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文档简介

机构与机器研究的历MeanimandMchine机构与机器研究的历MeanimandMchinecinc第一阶段(从古世纪——18世纪中叶的启蒙与发展时期。标志性的成果有:古希腊大哲学家亚里士多德(Aristotle)的著作《ProblemsofMachines》是现存最早的研究机械力学原理的文献。阿基米德(Archimedes)用古典几何学方法提出了严格的杠杆原理和运动学理论,建立了针对简单机研究。古埃及的赫伦(Heron)提出了组成机械的5个基本元件:轮与轮轴、杠杆、绞盘(即今之车闸)的设计原理。意大利著名绘画大师达芬奇(DaVinci)theMadridCodexCodex中列出了用于机器制造22种基。6个基本机器元桔指南地动1 复原的记里鼓复原的指南达芬奇设计的汽车模达芬奇设计的飞机模复原的记里鼓复原的指南达芬奇设计的汽车模达芬奇设计的飞机模MIT博物馆中的各种机第二阶段(从18世纪下半叶——20世纪中叶构的快速发展时期,机构学成为一门独立的科。18世纪下半叶第一次工促进了机械工程学科的迅速发展,机构学在原来的机械力学基础上展成为一门独立的学科,通过对机构的结动学和动力学的研究形成了机构学独立的体系和独的研究内容,对于18~19世纪产生的纺织机械、蒸汽机及内燃机等结构和性能的完善起到了很大的动作用。标志性的成果有数学家欧拉(Euler)提出了平面运动可看成是一点的平动和绕该点的(ooiat踪直线轨迹问题 大学教授威利斯著作《PrinciplesofMechanisms形成了机构。德国的勒洛(Reuleaux)在其专著《KinematicsofMachinery》中阐述了机构的符号表示法构型综合高副和低副的概念,被誉为现代运动学的奠基人。布尔梅斯特(Burmester)几何方法应用于机构的位移、速度和加速度分析,开创了机构分析的运动几何学派。Grübler2杆组度判据,这标志着向机构的数综合迈出了重要一步。BurmesterFreudenstein用几何方法究了连杆机构尺寸综合,形杆组度判据,这标志着向机构的数综合迈出了重要一步。BurmesterFreudenstein用几何方法究了连杆机构尺寸综合,形成了系统的机构设计几何学理瓦特发明的蒸汽第三阶段(20世纪下半叶——至今控制的发展使机构学发展成为现代机构代机械已大大不同于19世纪机械的概念,其特征是充分利用计算机信息处理和控制等现代,的驱动、控制、传感与信息处理五个子系,而机构系统是现代机械的骨架与执行器。现代机构学(1)内容上比传统机构学有明显的扩展(2)机构的结动学与动力学实建模,创建三者融一体、且考虑到驱动与控制技术的系统理论,为创新设计提供新的方法(3)机构创新设计理论与计机技术的结合,为机构创新设计的实开发提供技术基础总之,机构与机器的发明是人类科技发展史最灿烂的一章。从远古的简单机械、宋元时期的浑天到文艺复兴时期的计时装置和天文观测器;从达芬奇的军事机械到工时期的蒸汽机;从百年前特兄弟的飞机、奔驰的汽车到半个世纪前的模拟计算机和数控机床;从六十年代的登月飞船到现代的天飞机和星球探测器,再到信息时代的数设备、消费电子设备和家用机器人,无一不说明了新0组成,而一台波音787飞机有超过百万个 1.墨子(公元前468—早于阿基米德二百多年发现杠杆原理,设计过许多精巧的守城器械2.亚里士多德(Aristotle,公元前384—名著《机械问题》(MechanicalProblem),从力平衡角度定义了六种基本元素:杠杆(lever、轮(wheelplane(wedge(screw3 对机构及机器发展作 贡献的历史人推理证明进行机械设计阿基米德(Archimedes,BC287—用古典几何学方推理证明进行机械设计阿基米德(Archimedes,BC287—用古典几何学方法提出了严格的杠杆原理和螺旋的运动学理论,建立了简单机械研究体系萨西比乌斯(Ctesibus,约公元前300年亚历山大学派的著名机械设计师、计时机构和齿轮的创始人。最早将反馈控制原理应用于机器设中赫伦(Hero,约公元前152—82年古希腊著名的数学家和工程师、亚历山大工程学校创始人。其著作涉及气动、力学和几何。发明投石机、械(Automata)和早期的蒸6.维特鲁威(VitruviusPollio,约100年罗凯撒大帝时期著名的建筑师、军事工程、机器设计师。著有与建筑和机器设计相关的书维特鲁威设计的筑墙的工7.帕普斯(Pappus290—350年Heron时代罗马最著名的数学家和机器设计师。著有与数学相关和机器设计方面的书8本,设计8.张衡(公78-139年东汉时期著名的天文学家、数学家、仪器制造家。