机械原理课件-绪论.ppt

1、本章教学内容本章教学内容本章教学目的本章教学目的 本课程研究的对象及内容本课程研究的对象及内容 使学生了解本课程研究的对象、内容使学生了解本课程研究的对象、内容 了解本课程的地位、作用和任务了解本课程的地位、作用和任务 了解机械原理学科的发展现状了解机械原理学科的发展现状 调动学生学习本课程的兴趣和积极性调动学生学习本课程的兴趣和积极性本章重点本章重点通过机械原理课程通过机械原理课程将要学习什么？将要学习什么？为什么要学为什么要学机械原理？机械原理？学习本课程的目的学习本课程的目的 如何进行本课程的学习如何进行本课程的学习 机械发展的历史回顾机械发展的历史回顾 机械机械-是人类用以转换能量和借

2、以减轻体力劳动、提是人类用以转换能量和借以减轻体力劳动、提高生产率的主要工具。高生产率的主要工具。高度物质文明高度物质文明生活水平的改善生活水平的改善机械工业的发展机械工业的发展机械工业是国民经济的支柱工业之一机械工业是国民经济的支柱工业之一机械工业是社会生产力发展水平的重要标志机械工业是社会生产力发展水平的重要标志 当今社会高度的物质文明是以近代机械工业的飞速发当今社会高度的物质文明是以近代机械工业的飞速发展为基础建立起来的，人类生活的不断改善也与机械工展为基础建立起来的，人类生活的不断改善也与机械工业的发展紧密相连。业的发展紧密相连。杠杆杠杆 滑轮滑轮 机械发展的历史回顾机械发展的历史回顾

3、 现代起重设备现代起重设备指南车：指南车：齿轮传齿轮传动和离合器动和离合器 计里鼓车：计里鼓车：齿齿轮及凸轮机构轮及凸轮机构中国公元前中国公元前3 3世纪，欧洲世纪，欧洲公元公元11-1211-12世纪世纪 连机碓：连机碓：中国公元中国公元3 3世世纪，欧洲公元纪，欧洲公元16001600年年 中国古代杰出的发明创造中国古代杰出的发明创造五千年前已开始使用简单的五千年前已开始使用简单的纺织机械纺织机械；晋朝晋朝时在连机椎和水碾中应时在连机椎和水碾中应用了用了凸轮原理凸轮原理；西汉时应用轮系传动原理制成了；西汉时应用轮系传动原理制成了指南车和记里鼓车指南车和记里鼓车；东汉张衡发明的东汉张衡发明的

4、候风地动仪候风地动仪是世界上第一台地震仪。目前许多机械中是世界上第一台地震仪。目前许多机械中仍在采用的仍在采用的青铜轴瓦和金属人字圆柱齿轮青铜轴瓦和金属人字圆柱齿轮，在我国东汉年代的文物中，在我国东汉年代的文物中都可以找到它们的原始形态。都可以找到它们的原始形态。我国古代在机械研制方面有许多杰出的发明创造我国古代在机械研制方面有许多杰出的发明创造侯风地动仪 1818世纪初以蒸汽机的出现为代表产生了第一次产业革命，世纪初以蒸汽机的出现为代表产生了第一次产业革命，人们开始设计制造各种各样的机械，例如纺织机、火车、汽人们开始设计制造各种各样的机械，例如纺织机、火车、汽轮船。轮船。哈格里沃斯发明的哈格

5、里沃斯发明的“珍妮纺纱机珍妮纺纱机”法国陆军技术军官古诺发明了世法国陆军技术军官古诺发明了世界上第一辆蒸汽动力车界上第一辆蒸汽动力车 机械发展的历史回顾机械发展的历史回顾1919世纪到世纪到2020世纪初的第二次产业革命，随着内燃机的世纪初的第二次产业革命，随着内燃机的出现，促进了出现，促进了汽车、飞机等运输工具的出现和发展汽车、飞机等运输工具的出现和发展。1898年问世的年问世的“雷诺雷诺”牌汽车牌汽车“圣路易斯精神圣路易斯精神”号飞机号飞机1927年美国人年美国人林德伯格林德伯格驾驶着它完成了人驾驶着它完成了人类首次不着陆飞越大西洋的壮举。类首次不着陆飞越大西洋的壮举。机械发展的历史回顾机

