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1、1.1 本 課 程 研 究 的 對 象 及 內 容1.2 學 習 本 課 程 的 目 的1.3 如 何 進 行 本 課 程 的 學 習1.4 機 械 原 理 學 科 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 簡 介第 一 章 緒 論 本 章 重 點 、 難 點 本 章 主 要 介 紹 本 課 程 的 研 究 對 象 和 主 要 內 容 。 重 點 是 熟 悉 本 課 程 的 研 究 對 象 以 及 研 究 內 容 ，對 學 科 發(fā) 展 動 向 有 一 定 了 解 。 難 點 是 掌 握 機 構 、 機 器 、 機 械 的 基 本 概 念 、 它們 的 作 用 、 區(qū) 別 與 聯(lián) 系 。 1.1 本 課 程 研 究 的

2、對 象 及 內 容 機 械 原 理 又 稱 機 器 理 論 與 機 構 學 ， 是 機 械 工 程 各 專業(yè) 的 一 門 重 要 的 技 術 基 礎 課 程 。 本 課 程 的 理 論 知 識 對 于 機械 的 設 計 、 制 造 、 運 行 、 維 修 等 方 面 具 有 十 分 重 要 的 作 用 。 機 械 原 理 的 研 究 對 象 是 機 械 ， 研 究 內 容 是 有 關 機 械 的基 本 理 論 問 題 。 機 械 是 機 構 與 機 器 的 總 稱 。 機 構 的 定 義 :用 來 傳 遞 與 變 換 運 動 和 力 的 可 動 的 裝 置 。 常 用 的 機 構 包 括 連

3、桿 機 構 、 凸 輪 機 構 、 齒 輪 機 構 、 齒輪 系 、 間 歇 運 動 機 構 、 螺 旋 機 構 、 萬 向 聯(lián) 軸 器 等 。 機 器 的 定 義 ： 一 種 用 來 變 換 或 傳 遞 能 量 、 物 料 與 信 息的 機 構 的 組 合 。 實 例 ： 縫 紉 機 、 洗 衣 機 、 各 類 機 床 、 運 輸 車 輛 、 農 用機 器 、 起 重 機 等 。 注 意 ： 機 構 的 數(shù) 量 是 有 限 的 。 機 器 與 機 構 之 間 的 關 系 機 器 是 由 機 構 組 成 的 。 連 桿 機 構 齒 輪 機 構 凸 輪 機構 例 如 ， 圖 示 單 缸 內 燃

4、機 中 就 包 含 了 三 種 常 用 機 構 ： 連桿 機 構 、 齒 輪 機 構 、 凸 輪 機 構 。 機 構 的 作 用 ： 一 是 用 來 將 一 種 運 動 形 式 （ 如 旋 轉 ） 變換 成 另 外 一 種 運 動 形 式 ， 二 是 用 來 傳 遞 動 力 。 機 器 的 作 用 ： 代 替 或 減 輕 人 類 勞 動 ， 或 將 一 種 能 量（ 物 料 、 信 息 ） 形 式 轉 換 成 另 一 種 形 式 。動 力 機 器 完 成 能 量 的 轉 換 。 工 作 機 器 完 成 有 用 的 機 械 功 或 搬 運 物 品 。 信 息 機 器 完 成 信 息 的 傳 遞

5、和 變 換 。機 器 的 類 別 隨 著 科 學 技 術 的 發(fā) 展 ， 機 器 的 內 涵 在 不 斷 變 化 。 但 是 ，機 器 完 成 運 動 變 換 和 動 力 傳 遞 或 轉 換 的 本 質 屬 性 不 會 改 變 。現(xiàn) 代 科 技 在 機 器 中 的 應 用 ， 只 是 使 機 器 具 有 信 息 化 、 智 能 化 和 柔 性 化 。 其 中 實 現(xiàn) 機 械 運 動 的 執(zhí) 行 機 構 系 統(tǒng) 是 機 器 的 核 心 ， 機器 中 各 個 機 構 通 過 有 序 的 運 動 和 動 力 傳 遞 來 最 終 實 現(xiàn) 功 能變 換 ， 完 成 工 作 過 程 。 機 器 中 的 運