共著有科学、哲学、和文学著作三十二篇,天文学的发展作出贡献。他创制了世界上第一架能比较准确地表演天象的漏水浑天仪,第一架试的仪器——侯风地动仪,还制造出了指南车、记里鼓车、飞行数里的木鸟等等9.马均(公220年--710.苏颂(1020-1101年北杰出的机械发明家。主持研制了水运仪象台,著有《新仪象法图经》等重要技典籍。水运仪象台自1086年开始设计,1088年建成小样,1092年正式竣工。它共分三层,上层安用于观察天体的浑仪;中层摆放用于演示天象的浑象;下层有五层木时间。苏颂41096年完成《新仪象主要介绍了仪象台的结构及零件尺寸,其内容简洁,图形整齐美观已向专业化1096年完成《新仪象主要介绍了仪象台的结构及零件尺寸,其内容简洁,图形整齐美观已向专业化,科学化发展 了自己独立的风格与技术体系11.沈括(公元1013-1195年北宋科学家和天文学家。晚年著成《梦溪笔中除叙述了沈括本人的研究成果外还了当时的科技成就,如毕昇的活字印刷,指南针原理及多种制作法。他发现地磁偏角的存在欧洲早了四百多年;又曾阐述凹面镜成像的原理;还等规律加以研究。他创立隙积术(二阶等级数的求和法)、会圆术(已知圆的直径和弓形的高,求弓形的弦和弧长的方法)明创造,认为:”12.郭守敬(公元1231-1316年和仪器制造家。他设计和监制的新仪器有12种之多,元朝著名的天文学家、数学家、水郭守敬发明的浑天13.塔库拉(M.Taccola1381年--意大利文艺复兴前期著名的工程师。曾设计过大型他的设 及成果为很多设计师特别是后来的文艺复兴很大的帮助,达芬奇对机器的设计构思也受于他。水14.乔治(F.diio,公元1439—1501年意大利文艺复兴初期著名的艺术家、建筑师和机器设计师。他的设计成果有136个之多,包括重的军事要塞和教堂等过多篇机器设计的专著,并将结构件引入到机器设计中来,在其专著中5调基本机器元素和简单构在机器设计中的应用。他的工作对达芬奇产生了重要的影响调基本机器元素和简单构在机器设计中的应用。他的工作对达芬奇产生了重要的影响15.达芬奇(LenardoDaVinci1452—1519年意大利文艺复兴时期最负盛名的美术家、雕塑家、建筑家、工程师、科学家、科学巨匠和文艺理家。出身于佛洛伦萨北部的Vinci村。早期接受过绘画、雕刻和金匠工的训练,后了数学,几及力学。1482任米兰公爵的首席工程师,这段时间是其机械设计最辉煌的阶段,共设计上千种机器,涉及到民用、水力、飞行器、军事、计时等多领域,并留下了宝贵的机器设计手稿三部us,ManuscriptB,CodexMadrid。达芬奇手稿中的许多机器设计充分体现了基本机器素,简单动力机构和简单构的综合应用。达芬奇开创了几何、力学结合基本机器元素进行工程计的。达芬奇在给米兰国王的信中曾这样描述自己:“我虽然在绘画和建筑方面颇有功底和成但是我最大的热情和特长是机器设计达芬奇用基本机器纺织稿Reuleaux定义的运动元素跟DaVinci手稿中描述的基本机器元素对16.惠更斯(C.Huygens1629—1695年德国著名的天文学家、数学家、物理学家和发明家。通过使用擒纵机构ment一种反馈装置伽利略(GalileoGalilei1564—1642年52牛顿(IsaacNewton,公元1642-1727年近代最伟大的数学家、物理学家、天文学家和哲学家。英大学教授。1666年创立万有6力定理和微积分,1687Mathematica定理和微积了经典力学和现代工程的基础。他在力学领域的贡献还力定理和微积分,1687Mathematica定理和微积了经典力学和现代工程的基础。他在力学领域的贡献还包括动量与角动量守恒在光学领域,他发明了反光望远镜和光谱理论。设计过基于蒸汽机的汽车牛顿发明的天文望远19.欧拉(L.Euler,公元1707-1783年近代最著名和多产籍数学家和物理学家。长期工作在圣彼得堡和柏林。在微积分、图论学分析光学文学和力学等领域作了大量奠基性的工作欧拉在CalculusofVariation,Euler-Language方程,Euler-Bernoullibeam方程等方面的贡献是近代机器设计和控制的他开创了刚体运动(rigidbodykinematics,并发明了数学史上著名的欧拉方程ejcosjsin。20.瓦特(J.Watt1736—1819年英国工时期著名的发明家和机械工程师。e蒸汽机的基础上,进行了多方面的进和创新,通过其独特的行星齿轮、离心调节器、平行构以及双程,成功地发明了蒸汽机。较以前的设计,Watt蒸汽机效率提高五倍之多。从此Watt蒸汽机被广泛的应用在火车、轮船机床和纺织设备中,成为工最显著的标志。Watternor以及它所产生的振现象ting)激发MaxwellRuth等人,进而诞生了反馈控制和伺服机构理论行星齿平行构离心调节瓦特设计的蒸21.