机械原理课件A(清华大学)0.ppt

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1、精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所机械原理清华大学精密仪器与机械学系清华大学精密仪器与机械学系设计工程研究所设计工程研究所精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所绪绪 论论0.1 0.1 机械发展的历史回顾机械发展的历史回顾0.2 0.2 机械原理课程研究的对象机械原理课程研究的对象0.3 0.3 机械原理课程的研究内容机械原理课程的研究内容0.4 0.4 机械原理课程的地位及学习课程的目的机械原理课程的地位及学习课程的目的0.5 0.5 机械原理课程的学习方法机械原理课程的学习方法0.6 0.6 机械原理教学环节机械原理教学环节0.7

2、 0.7 机械原理成绩评定机械原理成绩评定0.8 0.8 机械原理参考文献机械原理参考文献精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所0.1 0.1 机械发展的历史回顾机械发展的历史回顾当今社会高度的物当今社会高度的物质文明是以近代机械工文明是以近代机械工业的的飞速速发展展为基基础建建立起来的，人立起来的，人类生活的不断改善也与机械工生活的不断改善也与机械工业的的发展展紧密相密相连。机械是人机械是人类用以用以转换能量和借以减能量和借以减轻体力体力劳动、提高生、提高生产率率的主要工具的主要工具。机械工机械工业是国民是国民经济的支柱工的支柱工业之一。之一。机械机械工业工业是社

3、会生是社会生产力力发展水平的重要展水平的重要标志志。精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所0.1 0.1 机械发展的历史回顾机械发展的历史回顾五千年前已开始使用五千年前已开始使用简单的的纺织机械；晋朝机械；晋朝时在在连机椎和水碾中机椎和水碾中应用了用了凸凸轮原理；西原理；西汉时应用用轮系系传动原理制成了指南原理制成了指南车和和记里鼓里鼓车；东汉张衡衡发明的候明的候风地地动仪是世界上第一台地震是世界上第一台地震仪。目前。目前许多机械中仍在采用的青多机械中仍在采用的青铜轴瓦和金属人字瓦和金属人字圆柱柱齿轮，在我国，在我国东汉年代的文物中都可以找到它年代的文物中都可以找到

4、它们的原始形的原始形态。我国古代在机械研我国古代在机械研制方面有制方面有许多杰出多杰出的的发明明创造。造。精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所0.1 0.1 机械发展的历史回顾机械发展的历史回顾18世世纪初以蒸汽机的出初以蒸汽机的出现为代表代表产生了第一次生了第一次产业革命，人革命，人们开始开始设计制造各种各制造各种各样的机械，例如的机械，例如纺织机、火机、火车、汽、汽轮船。船。哈格里沃斯哈格里沃斯发明的明的“珍妮珍妮纺纱机机”法国法国陆军技技术军官古官古诺发明了世明了世界上第一界上第一辆蒸汽蒸汽动力力车精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程

5、研究所0.1 0.1 机械发展的历史回顾机械发展的历史回顾19世世纪到到20世世纪初的第二次初的第二次产业革命，随着内燃机的出革命，随着内燃机的出现，促，促进了汽了汽车、飞机等运机等运输工具的出工具的出现和和发展。展。1898年年问世的世的“雷雷诺”牌汽牌汽车“圣路易斯精神圣路易斯精神”号号飞机机1927年美国人林德伯格年美国人林德伯格驾驶着它完成了人着它完成了人类首次不着首次不着陆飞越大西洋的壮越大西洋的壮举。精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所0.1 0.1 机械发展的历史回顾机械发展的历史回顾20世世纪中后期，以机中后期，以机电一体化技一体化技术为代表，在机

6、器人，航空航代表，在机器人，航空航天，海洋天，海洋舰船等船等领域开域开发出了众多高新机械出了众多高新机械产品，如火箭、品，如火箭、卫星、星、宇宙宇宙飞船、空船、空间站、航空母站、航空母舰、深海探、深海探测器等器等国国际太空站太空站航天航天飞机正在利用机械臂施放哈勃机正在利用机械臂施放哈勃空空间望望远镜精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所0.1 0.1 机械发展的历史回顾机械发展的历史回顾展望展望刚刚到来的到来的21世世纪，智能机械、微型机构、仿生机械的蓬，智能机械、微型机构、仿生机械的蓬勃勃发展，将促展，将促进材料、信息、材料、信息、计算机技算机技术、自、自动化等