6、 動 單 元 體 稱 為 構 件 。 因 此 ， 機 器 是 把 一 個 或 幾 個 構 件 的 運 動 ， 變 換 成 其 他構 件 所 需 的 具 有 確 定 運 動 的 構 件 系 統(tǒng) ?？?制 系 統(tǒng) 。信 息 測 量 和 處 理 系 統(tǒng) 由 計 算 機 來 完 成 的 部 分 。傳 動 部 分 及 執(zhí) 行 機 構 系 統(tǒng) 完 成 工 作 過 程 。機 器 的組 成 自 動 洗 衣 機 的 組 成 ： 控 制 器 (控 制 部 分 )電 動 機 (原 動 部 分 ) 減 速 器 (傳 動 部 分 )波 輪 (工 作 部 分 )帶 (傳 動 部 分 ) 本 課 程 主 要 包 括 以 下

7、 內 容 ： 機 構 結 構 分 析 的 基 本 知 識 。 機 構 的 運 動 分 析 。 機 器 動 力 學 。 常 用 機 構 的 分 析 與 設 計 。 機 械 系 統(tǒng) 的 方 案 設 計 。 本 課 程 是 研 究 機 構 和 機 械 運 動 簡 圖 設 計 的 一 門 重 要 技 術基 礎 課 程 。 機 械 原 理 所 學 的 內 容 是 有 關 機 械 的 基 礎 知 識 ， 是 機 械 類 各專 業(yè) 必 修 的 一 門 重 要 的 技 術 基 礎 課 程 。1.2 學 習 本 課 程 的 目 的（ 1） 為 學 習 好 機 械 類 有 關 專 業(yè) 課 打 好 理 論 基 礎

8、。（ 2） 為 機 械 新 產 品 的 創(chuàng) 新 設 計 打 下 良 好 基 礎 。（ 3） 為 現(xiàn) 有 機 械 的 合 理 使 用 和 改 進 打 好 基 礎 。（ 4） 現(xiàn) 代 世 界 各 國 間 的 競 爭 主 要 表 現(xiàn) 為 綜 合 國 力 的 競 爭 。 1.3 如 何 進 行 本 課 程 的 學 習 搞 清 基 本 概 念 ， 理 解 基 本 原 理 ， 掌 握 機 構 分 析 和 綜 合 的 基 本方 法 。 著 重 研 究 以 下 兩 大 部 分 內 容 ： 1、 研 究 各 種 機 構 和 機 器 所 具 有 的 一 般 共 性 問 題 。 2、 研 究 各 種 機 器 中 常

9、 用 的 一 些 機 構 的 性 能 及 其 設 計 方 法 ，以 及 機 械 系 統(tǒng) 方 案 設 計 的 問 題 。 注 意 培 養(yǎng) 運 用 所 學 基 本 理 論 和 方 法 去 發(fā) 現(xiàn) 、 分 析 和 解 決 工程 實 際 問 題 的 能 力 。 養(yǎng) 成 綜 合 分 析 、 全 面 考 慮 問 題 的 習 慣 。 堅 持 科 學 嚴 謹 、 一 絲 不 茍 的 工 作 作 風 ， 講 求 實 效 的 工 程 觀 點 。 深 刻 理 解 課 程 中 的 基 本 概 念 。 掌 握 機 械 運 動 簡 圖 的 畫 法 ， 并 習 慣 用 簡 圖 來 認 識 機 構 和 機器 。 掌 握 本

10、課 程 的 基 本 研 究 方 法 ， 如 速 度 瞬 心 法 、 矢 量 方 程 圖解 法 等 。 掌 握 各 種 典 型 機 構 的 結 構 、 分 析 和 設 計 方 法 。 善 于 將 前 后 內 容 聯(lián) 系 ， 融 會 貫 通 。 善 于 理 論 聯(lián) 系 實 際 ， 多 看 多 想 。 復 習 有 關 例 題 、 習 題 ， 歸 納 總 結 解 題 思 路 。具 體 要 求 ： 應 用 領 域 擴 大 上 天 (太 空 探 險 )、 入 地 (水 平 鉆 探 )、下 海 (深 海 勘 探 、 打 撈 作 業(yè) )、 甚 至 鉆 入 人 體 內 (血 管 清理 )。與 其 他 學 科 的

