机械原理第一章 绪论

第一章绪论第一节本课程研究的对象第二节本课程研究的内容第三节本课程的地位和学习方法主要内容：1)研究对象；基本名词：机械、机器、机构。2)本课程的研究内容。3)本课程在教学计划中的重要性、如何学习、教学组织和成绩评定方法。第一节本课程研究的对象本课程研究的对象是机械，研究的内容是有关机械的基本理论问题；具体讲机械原理是一门研究机械的运动学和动力学分析与设计基本理论问题的课程。人类在长期的生产和生活实践中创造和发展了机械，其目的是为了减轻或替代人的劳动，提高劳动生产率。在我国，机械的创造、发展及使用有着悠久的历史（例如捣米这样的简单机构）。两千年前，已将绳轮、凸轮、连杆机构等用于生产中，出现了简单的纺织机。汉代以后的指南车中利用了齿轮和轮系传动。东汉时已发明了用水排以鼓风炼铁，这对古代冶铁业的发展起了重要作用。东汉张衡将杆机构巧妙地使用在人类第一台地震仪上。机械是机器和机构的总称，本课程所研究的就是机器和机构的一般原理。先要搞清机器和机构的含义，即确定研究对象，然后再确定一般原理的范围。一、机器机器的定义：人为的通过运动变换或传递机械能、物体和信息的物件的组合体。机器实例由此，可以总结出机器所共有的三个基本特征：3)机器可以实现人所期望的机械能、物体和信息的变换和传递。2)机器都有确定的运动。1)它们都是一种人为的实体的组合，而不是自然之物。凡同时具备上列三个特征的实体组合便称为机器。(2)执行部分执行部分处于整个机器传动运动的终端，完成预期的机械动作。执行部分可以是一个或多个构件，且其结构形式随机器的用途不同而呈现不同形式。有时机构也能成为执行部分，如许多机械手的抓取部分常为连杆机构。最一般意义上的机器由下列四部分组成：(1)原动部分原动部分是机器动力的来源。常用的原动机可分成一次原动机和二次原动机。一次原动机把自然界的能源转变为机械能。二次原动机把二次能源如电能、液能转变为机械能。有的简单机器的原动部分为人力。(4)控制和操纵部分该部分的作用是使机器上的原动部分、执行部分和传动部分协调工作。控制部分是指通过测量元件取得机器运行的一定信息，并转换为控制信息，交由控制器发出信号到操纵部分，使被控制对象的运动情况发生变化。(3)传动部分传动部分介于原动机与执行部分之间，用以传递运动及动力。当原动部分的速度大小不能满足执行部分的需要时，传动部分用以实现运动的增速或减速。机器动力部分传动部分执行部分控制部分下图为一台单缸内燃机，可以把燃油燃烧时产生的热能转化为机械能。二、机构机构是机器中用来传递运动和力或改变运动形式的机械装置。2）组成机构的各构件间有确定的相对运动。1)机构都是人为的构件的组合体，且构件总数在3件及以上（机架也算一件）。具有机器的前两个特征：常用的机构连杆机构凸轮机构齿轮机构间歇运动机构带传动和链传动机构螺旋机构组合机构按照组成机构元素的相互运动平面的平行与否，机构可分为：空间机构SpatialMechanisms平面机构PlanarMechanisms机构Mechanisms连杆机构凸轮机构齿轮机构连杆机构凸轮机构齿轮机构螺旋机构组合机构间歇运动机构曲柄滑块机构齿轮机构凸轮机构第二节本课程研究的内容一、机构的运动分析与设计研究机构的组成原理，即机构组成的一般规律。研究机构运动的可能性与确定性的条件。机构的运动可以分为二种．—种是机构的输入和输出运动保持一定的函数关系，称之为传动；另—种是机构中的某一构件或构件上某一点相对机架实现某种运动轨迹，称之为引导。机构的运动分析也包含这些内容。二、机械动力学分析和设计研究在给定原动件运动的条件下，机构各点的轨迹、位移、速度、加速度和跃度等运动特性。需求分析确定工艺方案确定工艺参数机械方案设计机械方案运动分析机械方案动力分析机械工作能力设计机械结构设计机械造型设计机械设计的一般过程：三、机械运动方案设计首先，简要介绍设计的一般时序过程和设计时应有的逻辑思维方法。其次，介绍把对机器运动和动力方面的要求分解为若干子项。对每个子项选择若干可行的方案。再合理组合为几个原理方案。由于有效方案不止—个。还要研究方案评价和决策的办法，从中选出最优的原理方案。第三节本课程的地位和学习方法一、本课程的地位一方面，它比数学、物理、力学更接近于工程；另一方面，它不同于机械制造设备、刀具、汽车设计等课程，更多的是研究共性方面的问题。对机械系统而言，本课程研究的内容具有广泛而普遍的意义。它在教学中起着承上启下的作用，是机械类专业重要的主干技术基础课，也是近机械类专业重要的技术基础课。本课程属技术基础课：由于机械原理研究内容的相对独立性，在工程技术中也发展为独立实用的分支。机器人机构学、仿生机构学、自动控制机构学都已成为具有工程实用意义的分支。它们与其它学科结合，在当前工程技术中发挥着重要作用。二、学习方法由于机械原理是一门承上启下的课程，其学习方法与基础课和专业课不同，这里强调下列几点：1、重视视察、比较和分类通过对客观事物的观察、比较和分类，就会加深对本课程内容的理解，提高学习兴趣，并且激发创造新机构、发现机构新用途的欲望，培养自己的创新思维和创新能力。2、重视分析和综合分析和综合是重要的思维方法。分析时，在尺度上把一个复杂的系统分解为简单的组元，在时间上把全程分解为片段，从而使得人们可以用简单的办法来处理问题。综合与分析恰恰相反，是把简单的组元综合成一个大系统，把时间的片段组合成全过程，这种思维在机构分析和综合的过程中得到充分和简明的表达，所以学好本课程也是方法学方面的一次有益训练。3、重视系统地看问题世界是复杂的，机器也很复杂。通过本课程的学习，要学会系统地看问题。当机器很庞大、复杂时，可把它合理地分解成许多小部分，分解成简单机构来研究。然后，放在—个整体里，研究该机器的功能和特点，在钟表或飞机中—对齿轮只起了改变转速的功能，但钟表和飞机是完全不同的两种机器，这就说明总体效果不是组元功能的简单组合。系统地看问题的要点：第一，局部之和不等于全局第二，局部的优化不等于全局的优化。4、重视实践本课程内容多涉及数学与力学，并经常要使用计算机编程．因此在学习时自然会更多地考虑理论学习部分。