1、寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 11 本課程研究的對象和內容本課程研究的對象和內容12 學習學習本課程的目的本課程的目的13 如何進行本課程的學習如何進行本課程的學習14 機械原理學科發展現狀簡介機械原理學科發展現狀簡介第一章第一章 緒緒 論論寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 第一章第一章 緒論緒論教學要求1 、熟悉相關名詞、術語；、熟悉相關名詞、術語；2 、了解課程的性質與內容；、了解課程的性質與內容；教學的重點1、研究對象：、研究對象：機械機械（機器與機構的總稱）；（機器與機構的總稱）；2、研究內容研究內容3、課程特點課程特點寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 顧名思義，本課程研究對象為：

2、顧名思義，本課程研究對象為：機械機械機械機械機器機器機械機械人造的用來減輕或替代人類勞動的多件實物的人造的用來減輕或替代人類勞動的多件實物的組合體。組合體。 機構機構一般而言， 機械是機器和機構的總稱11 本課程研究的對象和內容本課程研究的對象和內容原理原理機械的組成原理、工作原理、分析和設計原理機械的組成原理、工作原理、分析和設計原理(方法方法)等。等。寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 機器機器根據某種具體使用要求而設計的多件實物的組合根據某種具體使用要求而設計的多件實物的組合 體。體。機構機構能夠用來傳遞運動和力或改變運動形式的多件能夠用來傳遞運動和力或改變運動形式的多件 實物的組合體。如

3、實物的組合體。如：連桿機構：連桿機構、凸輪機構凸輪機構、 齒輪機構齒輪機構等。等。種類有限如如: : 縫紉機、洗衣機、各類機床、運輸車輛、農用縫紉機、洗衣機、各類機床、運輸車輛、農用機器、起重機機器、起重機等。等。 機器的種類繁多，結構、性能和用途等各不相同，但機器的種類繁多，結構、性能和用途等各不相同，但具有具有相同的基本特征。相同的基本特征。寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制典型機器的分析：典型機器的分析：1.內燃機內燃機內燃機內燃機組成：組成：65438712910汽缸體汽缸體1、活塞活塞2、進氣閥進氣閥3、排氣閥排氣閥4、連桿連桿5、曲軸曲軸6、凸輪凸輪7、頂桿頂桿8、齒

4、輪齒輪9、10工作原理：工作原理：1.活塞下行，進氣閥開啟，混合氣體活塞下行，進氣閥開啟，混合氣體 進入汽缸；進入汽缸；2.活塞上行，氣閥關閉，混合氣體被壓縮，活塞上行，氣閥關閉，混合氣體被壓縮， 在頂部點在頂部點 火燃燒；火燃燒；3.高壓燃燒氣體推動活塞下行，兩氣閥關閉；高壓燃燒氣體推動活塞下行，兩氣閥關閉；4.活塞上行，排氣閥開啟，廢氣體被排出汽缸?；钊闲校艢忾y開啟，廢氣體被排出汽缸。循環運動的結果，使曲軸輸出連續的旋轉運動寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制設計：潘存云進氣進氣壓縮壓縮爆炸爆炸排氣排氣內燃機的工作過程：內燃機的工作過程：活塞的往復運動通過連桿轉變為曲活塞的

5、往復運動通過連桿轉變為曲軸的連續轉動，該組合體稱為：軸的連續轉動，該組合體稱為：內燃機各部分的作用：內燃機各部分的作用：曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構凸輪和頂桿用來啟閉進氣閥和排氣閥；稱為：凸輪和頂桿用來啟閉進氣閥和排氣閥；稱為：凸輪機構凸輪機構兩個齒輪用來保證進、排氣閥與活塞之間形成協調動兩個齒輪用來保證進、排氣閥與活塞之間形成協調動作，稱為：作，稱為：齒輪機構齒輪機構各部分各部分協調動作協調動作的結果：的結果： 化學能化學能 機械能機械能寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 連桿機構連桿機構 齒輪機構齒輪機構 凸輪機構凸輪機構寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制電動機電動機2.工件自動載

