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机械原理CH01机械原理教师教师：丁瑞华丁瑞华电话电话：第一章第一章 绪论绪论1-1 机械原理课程的地位机械原理课程的地位1-2 本课程研究的对象及内容本课程研究的对象及内容1-3 机械的发展历程机械的发展历程1-1 1-1 机械原理课程的地位机械原理课程的地位 机械原理课程是机械类各专业的技术基础课。先修课程：高等数学、大学物理、机械制图、工程力学等。后续课程：机械设计、机械制造技术基础等。机械原理与其它基础课相比更接近工程实际，比专业课具有更宽的研究面和更广的适应性。教学安排：理论教学+实验。考核方式：闭卷考试。1-2 1-2 本课程研究的对象及内容本课程研究的对象及内容一研究对象机械 机器是指一种执行机械运动装置，可用来变换或传递能量、物料和信息。1.机器电动机、内燃机用来变换能量；汽车、起重机用来传递物料；计算机用来变换信息。机床用来变换物料的形状、尺寸等；机器按其用途可分为两类：将其他形式的能量转换为机械能的机器称为原动机；利用机械能来完成有用功的机器称为工作机。例如：（1）机器的定义 是机器和机构的总称。1-2 1-2 本课程研究的对象及内容本课程研究的对象及内容实例：工件自动装卸装置工业机器人内燃机控制系统控制系统示示教教板板操操作作机机（2）机器的组成和特征 传统的机器由如下三个部分组成：现代机器一般由如下四个部分组成：1-2 1-2 本课程研究的对象及内容本课程研究的对象及内容 机器的特征：1）是一种人为的实物（构件）的组合体；2）组成它们的各部分之间具有确定的相对运动；3）能完成有用的机械功或转换能量。2.机构机构是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置。常见的机构有齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、带传动机构、链传动机构、螺旋机构等。1-2 1-2 本课程研究的对象及内容本课程研究的对象及内容常见的机构：齿轮机构齿轮机构凸轮机构凸轮机构1-2 1-2 本课程研究的对象及内容本课程研究的对象及内容连杆机构连杆机构 机构的特征：1）是一种人为的实物（构件）的组合体；2）组成它们的各部分之间具有确定的相对运动。机器是由各种机构组成的。1-2 1-2 本课程研究的对象及内容本课程研究的对象及内容1.机构的结构分析 1）研究机构是怎样组成的，其组成对运动的影响，以及机构具有确定运动的条件。2）研究机构的组成原理及机构的结构分类。3）如何绘制机构运动简图的问题。2.机构的运动分析 介绍对机构进行运动分析（包含位移、速度及加速度分析）的基本原理及方法。二研究内容1-2 1-2 本课程研究的对象及内容本课程研究的对象及内容（3）机器动力学 1）分析机器在运转过程中其各构件的受力情况，以及这些力的作功情况。2）研究机器在已知外力作用下的运动、机器速度波动的调节和不平衡惯性力的平衡问题。（5）机械传动系统运动方案的设计 研究在进行具体机械设计时机构的选型、组合、变异及机械传动系统运动方案的设计等问题。（4）常用机构的分析与设计 研究常用机构（如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等）的类型、工作原理及运动特性分析和机构设计的基本原理及方法。远古时代使用简单机械：杠杆、车轮、滑轮、斜面、螺旋等。远古时代使用简单机械：杠杆、车轮、滑轮、斜面、螺旋等。1-3 1-3 机械的发展历程机械的发展历程滚木搬运巨石滚木搬运巨石螺旋提水螺旋提水一古代（18世纪中叶）东汉东汉 水力鼓风机水力鼓风机晋代晋代 连连 磨磨1-3 1-3 机械的发展历程机械的发展历程一古代（18世纪中叶）研磨机研磨机1-3 1-3 机械的发展历程机械的发展历程木工车床木工车床一古代（18世纪中叶）1765年年 瓦特瓦特 蒸汽机蒸汽机1.动力的变革1-3 1-3 机械的发展历程机械的发展历程二近代（18世纪中叶20世纪中叶）19世纪，第二次工业革命，世纪，第二次工业革命，电动机电动机和和内燃机内燃机发明，发明，为汽车、飞机的出现提供了可能性为汽车、飞机的出现提供了可能性。