2025/6/241機械原理機電工程學院機械設計研究室TheoryofMachinesandMechanisms2025/6/242第1章緒論1－1

本課程研究的對象和內容1－2

學習本課程的目的1－3

如何進行本課程的學習1－4

機械原理學科發展現狀簡介(Introduction)2025/6/243機械原理：緒論1-1本課程研究的對象和內容本課程的研究對象機械（Machinery)：機器和機構的總稱機器(Machine)的特征舉例人為的實物組合各運動單元間具有確定的相對運動實現能量轉換或完成有用的機械功國家標準對機器的定義：機器是執行機械運動的裝置，用來變換或傳遞能量、物料與信息。羅馬工程師特魯威：公元前1世紀“機器是一種高強度材料做成的聯接體，是在舉起與搬運重物時發揮極大功效的木質器械”二種定義的區別與機器的類型2025/6/244機械原理：緒論1－1本課程研究的對象和內容本課程的研究對象機械（Machinery)：機器和機構的總稱機構(Mechanism)

說明具有機器的前二個特征用來傳遞運動和力的、有一個構件為機架的構件系統機構一般被認為是由剛性件組成的。而現代機構中除了剛性件以外，還可能有彈性件和電、磁、液、氣、聲、光…等元件。這類機構稱為廣義機構。常用機構

(commonlyusedmechanisms)2025/6/245機械原理:緒論1－1本課程研究的對象和內容本課程研究的對象本課程研究的內容認識機構設計機構

可概括為：機構的分析（mechanismanalysis)與機構的綜合（mechanism

synthesis)2025/6/246機械原理:緒論1－2學習本課程的目的◆機械原理是機械類各專業的一門主干技術基礎課程；◆機械工業是國家綜合國力發展的基石，機械原理課程在培養機械方面的創造型人才中將起到不可或缺的重要作用。2025/6/247機械原理:緒論1－３如何進行本課程的學習

掌握本課程的特點

注重理論聯系實際

逐步建立工程觀點

認真對待每個教學環節2025/6/248

機器潘存云教授研制2025/6/249專業相關設備數控三維鉆床

低壓鑄造機

摩擦壓力機

鍛壓機數控車床2025/6/2410化工機械圖發酵罐

電加熱反應鍋

WZI型外加熱式真空蒸發器

ZJG型內加熱攪拌真空干燥機板框壓濾機振動篩2025/6/2411內燃機箱體活塞連桿曲軸齒輪凸輪推桿1.箱體cylinder2.活塞piston3.連桿coupler4.曲軸crank5、6.齒輪gears7.凸輪cam8.推桿follower2025/6/2412內燃機combustionengine箱體+活塞、連桿、曲軸齒輪凸輪、推桿曲柄滑塊機構齒輪機構凸輪機構內燃機箱體活塞連桿曲軸齒輪凸輪推桿2025/6/2413常用機構2025/6/24142025/6/2415認識機構對已有的各種類型的機構進行分析（analysis),包括認識其結構、運動、靜力和動力性能等。結構分析機構運動的可能性、確定性機構的組成原理動力學分析機構中力和質量與運動的關系速度波動的調節運動學分析位置、位移、速度、加速度分析靜力學分析機構的自鎖性、力的傳遞關系機構的慣性力平衡2025/6/2416設計機構根據給出的運動和動力要求，設計出機構或機構的組合系統來滿足這一運動和動力要求。僅限于根據運動和動力要求，確定機構各部分與運動相關的尺寸；

本課程要解決的問題

屬于機械設計課程的范疇

機械設計方案設計

結構設計

不涉及各個具體零件的強度計算，具體形狀和結構、材料選擇等因素；設計結果是機構運動簡圖，而非工程化的設計圖。因此常用“綜合”（synthesis)二字來代替“設計”2025/6/2417掌握本課程的特點

本課程要用到物理、數學、力學、機械制圖和工程材料及機械制造基礎等先修課程的知識，尤其是理論力學的知識。所以本課程的學習不同于理論課程的學習，也不同于專業課，而具有一定的理論系統性及邏輯性和較強的工程實踐性的特點。

因此，在學習本課程時應注意掌握基本的概念、原理及機構的分析與綜合的方法。但并不是這些課程的簡單重復和堆砌，而是要學習如何應用所學的知識解決工程實際中所遇到的問題。2025/6/2418注重理論聯系實際

本課程并不是研究某種具體的機械，而是著重研究一般機械的共性問題，即機構的結構分析和綜合的基本理論和基本的方法。這些基本理論和方法是緊密為工程服務的。

因此，在本課程的學習過程中，一方面要注意這些理論和方法在理論上建立和推演的嚴密性和邏輯性，另一方面更要注意這些理論和方法如何在工程實際中的應用。

此外還應隨時留意日常生活和生產中遇到的各種機械，以豐富自己的感性認識；并用所學到的理論和方法認識分析這些機械，以加深理解，使理論和實踐相互促進。2025/6/2419初步建立工程觀點

