对象的如如:加工机床加工机床轧钢机轧钢机纺织机纺织机包装机等。包装机等。加工机器9运输机器用来搬运物品和人。用来搬运物品和人。如行车、飞机、起重机、运输机。如行车、飞机、起重机、运输机。10信息机器其功能是处理信息。其功能是处理信息。例如复印机、打印机
4、、绘图机等。例如复印机、打印机、绘图机等。信息机器虽然也作机械运动，但其目的是处理信息，而不是完成有用的信息机器虽然也作机械运动，但其目的是处理信息，而不是完成有用的机械功，因而其所需的功率甚小。机械功，因而其所需的功率甚小。11动力机器动力机器加工机器加工机器运输机器运输机器信息机器信息机器转换机械能转换机械能完成机械功完成机械功 作功很小作功很小12机构 在认知机器的实践中，我们已经初在认知机器的实践中，我们已经初 步认识了几种机构：步认识了几种机构： 机器中的几个基本概念机器中的几个基本概念什什么么是是机机构构？ 连杆机构、凸轮机构、连杆机构、凸轮机构、 螺旋机构、齿轮机构螺旋机构、齿轮
5、机构13内燃机内燃机连杆机构活塞的往复移动活塞的往复移动曲轴的转动曲轴的转动14因此，机构的定义因此，机构的定义如下如下：机构：机构：人为实物的组合体，人为实物的组合体，具有确定的机械运动，具有确定的机械运动，可以用来传递和转换运动。可以用来传递和转换运动。机器机器：人为实物的组合体，人为实物的组合体，具有确定的机械运动，具有确定的机械运动，可以用来转换能量、可以用来转换能量、 完成有用功完成有用功 或处理信息，或处理信息，以代替或减轻人的劳动。以代替或减轻人的劳动。机构：由构件组合而成，各部分具有确定的相对运动，但不能做 机械功或实现能量的转换。机器：包含一个以上的机构，主要功用是利用机械能
6、做功或实现 能量的转换。15机器是由机构组成的。机器是由机构组成的。简单的机器，可能只含有一个机构简单的机器，可能只含有一个机构, 但一般都含有多个机构。但一般都含有多个机构。机械机械: 机器和机构的总称。机器中的单个机构不具有转换能量或完成有用功的功能。机器中的单个机构不具有转换能量或完成有用功的功能。机构机器16机构的组成机构的组成机构是传递运动和力或者导引构件上的点按给定轨迹运动的机械装置。机构的组成要素为构件和运动副注意：构件可以是单一零件，注意：构件可以是单一零件，也可以是几个零件的组合联接也可以是几个零件的组合联接从制造加工角度：机械由零件组成从制造加工角度：机械由零件组成 零件零
7、件制造单元体制造单元体 从运动和功能实现角度：从运动和功能实现角度： 构件构件独立运动的单元体独立运动的单元体一、构件17二、运动副(一)运动副元素(二)运动副的自由度与约束度(三)运动副类型 运动副：指两构件直接接触并能产生相对运动的联接。运动副：指两构件直接接触并能产生相对运动的联接。 运动副元素：指两个构件直接接触而构成运动副的部分。运动副元素：指两个构件直接接触而构成运动副的部分。 18(一) 运动副元素运动副元素不外乎为点、线、面。运动副元素不外乎为点、线、面。19(二)运动副的自由度与约束度1. 构件的自由度：指一个构件相构件的自由度：指一个构件相对另一个构件可能出现的独立运对另一
8、个构件可能出现的独立运动。一个自由构件在空间具有动。一个自由构件在空间具有6个个自由度。自由度。2. 约束：指通过运动副联接的两构件之间的某些相对独立运动所受到的限制。约束：指通过运动副联接的两构件之间的某些相对独立运动所受到的限制。运动副引入的约束数等于两构件相对自由度减少的数目。运动副引入的约束数等于两构件相对自由度减少的数目。运动副引入的约束数：最多为运动副引入的约束数：最多为5个。个。201.按运动副相对运动形式分按运动副相对运动形式分 （三）运动副类型（三）运动副类型转动副转动副移动副移动副螺旋副螺旋副球面副球面副 2.按运动副引入的约束数分：按运动副引入的约束数分： X级运动副：指
9、引入级运动副：指引入X个约束的运动副。个约束的运动副。级副、级副、级副、级副、级、级、213.按运动副接触形式分按运动副接触形式分 低副低副: 两构件通过面接触而构成的运动副统称为两构件通过面接触而构成的运动副统称为低副低副; 高副高副: 凡两构件系通过点或线接触而构成的运凡两构件系通过点或线接触而构成的运 动动副统称为高副副统称为高副; 4.按运动副的运动空间分按运动副的运动空间分: 平面运动副平面运动副:指构成运动副的两构件之间的指构成运动副的两构件之间的相对运动为平面运动的运动副相对运动为平面运动的运动副; 空间运动副空间运动副:指构成运动副的两构件之间的指构成运动副的两构件之间的相对运
