机械原理 第一章 绪论

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1、机 械 原 理 Theory of Machines and Mechanisms参考学习资料v机械原理，孙桓等主编，高等教育出版社（第七 版），1997年 v机械原理学习指导书，郑文纬等编，高等教育出 版社，1992年 v 全国机械原理、机械设计教学网站 ：http:/- v重庆大学机械原理国家精品课程：http:/202.202.216.41/China_2004_jxsj/index.ht m v西北工业大学机械原理国家精品课程：http:/ v其余的哈尔滨工业大学、清华大学、北京科技大学、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

2、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 学习本课程之方法思考题1-1 机械发展的历史v 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质文明是以近代机械 工业业 的飞飞速发发展为为基础础建立起来的，人类类生活的 不断 改善也与机械工业业的发发展紧紧密相连连。一.古代机械五千年前已开始使用简单简单 的纺织纺织 机械；晋朝连连机 椎和水碾中应应用了凸轮轮原理；西汉时应汉时应 用轮轮系传动传动 原理制成 了指南车车和记记里鼓

3、车车；东汉张东汉张 衡发发明的候风风地动仪动仪 是世界 上第一台地震仪仪。目前许许多机械中仍在采用的青铜轴铜轴 瓦和金 属人字圆圆柱齿轮齿轮 ，在我汉汉年代的文物中都可以找到它们们的原始形态态。 二.近代机械18世纪纪初以蒸汽机的出现为现为 代表产产生了 第一 次产业产业 革命，人们们开始设计设计 制造各种各样样 的机 械，例如纺织纺织 机、火车车、汽轮轮船。哈格里沃斯发发明 的“珍妮纺纱纺纱 机”法国陆军陆军 技术军术军 官古诺发诺发 明了世界上第一辆辆蒸汽动动 力车车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年问问世的“雷诺

4、诺”牌汽车车“圣路易斯精神”号飞飞机 1927年美国人林德伯格驾驶驾驶 着它完成了人 类类首次不着陆飞陆飞 越大西洋的壮举举。三.现代机械20世纪纪中后期，以机电电一体化技术为术为 代表，在 机器 人，航空航天，海洋舰舰船等领领域开发发出了众多高新 机械 产产品，如火箭、卫卫星、宇宙飞飞船、空间间站、航空母 舰舰、 深海探测测器等国际际太空站航天飞飞机正在利用机械臂施放哈 勃空间间望远镜远镜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

5、学 科知识。用光刻技术术做成的 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？ 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

6、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 车蒸汽机车内燃机车电力机车磁悬浮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 、

7、 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 机电动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。动爪定爪装配夹具工件载送器滑杆档块凸轮机构蜗杆传动带传动连杆机构工件滑杆左移时，夹 持器将工件夹住。滑杆带着工件右移时 ，夹持器动爪受挡块 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

8、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

9、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 理创新基础课程技术基础课程专业课程机械原理 更接近工程实际知识面更宽、适应性更广机械原理教学的总目标： v培养学生在信息技术时代条件下的综合设计能力、 创新设计能力和工程实践能力。 v强调工程教育的科学化，着眼于培养站得

10、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机械原理机械原理 （机械系统方案设计（机械系统方案设计 ） Mechanical System Mechanical System Conceptual DesignConceptual Design机械系统结构设计机械系统结构设计 Engineering Engineering Design of Design of Mechanical Mechanical SystemSystem 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

11、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What I s

12、ee, I remember;What I do, I 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

13、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

14、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1. 本课程研究的内容主要包括哪几个方面的问题？2. 何谓机器？机器的功用是什么？3. 为什么说机构是本课程研究的基本对象？4. 通读“绪论”全部内容5. 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。