7、化等领域的交叉与域的交叉与融合，融合，进一步丰富和一步丰富和发展机械展机械基础基础学科知学科知识。用光刻技用光刻技术做成的微米尺寸的微机械做成的微米尺寸的微机械蜘蛛形探雷机器人蜘蛛形探雷机器人精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所0.1 0.1 机械发展的历史回顾机械发展的历史回顾机械科学与技术发展或许是我们限定思维所机械科学与技术发展或许是我们限定思维所难以展望的，但人们在机械创新的漫漫征程中所难以展望的，但人们在机械创新的漫漫征程中所积累的机械设计基础知识为我们提供了认识和改积累的机械设计基础知识为我们提供了认识和改造客观世界的基础。造客观世界的基础。精密仪器与

8、机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所有关机械的几个问题有关机械的几个问题什么是机械？其含义包括哪些？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？各行各业的机器组成有没有共同的特点？能否进行总结？能否进行总结？其共同特征或者共同之处在何处？其共同特征或者共同之处在何处？能否进行专门研究？能否进行专门研究？机械原理课程授课目的是什么？机械原理课程授课目的是什么？精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所0.2 0.2 机械原理课程研究的对象机械原理课程研究的对象机器机器具有确定的运动具有确定的运动可以实现能量转换、可以实现能量转换、或

9、完成有用机械功或完成有用机械功精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所0.2 0.2 机械原理课程研究的对象机械原理课程研究的对象机器的共同特征：机器的共同特征：1.组成：组成：2.由一系列人为的机件组合而成由一系列人为的机件组合而成2.运动特性：运动特性：组成的各部分之间具有确定的运动组成的各部分之间具有确定的运动3.功、能关系：功、能关系：能够代替人的劳动完成有用功或者实现能量的能够代替人的劳动完成有用功或者实现能量的转换转换精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所机构机构具有完全确定的相对运动具有完全确定的相对运动0.2 0.2 机械原

10、理课程研究的对象机械原理课程研究的对象精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所机构的共同特征：机构的共同特征：1.组成：组成：由一系列人造的机件组成由一系列人造的机件组成2.运动特性：运动特性：组成的各部分之间具有确定的相对运动组成的各部分之间具有确定的相对运动0.2 0.2 机械原理课程研究的对象机械原理课程研究的对象机构：传递运动和动力的机件组合，如传递回转运动、往复运机构：传递运动和动力的机件组合，如传递回转运动、往复运动，实现复杂的运动规律和复杂的运动轨迹。动，实现复杂的运动规律和复杂的运动轨迹。精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究

11、所机器组成：机器组成：原动机部分原动机部分执行部分执行部分传动部分传动部分操纵控制部分操纵控制部分机械：机械：机器与机构的总称机器与机构的总称0.2 0.2 机械原理课程研究的对象机械原理课程研究的对象精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所随着科学技术的发展，机械概念得到了进一步的扩展：随着科学技术的发展，机械概念得到了进一步的扩展：某些情况下，机件不再是刚体，加入柔性构件，气体、液体等也可某些情况下，机件不再是刚体，加入柔性构件，气体、液体等也可参与实现预期的机械运动。参与实现预期的机械运动。利用光电、电磁物理效应，实现能量传递或运动转换或实现动作的利用光电、电磁

12、物理效应，实现能量传递或运动转换或实现动作的一类机构，应用也十分广泛。例如，采用继电器机构实现电路的闭一类机构，应用也十分广泛。例如，采用继电器机构实现电路的闭合与断开；电话机采用磁开关机构，提起受话器时，接通线路进行合与断开；电话机采用磁开关机构，提起受话器时，接通线路进行通话，当受话器放到原位时断路。通话，当受话器放到原位时断路。机器内部包含了大量的控制系统和信息处理、传递系统。机器内部包含了大量的控制系统和信息处理、传递系统。机器不仅能代替人的体力劳动，还可代替人的脑力劳动。除了工业机器不仅能代替人的体力劳动，还可代替人的脑力劳动。除了工业生产中广泛使用的生产中广泛使用的工业机器人工业机

13、器人，还有应用在航空航天、水下作业、，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清洁、医疗以及家庭服务等领域的 服务型服务型机器人。机器人。0.2 机械原理课程研究的对象机械原理课程研究的对象精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所“金山词霸金山词霸”对机器、机构、机械的解释对机器、机构、机械的解释机械机械 machine;machinerymachine;machinery利用力学原理构成的装置利用力学原理构成的装置0.2 0.2 机械原理课程研究的对象机械原理课程研究的对象机器：机器：machine;mechinery;engine;appara

