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1、2023/3/101机械原理机电工程学院机械设计研究室Theory of Machines and Mechanisms2023/3/102第第1章章 绪论绪论11本课程研究的对象和内容本课程研究的对象和内容12学习本课程的目的学习本课程的目的13如何进行本课程的学习如何进行本课程的学习14机械原理学科发展现状简介机械原理学科发展现状简介 (Introduction)2023/3/103机械原理：绪论机械原理：绪论1-1本课程研究的对象和内容本课程研究的对象和内容1本课程的研究对象本课程的研究对象机械（机械（Machinery)：机器机器和机构的总称和机构的总称u机器机器(Machine)的特
2、征的特征举例举例人为的实物组合人为的实物组合各运动单元间具有确定的相对运动各运动单元间具有确定的相对运动实现能量转换或完成有用的机械功实现能量转换或完成有用的机械功u国家标准对机器的定义：机器是执行机国家标准对机器的定义：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息。料与信息。罗马工程师特鲁威：公元前1世纪“机器是一种高强度材料做成的联接体，是在举起与搬运重物时发挥极大功效的木质器械”二种定义的区别与机器的类型2023/3/104机械原理：绪论机械原理：绪论11本课程研究的对象和内容本课程研究的对象和内容1本课程的研究对象本课程的研究对象机械（机
3、械（Machinery)：机器和机构的总称：机器和机构的总称u机构机构(Mechanism)说明说明具有机器的前二个特征具有机器的前二个特征用来传递运动和力的、有一个构件为用来传递运动和力的、有一个构件为机架的构件系统机架的构件系统u机构一般被认为是由刚性件组成的。而机构一般被认为是由刚性件组成的。而现代机构中除了刚性件以外，还可能有弹现代机构中除了刚性件以外，还可能有弹性件和电、磁、液、气、声、光性件和电、磁、液、气、声、光等元件。等元件。这类机构称为这类机构称为广义机构广义机构。u常用机构常用机构 (commonly used mechanisms)2023/3/105机械原理机械原理:绪
4、论绪论11本课程研究的对象和内容本课程研究的对象和内容1 1本课程研究的对象本课程研究的对象2 2本课程研究的内容本课程研究的内容u认识机构认识机构u设计机构设计机构 可概括为：机构的分析（可概括为：机构的分析（mechanism analysis)与机构的综合（与机构的综合（mechanismsynthesis)2023/3/106机械原理机械原理:绪论绪论12学习本课程的目的学习本课程的目的机械原理是机械类各专业的一门主干技术基机械原理是机械类各专业的一门主干技术基础课程；础课程；机械工业是机械工业是国家综合国力国家综合国力发展的基石，机械发展的基石，机械原理课程在培养机械方面的创造型人才
5、中将起到原理课程在培养机械方面的创造型人才中将起到不可或缺的重要作用。不可或缺的重要作用。2023/3/107机械原理机械原理:绪论绪论1如何进行本课程的学习如何进行本课程的学习 掌握本课程的特点掌握本课程的特点 注重理论联系实际注重理论联系实际 逐步建立工程观点逐步建立工程观点 认真对待每个教学环节认真对待每个教学环节2023/3/10142023/3/1015认识机构认识机构对已有的各种类型的机构进行对已有的各种类型的机构进行分析（分析（analysis),包包括认识其结构、运动、静力和动力性能等。括认识其结构、运动、静力和动力性能等。结构分析结构分析机构运动的可能性、确定性机构运动的可能
6、性、确定性机构的组成原理机构的组成原理动力学分析动力学分析机构中力和质量与运动的关系机构中力和质量与运动的关系速度波动的调节速度波动的调节运动学分析运动学分析位置、位移、速度、加速度分析位置、位移、速度、加速度分析静力学分析静力学分析机构的自锁性、力的传递关系机构的自锁性、力的传递关系机构的惯性力平衡机构的惯性力平衡2023/3/1016设计机构设计机构根据给出的运动和动力要求，设计出机构或机构根据给出的运动和动力要求，设计出机构或机构的组合系统来满足这一运动和动力要求。的组合系统来满足这一运动和动力要求。u仅限于根据运动和动力要求，确定机构各部分与仅限于根据运动和动力要求，确定机构各部分与运
7、动相关的尺寸；运动相关的尺寸；本课程要解决的问题本课程要解决的问题 属于机械设计课程的范畴属于机械设计课程的范畴 机械设计机械设计方案设计方案设计 结构设计结构设计 u不涉及各个具体零件的强度计算，具体形状和结不涉及各个具体零件的强度计算，具体形状和结构、构、材料选择等因素；材料选择等因素；u设计结果是机构运动简图，而非工程化的设计图。设计结果是机构运动简图，而非工程化的设计图。因此常用因此常用“综合综合”（synthesis)二字来代替二字来代替“设计设计”2023/3/1017掌握本课程的特点 本课程要用到物理、数学、力学、机械制图和工程本课程要用到物理、数学、力学、机械制图和工程材料及机
