機(jī)械原理-第1章 緒 論

第1章緒論§1.1本課程的研究對(duì)象§1.2本課程的研究?jī)?nèi)容§1.3課程的性質(zhì)和學(xué)習(xí)方法§1.4機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介§1.1本課程的研究對(duì)象一、機(jī)械原理的研究對(duì)象機(jī)械機(jī)器

機(jī)械－人造的用來減輕或替代人類勞動(dòng)的多件實(shí)物的組合體。

機(jī)構(gòu)

機(jī)械原理又稱為機(jī)器和機(jī)構(gòu)學(xué)理論(TheoryofMachinesandMechanisms)§1.1本課程的研究對(duì)象1、機(jī)器－是執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，用來變換或傳遞能量、物料和信息。

如:縫紉機(jī)、洗衣機(jī)、各類機(jī)床、運(yùn)輸車輛、農(nóng)用機(jī)器、起重機(jī)等。機(jī)器按用途分類：

動(dòng)力機(jī)器－實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換（如內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、電動(dòng)機(jī)）種類有限工作機(jī)器－完成有用功（如機(jī)床等）

種類繁多信息機(jī)器2、機(jī)構(gòu)－能夠用來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的可動(dòng)裝置。如：連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等。種類有限機(jī)構(gòu)的分類：通用機(jī)構(gòu)和專用機(jī)構(gòu)。

通用機(jī)構(gòu)---用途廣泛。如齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)等。專用機(jī)構(gòu)---只能用于特定場(chǎng)合，如鐘表的擒縱機(jī)構(gòu)。潘存云教授研制3、典型機(jī)器的分析：內(nèi)燃機(jī)組成：65438712910汽缸體1、活塞2、進(jìn)氣閥3、排氣閥4、連桿5、曲軸6、凸輪7、頂桿8、齒輪9、10工作原理：1).活塞下行，進(jìn)氣閥開啟，混合氣體進(jìn)入汽缸；2).活塞上行，氣閥關(guān)閉，混合氣體被壓縮，在頂部點(diǎn)火燃燒；3).高壓燃燒氣體推動(dòng)活塞下行，兩氣閥關(guān)閉；4).活塞上行，排氣閥開啟，廢氣體被排出汽缸。循環(huán)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，使曲軸輸出連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)潘存云教授研制設(shè)計(jì)：潘存云進(jìn)氣壓縮爆炸排氣內(nèi)燃機(jī)的工作過程：活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，該組合體稱為：內(nèi)燃機(jī)各部分的作用：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)凸輪和頂桿用來啟閉進(jìn)氣閥和排氣閥；稱為：凸輪機(jī)構(gòu)兩個(gè)齒輪用來保證進(jìn)、排氣閥與活塞之間形成協(xié)調(diào)動(dòng)作，稱為：齒輪機(jī)構(gòu)各部分協(xié)調(diào)動(dòng)作的結(jié)果：化學(xué)能機(jī)械能機(jī)器與機(jī)構(gòu)的關(guān)系：1、任意復(fù)雜的機(jī)器都是由若干組機(jī)構(gòu)按一定規(guī)律組合而成的。2、機(jī)器與機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方面并無區(qū)別（僅作用不同），故統(tǒng)稱為機(jī)械。本課程研究重點(diǎn)：通用機(jī)構(gòu)二、機(jī)械（系統(tǒng)）的組成：原動(dòng)機(jī)－是工作機(jī)動(dòng)力的來源，最常見的是電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)。執(zhí)行系統(tǒng)－完成預(yù)定的動(dòng)作和功能的部分。傳動(dòng)系統(tǒng)－聯(lián)接原動(dòng)機(jī)和工作部分的中間部分?？刂葡到y(tǒng)－保證機(jī)器的啟動(dòng)、停止和正常協(xié)調(diào)動(dòng)作。輔助系統(tǒng)－保證機(jī)器更好的工作，如照明、減震、降溫等設(shè)備?！?.2本課程的研究?jī)?nèi)容1.機(jī)構(gòu)分析

基本知識(shí)a)研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的可能性;b)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的確定性；d)機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分類。2）.機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

機(jī)構(gòu)上某些特殊點(diǎn)的位置、速度、加速度的求法和機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；c)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法；3.機(jī)械動(dòng)力學(xué)a)分析機(jī)器在已知外力作用下的運(yùn)動(dòng)；b)機(jī)器的調(diào)速和平衡方法。1）.機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析基本知識(shí)3）.機(jī)構(gòu)的力分析常用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪、連桿、凸輪、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等設(shè)計(jì)

4.機(jī)構(gòu)的選型和機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)按解決問題的性質(zhì)，本課程研究?jī)?nèi)容又可分為兩大類：1)機(jī)構(gòu)分析－對(duì)已有機(jī)構(gòu)的研究。包括結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和力分析。2)機(jī)構(gòu)綜合－設(shè)計(jì)新的機(jī)構(gòu)。包括型綜合、尺度綜合、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力綜合。稱綜合而非設(shè)計(jì)的理由：

在解決機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題時(shí)，僅限于根據(jù)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力要求，確定機(jī)構(gòu)各部分與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的尺寸，不涉及各個(gè)具體零件的強(qiáng)度計(jì)算，具體形狀和結(jié)構(gòu)、材料選擇等因素，得出的結(jié)果是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，而非工程化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。機(jī)械設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→本課程要解決的問題→屬于機(jī)械設(shè)計(jì)課程的范疇課程性質(zhì)：

