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机械原理 1 第一章绪论 Introduction 1 1本课程研究的对象及内容机械原理又称为机器理论与机构学 机械原理TheoryofMachinesandMechanisms机械原理的研究对象是机械 machinery 机械原理是研究机构和机器的运动及动力特性 以及机械运动方案设计的一门基础技术学科 它是机械设计理论和方法中的重要分支 2 有关机械的几个问题 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 3 基础课程 一 机械原理课程的性质与任务 4 机械原理是机械类专业的一门必修课程 它是研究机械共性问题的主干技术基础课 它的任务是使学生掌握机构分析 机构综合和机械动力学的基本理论 基本知识和基本技能 并初步具有确定机械运动方案 分析和设计机构的能力以及开发创新的能力 通过对本课程的学习 将为学习机械设计 机械制造以及其他机械性质的专业课程打下基础 5 第一章绪论 二 机器 machine 的组成定义 机器是一种由人为的根据某种使用要求而设计的用来变换或传递能量 物料和信息的执行机械运动的装置 物料 是指被加工的对象 被搬运的重物 6 是能量变换的装置 即可将某种形式的能量变换成机械能 或者把机械能变换成其他形式的能量 例如 内燃机 压气机 涡轮机 电动机和发电机等 是完成有用的机械功或者是搬运物品 例如 起重机 织布机 缝纫机 汽车 飞机和金属切削加工机床等 是用来获得和变换信息 例如 机械式积分仪 计帐机 机器人和绘图仪 机器与其它装置的主要区别是 机器一定要作机械运动 并通过运动来实现能量 物料和信息的变换 7 第一章绪论 现代机器通常由控制系统 信息测量和处理系统 动力部分 传动部分及执行机构系统等组成 机器的三个共同特点 1 都是人为的实物组合 2 各部分之间具有确定的相对运动 3 用来变换或传递能量 物料和信息 8 由若干机械装置组成的 完成特定功能的系统 是一个由确定的质量 刚度和阻尼的物体组成并能完成特定功能的系统 机械零件和构件是组成机械系统的基本要素 它们为完成一定的功能相互联系而分别组成了各个子系统 机械系统 9 机械系统组成 10 机械系统组成 11 机电一体化系统 由动力系统 驱动系统 机械结构系统 传感系统和控制系统五个要素组成 12 第一章绪论 活塞 连杆 曲轴和气缸体 曲柄滑块机构 凸轮 阀杆和气缸体 凸轮机构曲轴 凸轮轴上的齿轮和气缸体 齿轮机构 机构 machanism 用来传递运动和力或改变运动形式的构件系统 13 14 15 机械是机构与机器的总称 机构和机器的区别 机构只是一个构件系统 而机器除构件系统外 还包含电气 液压等其它系统机构只用来传递运动和力 而机器除传递运动和力外 还具有变换或传递能量 物料和信息的功能 16 三 机械原理课程研究的内容 机构结构分析的基本内容 机构的组成机构运动的可能性及具有确定运动的条件机构的组成原理及机构的结构分类如何用简单的图形把机构的结构状况表示出来 即如何绘制机构的运动简图 17 2 机构的运动分析机构运动分析的任务是在不考虑引起机构运动的力的作用的情况下 从几何的观点 求解机构中点的轨迹 位移 速度和加速度 构件的角位移 角速度 角加速度 18 3 机械的动力学问题 A 研究机械在运动过程中作用在各构件上的力的求法和确定机械效率的方法 B 研究在已知外力作用下机械的真实运动C 研究机械的调速问题以及机械中惯性力的平衡问题 19 机械原理课程研究的内容 20 四 学习机械原理课程应达到的基本要求1 对一般由平面机构和简单空间机构 包括蜗轮蜗杆机构 圆锥齿轮机构等 所组成的机械系统能绘出其机构运动简图 计算其自由度 并判定其具有确定运动的条件 并对平面机构组成的基本原理有所了解 2 具有用瞬心法对高 低副机构进行速度分析 和用图解法或解析法对 级机构进行运动分析的基本技能 3 具有按已知的几何条件和运动条件对几种主要的平面机构进行运动设计的某些基本知识和能力 4 初步具有确定简单机械运动方案的能力 21 第一章绪论 5 具有按已知动力学条件分析和设计机械的某些基本知识 6 具有与本课程有关的解题 运算 制图和使用技术资料等方面的基本技能 7 了解一些与本课程有关的最基本的机械实验方法和运用实验方法研究机械的技术 8 了解各种常用机构的性能 特点及适用场合 9 对有关机械原理学科方面的工程常识 重要新技术成就及学科的新的发展趋向有所了解 22 五 本课程的基本学习方法 1 强化 搞清基本概念 着重基本原理的理解和基本设计方法的掌握 不强调系统的理论分析 2 着重理解公式建立的前提 意义和应用 不强调对理论公式的具体推导 3 注意密切联系生产实际 逐步树立工程观点 努力培养解决工程实际问题的能力 23 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 航天飞机正在利用机械臂施放哈勃空间望远镜 六 机械