10、动为空间运动。相对运动为空间运动。1222在各种机械中广泛使用的一些机构称为常用机构。在各种机械中广泛使用的一些机构称为常用机构。如：如： 连杆机构、连杆机构、 凸轮机构、凸轮机构、 齿轮机构、齿轮机构、 间歇运动机构。间歇运动机构。常用机构常用机构23我们已经多次使用了我们已经多次使用了“构件构件”这个术语。这个术语。活塞、连杆、曲轴、滑枕等都是构件。活塞、连杆、曲轴、滑枕等都是构件。构件是组成机构的有确定运动的单元。二、构件、零件构件是运动的单元，而零件是制造的单元。构件是运动的单元，而零件是制造的单元。构件零件24各种机械中广泛使用的零件称为通用零件。各种机械中广泛使用的零件称为通用零件
11、。如螺栓、轴、齿轮、弹簧等。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。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。如内燃机中的活塞、曲轴等。通用零件中主要包括三大类零件：通用零件中主要包括三大类零件：传动零件传动零件 （齿轮、带、链等）（齿轮、带、链等）联接零件联接零件 （螺栓、键等）（螺栓、键等）轴系零件轴系零件 （轴、轴承等）（轴、轴承等）此外此外: 弹簧等零件。弹簧等零件。通用零件与专用零件25机器的组成机器的组成传统机器都包含如下三个部分：传统机器都包含如下三个部分：驱动装置传动装置执行装置常称为原动机，是机器的动力常称为原动机，是机器的动
12、力来源。来源。如：电动机、内燃机、液压缸如：电动机、内燃机、液压缸和气动缸，和气动缸，传动路线的终端，按照工艺要求传动路线的终端，按照工艺要求完成确定的运动，是直接完成机完成确定的运动，是直接完成机器功能的部分。器功能的部分。26驱动装置传动装置执行装置将原动机的运动和动力传递给执行装置，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的转换。并实现运动速度和运动形式的转换。运动速度的转换运动速度的转换运动形式的转换运动形式的转换 27运动速度的转换运动速度的转换一般的普通交流电动机速度是固定的。一般的普通交流电动机速度是固定的。一般机器执行部分速度低于原动机的一般机器执行部分速度
13、低于原动机的转速转速,带、链传动各种齿轮传动减速器例如汽车、机床的变速器减速、增速、变速减速、增速、变速28运动形式的转换运动形式的转换机器执行部分可能机器执行部分可能有各种运动形式：有各种运动形式：一般的原动机一般的原动机作回转运动作回转运动变速回转变速回转往复摆动往复摆动往复移动往复移动间歇运动间歇运动特定轨迹特定轨迹转换运动形式转换运动形式的各种机构的各种机构 间歇运动机构间歇运动机构连杆机构连杆机构连杆机构连杆机构连杆机构连杆机构凸轮机构凸轮机构凸轮机构凸轮机构连杆机构连杆机构29驱动装置传动装置执行装置控制装置检测伺服电机检测伺服电机的输出转角的输出转角检测执行装置检测执行装置的运动
14、输出的运动输出由程序给定由程序给定运动规律运动规律前馈控制反馈控制传传感感器器传传感感器器控制装置的作用是控制机器各部分的控制装置的作用是控制机器各部分的运动。运动。测量运动构件真实测量运动构件真实运动情况，并将测运动情况，并将测量结果随时反馈给量结果随时反馈给控制系统控制系统发出指令发出指令调节伺服调节伺服电机的运电机的运动动30传动方式分类传动方式分类机械传动摩擦传动啮合传动摩擦轮传动带传动平带传动V带传动圆带传动带传动同步带传动齿轮传动蜗杆传动螺旋传动31第三节第三节机械的发展方向机械的发展方向 随着计算机和伺服电机的出现，机器人作为现代机器的代表走上了历随着计算机和伺服电机的出现，机器人作为现代机器的代表走上了历史舞台。史舞台。 工业机器人工业机器人 特种机器人特种机器人 工业机器人：在工业生产中越来越广泛地应用。用于搬运、装配、焊接、工业机器人：在工业生产中越来越广泛地应用。用于搬运、装配、焊接、喷漆、凿岩等工作。喷漆、凿岩等工作。32现代机器向主动控制、信息化和智能化方向发展，现代机器向主动控制、信息化和智能化方向发展，从这个意义上讲，正如有的学者所说：从这个意义上讲，正如有的学者所说：“今后的机器都将是机器人”。图一图一机器人在焊接工业机器人在焊接工业图二图二数控加工中心数控加工中心33
