Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,特别申明：本电子教案中所有素材的版权归原创作者国防科技大学潘存云教授所有。购买方有权复制多份光盘用于本单位的教学。但不得提供给第三方。未经作者同意，也不得在公开出版物中引用其中的素材，违者应承担相应的法律责任。作者：潘存云 教授 2004年2月,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本章教学内容,本章教学目的,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,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,调动学生学习本课程的兴趣和积极性,绪论,通过机械原理课程将要学习什么？,为什么要学机械原理？,学习本课程的目的,如何进行本课程的学习,本章教学内容本章教学目的本课程研究的对象及内容使学生了解,1,机械发展的历史回顾,机械-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。,高度物质文明,生活水平的改善,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。,机械发展的历史回顾 机械-是人类用以转换能量和借,2,杠杆,滑轮,机械发展的历史回顾,现代起重设备,杠杆 滑轮 机械发展的历史回顾 现代起重设备,3,指南车：,齿轮传动和离合器,计里鼓车：,齿轮及凸轮机构,中国公元前3世纪，欧洲公元11-12世纪,连机碓：,中国公元3世纪，欧洲公元1600年,中国古代杰出的发明创造,五千年前已开始使用简单的,纺织机械,；,晋朝,时在连机椎和水碾中应用了,凸轮原理,；西汉时应用轮系传动原理制成了,指南车和记里鼓车,；东汉张衡发明的,候风地动仪,是世界上第一台地震仪。目前许多机械中仍在采用的,青铜轴瓦和金属人字圆柱齿轮,，在我国东汉年代的文物中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,侯风地动仪,指南车：齿轮传动和离合器 计里鼓车：齿轮及凸轮机构中国公元前,4,18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、汽轮船。,哈格里沃斯发明的“珍妮纺纱机”,法国陆军技术军官古诺发明了世界上第一辆蒸汽动力车,机械发展的历史回顾,18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,5,19世纪到20世纪初的第二次产业革命，随着内燃机的出现，促进了,汽车、飞机等运输工具的出现和发展,。,1898年问世的“雷诺”牌汽车,“圣路易斯精神”号飞机,1927年美国人,林德伯格,驾驶着它完成了人类首次不着陆飞越大西洋的壮举。,机械发展的历史回顾,19世纪到20世纪初的第二次产业革命，随着内燃机的出现，促进,6,20世纪中后期，以,机电一体化技术,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，如火箭、卫星、宇宙飞船、空间站、航空母舰、深海探测器等,国际太空站,航天飞机正在利用机械臂施放哈勃空间望远镜,机械发展的历史回顾,1961年4月12日苏联宇航员,尤里加加林,驾驶“东方”号飞船从拜科努尔发射场启程，实现了人类的首次太空之旅。,20世纪中后期，以机电一体化技术为代表，在机器人，航空航天，,7,展望刚刚到来的21世纪，,智能,机械、,微型,机构、,仿生机械,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识。,用光刻技术做成的微米尺寸的微机械,蜘蛛形探雷机器人,机械发展的历史回顾,展望刚刚到来的21世纪，智能机械、微型机构、仿生机械的蓬勃发,8,促进国防、科技工业的发展,促进国防、科技工业的发展,9,造福人类,造福人类,10,有关机械的几个问题,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？,能否进行总结？,其共同特征或者共同之处在何处？,能否进行专门研究？,机械原理课程授课目的是什么？,有关机械的几个问题什么是机械？其含义包括哪些？机械原理课程授,11,本课程研究对象为：,机械,斜面,任何机械都经历了：,简单,复杂的发展过程。,机械,人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的组合体。,（包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、卷扬机、叉车、电梯电脑控制）。,杠杆,起重,辘轳,滑轮组,手动,(,电动,),葫芦,现代起重机,起重机的发展历程：,01 本课程研究的对象,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(方法)等。,机械=,机器,+机构,机器、机构是由什么组成的？有那些特征？,什么叫机械？,本课程研究对象为：机械斜面任何机械都经历了：简单复杂的发展,12,内燃机,典型机器的分析：,内燃机典型机器的分析：,13,潘存云教授研制,1.内燃机,内燃机,组成：,6,5,4,3,8,7,1,2,9,10,汽缸体1、,活塞2、,进气阀3、,排气阀4、,连杆5、,曲轴6、,凸轮7、,顶杆8、,齿轮9、10,工作原理：,1.,活塞下行，进气阀开启，混合气体,进入汽缸；,2.,活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩，,在顶部点 火燃烧；,3.,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。,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1.内燃机内燃机组成：65438712910汽,14,潘存云教授研制,设计：潘存云,进气,压缩,爆炸,排气,内燃机的工作过程：,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：,内燃机各部分的作用：,曲柄滑块机构,凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为：,凸轮机构,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：,齿轮机构,各部分,协调动作,的结果：,化学能 机械能,潘存云教授研制设计：潘存云进气压缩爆炸排气内燃机的工作过程：,15,潘存云教授研制,电动机,2.