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1、机 械 原 理Theory of Machines and Mechanisms,参考学习资料,机械原理，孙桓等主编，高等教育出版社（第七版），1997年 机械原理学习指导书，郑文纬等编，高等教育出版社，1992年 全国机械原理、机械设计教学网站：http:/-http:/202.202.216.41/China_2004_jxsj/index.htm西北工业大学机械原理国家精品课程：http:/西南交通大学的机械原理精品课程自行在网上搜索。,第一章 绪 论,1-1 机械发展的历史 1-2 机械原理的研究对象及内容1-3 机械原理课程的地位及学习课程的目的1-4 机械原理学科的发展趋势1-5
2、学习本课程之方法 思考题,1-1 机械发展的历史,机械是人类用以转换能量和借以减轻体力劳动、提高生产率的主要工具。机械工业是国民经济的支柱工业之一；机械工业是社会生产力发展水平的重要标志。当今社会高度的物质文明是以近代机械工业的飞速发展为基础建立起来的，人类生活的不断改善也与机械工业的发展紧密相连。,一.古代机械,五千年前已开始使用简单的纺织机械；晋朝连机椎和水碾中应用了凸轮原理；西汉时应用轮系传动原理制成了指南车和记里鼓车；东汉张衡发明的候风地动仪是世界上第一台地震仪。目前许多机械中仍在采用的青铜轴瓦和金属人字圆柱齿轮，在我汉年代的文物中都可以找到它们的原始形态。,二.近代机械,18世纪初以
3、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。,哈格里沃斯发明的“珍妮纺纱机”,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。,1898年问世的“雷诺”牌汽车,“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。,三.现代机械,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,国际太空站,航天飞机正在
4、利用机械臂施放哈勃空间望远镜,21世纪，机械学科在迅猛发展,新概念、新理论、新方法、新工艺不断涌现。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。,用光刻技术做成的微米尺寸的微机械,蜘蛛形探雷机器人,仿生智能机械,有关机械的几个问题,机械科学与技术发展或许是我们限定思维所难展望的，但人们在机械创新的漫漫征程中所积累的机械设计基础知识为我们提供了认识和改造客观世界的基础。由此引出几个问题：什么是机械？其含义包括哪些？各行各业的机器组成有没有共同的特点？能否进行总结？其共同特征或者共同之处在何处？能否进行专门研究？
5、机械原理课程授课目的是什么？未来发展趋势是什么？,1-2 机械原理的研究对象及内容,1研究对象,机构 是指一种用来传递与变换 运动和力的可动装置。,机器 是指一种执行机械运动 装置，可用来变换和传 递能量、物料和信息。,机械 是机构和机器的总称。,机械应用实例,机械应用实例,仿生机械,机 车,飞 机,汽 车,船 舶,内燃机,工件自动装卸装置,工业机器人,内燃机,活塞的往复运动通过连杆变位曲轴的连续转动，,凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；,两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动作，,各部分协调动作的结果，就将燃料中化学能转化为曲轴旋转的机械能。,该组合体称为：曲柄滑块机构,称为：凸轮机
6、构,称为：齿轮机构,内燃机,汽车是指能自带能源的机动轮式无轨车辆，它是使用最广泛的交通运输工具。按运输对象汽车可分为客运汽车和货运汽车(简称货车)两大类,汽 车,机 车,船舶是指能航行或停泊于水域进行运输或作业工具，在国防、国民经济和海洋开发等方面都占有十分重要的地位。,船舶经历了独木舟和木板船时代，1879年世界上第一艘钢船问世后，又开始了以钢船为主的时代。船舶的推进也由19世纪的依 靠人力、畜力和风力(即撑篙、划桨、摇橹、拉纤和风帆)发展到使用机器驱动。,船 舶,飞 机,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
7、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,动画演示,焊接机器人,焊接机器人（把弧焊与点焊机器人作为负载不同的一个系列机器人，可兼作弧焊、点焊、搬运、装配、切割作业）产品的标准化、通用化、模块化、系列化设计。弧焊机器人用激光视觉焊缝跟踪装置的开发：激光发射器的选用，CCD成象系统，视觉图象处理技术，视觉跟踪与机器人协调控制。,是指一种执行机械运动装置，可用来变换和传递能量、物料和信息。,（1）机构,机构和机器的概念,是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置。如常见的机构有带传动机构、链传动机构、齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、螺旋机构等等。,机构,（2）机器,机器,由实例可