6、送裝置工件自動載送裝置含帶傳動機構、蝸桿含帶傳動機構、蝸桿傳動、凸輪機構、連傳動、凸輪機構、連桿機構等。桿機構等。動爪動爪定爪定爪裝配夾具裝配夾具工件載送器工件載送器滑桿滑桿檔塊檔塊凸輪機構凸輪機構蝸桿傳動蝸桿傳動帶傳動帶傳動連桿機構連桿機構工件工件滑桿左移時，夾持器滑桿左移時，夾持器將工件夾住。將工件夾住。滑桿帶著工件右移時，滑桿帶著工件右移時，夾持器動爪受擋塊的夾持器動爪受擋塊的壓迫將工件松開，工壓迫將工件松開，工件落入載送器被傳送件落入載送器被傳送到下一道工序。到下一道工序。強調代替人類完成有用工作寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 機器的共有特征：機器的共有特征： 人造的實物組合體；人造

7、的實物組合體；各部分有各部分有確定的相對運動確定的相對運動；代替或減輕人類勞動代替或減輕人類勞動完成有用功完成有用功或或實現能量實現能量 的轉換的轉換 機器的作用 機器的分類：機器的分類： 原動機原動機實現能量轉換（如內燃機、蒸汽機、電動機實現能量轉換（如內燃機、蒸汽機、電動機）種類有限工作機工作機完成有用功（如機床等）完成有用功（如機床等） 種類繁多寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 工作機的組成：工作機的組成：原動部分原動部分是工作機動力的來源，最常見的是電動機是工作機動力的來源，最常見的是電動機 和內燃機。和內燃機。 工作部分工作部分完成預定的動作，位于傳動路線的終點。完成預定的動作，位于

8、傳動路線的終點。 傳動部分傳動部分聯接原動機和工作部分的中間部分。聯接原動機和工作部分的中間部分。 控制部分控制部分保證機器的啟動、停止和正常協調動作。保證機器的啟動、停止和正常協調動作。 其關系如下機械機械機器機器機構機構原動機原動機 傳動傳動 工作工作 控制控制 原動機原動機工作機工作機寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制控制器控制器(控制控制)電動機電動機(原動原動)帶帶(傳動傳動)減速器減速器(傳動傳動)波輪波輪(工作工作)分析自動洗衣機的組成：分析自動洗衣機的組成：潘存云教授研制寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 同理，通過對典型機構進行分析可知： 機構的共有特征：機構的共

9、有特征： 人造的實物組合體；人造的實物組合體；各部分有確定的相對運動；各部分有確定的相對運動；用來傳遞力或實現運動的轉換。用來傳遞力或實現運動的轉換。機構的分類：機構的分類：通用機構通用機構和和專用機構專用機構。 通用機構通用機構-用途廣泛，如用途廣泛，如齒輪機構齒輪機構、連桿機構連桿機構等。等。專用機構專用機構-只能用于特定場合，如鐘表的只能用于特定場合，如鐘表的擒縱機構擒縱機構。機械機械機器機器機構機構原動機原動機工作機工作機通用機構通用機構專用機構專用機構寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 本課程研究重點：本課程研究重點：通用機構通用機構(一般簡稱為一般簡稱為“機構機構”)機器與機構的關系

10、：機器與機構的關系：由兩個實例推廣到一般任意復雜的機器都是由若干組機構按一定規律組合而任意復雜的機器都是由若干組機構按一定規律組合而成的。成的。實際機器的種類有成千上萬種，但機構的種類確有限。類似關系：化合物與化學元素 由機器與機構的共有特征可知：由機器與機構的共有特征可知：機器與機構在結構和運動方面并無區別（僅作用不機器與機構在結構和運動方面并無區別（僅作用不同）同） ，故統稱為，故統稱為機械機械。人造的組合體、有確定的相對運動寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 本課程的研究內容本課程的研究內容1. 機構結構分析機構結構分析 基本知識基本知識(第第2章章)研究機構運動的可能性研究機構運動的可能