14、tus machine;mechinery;engine;apparatus 由零部件组装成的由零部件组装成的装置装置,可以运转可以运转,用来代替人的劳动、作能量变换或产生有用功用来代替人的劳动、作能量变换或产生有用功机构机构 mechanismmechanism：机械的内部构造或机械内部的各个组成部分？机械的内部构造或机械内部的各个组成部分？精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所0.3 0.3 机械原理课程研究的内容机械原理课程研究的内容1.机构的运动设计机构的运动设计1)机构的组成机构的组成2)典型机构的类型、特点、功能及运动设计方法典型机构的类型、特点、功能及

15、运动设计方法机构相同 机器不同精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所2.机械的动力设计机械的动力设计1)机械的平衡机械的平衡2)机械速度波动调节机械速度波动调节3)机械系统的动力分析机械系统的动力分析A）机械运转过程中若干动力学问题机械运转过程中若干动力学问题B）改善机械动力性能的设计方法改善机械动力性能的设计方法0.3 0.3 机械原理课程研究的内容机械原理课程研究的内容精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所3.机械系统方案设计机械系统方案设计1 1）设计内容）设计内容）设计内容）设计内容22）设计方法）设计方法）设计方法）设计方法33

16、）设计思想）设计思想）设计思想）设计思想44）设计过程）设计过程）设计过程）设计过程创新的主要阶段创新的主要阶段可行方案可行方案最优方案最优方案0.3 0.3 机械原理课程研究的内容机械原理课程研究的内容精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所机械动力学机械动力学机构学机构学机构的运动分析与综合机构的运动分析与综合机构的结构分析与综合机构的结构分析与综合几种常见的机构几种常见的机构机械的平衡机械的平衡机械速度波动调节机械速度波动调节机械系统的动力分析机械系统的动力分析机械系统方案设计机械系统方案设计0.3 0.3 机械原理课程研究的内容机械原理课程研究的内容精密仪器与

17、机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所0.4 0.4 机械原理课程的地位及学习课程的目的机械原理课程的地位及学习课程的目的机械工业是国民经济的基础机械工业是国民经济的基础运动方案的设计和更新直接影响机械产品或设备设计的成运动方案的设计和更新直接影响机械产品或设备设计的成败、优劣以及生产效率的提高败、优劣以及生产效率的提高产品设计和开发过程中最关键、最难的便是功能原理创新产品设计和开发过程中最关键、最难的便是功能原理创新基础课程基础课程技术基础课程技术基础课程专业课程专业课程机械原理机械原理更接近工程实际更接近工程实际知识面更宽、适应性更广知识面更宽、适应性更广精密仪器与机械学

18、系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所0.4 0.4 机械原理课程的地位及学习课程的目的机械原理课程的地位及学习课程的目的机械原理教学的总目标：机械原理教学的总目标：培培养养学学生生在在信信息息技技术术时时代代条条件件下下的的综综合合设设计计能能力力、创创新新设设计计能能力力和工程实践能力和工程实践能力。强强调调工工程程教教育育的的科科学学化化，着着眼眼于于培培养养站站得得高高、看看得得远远，能能进进行行总总体策划和系统设计、主持产品设计的体策划和系统设计、主持产品设计的工程大师工程大师。机械图示基础机械图示基础 Engineering Graphics Representatio

19、n机械原理机械原理机械原理机械原理（机械系统方案设计）（机械系统方案设计）（机械系统方案设计）（机械系统方案设计）Mechanical System Mechanical System Conceptual DesignConceptual Design机械系统结构设计机械系统结构设计机械系统结构设计机械系统结构设计Engineering Engineering Design of Design of Mechanical Mechanical SystemSystem精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所学习目的：学习目的：为学习机械设计和机械类有关专业课以及掌握

20、新的为学习机械设计和机械类有关专业课以及掌握新的科学技术打好工程技术的理论基础科学技术打好工程技术的理论基础为机械的合理使用和革新改造打好良好基础为机械的合理使用和革新改造打好良好基础为产品的创新设计奠定基础为产品的创新设计奠定基础0.4 0.4 机械原理课程的地位及学习课程的目的机械原理课程的地位及学习课程的目的精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所0.5 0.5 机械原理课程的学习方法机械原理课程的学习方法学习知识的同时，注重能力的培养学习知识的同时，注重能力的培养注重实践和实验，增强动手能力注重实践和实验，增强动手能力重视逻辑思维能力培养的同时，加强形象思维重

21、视逻辑思维能力培养的同时，加强形象思维能力的培养能力的培养注意将理论力学的知识与本课程学习灵活结合注意将理论力学的知识与本课程学习灵活结合将课程的分析方法和实际相结合将课程的分析方法和实际相结合1.参观国家工科机械基础教学基地参观国家工科机械基础教学基地2.考察组成实际机械的机构考察组成实际机械的机构精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所0.6 0.6 机械原理课程教学环节机械原理课程教学环节6.网上交流与答疑网上交流与答疑1.课堂讲授课堂讲授2.一般作业一般作业3.3.基本实验基本实验4.专题讨论课专题讨论课5.综合训练环节综合训练环节精密仪器与机械学系精密仪器与

