4机械原理

作者潘存云第1章绪论1－1本课程研究的对象1－2本课程研究的内容1－3课程地位、性质和学习要点1－4机械科学史年鉴及学科发展趋势作者潘存云1－1本课程研究的对象顾名思义，本课程研究对象为━━机械（machine）原理━━机械的组成原理、工作原理、分析和设计原理（方法）等。机械━━为了满足人类社会生产和生活需求而发明的，能完成特定作业动作，用来减轻或替代人类劳动的一类实物装置。机械原理━━人脑智力的延伸。传统机械━━人之体力的延伸。现代机械━━人之体力的延伸。作者潘存云原始的起重工具是：斜面你知道远古人类是利用什么机械装置提升重物的？机械的进化历程：简单复杂斜面省力实验作者潘存云斜面省力应用实例起重机的进化历程：作者潘存云斜面省力之应用实例斜面省力应用实例三）机械的进化历程起重机的进化历程：作者潘存云斜面杠杆给我一根足够长的杠杆和一个支点，我就能撬起地球阿基米德三）机械的进化历程起重机的进化历程：作者潘存云轱辘是杠杆的变形斜面杠杆起重轱辘滑轮组起重机的进化历程：起重轱辘作者潘存云手动(电动)葫芦斜面杠杆起重轱辘滑轮组起重轱辘起重机的进化历程：作者潘存云简易起重机平衡吊斜面杠杆起重轱辘滑轮组手动(电动)葫芦简易起重机起重机的进化历程：作者潘存云现代起重机（包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、卷扬机、叉车、电梯－电脑控制）。鹤式起重机龙门式起重机起重机的进化历程：斜面杠杆起重轱辘滑轮组手动(电动)葫芦简易起重机作者潘存云16T汽车吊200T汽车吊现代起重机（包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、卷扬机、叉车、电梯－电脑控制）。起重机的进化历程：斜面杠杆起重轱辘滑轮组手动(电动)葫芦简易起重机作者潘存云扶梯履带起重机现代起重机（包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、卷扬机、叉车、电梯－电脑控制）。起重机的进化历程：斜面杠杆起重轱辘滑轮组手动(电动)葫芦简易起重机作者潘存云集装箱堆垛叉车小型叉车现代起重机（包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、卷扬机、叉车、电梯－电脑控制）。起重机的进化历程：斜面杠杆起重轱辘滑轮组手动(电动)葫芦简易起重机作者潘存云剪差式升降机现代起重机（包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、卷扬机、叉车、电梯－电脑控制）。起重机的进化历程：斜面杠杆起重轱辘滑轮组手动(电动)葫芦简易起重机作者潘存云现代化的电梯现代起重机（包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、卷扬机、叉车、电梯－电脑控制）。起重机的进化历程：斜面杠杆起重轱辘滑轮组手动(电动)葫芦简易起重机作者潘存云世界上最高、运行速度最快、载客量最大的张家界旅游观光电梯高335米、3米/秒，单台载客量47人，每小时载客人数达3000人。起重机的进化历程：作者潘存云机器━━根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组合体。机械机构━━能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件实物组合体。如：连杆机构凸轮机构、齿轮机构等。种类有限机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但具有相同的基本特征。实例：缝纫机洗衣机机床风力发电机农机作者潘存云典型机器的分析：实例一：内燃机内燃机组成：65438712910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作者潘存云发动机虚拟装配工作原理仿真内燃机的动作时序：作者潘存云潘存云教授研制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：化学能机械能作者潘存云实例二：螺栓冷镦机工艺过程包括：送料切断送坯镦锻卸料工作原理：1）送料：电动机1带轮23曲轴4齿轮7齿轮8轴18偏心轮20连杆21摆杆24棘爪25棘轮26送料轮27原料棒28间歇送进。视频1234182021242526272878作者潘存云12341820212425262728工作原理：2）切料：齿轮7偏心轮8连杆9凸轮10切刀杆11往复移动切断动作。3）送坯：凸轮12推杆13摆杆14冲模架15初冲头16光冲头17直线移动。初镦精镦双工位模具切换动作。78910111213141516174）镦制：曲轴4连杆5滑块6往复直线移动实现镦压。565）卸料:二轴18凸轮19推杆22摇杆23顶出器29顶出工件31。完成工件卸料动作。192223293130作者潘存云各部分协调运动的结果即完成螺栓的镦制。作者潘存云机器的共有特征：通过分析上述两种不同类型的机器，不难得出机器具有以下特征①人造的实物组合体；②各部分有确定的相对运动；③代替或减轻人类劳动完成有用功或实现能量的转换。机器的分类：原动机－实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机）种类有限工作机－完成有用功（如机床等）。种类繁多机械机器机构原动机工作机作者潘存云工作机的组成：原动部分－是工作机动力的来源，最常见的是电动机和内然机。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。其关系如下原动机传动工作控制作者潘存云控制器(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：作者潘存云━━本课程研究重点机构的共有特征：同理，通过对典型机构进行分析可知：①人造的实物组合体；②各部分有确定的相对运动；③用来传递力或实现运动的转换。