机械原理（朱龙英西电版）第01章绪论

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1、第1章　绪论1.1机械原理课程的研究对象1.2机械原理课程的内容和地位1.3机械原理课程的学习目的和学习方法1.4机械原理学科的发展思考题及习题1.1机械原理课程的研究对象机械原理是一门以机械为研究对象的课程和学科。机械是机器与机构的总称，故机械原理又称机器理论与机构学。1.1.1机器机器是一种作机械运动的装置，它用来变换或传递能量、物料和信息，以代替或减轻人类的体力或脑力劳动。机器的种类很多，根据用途不同，机器可分为动力机器、工作机器和信息机器。1.动力机器动力机器又称原动机，其功用是把其它形式的能量变换成机械能，或者把机械能转变成其它形式的能量，如电动机

2、、内燃机、发电机、涡轮机等。2.工作机器工作机器是用来完成机械功的。工作机器可分为加工机器和运输机器两类，如金属切削机床、纺织机、包装机、轧钢机等属于加工机器；汽车、拖拉机、起重机、输送机等属于运输机器。3.信息机器信息机器的功用是完成信息的传递和变换，如计算机、打印机、复印机、绘图机、照相机等。机器的种类繁多，其构造、性能、用途也各不相同，下面通过两个实例来说明机器的组成和机器的特征。图1-1所示为单缸内燃机。它是汽车、飞机、轮船等流动性机械最常用的动力装置。内燃机的功能是将热能转换成机械能。其工作原理是(参见图1-1(a))：活塞4在气缸1中向下移动

3、时，排气阀门5关闭，进气阀门7在凸轮8的控制下打开，将可燃气体吸入气缸，此过程称为进气冲程。当活塞4向上移动时，进、排气阀门均关闭，可燃气体被压缩，此过程称为压缩冲程；压缩冲程结束后，火花塞6利用高压放电，使燃气在气缸中燃烧、膨胀，产生的压力推动活塞4向下移动，此过程称为爆炸冲程；活塞4向下移动的同时，通过连杆3推动曲轴2转动，向外输出机械运动和力（机械能）；当活塞4再向上移动时，进气阀门7仍处于关闭状态，而排气阀门5在凸轮12的控制下打开，将废气排出，此过程称为排气冲程。以上各部分协调动作，完成一个运动循环，活塞上、下移动两次，曲轴转两圈。如此往复运动，便能

4、把燃气燃烧时的热能转变为曲轴转动的机械能。图1-1单缸内燃机图1-2所示为牛头刨床示意图。它是将电动机1的旋转运动通过皮带传动，使齿轮2带动大齿轮3转动；大齿轮3带动滑块4在杆5中滑动，同时推动杆5绕滑块6的中心作往复摆动；杆5推动牛头7在刨床床身的导轨中往复滑动，带动刀架8往复运动，实现工作过程切削和空行程退回的动作，从而代替人完成有用的机械功。工作台的横向进给是由齿轮3通过连杆和棘轮（图中未画出）及螺杆10使工作台9横向移动一个进刀距离。图1-2牛头刨床从以上两个实例可以看出，虽然机器的构造、用途和性能各不相同，但从它们的组成、运动的确定性以及功能关系来看

5、，都具有以下几个共同的特征：(1)机器是由若干个人为的实物（构件）组成的；(2)组成机器的各运动实物之间都具有确定的相对运动；(3)机器能完成有用的机械功或转换机械能。因此，同时具有以上三个特征的实物组合体就称为机器。1.1.2机构机构是实现机械运动的构件组合体，是用来传递与变换运动和动力的可动装置，它是机器的重要组成部分。机构具有机器的前两个特征。常用的机构有连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构、带传动机构、链传动机构、螺旋传动机构等。在图1-1(b)所示的单缸内燃机运动简图中，曲轴2—连杆3—活塞4—气缸1称为曲柄滑块机构；从动轮9—主动轮

6、10—气缸1和主动轮10—从动轮11—气缸1称为齿轮机构；进气阀门7—凸轮8—气缸1和排气阀门5—凸轮12—气缸1称为凸轮机构。由以上分析可知，机器是由机构组成的，它可以完成能量转换、做有用功或处理信息；而机构在机器中起着运动的传递和转换作用。一部机器可能由多个机构组成，如内燃机是由连杆机构、凸轮机构和齿轮机构组成的；一部机器也可能由一个机构组成，如发电机是由定子与转子双杆机构组成的。从实现运动的观点看，机构和机器之间并无区别，故人们常用“机械”作为机器和机构的总称。一部完整的机器通常由以下几部分组成。（1）原动部分：机器动力的来源，也称为原动机。常用的原

7、动机有电动机、内燃机、液压缸或气动缸等。（2）执行部分：处于整个传动路线的末端，以完成机械预期的动作，如汽车的车轮、牛头刨床的走刀部分等。　（3）传动部分：介于原动机和执行部分之间，用于把原动机的运动和动力传递给执行部分，如汽车中从发动机到车轮之间的变速器、差速器等，牛头刨床中从电动机到刨刀之间的带传动机构、齿轮机构、导杆机构等部分。1.2机械原理课程的内容和地位1.2.1机械原理课程的内容1.机构的运动设计机构的运动设计主要研究机构的组成原理以及各种机构的类型、特点、功用和运动设计方法;通过机构类型综合，探索创新设计机构的途径；阐述满足预期运动和工作要求

8、的各种机构的设计理论和方法。其主要内容