11、 交 叉 滲 透 作 用 增 強 與 電 子 工 程 、 計算 機 科 學 、 控 制 工 程 、 材 料 科 學 、 生 物 醫(yī) 學 等 相 互 滲透 ， 誕 生 了 若 干 新 學 科 。 如 機 械 電 子 學 、 仿 生 機 械 學 、機 器 人 機 械 學 、 機 械 CAD等 。新 機 構 不 斷 涌 現(xiàn) 如 自 控 機 構 、 機 器 人 機 構 、 仿 生機 構 、 柔 性 及 彈 性 機 構 、 機 電 氣 液 綜 合 機 構 等 。注 重 機 械 的 動 力 性 能 在 機 械 分 析 與 綜 合 時 ， 由 只考 慮 運 動 性 能 過 渡 到 同 時 考 慮 其 動 力

12、 性 能 。機 械原 理學 科的 發(fā)展 1.4 機 械 原 理 學 科 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 簡 介 多 種 星 際 探 測 器 和平號空間站國際空間站 空 中 客 車 A380的 最大 載 客 量 為 840人 ， 最 大航 程 16,000 km， 是 目前 全 球 載 客 量 最 大 的 飛 機 。 波 音 777-200LR客機 的 載 客 量 為 301人 ， 最大 飛 行 距 離 為 17,500 km， 是 目 前 世 界 上 航 程最 遠 的 客 機 。 深 井 鉆 探 設 備沙 漠 石 油 鉆 探 作 業(yè)定 向 鉆 井 是 一 種 新 技 術 ， 可 不 用 移 動 井 架 就 能

13、 實 現(xiàn) 遠 距 離 水 平 鉆 探 。 海 洋 石 油鉆 探 平 臺 海底探索 救 助 打 撈 形 形 色 色 的 水 下 機 器 人6000米 水 下 機 器 人 人 體 器 官 內 的 微 型 機 器 人 醫(yī) 療機 器人 正輔 助心 臟病 手術 磁 懸 浮 列 車的 動 力 學 特 性 是懸 浮 控 制 與 走 行控 制 的 關 鍵 因 素 磁 懸 浮 列 車的 運 行 速 度 高 達550 km/h 仿 生 機 構 學 的 研 究 一 直 受 到 很 大 重 視 。 不 少 國家 積 極 開 展 對 人 的 手 指 、 手 腕 和 手 臂 的 結 構 、 動 作原 理 和 運 動 范

14、圍 的 分 析 研 究 ， 已 研 制 出 各 種 多 自 由度 的 生 物 電 控 或 聲 控 的 機 械 假 手 ， 造 福 于 人 類 。 同時 ， 各 種 仿 生 步 行 機 構 也 不 斷 被 研 究 出 來 。 另 外 ， 通 過 研 制 蛇 形 機 構 來 探 測 管 道故 障 ； 通 過 魚 游 機 構 研 制 來 解 決 深 水 探 測 問 題 。 隨 著 人 們 對 各 種 仿 生 機 構 的 深 入 研 究 ，將 會 有 利 于 創(chuàng) 造 出 各 種 新 穎 的 、 具 有 特 殊功 能 的 新 機 構 來 。 中國首臺擬人形機器人 翩翩起 舞的機器人 仿 真 美 女機 器

15、 人 各 式 各 樣 的 仿 生 機 械 隨 著 現(xiàn) 代 科 學 技 術 的 發(fā) 展 ， 20世 紀 80年 代 中 后 期 興 起 了 對 微 型 機 械（ 或 稱 為 微 型 機 電 系 統(tǒng) ） 的 研 制 ， 以 適 應 生 物 、 環(huán) 境 控 制 、 醫(yī) 學 、 航 空 航天 、 數(shù) 字 通 信 、 傳 感 技 術 、 靈 巧 武 器 等 領 域 在 微 小 型 化 方 面 提 出 的 日 益 增長 的 要 求 。 微 型 機 械 在 尺 度 、 構 造 、 材 料 、 制 造 方 法 和 工 作 原 理 等 方 面 都 與 傳 統(tǒng)機 械 截 然 不 同 。 微 型 機 械 具 有 體 積 小 、 重 量 輕 、 能 耗 低 、 集 成 度 高 和 智 能化 高 等 特 點 ， 它 與 多 門 學 科 緊 密 結 合 。 微 型 機 械 的 出 現(xiàn) 還 推 動 了 處 于 機 械 原 理 學 科 前 沿 的 微 型 光 -機 -電 學 分支 的 產 生 ， 開 始 了 對 微 型 機 構 的 尺 寸 效 應 、 精 確 度 、 運 動 變 換 和 動 力 傳 遞以 及 運 動 過 程 中 動 態(tài) 特 性 等 的 研 究 。