6、械发展的历史回顾2020世纪中后期，以世纪中后期，以机电一体化技术机电一体化技术为代表，在机器人，为代表，在机器人，航空航天，海洋舰船等领域开发出了众多高新机械产品，航空航天，海洋舰船等领域开发出了众多高新机械产品，如火箭、卫星、宇宙飞船、空间站、航空母舰、深海探测如火箭、卫星、宇宙飞船、空间站、航空母舰、深海探测器等器等国际太空站国际太空站航天飞机正在利用机械臂施放哈航天飞机正在利用机械臂施放哈勃空间望远镜勃空间望远镜 机械发展的历史回顾机械发展的历史回顾1961年年4月月12日苏联宇航员日苏联宇航员尤里尤里加加林加加林驾驾驶驶“东方东方”号飞船从拜科努尔发射场启程，号飞船从拜科努尔发射场启

7、程，实现了人类的首次太空之旅。实现了人类的首次太空之旅。展望刚刚到来的展望刚刚到来的2121世纪，世纪，智能智能机械、机械、微型微型机构、机构、仿生机仿生机械械的蓬勃发展，将促进材料、信息、计算机技术、自动化的蓬勃发展，将促进材料、信息、计算机技术、自动化等领域的交叉与融合，进一步丰富和发展机械基础学科知等领域的交叉与融合，进一步丰富和发展机械基础学科知识。识。用光刻技术做成的微米尺寸的微机械用光刻技术做成的微米尺寸的微机械蜘蛛形探雷机器人蜘蛛形探雷机器人 机械发展的历史回顾机械发展的历史回顾促进国防、科技工业的发展促进国防、科技工业的发展造福人类造福人类有关机械的几个问题什么是机械？其含义包

8、括哪些？什么是机械？其含义包括哪些？各行各业的机器组成有没有共同的特点？各行各业的机器组成有没有共同的特点？能否进行总结？能否进行总结？其共同特征或者共同之处在何处？其共同特征或者共同之处在何处？能否进行专门研究？能否进行专门研究？机械原理课程授课目的是什么？机械原理课程授课目的是什么？本课程研究对象为：本课程研究对象为：机械机械斜面斜面任何机械都经历了：任何机械都经历了：简单简单复杂的发展过程。复杂的发展过程。机械机械人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的组合体。组合体。（包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、（包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、卷扬机、叉车、电

9、梯电脑控制）。卷扬机、叉车、电梯电脑控制）。杠杆杠杆 起重起重辘轳辘轳滑轮组滑轮组 手动手动(电动)葫芦葫芦现代起重机现代起重机起重机的发展历程：起重机的发展历程：0 01 1 本课程研究的对象本课程研究的对象研究内容：是有关机械的基本理论研究内容：是有关机械的基本理论 机械的组成原理、工作原理、分析和设计原理机械的组成原理、工作原理、分析和设计原理(方法方法)等。等。机械机械=机器机器+机构机构机器、机构是由什么组成的？有那些特征？机器、机构是由什么组成的？有那些特征？什么叫机械？什么叫机械？内燃机内燃机典型机器的分析：典型机器的分析：潘存云教授研制1.内燃机内燃机内燃机内燃机组成：组成：6

10、5438712910汽缸体汽缸体1、活塞活塞2、进气阀进气阀3、排气阀排气阀4、连杆连杆5、曲轴曲轴6、凸轮凸轮7、顶杆顶杆8、齿轮齿轮9、10工作原理：工作原理：1.活塞下行，进气阀开启，混合气体活塞下行，进气阀开启，混合气体 进入汽缸；进入汽缸；2.活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩，活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩，在顶部点在顶部点 火燃烧；火燃烧；3.高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭；高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭；4.活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。循环运动的结果，使曲轴输出连续的旋转运动潘存云教授研制设计：潘存云进气进气压