1-3 1-3 机械的发展历程机械的发展历程二近代（18世纪中叶20世纪中叶）1886年年 戴姆勒戴姆勒 四轮汽车四轮汽车 1886年年 本茨本茨 汽油发动机三轮车汽油发动机三轮车1903年，莱特兄弟制造的第一架动力飞机试飞成功。年，莱特兄弟制造的第一架动力飞机试飞成功。1-3 1-3 机械的发展历程机械的发展历程二近代（18世纪中叶20世纪中叶）19世纪中叶，发明了世纪中叶，发明了转炉炼钢法转炉炼钢法，从那时一直到，从那时一直到现在，钢铁始终是制造机械最主要的材料。现在，钢铁始终是制造机械最主要的材料。1-3 1-3 机械的发展历程机械的发展历程二近代（18世纪中叶20世纪中叶）2.材料的变革 钢铁的大量出现，改变了整个世界。正如美国著名钢铁的大量出现，改变了整个世界。正如美国著名科普作家阿西莫夫所说，科普作家阿西莫夫所说，“廉价的钢铁，使工业奇迹从廉价的钢铁，使工业奇迹从梦想变成了现实。从此，铁路在大陆上延伸，钢铁巨轮梦想变成了现实。从此，铁路在大陆上延伸，钢铁巨轮横渡大洋，钢铁大桥横跨江河，摩天大楼冲天而起，汽横渡大洋，钢铁大桥横跨江河，摩天大楼冲天而起，汽车诞生了，拖拉机更耐用了，新型坚固的大炮出现在战车诞生了，拖拉机更耐用了，新型坚固的大炮出现在战场场总之，铁的时代结束了，钢的时代开始了总之，铁的时代结束了，钢的时代开始了!”18世纪末，现代世纪末，现代车床车床的雏形在英国问世；的雏形在英国问世；19世纪中叶世纪中叶,通用机床通用机床的各种类型已大体齐备；的各种类型已大体齐备；19世纪末，世纪末，自动机床、大型机床自动机床、大型机床出现。出现。1-3 1-3 机械的发展历程机械的发展历程二近代（18世纪中叶20世纪中叶）3.加工手段的变革 社会需求日益增长。社会需求日益增长。20世纪初叶，机械制造进入世纪初叶，机械制造进入了了大批量生产模式大批量生产模式的时代。的时代。1-3 1-3 机械的发展历程机械的发展历程二近代（18世纪中叶20世纪中叶）4.生产模式的变革 标志：美国福特汽车的生产。标志：美国福特汽车的生产。高速化高速化自动化精密化近近代代机机械械的的发发展展趋趋向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 18世纪，欧拉首次提出采用渐开线作为齿轮的齿廓；世纪，欧拉首次提出采用渐开线作为齿轮的齿廓；20世纪各种大传动比、结构紧凑的新型传动，高速的世纪各种大传动比、结构紧凑的新型传动，高速的步进机构，精密的滚动螺旋传动步进机构，精密的滚动螺旋传动 1-3 1-3 机械的发展历程机械的发展历程二近代（18世纪中叶20世纪中叶）5.机构与传动变革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机构构结结构构学学 机机构构运运动动学学 机机器器静静力力学学 机机器器动动力力学学机机械械零零件件设设计计1-3 1-3 机械的发展历程机械的发展历程1-3 1-3 机械的发展历程机械的发展历程二近代（18世纪中叶20世纪中叶）6.机械理论和设计方法的建立到到20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。清洗飞机的机器人清洗飞机的机器人汽车装配机器人汽车装配机器人工业机器人工业机器人1-3 1-3 机械的发展历程机械的发展历程三现代（20世纪中叶）1.机器人的出现水下扫雷机器人水下扫雷机器人爬壁机器人爬壁机器人特种机器人三现代（20世纪中叶）1.机器人的出现1-3 1-3 机械的发展历程机械的发展历程 20世纪最后世纪最后30年，计算机计算代替了手工计算法和年，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、动图解方法。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。态设计等现代设计方法迅速发展。1-3 1-3 机械的发展历程机械的发展历程2.机械理论和设计方法面目一新三现代（20世纪中叶）现代意义上的机械设计已经离不开计算机了。现代意义上的机械设计已经离不开计算机了。谢谢！