轻人类的劳动。
根据机器工作类型的不同，机器一般可以分为动力 机器、工作机器和信息机器三类。
动力机器的功用是将任何一种能量变换成机械能， 或者将机械能变换成其它形式的能量。例如，内燃机、 涡轮机、电动机、发电机等。 工作机器的功用是完成有用的机械功或搬运物品。 例如，金属切削机床、轧钢机、织布机、包装机、汽车 机车、飞机、起重机、输送机等。
常用机构：齿轮机构、凸轮机构和连杆机构。将用大 量篇幅讨论该三大常用机构的特点、设计理论和设计方法。
③ 机器动力学问题
主要研究在已知力作用下机械的真实运动规律；机 器运转过程中速度波动的调节问题以及机械运转过程中 所产生惯性力系的平衡问题。 ④ 机构的选型及机械运动系统设计的基本知识。
冲压式蜂窝煤成型机
机器的功能和设计要求
冲压式峰窝煤成型机的功能是将粉煤加入转盘的模筒 内，经冲头冲压成峰窝煤。为了实现蜂窝煤冲压成型， 冲压式蜂窝煤成型机必须完成五个动作：
（1）粉煤加料； （2）冲头将蜂窝煤压制成型； （3）清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑运动； （4）将在模筒内的冲压后的蜂窝煤脱模； （5）将冲压成型的蜂窝煤输送。
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。
机器人
机器的共同特征： 1. 由人为实物组成。 2. 能够传递运动和力。 3. 能够转换能量或做功。
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
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 控制系统 原动机 传动机构 控制系统 原动机 传动机构 执行机构 执行机构 执行机构
2. 研究内容
什么是机构和机器?
研究对象
机构 & 机器
运动学 动力学
① 各种机构的分析问题 包括机构的结构分析，即研究机构的组成原理、机构 运动的可能性及确定性条件；机构的运动分析，即研究在 给定原动件运动的条件下，机构各点的轨迹、位移、速度 和加速度等运动特性；机构的力分析，即研究机构各运动 副中力的计算方法、摩擦及机械效率问题。 ② 常用机构的分析与设计问题
The Space shuttle deploy The Hobbler Radio Telescope A space age symbol
航天飞机正在利用机械臂 施放哈勃空间望远镜
展望刚刚到来的21世纪，智能机械、微型机构、 仿生机械的蓬勃发展，将促进材料、信息、计算机技 术、自动化等领域的交叉与融合，进一步丰富和发展 机械基础学科知识。
机构选型
机构的形态矩阵 冲头和脱模 对心曲柄滑块机 偏置曲柄 六杆冲压机 盘机构 构 滑块机 构 构
扫屑刷机构 附加滑块摇杆机 固定移动凸轮移动从动 构 件机构 模筒转盘间 槽轮机构 不完全齿 凸轮式间歇 歇运动机 轮机构 运动机构 构
N＝3 X 2 X 3＝18
机械运动方案简图
§1-2 机械发展史简介
机器:
机器人，电梯，起重机，引擎…
普通车床——加工机械，机器
数控车床——加工机械，机器
主轴
安装 铣刀
工作台
数控铣床——加工机械，机器
四 缸 十 六 气 门 内 燃 机
轿车内部机械结构
凸轮轴磨削机床
凸轮轴
主旋翼
尾 旋 翼
美国西科斯基公司生产的 “黑鹰”直升机
运载火箭是庞大的机器。
索杰纳火星车
1898年问世的“雷诺”牌汽车
In 1927 An American called Lindberg flied Across the Atlantic Ocean with this air plane The inner combustion engine pushed the invention of Automobile and airplane forward
有导杆气缸 无导杆气缸
气 缸

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 圆柱齿轮减速器
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。
18世纪初以蒸汽机的出现为代表产生了第一次产业 革命，人们开始设计制造各种各样的机械，例如纺织机、 火车、汽轮船。
This is called Jean spinning machine It is a symbol of Industry revolution
哈格里沃斯发明的 “珍妮纺纱机”
The first steam engine invented by a French Military officer
