机械原理第一章 绪论.pdfVIP

§1-1研究对象及内容

1.研究对象：

本课程研究的对象是机械。所谓机械就是机构与机器的总称。

2.机构：

用来传递与变换运动和力的可动装置。它可以变换和传递机器之

间的运动形式（比如往复移动变为转动）及速度（比如高速变低

速）。比如自行车要通过链条传动把脚踏的旋转运动变为后轮的旋

转运动，链条就是一种机构；指针手表通过齿轮保持时、分、秒

针之间的比例关系，齿轮也是一种机构；还有折叠式家具及门铰

链大多采用的是连杆机构；还有一定功率下电机的输出力矩很小，

不能直接使用，也是采用齿轮机构来获得所需的力矩。常见的机

构有带传动机构、链传动机构、齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、

曲柄滑块机构、蜗轮蜗杆传动机构、螺旋机构。

3.机器：

由原动部分、传动部分（机构）、执行部分和控制部分组成的、执

行机械运动的装置，它可以转换和传递能量、物料和信息。比如

缝纫机可以缝合衣服，它是机器；汽车可以运送物料，它也是机

器；打印机可以把电子信息变为纸上可见的信息，它还是机器；

这些机器的共同点就是它们都是由多个机构组成的，且都是通过

做有用功来完成机械运动的。

4.机器的分类：

机器按其用途可分为两类：

①原动机

凡将其他形式的能量转换为机械能的机器称为原动机；

②工作机

凡利用机械能来完成有用功的机器称为工作机。

5.机器的结构：

①传统的机器由如下三个部分组成：

原动部分传动部分执行部分

②现代的机器由如下四个部分组成：

原动部分传动部分执行部分

控制部分

③现代先进的机器由如下五个部分组成：

位形检测

控制系统驱动-传动机构执行机构

智能系统工作系统

6.实例：

①内燃机

内燃机就是把燃油的热能（化学能）转换为机械能的机器。它由活塞、

连杆、曲轴组成的连杆机构进行动力驱动，并由

一对大小齿轮机构、凸轮机构组成配气系统。其

原理如下：当气缸内的气体受热膨胀后，气体产

生的压力会使活塞作上下往复运动，连杆把活塞

的往复运动变为连续旋转的运动并传递给曲轴，

使其对外输出动力，同时装在曲轴上的小齿轮又

将曲轴的旋转传递给相邻的大齿轮，带动大齿轮

轴上的凸轮按另一种速度旋转，进一步推动配气系统的阀杆上下往复

运动，使阀门按一定的时间要求启闭实现配气，从而让活塞能周而复

始地进行往复运动，机器能连续地实现能量的转换。

②工件自动装卸装置

工件自动装卸装置是在生产线上自动把

零件从一个工位取出来放到另一个工位

进行加工的机器。其工作原理为：电机

作为动力源高速旋转，经V带传动后这

种高速旋转变为有一定特殊要求速度的

转动，再通过转速比较大的蜗轮蜗杆传动后又把这种轴向的转动变为

垂直方向的转动并再次减速，涡轮带动同轴的偏心圆盘（凸轮）推动

摆杆往复摆动，摆杆又带动连杆机构及滚子作往复摆动，推动滑杆前

后移动，使滑杆前进到的目标工位时候，前方的夹头在弹簧的拉力下

夹持零件并向后移动，等后移到指定工位后动爪被挡块压下，夹头又

在弹簧的拉力下张开放下零件，实现自动装卸功能。由此可见，这种

机器也是由各种机构组成的，并且通过做有用功实现了物料的运送、

位置的变换。

③六自由度式机械手

工业机器人是工业上已经在用的现代机械。它

由三部分组成：控制系统、执行系统（操作机）

和示教盒（示教板），其中操作机用来执行机械

运动，示教板则用来操控运动过程，例如用我

要用一个机械手倒一杯水，首先要通过示教板

的X、Y坐标及手爪的动作控制让它学会在什么

位置抓取杯子，抓了以后沿什么坐标路径移动，

调整什么姿态倒水，教会以后形成一套运动规

划，这时候机器人把它记录下来，后面就按照这个程序不停地执行，

示教的时候慢但做的时候速度可以调节，这样机器人就能不厌其烦、

准确无误地执行安排的动作。现代工业中往往先根据生产线不同的动

作要求先教会机器人，然后机器人就能自动地实