蒙日(D.Monge1746-1818年法国著名的数学家、物理学家和教育家。拿破仑的好友。他创黎高工(EcoleLaplace和Lagrange一起建立和法国现代工程教育体系成为欧洲大陆所公制度量衡体系。培养FourierPoncelet在内的大批优。他将几何学应用于建筑和机设计,发明了画法几何(DescriptiveGeometry)和三维视图(OrthogonalProjection。在开设机器设计课22.安培ere,公元1775—1836年EssiSurlaPhiloophiedesScencCineatiqe,ineatis,希腊文otn)7生成为机器发展史上一个重要的里程碑23.威利斯(R.Wills,公元1800-1875年19世纪英国大学著生成为机器发展史上一个重要的里程碑23.威利斯(R.Wills,公元1800-1875年19世纪英国大学著名的机构学家,建筑学家和语音学家。在机构综合与分类领域著有“PrincipleofMechanism(1841)”一书。他认为任何一部机器都可由一系列简单构件组成,当其中一个构《PrincipleofMechanism24.切比雪夫(Chebyshev,公元1821-1894年著名的数学家和机械工程师。任教于圣彼得堡大学,培养了包括Lyapunov在内的大批出色学生。在机构设计领域,他发明了著名的Chebyshevlinkage,实现了旋转运动到直线运动的转换,该设计lr2r2r切比雪夫直线25.勒洛(F.Reuleaux,公元1829—1905年工时期德国著名的机械设计师和教育家。建立了现代机器设计基本理论,有“机构运动之父”之称。先后任教 高工(ETH)和柏林工业大学。长期担工业顾问,对德国制造业发展做出了重要贡献名著“TheConstructor(1861)KinematicsofMachinery(1876)”奠定了代机构学的基础。他认为机器创新的机理可以通过数学方法来表述。并从运动约束的角度系统的定义airs,6种、高副airschain机器(Complexmachines。为了学生更好的掌握机构学和机器设计,他设计了800多种机构模型(8RPHCjoReuleaux定义的六种低副SEReuleaux定义的六种构擒RPHCjoReuleaux定义的六种低副SEReuleaux定义的六种构擒纵机叶片棘轮机蜗轮蜗杆机正弦曲柄滑块机26.怀特兄弟(O.Wright,公元1871—1948年;W.Wright,公元1867-机械工程师和发明家。利用三轴独立控制解决了飞行器平衡问题19031217完成了9莱特兄弟发明的飞27.布什(V.Bush1890—1974年20世纪著名的电气工程师莱特兄弟发明的飞27.布什(V.Bush1890—1974年20世纪著名的电气工程师和科者。MIT教授国防科工委首。自然学基创始人。N.Wiener合作研究模拟计算机,奠定后来数字计算机技术的基础。培了包Shannon、Hazen和D.Brown等在内的大批知名学者28.维纳(N.Wiener1894—1964年著名的数学家、MIT教授,控制论(cybernetics)的创始人。除在控制论的贡献外,在数学和信上千个机组成的模拟计算机30.布朗(D.Brown,公元1907—1996年著名的电气工程师,数控机床(CNCmachine)之父。早期参加模拟计算机的研制。开设了一门自动控制课程。创立了MIT伺服机(ServomechanismLab,研制了世界首台数控铣床及相应CAD/CAM技术,开创了机器的数控时代。后担任电机和工学院长,推动并主持了著MIT科学主导工程教育体。世界首台数控铣31.恩格尔伯格(J.Engelberger,公元1925—机械工程师和企业家,机器人之父D.Devol合作1956年创立了世界上第一家机器人司(UnimationInc.,把工业机器人成功的应用通用汽车公司的生产线上,引领人类进司(UnimationInc.,把工业机器人成功的应用通用汽车公司的生产线上,引领人类进入了机人时代。在Unimation技术的基础上, 安川公司于1972年提出了“机电(Mechatronics”Unimation公司的工业机器32.弗洛西斯坦(F.Freudenstein,公元1926—哥伦比亚大学教授,被誉为“现代运动学之父”,将计算机技术引入机构的分析与设计,开 乃至全世界培养了近500名机构学方面的高水平专业1.计时装Ctesibus水钟(公元前270年希罗水钟(公元前100年西汉漏壶(公元前100年)

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