8、械制造基础等先修课程的知识，尤其是理论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。力学的知识。所以本课程的学习不同于理论课程的学习，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。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。理及机构的分析与综合的方法。但并不是这些课程的简单重复和堆砌，但并不是这些课程的简单重复和堆砌，而是要学习如何应用所学的知识解决工程实际中所遇而是要学习如何
9、应用所学的知识解决工程实际中所遇到的问题。到的问题。2023/3/1018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。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。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
10、意这些理论和方法如何在工程实际中的应用。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。践相互促进。2023/3/1019初步建立工程观点 本课程要用到很多与工程有关的名词、符号、公式、标准及本课程要用到很多与工程有关的名词、符号、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、参数和对机械研究的一些常用的简化方
11、法，如倒置、反转、转化、当量、等效、代换等等。当量、等效、代换等等。在机构分析与综合中，除解析法外还介在机构分析与综合中，除解析法外还介绍图解法、实验法以及试凑等一些工程中实用的方法。绍图解法、实验法以及试凑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。应用，而对方法则着重掌握其基本原理和作法。另外，实际工程问题都是涉及多方面的因素的问题，其求解另外，实际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可采用多种方法，其解
12、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。惯和科学严谨、一丝不苟的工作作风。2023/3/1020认真对待教学的每一个环节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，以及课程设题课、实验课、课后作业、答疑和考试，以及课程设计等教学环节。要学好这门课，必须对每个计等教学环节。要学好这门课，必须对每个教学环节教学环节予以充分重视。予以充分重视。2023/3
13、/1021机械原理：绪论机械原理：绪论本课程的教学环节本课程的教学环节u必修考试必修考试3.0学分学分u理论学时：理论学时：42实验学时：实验学时：6u期未成绩：平时与期未考查兼顾（平时期未成绩：平时与期未考查兼顾（平时占占30%，期未占，期未占70%）2023/3/1022公元一世纪公元一世纪 东汉东汉“水排水排”用水力鼓风炼铁，其中应用用水力鼓风炼铁，其中应用了齿轮和连杆机构了齿轮和连杆机构古代中国2023/3/1023 晋晋 代代 “连连 磨磨”用一头牛驱动八台磨盘，用一头牛驱动八台磨盘，其中应用了齿轮系。其中应用了齿轮系。2023/3/1024蒸汽机无法实现小型化，所以在当时的工厂里采
14、用集中蒸汽机无法实现小型化，所以在当时的工厂里采用集中驱动的方式。驱动的方式。蒸汽机时代的纺织工厂蒸汽机时代的纺织工厂蒸汽机蒸汽机皮带皮带天轴天轴皮带皮带生产机械生产机械 2 2皮带皮带生产机械生产机械 1 1皮带皮带生产机械生产机械 3 32023/3/1025进行大批量生产的要求。进行大批量生产的要求。近代近代 机构与机构与传动传动的的变变革革 提高生产率的需要。提高生产率的需要。基于动力的变革，大幅度提高机器的速度成为可能。基于动力的变革，大幅度提高机器的速度成为可能。机器速度的提高是几百年来未曾停遏的发展趋势。机器速度的提高是几百年来未曾停遏的发展趋势。高速化高速化自动化自动化精密化精