技術(shù)基礎(chǔ)課

作用：承前啟后先修課程：高等數(shù)學(xué)、普通物理、工程制圖、理論力學(xué)同時(shí)，通過本課程的學(xué)習(xí)，可為今后學(xué)習(xí)諸如機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、機(jī)床、機(jī)械制造工藝學(xué)等專業(yè)課程打下基礎(chǔ)，§1.3機(jī)械原理課程的性質(zhì)和學(xué)習(xí)方法課程的特點(diǎn)：1）實(shí)踐性強(qiáng)2）綜合性強(qiáng)本課程是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，其研究對(duì)象是在生產(chǎn)實(shí)際中廣泛應(yīng)用的機(jī)械，所要解決的問題大多數(shù)是工程中的實(shí)際問題（與理論力學(xué)的不同點(diǎn)），因此要求學(xué)生加強(qiáng)基本技能的訓(xùn)練，如簡(jiǎn)圖測(cè)繪、齒輪參數(shù)測(cè)量等。要培養(yǎng)工程素養(yǎng)，作圖應(yīng)嚴(yán)格按要求進(jìn)行。要重視實(shí)驗(yàn)課。3）獨(dú)立性強(qiáng)本課程學(xué)習(xí)要綜合運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)，約有1/3的內(nèi)容與理論力學(xué)有關(guān)。有些內(nèi)容可以說是理論力學(xué)的延續(xù)與擴(kuò)展（用理論力學(xué)的原理分析具體的機(jī)械）。因此，一定要復(fù)習(xí)號(hào)理論力學(xué)中的有關(guān)內(nèi)容，如運(yùn)動(dòng)學(xué)、摩擦學(xué)等。各章內(nèi)容彼此獨(dú)立，前后聯(lián)系不甚密切。因此，要經(jīng)常復(fù)習(xí)前面已學(xué)過的內(nèi)容，以免出現(xiàn)猴子扮苞米的現(xiàn)象。4)四多：內(nèi)容多、概念多、符號(hào)多、公式多。不要求死記硬背，關(guān)鍵在于理解，重點(diǎn)在于應(yīng)用。會(huì)用自然能記住。一、本課程的性質(zhì)二、如何學(xué)習(xí)本課程？▲著重搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握機(jī)構(gòu)分析與綜合的基本方法。▲注意把一般原理和方法與具體運(yùn)用密切聯(lián)系起來。并用所學(xué)知識(shí)觀察日常生活與生產(chǎn)遇到的各種機(jī)械。本課程研究機(jī)械的途徑：▲研究機(jī)械所具有的一般共性問題。如機(jī)構(gòu)的組成原理、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、機(jī)器動(dòng)力學(xué)。▲研究各種常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能，以及它們的設(shè)計(jì)方法?！⒁馀囵B(yǎng)運(yùn)用所學(xué)基本理論與方法去分析和解決工程實(shí)際問題的能力?！⒁馀囵B(yǎng)綜合分析、全面考慮問題的能力。解決同一實(shí)際問題，往往有多種方法和結(jié)果，要通過分析、對(duì)比、判斷和決策，做到優(yōu)中選優(yōu)?！⒁馀囵B(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的工作作風(fēng)。在今后的工作中要與各種機(jī)器打交道，稍有不慎，即可能造成損失。

當(dāng)今世界正經(jīng)歷著一場(chǎng)新的技術(shù)革命。新概念、新理論、新方法、新工藝不斷涌現(xiàn)。同樣，機(jī)械學(xué)科也發(fā)展迅猛，發(fā)展方向：高速、重載、高精度、高效率、低噪聲

5倍音速的飛機(jī)、幾十萬噸的輪船、米級(jí)打擊精度、細(xì)胞克隆操作、磁懸浮列車、低噪聲潛艇§1.4機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大：上天、入地、下海、甚至鉆入人體內(nèi)。太空探險(xiǎn)、水平鉆探、深海采礦、打撈作業(yè)、血管清理本學(xué)科的研究課題與日俱增:與其它學(xué)科的交叉滲透作用增強(qiáng)：與電子工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制工程、材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)相互滲透，誕生了若干新學(xué)科。如機(jī)械電子學(xué)、仿生機(jī)械學(xué)、機(jī)器人機(jī)械學(xué)、機(jī)械CAD。新機(jī)構(gòu)不斷涌現(xiàn)-----如自控機(jī)構(gòu)、機(jī)器人機(jī)構(gòu)、仿生機(jī)構(gòu)、柔性及彈性機(jī)構(gòu)、機(jī)電氣液綜合機(jī)構(gòu)等。注重機(jī)械的動(dòng)力性能------在機(jī)械分析與綜合時(shí)，由只考慮運(yùn)動(dòng)性能過渡到同時(shí)考慮其動(dòng)力性能?？紤]到機(jī)械的動(dòng)態(tài)特性:

機(jī)械在運(yùn)動(dòng)過程中，構(gòu)件的振動(dòng)和彈性變形、運(yùn)動(dòng)副的間隙和構(gòu)件尺度誤差，對(duì)運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力性能的影響。連桿機(jī)構(gòu):

重視了空間連桿機(jī)構(gòu)、多桿多自由度機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)彈性動(dòng)力學(xué)和動(dòng)力平衡研究。齒輪機(jī)構(gòu):

發(fā)展了齒輪嚙合原理、提出了許多性能優(yōu)異的新型齒廓曲線和新型傳動(dòng)、加速了對(duì)高速齒輪、精密齒輪、微型齒輪的研究。凸輪機(jī)構(gòu):十分重視對(duì)高速凸輪機(jī)構(gòu)的研究。新的設(shè)計(jì)手段日新月異:

高速度；現(xiàn)代機(jī)械的特點(diǎn)：高節(jié)拍；高性能另外，為了適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械高速度、高節(jié)拍、高性能的需要，研制了