11、缩压缩爆炸爆炸排气排气内燃机的工作过程：内燃机的工作过程：活塞的往复运动通过连杆转变为曲活塞的往复运动通过连杆转变为曲轴的连续转动，该组合体称为：轴的连续转动，该组合体称为：内燃机各部分的作用：内燃机各部分的作用：曲柄滑块机构曲柄滑块机构凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为：凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为：凸轮机构凸轮机构两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动作，称为：作，称为：齿轮机构齿轮机构各部分各部分协调动作协调动作的结果：的结果：化学能化学能 机械能机械能潘存云教授研制电动机电动机2.工件工件自动载送装置自动载送装置含带传

12、动机构、蜗杆含带传动机构、蜗杆传动、凸轮机构、连传动、凸轮机构、连杆机构等。杆机构等。动爪动爪定爪定爪装配夹具装配夹具工件载送器工件载送器滑杆滑杆档块档块凸轮机构凸轮机构蜗杆传动蜗杆传动带传动带传动连杆机构连杆机构工件工件滑杆左移时，夹持器滑杆左移时，夹持器将工件夹住。将工件夹住。滑杆带着工件右移时，滑杆带着工件右移时，夹持器动爪受挡块的夹持器动爪受挡块的压迫将工件松开，工压迫将工件松开，工件落入载送器被传送件落入载送器被传送到下一道工序。到下一道工序。强调代替人类完成有用工作 指执行机械运动的装置，它用来变换指执行机械运动的装置，它用来变换(transmit)和传递和传递(transform

13、)能量能量(energy)、物料物料(materials)与信息与信息(information)。机器：机器：王树才王树才The single-cylinder four-stroke internal combustion engine传递物料传递物料变换物料变换物料传递信息传递信息变换能量变换能量传递能量传递能量机器机器根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组 合体。合体。机构机构能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件 实物的组合体。如实物的组合体。如：连杆机构连杆机构、凸轮机构凸轮机构、齿轮机构齿轮机构等。

14、等。种类有限如如:缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用机器、起重机机器、起重机等。等。机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但具有具有相同的基本特征。相同的基本特征。机器的三大特征：机器的三大特征：人造的实物组合体；人造的实物组合体；各部分有各部分有确定的相对运动确定的相对运动；代替或减轻人类劳动代替或减轻人类劳动完成有用功完成有用功或或实现能量实现能量 的转换的转换 机器的作用 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

15、械能变换成其他形式的能量械能变换成其他形式的能量（如内（如内燃机、蒸汽机、电动机燃机、蒸汽机、电动机）。是完成有用的机械功或者是搬运是完成有用的机械功或者是搬运物品物品（如机床等）（如机床等）。是用来获得和变换信息。是用来获得和变换信息。机器一定要作机械运动，并通过运动来实机器一定要作机械运动，并通过运动来实现能量、物料和信息的变换和传递。现能量、物料和信息的变换和传递。机器与其它装置的主要区别是：机器与其它装置的主要区别是：工作机组的组成：工作机组的组成：原动部分原动部分是工作机动力的来源，最常见的是电动机是工作机动力的来源，最常见的是电动机 和内燃机。和内燃机。工作部分工作部分完成预定的动

16、作，位于传动路线的终点。完成预定的动作，位于传动路线的终点。传动部分传动部分联接原动机和工作部分的中间部分。联接原动机和工作部分的中间部分。控制部分控制部分保证机器的启动、停止和正常协调动作。保证机器的启动、停止和正常协调动作。其关系如下机械机械机器机器机构机构原动机原动机 传动传动 工作工作 控制控制 原动机原动机工作机工作机潘存云教授研制控制器控制器(控制控制)电动机电动机(原动原动)带带(传动传动)减速器减速器(传动传动)波轮波轮(工作工作)分析自动洗衣机的组成：分析自动洗衣机的组成：潘存云教授研制同理，通过对典型机构进行分析可知：机构的共有特征：机构的共有特征：人造的实物组合体；人造的

