机械原理课件第七版

同向传动齿轮
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叶片差速泵
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本章结束
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全方位准椭球齿轮柔性关节
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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
原动机
传动机构
执行机构
控制系统
原动机 原动机
传动机构 控制系统
执行机构
传动机构
执行机构
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§1-3 设计与创新
一、设计
设计本身就是一种创造性劳动 设计是基础理论，应用技术和实践经验综合应用的过程
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机器
电动机 电动机
液压马达
泵
机器
液压缸
空气压缩机
气压马达 气缸
机器
常用原动机形式
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
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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
有导杆气缸 无导杆气缸
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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。
锥齿轮减速器
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圆柱齿轮减速器
摆线针轮减速器
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50mm 38mm
短程地对地导弹电舵机 50mm
50mm
世界最小的微型机械人 World's smallest robot
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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。
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连杆机构
凸轮机构
齿轮机构
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。
30米/分
超声波 发生器
500
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二、创新 发现 ◆自然科学领域的最高成就是 发明 ◆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
◆强烈的创新意识 ◆勤奋的工作
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两用折叠椅
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外环
双曲面滚柱加载器
内环
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机械原理
第一章 绪论
2004年2月
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§1-1 机械原理课程的研究对象与内容
研究对象：
机器 机 械
机构
机械是机器与机构的总称。
什么是机器呢？
什么是机构呢？
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普通车床
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数控车床
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主轴
数控铣床 ，这是一 种机器， 主要用来 加工平面 和曲面。
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。
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这是最常用的交流异步电动机
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这是步进电机，它可以按输入的电脉 冲数回转相应的角度。
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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 。
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4、机械动力学问题
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。
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研究内容： 机械设计的一般过程：
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 造型设计
机械结构 设计
机械工作 能力设计
机械方案 动力分析
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§1-2 现代化机器的组成
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。
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“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。
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。
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 。
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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。
（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。
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（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。
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 主要研究：如何根据机器的功能来确定运动方案。
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安装铣刀 工作台
锯床
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并联机床原型机
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数控剪板机
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数控压弯机
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尾旋 翼
主旋翼
美国西科斯基公司生产的 “黑鹰”直升机
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“神舟五号”发射时的情景。发射塔、运载火箭都是庞 大的机器。
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直流伺服电机（100W）
重量<0.7 kg 额定输出扭矩 45 Nm 最大输出扭矩 80 Nm
电动机转速 4200 rpm 输出转速 13 rpm
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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。
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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
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液压油缸
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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
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气缸
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。
原动机
传动机构 机 器
执行机构
控制系统
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原动机用于提供动力
化石燃料
水能 风能 太阳能
内燃机 外燃机 水轮机 风力机 太阳能电池
发电机
电动机
化石燃料 化石燃料 水能 风能
内燃机 外燃机 水轮机 风力机
机器 机器 机器 机器