8、看出，各种机器的主要组成部分都是各种机构。所以可以说，机器乃是一种可用来变换或传递能量、物料与信息的机构组合体。,（3）机器的结构,传统的机器由如下三个部分组成：,现代机器一般由如下四个部分组成：,1）机构的组成及其自由度的计算,2）机构的运动分析,3）机构的力分析和机器动力学分析,5）机构的选型与组合*,4）常用机构的分析与设计,2研究内容,1-3 机械原理课程的地位及学习目的,机械工业是国民经济的基础运动方案的设计和更新直接影响机械产品或设备设计的成败、优劣以及生产效率的提高产品设计和开发过程中最关键、最难的便是功能原理创新,基础课程,机械原理教学的总目标：培养学生在信息技术时代条件下的综
9、合设计能力、创新设计能力和工程实践能力。强调工程教育的科学化，着眼于培养站得高、看得远，能进行总体策划和系统设计、主持产品设计的工程大师。,机械图示基础 Engineering Graphics Representation,机械原理（机械系统方案设计）Mechanical System Conceptual Design,机械系统结构设计Engineering Design of Mechanical System,为学习机械设计和机械类有关专业课以及掌握新的科学技术打好工程技术的理论基础 通过本课程的学习，可为今后学习机械设计、机床夹具设计、机床、机械制造工艺学等专业课程打下基础为机械的合
10、理使用和革新改造打好良好基础为产品的创新设计奠定基础,学习目的,一般工业产品的设计需要经过几个阶段:,1)用户提出设计任务,2)明确设计任务,3)总体方案设计,4)机构尺寸综合,本课程解决的问题,5)零部件设计,6)工艺设计和制造,7)样机装配和调试,8)鉴定和投产,（1）平面、空间机构的分析与综合（2）机器人机构（3）齿轮及传动（4）计算机辅助设计与优化方法（5）机械系统动力学（6）机电一体化技术与方法（7）微型机械,1-4 机械原理学科的发展趋势,1-5 学习本课程之方法,方法总论:What I hear,I forget;What I see,I remember;What I do,I
11、 understand.,学习方法：掌握本课程的特点 注重理论联系实际 初步建立工程观点 认真对待教学的每一个环节,掌握本课程的特点,本课程是一门技术基础课，其最显著的特点是基础理论与工程实际的结合。要用到物理、数学、力学、机械制图和工程材料及机械制造基础等先修课程的知识，尤其是理论力学的知识。但并不是这些课程的简单重复，我们要做的就是如何应用所学的知识解决工程实际中所遇到的问题。所以本课程的学习不同于理论课程的学习，也不同于专业课，而具有一定的理论系统性及逻辑性和较强的工程实践性的特点。因此，在学习本课程时应注意掌握基本的概念、原理及机构的分析与综合的方法。,注重理论联系实际,本课程并不是研
12、究某种具体的机械，而是着重研究一般机械的共性问题，即机构的结构分析和综合的基本理论和基本的方法。这些基本理论和方法是紧密为工程服务的。因此，在本课程的学习过程中，一方面要注意这些理论和方法在理论上建立和推演的严密性和逻辑性，另一方面更要注意这些理论和方法如何在工程实际中的应用。此外还应随时留意日常生活和生产中遇到的各种机械，以丰富自己的感性认识；并用所学到的理论和方法认识分析这些机械，以加深理解，使理论和实践相互促进。,初步建立工程观点,本课程要用到很多与工程有关的名词、符合、公式、标准及参数和对机械研究的一些常用的简化方法，如倒置、反转、转化、当量、等效、代换等等。在机构分析与综合中，除解析
13、法外还有实验法以及试凑法等一些工程中实用的方法。因此在学习时，对名词应正确理解其含义，对公式应着重于应用，而对方法则着重掌握其基本原理和作法。另外，实际工程工程问题都是涉及多方面的因素的问题，其求解可采用多种方法，其解一般也不是唯一的。这就要求设计者具有分析、判断、决策的能力，要养成综合分析、全面考虑问题的习惯和科学严谨、一丝不苟的工作作风。,认真对待教学的每一个环节,本课程全部教学工作的完成，需要自学、听课、习题课、实验课、课后作业、答疑和考试等教学环节。要学好这门课，希望大家对每个教学环节予以充分重视，另外，大家要自觉地、认真地按要求完成各项学习任务。,思考题,本课程研究的内容主要包括哪几个方面的问题？何谓机器？机器的功用是什么？为什么说机构是本课程研究的基本对象？通读“绪论”全部内容利用图书馆或网络资源查阅机械发展史、机械与社会各领域的关系与应用、机械设计与制造方法方面的科技论文或科普文章，并做读书笔记。,