本課程要用到很多與工程有關的名詞、符號、公式、標準及參數和對機械研究的一些常用的簡化方法，如倒置、反轉、轉化、當量、等效、代換等等。

在機構分析與綜合中，除解析法外還介紹圖解法、實驗法以及試湊等一些工程中實用的方法。

因此在學習時，對名詞應正確理解其含義，對公式應著重于應用，而對方法則著重掌握其基本原理和作法。

另外，實際工程問題都是涉及多方面的因素的問題，其求解可采用多種方法，其解一般也不是唯一的。這就要求設計者具有分析、判斷、決策的能力，要養成綜合分析、全面考慮問題的習慣和科學嚴謹、一絲不茍的工作作風。2025/6/2420認真對待教學的每一個環節

本課程全部教學工作的完成，需要自學、聽課、習題課、實驗課、課后作業、答疑和考試，以及課程設計等教學環節。要學好這門課，必須對每個教學環節予以充分重視。2025/6/2421機械原理：緒論本課程的教學環節必修考試3.0學分理論學時：42實驗學時：6

期未成績：平時與期未考查兼顧（平時占30%，期未占70%）2025/6/2422公元一世紀東漢“水排”用水力鼓風煉鐵，其中應用了齒輪和連桿機構古代中國2025/6/2423

晉代

“連磨”用一頭牛驅動八臺磨盤，其中應用了齒輪系。2025/6/2424蒸汽機無法實現小型化，所以在當時的工廠里采用集中驅動的方式。蒸汽機時代的紡織工廠蒸汽機皮帶天軸皮帶生產機械2皮帶生產機械1皮帶生產機械3……2025/6/2425進行大批量生產的要求。近代—機構與傳動的變革

提高生產率的需要?；趧恿Φ淖兏?，大幅度提高機器的速度成為可能。機器速度的提高是幾百年來未曾停遏的發展趨勢。高速化自動化精密化提高產品質量的需要。基于加工水平的提高，提高機器的精度成為可能。近代機械的發展趨向要求不斷完善已有的機構，并發明出新的機構2025/6/2426例如：18世紀，歐拉（Euler）首次提出采用漸開線作為齒輪的齒廓，從而使高速、大功率的機械傳動成為可能。20世紀各種大傳動比、結構緊湊的新型傳動，高速的步進機構，精密的滾動螺旋傳動，

………

機構的創新一直到今天也沒有停止。2025/6/2427機器的發展，呼喚著機械的理論和設計方法。牛頓經典力學的建立則為此準備了理論基礎。近代—機械理論和設計方法的建立2025/6/2428材料學強度理論運動學靜力學動力學牛頓經典力學機構結構學機構運動學機器靜力學機器要運動、要傳遞力，因此，最先發展起來的是：2025/6/2429材料學強度理論運動學靜力學動力學牛頓經典力學機構結構學機構運動學機器靜力學機器動力學隨著機器運轉速度的不斷提高，機器的振動、速度波動等問題引起了人們的重視，機械動力學發展起來。2025/6/2430材料學強度理論運動學靜力學動力學牛頓經典力學機構結構學機構運動學機器靜力學機器動力學機械零件設計到20世紀上半葉，機械設計的方法已基本形成。但是，這些方法都基于圖解和手工計算。2025/6/2431現代：20世紀中葉－

計算機的發明

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科學技術發展史上劃時代的大事?，F代機器的出現計算機使機械設計方法面目一新2025/6/2432現代：機器人的出現

隨著計算機和伺服電機的出現，機器人作為現代機器的代表走上了歷史舞臺。

工業機器人特種機器人

工業機器人：在工業生產中越來越廣泛地應用。用于搬運、裝配、焊接、噴漆、鑿巖等工作。2025/6/2433清洗飛機的機器人隧道鑿巖的機器人第一汽車制造廠的汽車裝配生產線幾種工業機器人2025/6/2434特種機器人：在潛水、管道修理、外科手術、生物工程、軍事、星際探索等領域應用，承擔著許多由人的直接操作無法完成的工作。2025/6/2435水下掃雷機器人爬壁機器人幾種特種機器人

軍用昆蟲機器人爬纜索機器人2025/6/2436數控車床

數控加工中心計算機控制系統和伺服電機被引入到傳統機器中來，使其組成、面貌和功能發生了革命性的變化。2025/6/2437現代機器向主動控制、信息化和智能化方向發展，從這個意義上講，正如有的學者所說：“今后的機器都將是機器人”。2025/6/2438現代：機械理論和設計方法