工件,自动载送装置,含带传动机构、蜗杆传动、凸轮机构、连杆机构等。,动爪,定爪,装配夹具,工件载送器,滑杆,档块,凸轮机构,蜗杆传动,带传动,连杆机构,工件,滑杆左移时，夹持器将工件夹住。,滑杆带着工件右移时，夹持器动爪受挡块的压迫将工件松开，工件落入载送器被传送到下一道工序。,强调代替人类完成有用工作,潘存云教授研制电动机2.工件自动载送装置含带传动机构、蜗杆传,16,指执行机械运动的装置，它用来变换,(transmit),和传递,(transform),能量,(energy),、,物料,(materials),与信息,(information),。,机器：,王树才,The single-cylinder four-stroke internal combustion engine,指执行机械运动的装置，它用来变换(transmit)和,17,传递物料,变换物料,传递信息,变换能量,传递能量,传递物料变换物料传递信息变换能量传递能量,18,机器,根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组 合体。,机构,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：连杆机构、凸轮机构、,齿轮机构等。,种类有限,如:,缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用机器、起重机,等。,机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但具有,相同的基本特征。,机器的三大特征：,人造的实物组合体；,各部分有,确定的相对运动,；,代替或减轻人类劳动,完成有用功,或,实现能量,的转换,机器的作用,机器根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组 合体。机构,19,动力机器,工作机器,信息机器,机,器,是能量变换的装置，即可将某种形式的能量变换成机械能，或者把机械能变换成其他形式的能量,（如内燃机、蒸汽机、电动机,）,。,是完成有用的机械功或者是搬运,物品,（如机床等）,。,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：,动力机器工作机器信息机器机 是能量变换的装置，即可将某种形式,20,工作机组的组成：,原动部分,是工作机动力的来源，最常见的是电动机,和内燃机。,工作部分,完成预定的动作，位于传动路线的终点。,传动部分,联接原动机和工作部分的中间部分。,控制部分,保证机器的启动、停止和正常协调动作。,其关系如下,机械,机器,机构,原动机,传动,工作,控制,原动机,工作机,工作机组的组成：原动部分是工作机动力的来源，最常见的是电动,21,潘存云教授研制,控制器(控制),电动机(原动),带(传动),减速器(传动),波轮(工作),分析自动洗衣机的组成：,潘存云教授研制,潘存云教授研制控制器(控制)电动机(原动)带(传动)减速器(,22,同理，通过对典型机构进行分析可知：,机构的共有特征：,人造的实物组合体；,各部分有确定的相对运动；,用来传递力或实现运动的转换。,机构的分类：,通用机构,和,专用机构,。,通用机构,-用途广泛，如齿轮机构、连杆机构等。,专用机构,-只能用于特定场合，如钟表的,擒纵机构,。,同理，通过对典型机构进行分析可知：机构的共有特征：人造,23,本课程研究重点：,通用机构,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成的。,实际机器的种类有成千上万种，但机构的种类确有限。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：,机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不同），故统称为,机械,。,人造的组合体、有确定的相对运动,本课程研究重点：通用机构机器与机构的关系：由两个实例推广到一,24,02 本课程的研究内容,1.机构结构分析 基本知识,研究机构运动的可能性;,机构运动的确定性；,机构的组成原理和结构分类。,2.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,和机构的运动规律；,机构运动简图的绘制方法；,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,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；,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,02 本课程的研究内容1.机构结构分析 基本知识,25,按解决问题的性质，研究内容又可分为两大类：,机构分析,对已有机构的研究。包括结构、运动,和力分析。,机构综合,设计新的机构。包括型综合、尺度综,合、运动和动力综合。,称综合而非设计的理由：,仅限于根据运动和动力要求，确定机构各部分与运,动相关的尺寸；,本课程要解决的问题,属于机械设计课程的范畴,机械设计,方案设计,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、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。,按解决问题的性质，研究内容又可分为两大类：机构分析对已,26,4.机械系统方案设计,1）设计内容,2）设计方法,3）设计思想,4）设计过程,创新的主要阶段,可行方案,最优？,最合理方案,4.机械系统方案设计创新的主要阶段可行方案最优？,27,课程性质：,技术基础课,作用,：承前启后,先修课程：,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,机械设计、机床夹具设计、机床、机械制造工艺学,等专业课程打下基础，,作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,课程的特点：,1）实践性强,2）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