11、性; 能否運動機構運動的確定性；機構運動的確定性；下一個位置和運動方向是否唯一 機構的組成原理和結構分類。機構的組成原理和結構分類。 2. 機構的運動學機構的運動學 (第第3章章)了解現有機械的運動性能；了解現有機械的運動性能；機構運動簡圖的繪制方法；機構運動簡圖的繪制方法；用簡單圖形表示復雜機構設計新機構的方法。設計新機構的方法。 3. 機器動力學機器動力學分析機構的受力情況及力做功的情況；分析機構的受力情況及力做功的情況； (第第4,5章章)分析機器在已知外力作用下的運動；分析機器在已知外力作用下的運動； (第第7章章)機器的調速和平衡方法。機器的調速和平衡方法。 (第第6,7章章)牛頭刨

12、床牛頭刨床1 2寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 本課程的研究內容本課程的研究內容4. 常用機構的分析與設計常用機構的分析與設計平面連桿機構設計平面連桿機構設計; (第第8章章)凸輪機構設計；凸輪機構設計； (第第9章章)5. 機械系統的方案設計機械系統的方案設計 (第第14章章)機構的選型、組合等問題的概略了解。機構的選型、組合等問題的概略了解。齒輪機構及齒輪系設計齒輪機構及齒輪系設計(第第10,11章章)寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 按解決問題的性質，研究內容又可分為兩大類：按解決問題的性質，研究內容又可分為兩大類： 機構分析機構分析對已有機構的研究。包括結構、運動對已有機構的研究。包

13、括結構、運動 和力分析。和力分析。 機構綜合機構綜合設計新的機構。包括型綜合、尺度綜設計新的機構。包括型綜合、尺度綜 合、運動和動力綜合。合、運動和動力綜合。注注:稱稱綜合綜合而非而非設計設計的理由：的理由： 僅限于根據運動和動力要求，確定機構各部分與僅限于根據運動和動力要求，確定機構各部分與運運 動相關的尺寸；動相關的尺寸；本課程要解決的問題本課程要解決的問題 屬于機械設計課程的范疇屬于機械設計課程的范疇 機械設計機械設計方案設計方案設計 結構設計結構設計 在解決機構的設計問題時，不涉及各個具體零件的強度計算，具體形狀和結構、不涉及各個具體零件的強度計算，具體形狀和結構、 材料選擇等因素；材

14、料選擇等因素；設計結果是機構運動簡圖，而非工程化的設計圖。設計結果是機構運動簡圖，而非工程化的設計圖。 寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 課程性質：課程性質： 技術基礎課技術基礎課 作用作用： 承前啟后承前啟后 先修課程：先修課程：高等數學、普通物理、工程制圖、理論力學高等數學、普通物理、工程制圖、理論力學同時，通過本課程的學習，可為今后學習諸如同時，通過本課程的學習，可為今后學習諸如機械機械設計、機床夾具設計、機床、機械制造工藝學設計、機床夾具設計、機床、機械制造工藝學等專等專業課程打下基礎，業課程打下基礎， 作為一名工程技術人員，同學們在今后的工作崗位上將會接觸各種各樣的通用或專用機械，因

15、此必須掌握機械方面的基礎知識。12 學習本課程的目的學習本課程的目的課程的特點：課程的特點：1）實踐性強）實踐性強2）綜合性強）綜合性強本課程是一門技術基礎課，其研究對象是在生產實際中廣泛應用的機械，所要解決的問題大多數是工程中的實際問題（與理論力學的不同點），因此要求學生加強基本技能的訓練，如簡圖測繪、齒輪參數測量等。要培養工程素養，作圖應嚴格按要求進行。要重視實驗課。 3）獨立性強）獨立性強本課程學習要綜合運用已學過的知識，約有1/3的內容與理論力學有關。有些內容可以說是理論力學的延續與擴展（用理論力學的原理分析具體的機械）。因此，一定要復習號理論力學中的有關內容，如運動學、摩擦學等。各章