15、密化提高产品质量的需要。提高产品质量的需要。基于加工水平的提高，提高机器的精度成为可能。基于加工水平的提高，提高机器的精度成为可能。近代机械的发展趋向近代机械的发展趋向要求不断完善已有的机构，要求不断完善已有的机构，并发明出新的机构并发明出新的机构2023/3/1026例如：例如：1818世纪，欧拉（世纪，欧拉（EulerEuler）首次提出采用渐开线作为齿轮的齿廓，首次提出采用渐开线作为齿轮的齿廓，从而使高速、大功率的机械传动成为可能。从而使高速、大功率的机械传动成为可能。2020世纪世纪各种大传动比、结构紧凑的新型传动，各种大传动比、结构紧凑的新型传动，高速的步进机构，高速的步进机构，精密
16、的滚动螺旋传动，精密的滚动螺旋传动，机构的创新一直到今天也没有停止。机构的创新一直到今天也没有停止。2023/3/1027机器的发展，呼唤着机械的理论和设计方法。机器的发展，呼唤着机械的理论和设计方法。牛顿经典力学的建立则为此准备了理论基础。牛顿经典力学的建立则为此准备了理论基础。近代近代 机械理机械理论论和和设计设计方法的建立方法的建立2023/3/1028材料学材料学强度理论强度理论运动学运动学静力学静力学动力学动力学牛顿经典力学牛顿经典力学机构结构学机构结构学机构运动学机构运动学机器静力学机器静力学机器要运动、要传递机器要运动、要传递力，因此，最先发展力，因此，最先发展起来的是：起来的是
17、：2023/3/1029材料学材料学强度理论强度理论运动学运动学静力学静力学动力学动力学牛顿经典力学牛顿经典力学机构结构学机构结构学机构运动学机构运动学机器静力学机器静力学机器动力学机器动力学随着机器运转速随着机器运转速度的不断提高，度的不断提高，机器的振动、速机器的振动、速度波动等问题引度波动等问题引起了人们的重视，起了人们的重视，机械动力学发展机械动力学发展起来。起来。2023/3/1030材料学材料学强度理论强度理论运动学运动学静力学静力学动力学动力学牛顿经典力学牛顿经典力学机构结构学机构结构学机构运动学机构运动学机器静力学机器静力学机器动力学机器动力学机械零件设计机械零件设计到到202
18、0世纪上半叶，机械设计的方法已基本形成。世纪上半叶，机械设计的方法已基本形成。但是，这些方法都基于图解和手工计算。但是，这些方法都基于图解和手工计算。2023/3/1031现现 代：代：2020世纪中叶世纪中叶 计算机的发明计算机的发明 科学技术发展史上划时代的大事。科学技术发展史上划时代的大事。现代机器的出现现代机器的出现计算机使机械设计方法面目一新计算机使机械设计方法面目一新2023/3/1032现现 代：代：机器人的出现机器人的出现 随着随着计算机计算机和和伺服电机伺服电机的出现，的出现，机器人机器人作作为现代机器的代表走上了历史舞台。为现代机器的代表走上了历史舞台。工业机器人工业机器人
19、 特种机器人特种机器人 工业机器人工业机器人：在工业生产中越来越广泛地：在工业生产中越来越广泛地应用。用于搬运、装配、焊接、喷漆、凿岩等应用。用于搬运、装配、焊接、喷漆、凿岩等工作。工作。2023/3/1033清洗飞机的机器人隧道凿岩的机器人第一汽车制造厂的汽车装配生产线几几 种种工业机器人工业机器人2023/3/1034特种机器人特种机器人：在潜水、管道修理、外科手：在潜水、管道修理、外科手术、生物工程、军事、星际探索等领域应术、生物工程、军事、星际探索等领域应用，承担着许多由人的直接操作无法完成用，承担着许多由人的直接操作无法完成的工作。的工作。2023/3/1035水下扫雷机器人爬壁机器
20、人几种几种特种机器人特种机器人 军用昆虫机器人爬缆索机器人2023/3/1036数控车床数控车床 数控加工中心数控加工中心计算机控制系统和伺服电机被引入到传统机器中来，计算机控制系统和伺服电机被引入到传统机器中来，使其组成、面貌和功能发生了革命性的变化。使其组成、面貌和功能发生了革命性的变化。2023/3/1037现代机器向主动控制、信息化和智能化方向发展，现代机器向主动控制、信息化和智能化方向发展，从这个意义上讲，正如有的学者所说：从这个意义上讲，正如有的学者所说：“今后的机器都将是机器人今后的机器都将是机器人”。2023/3/1038现现 代：机械理论和设计方法面目一新代：机械理论和设计方
21、法面目一新 20 20世纪最后世纪最后3030年，计算机应用的普及极大地推动年，计算机应用的普及极大地推动了机械分析与设计方法的革新。了机械分析与设计方法的革新。计算机计算代替了手工计算法和图解方法。计算机计算代替了手工计算法和图解方法。计算机辅助设计、优化设计、有限元法、动态设计算机辅助设计、优化设计、有限元法、动态设计等现代设计方法迅速发展。计等现代设计方法迅速发展。计算机不仅是大大地提高了计算速度，而且已成计算机不仅是大大地提高了计算速度，而且已成为机械分析与设计的前所未有的强大手段。为机械分析与设计的前所未有的强大手段。整个机械设计的理论和方法焕然一新。整个机械设计的理论和方法焕然一新。现代意义上的机械设计已经根本离不开计算机了。现代意义上的机械设计已经根本离不开计算机了。2023/3/1039谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH