第1章绪论机械原理.ppt

30六月20241.1内容提要及基本概念机械原理又称机器理论与机构学。是机械工程各专业的一门重要的技术基础课程。本课程的理论知识对于机械的设计、制造、运行、维修等方面具有十分重要的作用。1.1.1内容提要机械原理的研究对象机械设计概述机械原理课程的地位和作用机械原理学科发展动向1.机械原理的研究对象1）研究对象是机械.机械。机械是机构与机器的总称。机构的定义:把一个或几个构件的运动变换成其他构件所需的具有确定运动的构件系统。常用的机构包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系、间歇运动机构、螺旋机构、万向联轴器等。机构种类有限。随着科学技术的发展，机器的内涵在不断变化。但是，机器完成运动变换和动力传递或转换的本质属性不会改变。现代科技在机器中的应用，只是使机器具有信息化、智能化和柔性化。3）机器的组成潘存云教授研制2.机械设计概述不了解机械设计的进程和内容，就不能深刻理解机械原理课程的作用及其重要性。1）机械设计的一般进程一般而言，机械产品的研制过程包括设计、制造、试验，定型等环节。其中机械设计阶段又包括以下四个进程：产品规划——根据市场需求确定产品设计要求。方案设计——产品设计的关键。主要完成机械运动方案的设计，本课程将为方案设计提供设计理论与方法。详细设计——将机械运动方案设计结果——运动简图具体化为机器及零部件的合理结构。它对产品的技术性能和经济指标有直接影响。该步骤涉及机械设计、材料力学等课程的内容。改进设计——对试验或使用过程中发现的问题进行改进，使产品性能日益完善。2）机械运动方案设计的主要内容①机械运动简图的类型综合。通常称为机构选型，即根据机械所要完成的一系列执行动作选择适宜的执行机构类型，组合成完整的机械系统。②机械运动简图的尺度综合。确定机构各部分的尺寸参数，以使机械能完成预定的执行动作，必要时，还可以改变机构的类型。3）机电一体化技术在机械运动方案设计中的应用随着机电一体化技术的不断发展和广泛采用，一方面，使机械的性能得到极大提高，另一方面，又大大简化了机械传动系统。因此，现代机械设计应该尽可能采用机电一体化技术。3.机械原理课程的地位和作用1）课程的地位和作用机械原理是研究机构和机械运动简图设计的一门重要技术基础课程，其任务主要是使学生掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能。培养学生初步拟定机械系统运动方案、分析和设计基本机构的能力。2）课程的主要内容机械原理课程主要包括以下内容：①机构的组成原理和类型综合。②典型机构的设计。③机械系统的设计。④机械动力学。3）本课程的学习方法①掌握各种典型机构的结构、分析和设计方法。②掌握机械运动简图的画法，并习惯用简图来认识机构和机器。③深刻理解课程中的基本概念。④掌握本课程的基本研究方法，如杆组法、转换机架法、机构演化法、等效法等。⑤善于将前后内容联系，融会贯通。⑥复习有关例题，归纳总结解题思路。应用领域扩大——上天(太空探险)、入地(水平钻探)、下海(深海勘探、打捞作业)、甚至钻入人体内(血管清理)与其他学科的交叉渗透作用增强——与电子工程、计算机科学、控制工程、材料科学、生物医学等相互渗透，诞生了若干新学科。如机械电子学、仿生机械学、机器人机械学、机械CAD新机构不断涌现——如自控机构、机器人机构、仿生机构、柔性及弹性机构、机电气液综合机构等注重机械的动力性能——在机械分析与综合时，由只考虑运动性能过渡到同时考虑其动力性能神舟六号载人飞船空中客车A380的最大载客量为840人，最大航程16,000km，是目前全球载客量最大的飞机。深井钻探设备海洋石油钻探平台人体器官内的微型机器人形形色色的水下机器人5.机械原理学科的发展动向2）平面与空间连杆机构为了利用计算机对平面连杆机构进行各种复杂的分析和综合运算，已开发出成熟的商业软件。计算机的广泛应用也推动了平面连杆机构的最优化综合。用多自由度、多闭环、多杆的平面连杆机构的连杆曲线来再现各种工作机械中工艺要求的轨迹已引起注意并加以研究。另外，近年来开展了具有可变长结构、可变运动学和动力学参数的机构的研究。3）凸轮机构为了改善凸轮机构的动力性能，凸轮曲线由等加-等减速运动规律、正弦加速度运动规律、余弦加速度运动规律改用改进正弦加速度运动规律、改进梯形加速度运动规律和代数多项式运动规律。寻找高速运转时具有良好动力性能的凸轮曲线是一个重要的研究内容。按动力学要求设计凸轮廓线除了采用动力多项式凸轮曲线外，现在较多采用某些符合动力特性要求的凸轮曲线。这种曲线使凸轮从动件系统残留振动的振幅在全部工作速度范围内不超过某一极限值。在凸轮-从动件系统动力学问题的研究中，凸轮-从动件系统动力学模型的建立，动力学模型的运动微分方程式及其求解方法，系统动力响应的分析，凸轮机构设计参数的选择及其最优化，凸轮廓线的动力综合等问题研究都