22、机械学系 设计工程研究所设计工程研究所 基本实验安排基本实验安排第三周：机构运动简图绘制（2学时实验）学时实验）第八周：齿轮范成加工原理设计型实验 (开放式实验：第810周）地点地点:精密仪器系精密仪器系3310室或室或33080.6 机械原理课程教学环节机械原理课程教学环节精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所0.7 0.7 机械原理课程成绩评定机械原理课程成绩评定序号序号考察项目考察项目成成 绩绩 比比例例备注备注1期末考试成绩期末考试成绩50%开卷考试开卷考试2平平时时课课后后作作业业成绩成绩10%3基本实验成绩基本实验成绩151.机构运动简图测绘机构运动简图

23、测绘5%2.齿齿轮轮范范成成加加工工原原理理设设计计型型实实验验10%4综综合合训训练练环环节节成绩成绩251.专题讨论课专题讨论课52.调调研研、小小论论文文撰撰写写：机机械械发发展展史等史等53.机械系统方案设计机械系统方案设计151)期末考试的成绩计算表期末考试的成绩计算表精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所序号序号考察项目考察项目成绩比例成绩比例备注备注1免试项目成绩免试项目成绩50%题目题目1：实际工程中机构运动简图绘制：实际工程中机构运动简图绘制与新机构方案构思与新机构方案构思10%题目题目2：复杂机构计算机模拟：复杂机构计算机模拟（运动分析）（运动分

24、析）10%题目题目3：组合机构设计与搭接：组合机构设计与搭接15%题目题目4：机构性能实验与评价：机构性能实验与评价15%2平时课后作业成绩平时课后作业成绩10%3基本实验成绩基本实验成绩151.机构运动简图测绘机构运动简图测绘5%2.齿轮范成加工原理设计型实验齿轮范成加工原理设计型实验10%4综合训练环节成绩综合训练环节成绩251.专题讨论课专题讨论课52.调研、小论文撰写：机械发展史等调研、小论文撰写：机械发展史等53.机械系统方案设计机械系统方案设计152)参加免试的成绩计算表参加免试的成绩计算表0.7 0.7 机械原理课程成绩评定机械原理课程成绩评定精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系

25、 设计工程研究所设计工程研究所0.8机械原理课程参考书目机械原理课程参考书目q申永胜申永胜 机械原理机械原理 清华大学出版社清华大学出版社 2000 2000q申永胜申永胜 机械原理辅导与习题机械原理辅导与习题 清华大学出版社清华大学出版社 2000 2000q 机械原理机械原理(第第5 5版版)孙桓主编孙桓主编 高等教育出版社高等教育出版社,1996,1996q 机械原理机械原理(第第2 2版版)祝毓琥主编祝毓琥主编 高等教育出版社高等教育出版社,1986,1986qTheory Of Machines And Mechanisms/Joseph Edward Theory Of Machi

26、nes And Mechanisms/Joseph Edward ShigleyShigley&John Joseph&John Joseph UickerUicker.1980.1980qMechanisms and Dynamic of Mechanisms and Dynamic of MachineneryMachinenery,Hamilton H.,Hamilton H.MahieMahie,Fred W.Fred W.OcvirkOcvirk,1987,1987精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所0.8机械原理课程参考书目机械原理课程参考书目精密仪器

27、与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所1.中国机械发展史2.世界机械发展史3.机器人发展史4.微型机器人发展史5.机械原理发展史6.机械设计发展史7.CAD与CAM发展史8.智能结构发展史9.智能机械发展史10.数控机床发展史数控机床发展史11.机床发展史机床发展史12.精密仪器发展史精密仪器发展史13.航天器发展史航天器发展史14.航空器发展史航空器发展史15.微机械发展史微机械发展史16.纳米科学发展史纳米科学发展史17.摩擦学发展史摩擦学发展史18.机械工程教育发展史机械工程教育发展史综合训练环节综合训练环节(1)撰写机械小论文撰写机械小论文小论文题目：小论文题目：精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 设计工程研究所设计工程研究所注意事项：注意事项：1.本次训练是对文献的调研和总结，引用处要标注参考文献，应查阅大量文章和资料，不允许只拷贝1、2篇文献。2.要达到对机械学科发展整个概况的了解；另一方面，锻炼调研和总结说明的能力。3.反对抄袭，一经发现，以零分记。综合训练环节综合训练环节(1)撰写机械小论文撰写机械小论文本周开始，第4周上交。