机械原理课件绪论部分内容介绍.ppt

机械原理 廖汉元孔建益李佳闻欣荣等编撰 第一章概论 顾名思义 本课程研究对象为 机械 机械 机器 斜面 任何机械都经历了 简单 复杂的发展过程 机械 人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的组合体 机构 包括 龙门吊 鹤式吊 汽车吊 卷扬机 叉车 电梯 电脑控制 一般而言 机械是机器和机构的总称 杠杆 起重轱辘 滑轮组 手动 电动 葫芦 现代起重机 起重机的发展历程 1 1本课程研究的对象和内容 原理 机械的组成原理 工作原理 分析和设计原理 方法 等 机器 根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组合体 机构 能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件实物的组合体 如 连杆机构 凸轮机构 齿轮机构等 种类有限 如 缝纫机 洗衣机 各类机床 运输车辆 农用机器 起重机等 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 潘存云教授研制 典型机器的分析 1 内燃机 内燃机 组成 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 潘存云教授研制 设计 潘存云 进气 压缩 爆炸 排气 内燃机的工作过程 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 潘存云教授研制 2 工件自动载送装置 含带传动机构 蜗杆传动 凸轮机构 连杆机构等 滑杆左移时 夹持器将工件夹住 滑杆带着工件右移时 夹持器动爪受挡块的压迫将工件松开 工件落入载送器被传送到下一道工序 强调代替人类完成有用工作 机器的三特征 1 由一系列的运动单元体所组成 2 各运动单元体之间都具有确定的相对运动 3 能转换机械能或完成有用的机械功以代替或减轻人们的劳动 具有以上1 2两个特征的实体称为机构 机器的三特征 1 由一系列的相对运动单元体所组成 2 各运动单元体之间都具有确定的相对运动 3 能转换机械能或完成有用的机械功以代替或减轻人们的劳动 构件与零件有什么不同 内燃机中的连杆 内燃机连杆 零件 part 独立的制造单元 本课程研究重点 通用机构 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 类似关系 化合物与化学元素 由机器与机构的共有特征可知 机器与机构在结构和运动方面并无区别 仅作用不同 故统称为机械 人造的组合体 有确定的相对运动 1 机构的结构分析 运动分析 动力分析 2 几种典型机构的分析与设计 连杆机构 齿轮机构 凸轮机构 轮系 并介绍一些特殊机构 组合机构等方面的知识 3 机器力学性能和机器动力学方面的内容 机械原理 研究的内容 机器的运转 摩擦 效率 平衡等有关 介绍几种常用的机构 连杆机构 步进式搬运机 连杆曲线 凸轮机构 3机架 2从动件 h 1凸轮 运动副中的 高副 齿轮机构 第二节机构的分析与综合及其方法 一 机构分析与综合 机构分析 机构综合 机构分析和机构综合的关系 机构分析是机构综合的基础 机构综合的优劣要用机构分析来检验 两者是相辅相成的 对已知机构的结构和各种特性进行分析 根据工艺要求来确定机构的结构形式 尺寸参数及某些动力学参数 机构综合的内容 1 机构的结构综合2 机构的尺度综合3 机构的动力学综合 1 机构的结构综合 主要研究机构的组成规律 2 机构的尺度综合 或运动学综合 研究已知机构如何按给定的运动要求确定其尺寸参数 概括为四类 1 刚体导引 2 函数变换 3 轨迹复演 4 瞬时运动量约束 震实台的三位置导引 根据震实台的三位置设计连杆机构 1 刚体导引 当机构的原动件做简单运动 要求刚体连续地变换其位置 这类问题在工程机械 包装机械 机械手等方面的机械设计中可以遇到 正弦机构 r S rsin s 轭架的位移S是曲柄转角的正弦函数 2 函数变换 使机构某从动件的运动参数为原动件运动参数的给定函数 这类问题在解算机构 仪表显示装置的设计中可以遇到 C B E 港口起重机变幅机构 C B E C B E C B E C B E C B E C B E C B E C B E C B E C B E C B E C B E C B E C B E1 C B E1 E2 C B E1 E2 E3 C B E1 E2 E3 E4 C B E1 E2 E3 E4 E5 C B E1 E2 E3 E4 E5 E6 C B E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 C B E1 E2 E3 E4 E5 E6 C B E1 E2 E3 E4 E5 C B E1 E2 E3 E4 C B E1 E2 E3 C B E1 E2 C B E1 使变幅机构E点按水平方向运动 3 轨迹复演 使连杆上某点的轨迹能近似地与给定曲线复合 飞剪运动演示 按剪切瞬时刀刃与钢材速度同步设计连杆机构 4 瞬时运动量约束 按构件在某些特定位置时的运动量来设计机构的结构参数 如带有间停的机构综合即属此类 机构运动综合研究 近似地实现预期的运动要求的近似设计方法 3 机构的动力学综合按机构的某些动力学参数进行的尺寸设计 如使机构达到动力平衡时如何确定构见质量及其位置尺寸 二 机构综合方法 本课采用三种方法 准点法数值迭代法优化方法 1 准点法 X Y y f x O 给定位置 y f x X Y y f x O xa y f xrK 机构能实现的位置 y f x rk k 1 2 m m 机构结构参数的个数 xb y y y 差值 y y y 称为机构的结构误差 y f xrK 准点 符合预定条件的几个位置 1 准点法 只要求几个位置处符合给定条件的机构综合方法称为准点法 减小结构误差的途径是 1 增加准点的数目 yi f i xi rk i 1 2 n k 1 2 m 当n m时无解 减小结构误差的途径是 2 合理确定准点的分布 可按契比谢夫零值公式配置准点 2 数值迭代法 多元非线性方程的问题的近似求解法 设多变量非线性函数fi X 0 在点处各阶导数均存在时 其在邻域内的泰勒公式为 取其线性项 代入fi X 是否 0 多变量非线性函数fi X 0 此种逼近求解方法通常称为牛顿 拉普森算法 Newton Raphson 3 优化方法 优化方法是建立在规划论 计算数学和计算机技术基础上的最通用的机构近似综合方法 在其数学模型中可以考虑各类设计条件以满足工艺要求 是一种适应性很强的现代设计方法 第三节学习本课的方法1 注意基本理论与基本方法之间的联系 基本理论 机构综合 机构的结构分析 运动分析 力分析 2 用工程观点学习理论与基本方法 比较的观点 分析与实验的观点 结合实际的观点 可能不是唯一解 机构的优劣通过分析甚至用实验检验 近似解 3 注意加强感性认识和实践性环节 对实际的机构和机器有深刻的感性认识 机构陈列 机构动态演示 实验 课程设计 机械原理 课外作业 1 一章讲授完后的下一个星期三课前 由班长 或学委 将作业收齐后交给老师处 2 有下列情况之一者以本课不及格论 a 三次未交作业者 b 本课程实验成绩经补考仍不及格者 3 作业题用钢笔书写 图用仪器 铅笔绘制 未抄题 绘图者以未交作业论 第二章 2 2 2 3 2 7b 2 9 2 14 第三章 3 1 3 2 3 12 3 15 3 17 3 18 3 19 第四章 4 3 4 4 4 10 4 11 4 19 4 20 4 22 4 23 第五章 5 1 5 2 5 3 5 4 第六章 6 1 6 4 6 8 6 10 6 14 6 16 6 22 6 27 6