17、实物组合体；各部分有确定的相对运动；各部分有确定的相对运动；用来传递力或实现运动的转换。用来传递力或实现运动的转换。机构的分类：机构的分类：通用机构通用机构和和专用机构专用机构。通用机构通用机构-用途广泛用途广泛，如齿轮机构如齿轮机构、连杆机构连杆机构等。等。专用机构专用机构-只能用于特定场合，如钟表的只能用于特定场合，如钟表的擒纵机构擒纵机构。本课程研究重点：本课程研究重点：通用机构通用机构机器与机构的关系：机器与机构的关系：由两个实例推广到一般任意复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组合而任意复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组合而成的。成的。实际机器的种类有成千上万种，但机构的种类确有

18、限。类似关系：化合物与化学元素 由机器与机构的共有特征可知：由机器与机构的共有特征可知：机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不同）同），故统称为，故统称为机械机械。人造的组合体、有确定的相对运动02 本课程的研究内容本课程的研究内容1.机构结构分析机构结构分析 基本知识基本知识研究机构运动的可能性研究机构运动的可能性;机构运动的确定性；机构运动的确定性；机构的组成原理和结构分类。机构的组成原理和结构分类。2.机构的运动学机构的运动学 机构上某些特殊点的位置、速度、加速度的求法机构上某些特殊点的位置、速度、加速度的求法 和机构的运动规律；和机构的

19、运动规律；机构运动简图的绘制方法；机构运动简图的绘制方法；设计新机构的方法。设计新机构的方法。按一定几何条件和运动条件 3.机器动力学机器动力学分析机构的受力情况及力做功的情况；分析机构的受力情况及力做功的情况；分析机器在已知外力作用下的运动；分析机器在已知外力作用下的运动；机器的调速和平衡方法。机器的调速和平衡方法。不考虑引起机构运动的力的作用，仅从几何的观点来研究按解决问题的性质，研究内容又可分为两大类：按解决问题的性质，研究内容又可分为两大类：机构分析机构分析对已有机构的研究。包括结构、运动对已有机构的研究。包括结构、运动 和力分析。和力分析。机构综合机构综合设计新的机构。包括型综合、尺

20、度综设计新的机构。包括型综合、尺度综 合、运动和动力综合。合、运动和动力综合。称综合而非设计的理由：称综合而非设计的理由：仅限于根据运动和动力要求，确定机构各部分与仅限于根据运动和动力要求，确定机构各部分与运运 动相关的尺寸；动相关的尺寸；本课程要解决的问题本课程要解决的问题 属于机械设计课程的范畴属于机械设计课程的范畴 机械设计机械设计方案设计方案设计 结构设计结构设计 在解决机构的设计问题时，不涉及各个具体零件的强度计算，具体形状和结构、不涉及各个具体零件的强度计算，具体形状和结构、材料选择等因素；材料选择等因素；设计结果是机构运动简图，而非工程化的设计图。设计结果是机构运动简图，而非工程

21、化的设计图。4.4.机械系统方案设计机械系统方案设计 1 1）设计内容）设计内容 2 2）设计方法）设计方法 3 3）设计思想）设计思想 4 4）设计过程）设计过程创新的主要阶段创新的主要阶段可行方案可行方案最优？最合理方案课程性质：课程性质：技术基础课技术基础课 作用作用：承前启后承前启后 先修课程：先修课程：高等数学、普通物理、工程制图、理论力学高等数学、普通物理、工程制图、理论力学同时，通过本课程的学习，可为今后学习诸如同时，通过本课程的学习，可为今后学习诸如机械机械设计、机床夹具设计、机床、机械制造工艺学设计、机床夹具设计、机床、机械制造工艺学等专等专业课程打下基础，业课程打下基础，作

