機械的組成、分類與發(fā)展

1、機械原理與機械設計 Theory and Design of Mechanisms and Machines,第一節(jié) 認識機器,通過工作和生活實踐，我們也許認識了幾種典型的機器：,內燃機,牛頭刨床,通用工業(yè)機器人,電池自動 分揀機,第二節(jié) 機器的分類和組成,機器和它的分類,機器的組成,機器中的幾個基本概念,什么是機器呢？,機器： 是人為實物的組合體， 具有確定的機械運動， 可以用來轉換能量、 完成有用功 或處理信息， 以代替或減輕人的勞動。,根據用途的不同，機器可分為,動力機器 加工機器 運輸機器 信息機器,動力機器 其用途是轉換機械能。,原動機,如蒸汽機、內燃機、電動機,換能機,發(fā)電機,加工

2、機器,尺寸 形狀 性質 狀態(tài),用來改變被 加工對象的,如: 加工機床 軋鋼機 紡織機 包裝機等。,返回,運輸機器 用來搬運物品和人。 如汽車、飛機、起重機、運輸機。,返回,信息機器 其功能是處理信息。 例如復印機、打印機、繪圖機等。 信息機器雖然也作機械運動，但其目的是處理信息，而不是完成有用的機械功，因而其所需的功率甚小。,動力機器 加工機器 運輸機器 信息機器,轉換機械能 完成機械功 作功很小,現代機器的出現使機器按功能的分類變得模糊： 機器人： 進行焊接和裝配，是加工機器； 用來搬運物品，也是運輸機械； 而且是按照一定的信息來搬運；也是信息機械。 電池分揀機： 實現了電池的搬運，但它是根

3、據電池的質量信息來進行分揀后的搬運。,返回,機構 在認知機器的實踐中，我們已經初步認識了幾種機構：,機器中的幾個基本概念,什么是機構呢？,連桿機構、凸輪機構、 棘輪機構、螺旋機構、齒輪機構,內燃機,牛頭刨床,內燃機何牛頭刨床中的連桿機構的共同點： 構件間都形成可相對轉動或相對移動的活動連接。 都是實現運動形式的變換。 它們都屬于連桿機構。,凸輪機構、齒輪機構和棘輪機構實現的運動轉換與連桿機構不同，構件之間的連接形式也不同，構件的形狀也不同。,因此，可給出機構的如下定義： 機構： 人為實物的組合體， 具有確定的機械運動， 可以用來傳遞和轉換運動。,機器： 人為實物的組合體， 具有確定的機械運動，

4、 可以用來轉換能量、 完成有用功 或處理信息， 以代替或減輕人的勞動。,在各種機械中廣泛使用的一些機構稱為常用機構。 如： 連桿機構、 凸輪機構、 齒輪機構、 間歇運動機構。,常用機構,機器是由機構組成的。 簡單的機器，可能只含有一個機構, 但一般都含有多個機構。,機械: 機器和機構的總稱。,機器 機構,各種機械中廣泛使用的零件稱為通用零件。 如螺栓、軸、齒輪、彈簧等。 只在某一類機械中使用的零件稱為專用零件。 如內燃機中的活塞、曲軸等。 通用零件中主要包括三大類零件： 傳動零件 （齒輪、帶、鏈等） 聯接零件 （螺栓、鍵等） 軸系零件 （軸、軸承等） 此外: 彈簧等零件。,通用零件與專用零件,

5、返回,我們已經多次使用了“構件”這個術語。 活塞、連桿、曲軸、滑枕等都是構件。 構件是組成機構的有確定運動的單元。,構件,構件是運動的單元，而零件是制造的單元。,機器的組成與作用,機器的組成,傳統(tǒng)機器都包含如下三個部分：,恩格斯,運動速度的轉換,傳動裝置解決原動機速度和執(zhí)行裝置速度不匹配的問題。 一般的普通交流電動機速度是固定的。 一般機器執(zhí)行部分速度低于原動機的轉速, 需要減速。 （也有相反的情況，需要增速）。 許多機器還需要執(zhí)行裝置有多種不同的速度。,帶、鏈傳動 各種齒輪傳動 減速器,例如自行車鏈傳動,例如汽車、機床的變速器,運動形式的轉換,機器執(zhí)行部分可能 有各種運動形式：,隨著20世紀

6、后半葉以來現代科學技術的發(fā)展，特別是控制理論的發(fā)展和計算機在工業(yè)上的應用，機器的組成更復雜了。,前饋控制,反饋控制,傳感器,控制裝置的作用是控制機器各部分的運動。,測量運動構件真實運動情況，并將測量結果隨時反饋給控制系統(tǒng),發(fā)出指令調節(jié)伺服電機的運動,傳統(tǒng)機器,現代機器,普通車床 牛頭刨床 空氣壓縮機 起重機 掘土機 皮帶運輸機 ,機器人 數控機床 ,返回,第三節(jié)機械的發(fā)展歷程概述,古 代 近 代 現 代,簡單機械：杠桿、車輪、滑輪、斜面、螺旋等。 公元前3000年，在修建金字塔的過程中，就使用了滾木來搬運巨石。 阿基米德用螺旋將水提升至高處，那就是今天的螺旋式輸送機的始祖。,公元一世紀 東漢

7、“水排” 用水力鼓風煉鐵，其中應用 了齒輪和連桿機構,晉 代 “連 磨” 用一頭牛驅動八臺磨盤， 其中應用了齒輪系。,中世紀 歐洲 用腳踏板驅動的 加工木棒的車床,中世紀 歐洲 利用曲軸的研磨機,19世紀中葉，發(fā)明了煉鋼法，從那時一直到現在，鋼鐵始終是制造機械最主要的材料。,18世紀末，現代車床的雛形在英國問世; 19世紀中葉, 通用機床的各種類型已大體齊備； 19世紀末，自動機床、大型機床出現。,社會需求日益增長。 20世紀初葉，機械制造進入了大批量生產模式的時代。標志：美國福特汽車的生產,隨著計算機和伺服電機的出現，機器人作為現代機器的代表走上了歷史舞臺。 工業(yè)機器人 特種機器人,工業(yè)機器

8、人：在工業(yè)生產中越來越廣泛地應用。用于搬運、裝配、焊接、噴漆、鑿巖等工作。,清洗飛機的機器人,第一汽車制造廠的汽車裝配生產線,幾 種 工業(yè)機器人,特種機器人：在潛水、管道修理、外科手術、生物工程、軍事、星際探索等領域應用，承擔著許多由人的直接操作無法完成的工作。,水下掃雷機器人,爬壁機器人,幾種 特種機器人,軍用昆蟲機器人,爬纜索機器人,數控車床,數控加工中心,計算機控制系統(tǒng)和伺服電機被引入到傳統(tǒng)機器中來，使其組成、面貌和功能發(fā)生了革命性的變化。,現代機器向主動控制、信息化和智能化方向發(fā)展， 從這個意義上講，正如有的學者所說：,“今后的機器都將是機器人”。,20世紀最后30年，計算機應用的普及極大力推動了機械分析與設計方法的革新。 計算機計算代替了手工