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1、1,机械原理,孙桓 陈作模主编 机械原理 高教出版社 第7版 2006年 申永胜主编 机械原理教程 清华大学出版社 2000年 邹惠君编 机械系统设计原理 科学出版社 机械原理双语教学补充材料 机械原理网络课件,2,机械原理（Theory of Machines and Mechanisms）机器及机构理论。 以机器和机构为研究对象。 研究机构和机器的运动分析与设计、动力分析与设计、机械运动方案设计。 技术基础课。,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,3,1-1 本课程研究的对象及内容,1、研究对象 机械/machinery,机器和机构的总称。,第1章/Chapter
2、1 绪论/Introduction,4,1-1 本课程研究的对象及内容,执行机械运动的装置。 用来变换或传递能量、物料或信息。,铲车,机器/machine,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,5,机械是现代社会生产和服务的六大要素之一。 人 资金 能量 材料 信息 机械,6,公元14世纪之前，中国机械发展位于世界之首。,7,公元前二千多年出现的树木车床,8,春秋时期（公元前770公元前476年）普遍使用的桔槔,9,中国3 000年前就出现了简单的纺织机,10,2300年前的春秋战国时期使用的控制射击的铜弩机,11,1800年前的汉代，大科学家张衡发明的记里鼓车,12,东
3、汉时发明的水力鼓风机,13,元代(公元12711368年)发明的连磨,14,宋朝天文学家苏颂、韩公廉设计制造的水运仪象台,15,直到公元1400年以后，西方国家机械文明崛起，在机械工程领域的发明创造才逐步超过中国。文艺复兴时期的代表人物意大利著名画家达芬奇设计了变速器、纺织机、泵、车床、自动锯、螺纹加工机等大量机械，并绘制了印刷机、钟表、压缩机、起重机、卷扬机等大量机械草图。,16,18世纪英国的瓦特发明了蒸汽机后，揭开了工业革命的序幕。蒸汽机给人类带来了强大的动力，一场大规模的工业革命在欧洲爆发，机械代替了大量的手工业，生产力迅速提高。,17,18世纪欧拉首次提出用渐开线作为齿轮的齿廓，使高
4、速度、大功率的机械传动成为可能。,18,1797年，完全由金属制成的机床在英国问世，它是现代机床的雏形。,19,1804年，英国人特莱维茨克发明并制造出第一台蒸汽机车，并由英国人斯蒂芬森在1829年最后完善成功。1830年法国修筑了从圣亚田到里昂的铁路，1835年德国修筑了从纽伦堡到菲尔特的铁路。铁路时代促进了西方的机械文明。,20,1838年 英国发明家亨纳特发明了世界第一台有点火装置的内燃机；19世纪的英国科学家迈克尔法拉第发明了世界上第一台电动机。 内燃机及电动机的发明解决了许多机器的动力源问题，机械的发展进人一个新阶段。,21,1879年，德国的西门子研制成功第一台电气机车。4年后，英
5、国开设了世界上第一条电气铁路。,22,相对19世纪而言，20世纪的机械种类急剧增加，几乎覆盖了人类工作和生活的各个领孩，出现了许多提高人类生存质量的机械，如民用生活机械、康复理疗机械、体育锻炼和训练机械等。,23,20世纪初以美国福特汽车的生产为标志，机械制造进入了大批量生产模式的时代。1926年，美国福特汽车公司在汽车底盘生产中建立了第一条自动生产线以后，自动化生产线开始引起企业家的重视。在兵器、缝纫机、钟表、汽车等领域也开始采用自动化生产。,24,20世纪40年代以后，自动化技术开始进人机械工程领域。1952年，美国研制成功数控机床，1958年，研制成功加工中心。,25,20世纪后期计算机
6、的发明是机械发展史上的大事，随着计算机和伺服电动机的出现，机器人作为现代机械的代表走上了历史舞台，机械的发展进人了信息化和智能化时代。,26,1-1 本课程研究的对象及内容,原动机 工作机 信息机,三大类机器,（电动机、发动机等）,（计算机、打印机等）,（机床、汽车等）,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,27,电动机,28,发动机内燃机,29,发动机燃气轮机,30,发动机蒸汽机,31,发动机水轮机,32,发动机风力机,33,车用发电机,34,1-1 本课程研究的对象及内容,原动机 工作机 信息机,三大类机器,（电动机、发动机等）,（计算机、打印机等）,（机床、汽车等）
7、,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,35,开卷校平剪切生产线,36,塔机,37,电动葫芦,38,重型行车,39,凿路机,40,搅拌车,41,压路机,42,隧道盾构掘进机,43,纺纱机,44,织布机,45,战斗机,46,直升机,47,自动扶梯,48,摩托车,49,数控车床,50,五轴联动立式加工中心,51,播种机,52,水稻插秧机,53,收割机,54,清扫机,55,自动伸缩门,56,印报机,57,印花机,58,缝纫机,59,擦鞋机,工作机器,60,洗碗机,61,啤酒灌装机,62,1-1 本课程研究的对象及内容,原动机 工作机 信息机,三大类机器,（电动机、发动机等）,（
8、计算机、打印机等）,（机床、汽车等）,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,63,绘图机,64,放映机,65,人造卫星,66,月球勘探轨道器,67,神舟六号载人飞船,68,火星车,69,服务机器人,70,血管游动机器人,71,防止主人肥胖的 机器狗,72,仿生手,仿生手臂,仿生腿,73,演奏竖琴的机器人,74,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,1-1 本课程研究的对象及内容,机构/Mechanism,用来传递与变换运动和力的可动装置。,75,1-1 本课程研究的对象及内容,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,76,1-1