16、內容彼此獨立，前后聯系不甚密切。因此，要經常復習前面已學過的內容，以免出現猴子扮苞米的現象。4) 四多：四多：內容多、概念多、符號多、公式多。內容多、概念多、符號多、公式多。 不要求死記硬背，關鍵在于理解，重點在于應用。會用自然能記住。寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 13 如何進行本課程的學習如何進行本課程的學習 著重搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握機構著重搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握機構 分析與綜合的基本方法。分析與綜合的基本方法。 注意把一般原理和方法與具體運用密切聯系起來。注意把一般原理和方法與具體運用密切聯系起來。 并用所學知識觀察日常生活與生產遇到的各種機械。并用所學知識觀

17、察日常生活與生產遇到的各種機械。本課程研究機械的途徑：本課程研究機械的途徑： 研究機械所具有的一般共性問題。如機構的組成研究機械所具有的一般共性問題。如機構的組成原理、機構運動學、機器動力學。原理、機構運動學、機器動力學。 研究各種常用機構的運動和動力性能，以及它們研究各種常用機構的運動和動力性能，以及它們的設計的設計 方法。方法。注意培養運用所學基本理論與方法去分析和解決注意培養運用所學基本理論與方法去分析和解決工工 程實際問題的能力程實際問題的能力。寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 注意培養綜合分析、全面考慮問題的能力。解決同注意培養綜合分析、全面考慮問題的能力。解決同 一實際問題，往往有

18、多種方法和結果，要通過分析、一實際問題，往往有多種方法和結果，要通過分析、 對比、判斷和決策，做到優中選優。對比、判斷和決策，做到優中選優。注意培養科學嚴謹、一絲不茍的工作作風。在今后注意培養科學嚴謹、一絲不茍的工作作風。在今后 的工作中要與各種機械設備打交道，稍有不慎，即的工作中要與各種機械設備打交道，稍有不慎，即 可能造成損失。可能造成損失。寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 當今世界正經歷著一場新的技術革命。新概念、新理論、新方法、新工藝不斷涌現。同樣，機械學科也發展迅猛，發展方向：發展方向：高速、重載、高精度、高效率、低噪聲高速、重載、高精度、高效率、低噪聲 5倍音速的飛機、幾十萬噸的輪

19、船、米級打擊精度、細胞克隆操作、磁懸浮列車、低噪聲潛艇14 機械原理學科發展現狀簡介機械原理學科發展現狀簡介應用領域擴大：應用領域擴大：上天、入地、下海、甚至鉆入人體內。上天、入地、下海、甚至鉆入人體內。 太空探險、水平鉆探、深海采礦、打撈作業、血管清理 圖片本學科的研究課題與日俱增本學科的研究課題與日俱增:與其它學科的交叉滲透作用增強：與其它學科的交叉滲透作用增強：與電子工程、計算與電子工程、計算機科學、控制工程、材料科學、生物醫學相互滲透，機科學、控制工程、材料科學、生物醫學相互滲透，誕生了若干新學科。如機械電子學、仿生機械學、機誕生了若干新學科。如機械電子學、仿生機械學、機器人機械學、機

20、械器人機械學、機械CAD。新機構不斷涌現新機構不斷涌現-如自控機構、如自控機構、機器人機構機器人機構、仿生仿生機構機構、柔性及彈性機構、機電氣液綜合機構等。、柔性及彈性機構、機電氣液綜合機構等。注重機械的動力性能注重機械的動力性能-在機械分析與綜合時，由只在機械分析與綜合時，由只考慮運動性能過渡到同時考慮其動力性能?？紤]運動性能過渡到同時考慮其動力性能。寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 考慮到機械的動態特性考慮到機械的動態特性: 機械在運動過程中，構件的振動和彈性變形、機械在運動過程中，構件的振動和彈性變形、運動副的間隙和構件運動副的間隙和構件 尺度誤差，對運動及動力性能尺度誤差，對運動及動力

21、性能的影響。的影響。連桿機構連桿機構: 重視了空間連桿機構、多桿多自由度機構、連桿重視了空間連桿機構、多桿多自由度機構、連桿機構彈性動力學和動力平衡研究。機構彈性動力學和動力平衡研究。齒輪機構齒輪機構: 發展了齒輪嚙合原理、提出了許多性能優異的新發展了齒輪嚙合原理、提出了許多性能優異的新型齒廓曲線和新型傳動、加速了對高速齒輪、精密齒型齒廓曲線和新型傳動、加速了對高速齒輪、精密齒輪、微型齒輪的研究。輪、微型齒輪的研究。凸輪機構凸輪機構: 十分重視對高速凸輪機構的研究。十分重視對高速凸輪機構的研究。寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 新的設計手段日新月異新的設計手段日新月異: 高速度；高速度；現代機

