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第一章 绪论 §1-1 机械原理课程的研究对象与内容 机械是机器与机构的总称。 机 械 机 器 机 构 研究对象： 什么是机器呢？ 什么是机构呢？ 普通车床 数控车床 数控铣床，这是一种机器，主要用来加工平面和曲面。 锯床 并联机床原型机 数控压弯机 数控剪板机 美国西科斯基公司生产的 “黑鹰”直升机 “神舟五号”发射时的情景。发射塔、运载火箭都是庞大的机器。 索杰纳火星车 它是美国国家航空航天局于格林威治时间1997年7月4日17时07分发射的火星探路者号宇宙飞船成功地在火星表面着陆，该飞船携带了索杰纳火星车，这也是一种机器。 世 界 最 小 的 微 型 机 械 人Worlds smallest robot 美国山迪亚国家实验室的科学家，成功研制了相信是世界最小的微型机械人，这微型机械人体积只有四分之一立方寸，体重小於一盎司。 什么是机器呢？ 机器是一种人为实物组合的具有确定机械运动的装置，它用来完成有用功、转换能量或处理信息，以代替或减轻人类的劳动。 一部机器可能包含多种类型的机构，也可能只包含一种机构。 凸轮机构 齿轮机构 连杆机构 什么是机构呢？ 机构可以定义为：是一个具有确定的机械运动的构件系统，或称它是用来传递运动和动力的可动装置。 在《机械原理》课程中要研究以下内容： 1、机构的分析 （1）机构的结构分析 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。 （2）机构的运动分析 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、加速度等运动特性。 “机械原理”是一门从力学原理的角度研究机械的组成、分析与设计基本理论的课程，是一门技术基础课。 2、常用机构的设计问题 主要研究：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构等的设计理论和设计方法。 3、机械系统运动方案设计 4、机械动力学问题 主要研究：如何根据机器的功能来确定运动方案。 主要研究：机械系统的真实运动规律、机械的调速和机构的平衡。 （3）机构的力分析 研究机构的各构件和运动副中力的计算、摩擦及效率问题。 研究内容： 机械设计的一般过程： 需求 分析 机械方案 设 计 机械方案 运动分析 机械方案 动力分析 机 械 造型设计 机械工作 能力设计 确 定 工艺方案 确 定 工艺参数 机械结构 设 计 一台典型的现代化机器是由四个部分组成的，即原动机、传动机构、执行机构和控制系统。 §1-2 现代化机器的组成 原动机用于提供动力 原动机主要有电动、液动、气动三种形式 从运动形式来划分有回转、往复直线和步进等多种运动形式 常用原动机形式 电动原动机: 电动原动机的形式是：电动机 从运动形式看，电动机有输出转动的回转电动机和输出往复移动的直线电动机 从电源形式看，电动机有使用交流电源的交流电动机和使用直流电源的直流电动机 从控制形式看，有输出位移、速度都不可控制的电动机，有输出位移、速度、力矩可以控制的控制电动机。 这是最常用的交流异步电动机 这是步进电机，它可以按输入的电脉冲数回转相应的角度。 这是伺服电动机，它可以精确的控制电动机的输出位移和转速。 液压原动机: 液压原动机的形式是：液压马达和液压油缸。 液压马达输出回转运动，液压油缸输出往复直线运动。 BM型摆线液压马达 液压油缸 气动原动机: 气动原动机的形式是：气动马达和气缸。 气动马达输出回转运动，气缸输出往复直线运动。 叶片马达 柱塞马达 无导杆气缸 有导杆气缸 气 缸 传动机构将运动和动力传递或变换给执行机构 在传动机构中一般首先与电机联接的是减速机构，最常用的是各种类型的减速器、变速器等。 圆柱齿轮减速器 锥齿轮减速器 摆线针轮减速器 重量0.7 kg 额定输出扭矩 45 Nm 最大输出扭矩 80 Nm 短程地对地导弹电舵机 电动机转速 4200 rpm 输出转速 13 rpm 执行机构用于实现机器的功能，如机床的刀架、机器人的手爪等。 该机器人的手爪协调运动夹持球体实现任意运动，这是一种智能型机器人。 全方位准椭球齿轮柔性关节 控制系统用于实现机器执行机构之间的工作协调，或者各机器之间的工作协调。 控制模式 §1-3 设计与创新 一、设计 设计是基础理论，应用技术和实践经验综合应用的过程 设计本身就是一种创造性劳动 二、创新 ◆自然科学领域的最高成就是发现 ◆应用技术领域的最高成就是发明 ◆基础理论知识 ◆应用技术知识 ◆实践经验 发明： ◆强烈的创新意识 ◆勤奋的工作 两用折叠椅 双曲面滚柱加载器 同向传动齿轮 叶片差速泵 本章结束 飞船与火箭对接 第二章 机构的结构分析与综合 §2-1 研究机构结构的目的 机械原理课程对机械的研究主要