9、本课程研究的对象及内容,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,77,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,1-1 本课程研究的对象及内容,机构/Mechanism,机器是机构的组合。,一部机器可包含一个或若干个机构。,78,各机构协同配合动作，把燃气燃烧时的热能转化为曲轴转动的机械能。,工作过程：,例1：内燃机,79,曲柄滑块机构,凸轮机构,齿轮机构,移动转动，输出机械能,转动移动，控制进气阀、排气阀协调动作。,转动转动，保证进、排气阀和活塞之间的协调动作。,80,例2：工件自动装卸机,81,开槽机,内燃机,不同的机器中往往使用相同的机构,1-1 本
10、课程研究的对象及内容,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,82,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,1-1 本课程研究的对象及内容,机构的结构分析 机构的运动分析 机器动力学（摩擦、效率） 机械的平衡 常用机构分析与设计 机械系统方案设计,2、研究内容/Study content,83,培养初步的机械设计能力 培养初步的机械工程应用能力,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,1-2 学习本课程的目的,84,学习方法/Methods of Learning,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,1-3 如
11、何进行本课程的学习,1. 多实践More practice 参加课外科技活动、创新比赛、三维设计比赛等。 2. 注意观察周围的机械 Pay attention to the machine you met,85,参考书/Reference Books of Invention,1. Hong-Sen Yan, Creative Design of Mechanical Devices 2. 黄纯颖， 机械创新设计，高等教育出版社，1999.12 3. 冯鹏志，世界十大发明家， 四川民族出版社， 1998.08 4. 乔际平，刘甲珉，物理创造思维能力的培养， 首都师范大学出版社，1998.04
12、5. 魏发辰， 工程师实用创造学，中国社会出版社， 1992.05 6. 机械系统设计原理, 邹慧君, 科学出版社, 7. 黄靖远，机械设计学，机械工业出版社，1996.10 8. 赵传栋， 通向科学家之路-科技创新话例，复旦大学出版社，2000.03,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,1-3 如何进行本课程的学习,86,成绩/Grading - 作业、测验、出勤 Homework and quizzes 、Attendance - 30% - 考试/Final Exam - 70% 按学生手册规定，缺课1/3 （按点名次数）取消考试资格,第1章/Chapter 1
13、绪论/Introduction,1-3 如何进行本课程的学习,87,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,1-4 机械原理学科发展简介,机械概念的发展： 1、刚体介质弹性体、柔性体、气体、液体、电子、光、磁场也可参与实现预期的机械运动。 将利用液、气、声、光、电、磁等工作原理的机构统称为广义机构。 由于利用了一些新的工作介质和工作原理，较传统机构更能方便地实现运动和动力的转换，并能实现某些传统机构难以完成的复杂运动。,88,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,1-4 机械原理学科发展简介,机械概念的发展： 2、机械运动机器内部包含了大量的控制系统和
14、信息处理、传递系统。,89,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,1-4 机械原理学科发展简介,机械概念的发展： 3、代替人的体力劳动广泛用于代替人的脑力劳动。除了工业生产中广泛使用的工业机器人，还有应用在航空航天、水下作业、清洁、医疗以及家庭服务等领域的 “服务型“机器人。,90,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,1-4 机械原理学科发展简介,研究内容的发展： 1、机械原理学科的研究领域由平面、闭链、单自由度机构向空间、开链、多自由度机构发展； 2、机械原理的机构分析由静力分析向动力分析发展；机构设计由静态设计向动态设计发展。系统动力学、弹性动力学、振动、冲击、噪声的分析、控制等成为机械原理研究的热点。,91,机构分析和设计在方法和技术上的发展： 发展方向： 分析和设计更精确 分析和设计速度更高 分析和设计更符合工程实际 （能解决大量的非线性规划问题、随机问题、不确定条件设计问题） 方法技术： 现代解析法、数值计算法以及各种最优化方法得到十分广泛的应用，各种现代设计方法层出不穷，并且为便于应用向着智能化化和专家系统方向发展。,第1章/Chapter 1 绪论/Introduction,1-4 机械原理学科发展简介,