22、械的特點：現代機械的特點： 高節拍；高節拍； 高性能高性能另外，為了適應現代機械高速度、高節拍、高性能的需要，研制了研制了 計算機輔助設計計算機輔助設計(CAD)；在對機械的分析與綜合中，計算機的作用日益重要，發展并推廣了在機械原理的各個領域，每年都有大量內容新穎的文獻資料出現。作為技術基礎課程，只介紹一些作為技術基礎課程，只介紹一些最基本的原理和方法最基本的原理和方法。高速高定位精度的分度機構；高速高定位精度的分度機構；具有優良性能的組合機構；具有優良性能的組合機構；各種機構的變異與組合等。各種機構的變異與組合等。優化設計；優化設計；考慮誤差的概率設計?？紤]誤差的概率設計。寧夏大學專用 作者

23、： 潘存云教授 為了實現我國的現代化，必然要有大量的機械化、自動化的機械設備，這些設備從何來？恐怕大多數只能靠我國自力更生解決，這是一項十分艱巨的任務，設計、制造、使用、維護現代化的機械設備，需要大批的機械方面專業人才。在座的各位都是未來的工程師的主要技術骨干，掌握好本課程的有關知識，將為你們未來的工作打下一個良好的基礎。最后希望我們共同努力，把這門課程教好學好。 3）仔細觀察實物和模型，歡迎到實驗室參觀，并動手）仔細觀察實物和模型，歡迎到實驗室參觀，并動手 組裝各種機構。組裝各種機構。 要求：要求： 1）作業必須按時完成，繪圖準確，字跡工整，作業）作業必須按時完成，繪圖準確，字跡工整，作業

24、量未達到規定者平時成績不及格。量未達到規定者平時成績不及格。 2）上課認真聽講、作好筆記，及時消化。）上課認真聽講、作好筆記，及時消化。 寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 機器和機構的區別及聯系：機器和機構的區別及聯系：機器能作有用功，而機構不能，機構僅能實現預期的機械運動。機器能作有用功，而機構不能，機構僅能實現預期的機械運動。兩者之間也有聯系，機器是由幾個機構組成的系統，最簡單的兩者之間也有聯系，機器是由幾個機構組成的系統，最簡單的機器只有一個機構。機器只有一個機構。一些概念：一些概念：構件：運動單元體構件：運動單元體零件：制造單元體零件：制造單元體 構件可由一個或幾個零件組成。構件可由一

25、個或幾個零件組成。機架：機構中相對不動的構件機架：機構中相對不動的構件原動件：驅動力（或力矩）所作用的構件。原動件：驅動力（或力矩）所作用的構件。輸入構件輸入構件從動件：隨著原動構件的運動而運動的構件。從動件：隨著原動構件的運動而運動的構件。輸出構件輸出構件機構：能實現預期的機械運動的各構件（包括機架）的基本組機構：能實現預期的機械運動的各構件（包括機架）的基本組合體稱為機構。合體稱為機構。本章的一些基本概念寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 多種星際探測器多種星際探測器寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 神舟六號載人飛船神舟六號載人飛船和和平平號號空空間間站站國國際際空空間間站站寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 空中客車空中客車A380的最大載的最大載客量為客量為840人，航程人，航程16000千米，是目前全球載客量千米，是目前全球載客量最大的飛機。最大的飛機。波音波音777-200LR客機的載客機的載客量為客量為301人，飛行距離人，飛行距離為為17500千米，是目前世千米，是目前世界上航程最遠的客機。界上航程最遠的客機。寧夏大學專用 作者： 潘存云教授 深井鉆探設備深井鉆探設備沙漠石油鉆探作業沙漠石油鉆探作業定向鉆井是一種新技術，可不用移動井架就能實現遠距離