信息机器的功用是完成信息的传递和变换，例如， 复印机、打印机、绘图机、传真机、照相机等。
举例：
机构:
卷笔刀，钟表，折叠椅，自行车…
钳物机构(avi)
钳物机构(avi)
开窗机构(avi)
运动鞋刹车机构(avi)
连杆机构(avi)
凸轮机构(avi)
齿轮机构(avi)
什么是机构呢？
机构可以定义为：是一个具有确定运动的构件系统。
电动机
机 器
化石燃料
水 能 风 能
外燃机
水轮机 风力机
机 器 机 器
机 器
液压马达 电动机 泵 液 压 缸 气压马达 电动机 空气压缩机 气 缸 机 器 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。
这是最常用的交流异步电动机
这是步进电机，它可以按输入的电脉 冲数回转相应的角度。
参考书
1. Design of Machinery An Introduction to the Synthesis and Analysis of Mechanism and Machine, Robert L.Norton 2. Mechanisms and Dynamics of Machinery, Hamilton H. Mabie, Charles F. Reinholtz 3. Theory of Machines and Mechanisms, J.E.Shigley, 4. 黄纯颖， 机械创新设计，高等教育出版社， 1999.12
冲头、脱模盘、扫屑刷、模筒转盘位置示意图
工作原理和工艺动作分解
（1）加料：这一动作可利用粉煤重力自动加料；
（2）冲压成型：要求冲头上下往复运动； （3）脱模：要求脱模盘上下往复运动，可以将它与冲头 一起固结在上下往复运动的滑梁上； （4）扫屑：要求在冲头、脱模盘向上移动过程中完成； （5）模筒转盘间歇转动：以完成冲压、脱模、加料的转 换； （6）输送：将成型脱模后的蜂窝煤落在输送带上送出成 品。
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。
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
液压油缸
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
The miniature gear
用光刻技术做成的微米尺寸的微机械
A spider Robot
蜘蛛形探雷机器人
§1-3 机械原理课程的学习目的和作用
一、认识机械，了解机械
二、掌握方法，分析机械 三、开阔思路，设计和创新机械 四、更新观念，发展机械学科
学习方法
1. 多做练习。 2. 参观实验室。 3. 注意观察身边的机械。 4. 更多讨论。
“圣路易斯精神”号飞机 1927年美国人林德伯格驾驶着它完成了人 类首次不着陆飞越大西洋的壮举。
20世纪中后期，以机电一体化技术为代表，在机 器人，航空航天，海洋舰船等领域开发出了众多高新 机械产品，如火箭、卫星、宇宙飞船、空间站、航空 母舰、深海探测器等
The space station
国际太空站
单缸四冲 程内燃机
凸轮机构 连杆机构
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。
齿轮机构
机构相同
机器不同
结论： 机械是机器与机构的总称。 机械
机器 机构
机械的组成：
原动机
传动机构
机 械
执行机构
控制系统
原动机用于提供动力
内燃机 化石燃料 水 能 风 能 太阳能 化石燃料 外燃机 水轮机 风力机 太阳能电池 内燃机 机 器 发电机
本章结束
法国陆军技术军官古诺发明了世 界上第一辆蒸汽动力车
19世纪到20世纪初的第二次产业革命，随着内燃 机的出现，促进了汽车、飞机等运输工具的出现和发 展。
The invention of inner-combustion Engine induced the second industry revolution
课程组织
1. 授课 2. 家庭作业 3. 实验 4. 讨论和习题课
评分
– – – –
作业 - 20% 实验- 5% 出勤– 5% 期末考试 - 70%
教材
1. 机械设计 彭文生,李志明,高等教育出版社 2.机械原理 孙恒,陈作模,高等教育出版社 3.机械设计习题集 候玉英,孙立鹏,高等教育出版社
机械原理
(Mechanisms and Machine Theory)
§1-1 课程内容
1、研究对象 机械原理(Mechanisms and Machine Theory)