22、为一名工程技术人员，同学们在今后的工作岗位上将会接触各种各样的通用或专用机械，因此必须掌握机械方面的基础知识。03 课程的性质和学习方法课程的性质和学习方法课程的特点：课程的特点：1）实践性强）实践性强2）综合性强）综合性强本课程是一门技术基础课，其研究对象是在生产实际中广泛应用的机械，所要解决的问题大多数是工程中的实际问题（与理论力学的不同点），因此要求学生加强基本技能的训练，如简图测绘、齿轮参数测量等。要培养工程素养，作图应严格按要求进行。要重视实验课。3）独立性强）独立性强本课程学习要综合运用已学过的知识，约有1/3的内容与理论力学有关。有些内容可以说是理论力学的延续与扩展（用理论力学的

23、原理分析具体的机械）。因此，一定要复习号理论力学中的有关内容，如运动学、摩擦学等。各章内容彼此独立，前后联系不甚密切。因此，要经常复习前面已学过的内容，以免出现猴子扮苞米的现象。4)四多：四多：内容多、概念多、符号多、公式多。内容多、概念多、符号多、公式多。不要求死记硬背，关键在于理解，重点在于应用。会用自然能记住。如何学习本课程？如何学习本课程？着重搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握机构着重搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握机构 分析与综合的基本方法。分析与综合的基本方法。注意把一般原理和方法与具体运用密切联系起来。注意把一般原理和方法与具体运用密切联系起来。并用所学知识观察日常生活与生产遇

24、到的各种机械。并用所学知识观察日常生活与生产遇到的各种机械。本课程研究机械的途径：本课程研究机械的途径：研究机械所具有的一般共性问题。如机构的组成研究机械所具有的一般共性问题。如机构的组成原理、机构运动学、机器动力学。原理、机构运动学、机器动力学。研究各种常用机构的运动和动力性能，以及它们研究各种常用机构的运动和动力性能，以及它们的设计的设计 方法。方法。注意培养运用所学基本理论与方法去分析和解决注意培养运用所学基本理论与方法去分析和解决工工 程实际问题的能力程实际问题的能力。注意培养综合分析、全面考虑问题的能力。解决同注意培养综合分析、全面考虑问题的能力。解决同 一实际问题，往往有多种方法和

25、结果，要通过分析、一实际问题，往往有多种方法和结果，要通过分析、对比、判断和决策，做到优中选优。对比、判断和决策，做到优中选优。注意培养科学严谨、一丝不苟的工作作风。在今后注意培养科学严谨、一丝不苟的工作作风。在今后 的工作中要与各种武器装备打交道，稍有不慎，即的工作中要与各种武器装备打交道，稍有不慎，即 可能造成损失。可能造成损失。0.4 0.4 机械原理课程的地位及学习课程的目的机械原理课程的地位及学习课程的目的 机械工业是国民经济的基础机械工业是国民经济的基础 运动方案的设计和更新直接影响机械产品或设备设计的成败、运动方案的设计和更新直接影响机械产品或设备设计的成败、优劣以及生产效率的提

26、高优劣以及生产效率的提高 产品设计和开发过程中最关键、最难的便是功能原理创新产品设计和开发过程中最关键、最难的便是功能原理创新基础课程基础课程技术基础课程技术基础课程专业课程专业课程机械原理机械原理更接近工程实际更接近工程实际知识面更宽、适应性更广知识面更宽、适应性更广机械原理教学的总目标：机械原理教学的总目标：培养学生在培养学生在信息技术时代信息技术时代条件下的条件下的综合设计能力、创新设综合设计能力、创新设计能力和工程实践能力计能力和工程实践能力。强调工程教育的科学化，着眼于培养站得高、看得远，能强调工程教育的科学化，着眼于培养站得高、看得远，能进行总体策划和系统设计、主持产品设计的进行总体策划和系统设计、主持产品设计的工程大师工程大师。机械图是基础机械图是基础 Engineering Graphics Representation 为学习机械设计和机械类有关专业课以及掌握新的科为学习机械设计和机械类有关专业课以及掌握新的科学技术打好工程技术的理论基础学技术打好工程技术的理论基础 为机械的合理使用和革新改造打好良好基础为机械的合理使用和革新改造打好良好基础 为产品的创新设计奠定基础为产品的创新设计奠定基础学习目的：学习目的：