专用机构━━只能用于特定场合，如钟表擒纵机构。机构分类通用机构━━用途广泛，如齿轮机构、连杆机构等。机械机器机构原动机工作机通用机构专用机构作者潘存云机器与机构的关系：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。它们之间的关系类同－化合物与化学元素机械机器机构结构相同、运动相同仅作用不同作者潘存云1－2本课程的研究内容一、机构的结构分析a)研究机构运动的可能性;能否运动b)机构运动的确定性；下一个位置和运动方向是否唯一d)机构的组成原理和结构分类。二、机构的运动分析a)确定机构上某些特殊点的位置；c)机构运动简图的绘制方法；用简单图形表示复杂机构b)确定机构上某些特殊点的速度;c)确定机构上某些特殊点的加速度;d)确定机构的运动规律；不考虑引起机构运动的力的作用，仅从几何的观点来研究作者潘存云三、机构的运动设计b)完成预定的动作位置;c)实现预定的运动轨迹；四、机构组合成复杂机械系统的方法研究a)拟定机械的工作原理；d)实现预定的运动特性。a)设计新机构的方法。按一定几何条件和运动条件b)进行运动分解并建立运动循环图；c)机构类型综合以及机构的组合方式；d)选择合适的原动机；e)拟定运动传递路线；f)机械系统运动方案评价方法。作者潘存云b)惯性力和惯性力矩进行平衡的方法;c)机械在外力作用下的运动规律；d)机械运转速度波动的调节与飞轮设计。a)惯性力的产生原因、分布规律、计算方法五、机器动力学分析与设计作者潘存云1－3课程地位、学习目的与要点一、机械原理课程的地位高等数学普通物理机械制图理论力学机械原理技术基础课机械设计机械制造机床夹具机电工程……专业课程作用：承前启后。作者潘存云二、学习目的1）便于认知世界上现有丰富多样的机械产品，为机械设计工作积累经验。2）重点解决机械的共性问题，为后续学习专业机械课程奠定理论基础。3）培养创新思维，激发机械创新设计灵感。4）为现有机械产品的合理使用和革新改造打基础。作者潘存云三、学习要点1）兴趣好奇为首要有对自然界的事物充满好奇的心理。没有兴趣做不好任何事情，名人名言：孔子：“知之者，不如好知者；好知者，不如乐知者”布鲁纳:“学习的最好刺激，乃是对所学材料的兴趣”爱因斯坦：“兴趣是最好的老师”。黑格尔：“要是没有热情，世界上任何伟大事业都不会成功。”作者潘存云2）自信而不自负，增强学好本课程的信心①世上无难事，只要肯攀登；②成功人士的体会：在走向成功的路上，可以缺乏任何东西，但就是不能缺少“自信”。③发明大王爱迪生名言：“自信是成功的第一秘诀”。三句至理名言：发明创新不仅是发明家的本事，人人都具有发明创新的潜能。发明创新来源于生产生活实际，处处存在着发明创造的机遇。发明创新不受时间与年龄限制，漫漫人生皆可完成发明创造。作者潘存云3）深入了解本课程特点，掌握科学的学习方法课程特点：（1）实践性强。（2）综合性强。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。（3）独立性强。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）本课程有四多：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。要点：a)搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握基本方法。b)学以致用，掌握一般性原理和方法的具体运用。c)复习先修知识，特别是理论力学的相关知识。d)培养综合分析、全面考虑问题的能力。e)注意培养科学严谨、一丝不苟的工作作风。作者潘存云4）参与实验和完成作业，加深理论知识的理解5）充分利用网络教学资源，拓展个人知识面6）参加学科竞赛，全面培养机械创新设计综合素质机械创新设计大赛目的：(1)培养大学生的创新设计能力;(2)综合设计能力与团队协作精神；(3)加强学生动手能力的培养和工程实践的训练;(4)提高学生针对实际需求进行机械创新思维、设计和制作等实际工作能力。作者潘存云参赛要点▲激发兴趣，积极参与；▲明确方向、瞄准目标；▲制定方案，集思广益；▲强化技能，动手实践；▲善于总结、形成理论。创新型人才的座右铭：人类社会的需求永无止境，需要我们勇于探索、不断创新。世上万物不可能尽善尽美，需要我们不断完善、推陈出新。历史发展永远都不会停止，需要跟上时代步伐、与时俱进。身为技术人员的责任心，驱使我们勤奋工作、永不停歇的动力；怀有浓厚兴趣的好奇心，吸引我们不断探索、勇于创新的源泉；具备不断进取的好胜心，鞭策我们精益求精、尽善尽美的关键。作者潘存云国防科技大学荣获全国一等奖作品简介行星轮式登月车作者潘存云国防科技大学荣获全国一等奖作品简介“神舟”航天员多姿态训练模拟器作者潘存云1－4机械科学史年鉴及学科发展趋势机械学科设计方法应用拓展数学工具机构创新学科融合极端环境人工智能高速、重载精密、微型一、机械科学史年鉴（附录1，自学）二、机械学科发展趋势作者潘存云二、机械学科发展趋势1）学科交叉融合明显，形成了多个交叉边缘新兴学科机械学科机械电子学电子学CADCAE……CAX计算机控制信息机器人学生物材料机械仿生学作者潘存云2）各种新概念、新理论、新工具不断涌现，促进了机构学各专业领域的快速发展。机械学科运动分析结构综合矢量法张量法矩阵法对偶数法四元数法旋量计算法应用图论网络理论线形几何学螺旋坐标作者潘存云3）新的机械设计手段日新月异。设计方法并行设计优化设计概率设计综合设计智能设计虚拟设计网络设计绿色设计多变量多约束设计机电耦合设计非线性动力学设计定制设计三次设计作者潘存云4）机械产品工作原理呈现多样化趋势。切割磨粒锯片切割机等离子体切割机刃具切削机床激光气化切割机水射流切割机超声波切割机电火花线切割机气体火焰切割机冷脆断切割机柔带切割机作者潘存云5）机械产品发展方向:高速、重载、精密、微型化美国研制的Ｘ－37B超音速实验飞机飞行速度2小时即能绕地球一圈作者潘存云5）机械产品发展方向:高速、重载、精密、微型化5