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机械原理.ppt

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机械 原理
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,机械原理,,第一章? 概 论,*什么是机器、机构?,第一节 本课程的研究内容,,,,,内燃机工作示意图,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,*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?,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,连杆体1,,连杆头2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,连杆体1,,连杆头2,,,,螺栓6,,螺母5,,垫圈7,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,连杆体1,,连杆头2,轴套,,,3,4,螺栓6,,螺母5,,垫圈7,,*零件——机器中的制造单元体,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,*构件——由一个或多个零件连接而成的运动单元体。,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,,?1,1,,3,2,,,,?1,1,,3,2,,,,?1,1,,3,2,,,,?1,1,,3,2,,,,1,,3,2,,,,1,,3,2,,,,1,,3,2,,,,1,,3,2,,,,1,,3,2,,,,1,,3,2,,,,,,h,1,,3,2,,,,,,h,1,,3,2,,,,,,h,1,,3,2,,,,,,h,1,,3,2,,,,,,h,1,,3,2,,,,,,h,1,,3,2,,,,,,h,1,,3,2,,,,,,h,1,,3,2,,,,,,h,1,,3,2,,,,,,h,,3机架,2从动件,,,,,,h,1凸轮,(运动副中的)高副,,,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时,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= r sin?,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,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,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。,机构运动综合研究,(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 ?(x rK),,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’(x rK),*准点?符合预定条件的几个位置,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,其在的 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五课前, 由班长(或学委)将作业收齐后交 给老师处(机械楼-313);,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)缺课四次以上者。,
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