清华大学机械原理 PPT课件

绪 论0.1 机械发展的历史回顾0.2 机械原理课程研究的对象0.3 机械原理课程的研究内容0.4 机械原理课程的地位及学习课程的目的0.5 机械原理课程的学习方法0.6 机械原理教学环节0.7 机械原理成绩评定0.8 机械原理参考文献第1页/共33页0.1 机械发展的历史回顾 当今社会高度的物质文明是以近代机械工业的飞速发展为基础建立起来的，人类生活的不断改善也与机械工业的发展紧密相连。 机械是人类用以转换能量和借以减轻体力劳动、提高生产率机械是人类用以转换能量和借以减轻体力劳动、提高生产率的主要工具的主要工具。机械工业是国民经济的支柱工业之一。机械工业是国民经济的支柱工业之一。机械机械工业工业是社会生产力发展水平的重要标志是社会生产力发展水平的重要标志。 第2页/共33页0.1 机械发展的历史回顾五千年前已开始使用简单的纺织机械；晋朝时在连机椎和水碾中应用了凸轮原理；西汉时应用轮系传动原理制成了指南车和记里鼓车；东汉张衡发明的候风地动仪是世界上第一台地震仪。目前许多机械中仍在采用的青铜轴瓦和金属人字圆柱齿轮，在我国东汉年代的文物中都可以找到它们的原始形态。 我国古代在机械研我国古代在机械研制方面有许多杰出制方面有许多杰出的发明创造。的发明创造。第3页/共33页0.1 机械发展的历史回顾18世纪初以蒸汽机的出现为代表产生了第一次产业革命，人们开始设计制造各种各样的机械，例如纺织机、火车、汽轮船。哈格里沃斯发明的哈格里沃斯发明的“珍妮纺纱机珍妮纺纱机”法国陆军技术军官古诺发明了世法国陆军技术军官古诺发明了世界上第一辆蒸汽动力车界上第一辆蒸汽动力车第4页/共33页0.1 机械发展的历史回顾19世纪到20世纪初的第二次产业革命，随着内燃机的出现，促进了汽车、飞机等运输工具的出现和发展。1898年问世的年问世的“雷诺雷诺”牌汽车牌汽车“圣路易斯精神圣路易斯精神”号飞机号飞机1927年美国人林德伯格驾驶着它完成了人年美国人林德伯格驾驶着它完成了人类首次不着陆飞越大西洋的壮举。类首次不着陆飞越大西洋的壮举。第5页/共33页0.1 机械发展的历史回顾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国际太空站航天飞机正在利用机械臂施放哈航天飞机正在利用机械臂施放哈勃空间望远镜勃空间望远镜第6页/共33页0.1 机械发展的历史回顾展望刚刚到来的21世纪，智能机械、微型机构、仿生机械的蓬勃发展，将促进材料、信息、计算机技术、自动化等领域的交叉与融合，进一步丰富和发展机械基础学科知识。用光刻技术做成的微米尺寸的微机械用光刻技术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第7页/共33页0.1 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造客观世界的基础。第8页/共33页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？第9页/共33页0.2 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、或完成有用机械功或完成有用机械功第10页/共33页0.2 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：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第11页/共33页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 机械原理课程研究的对象第12页/共33页机构的共同特征：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 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。第13页/共33页机器组成：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 机械原理课程研究的对象第14页/共33页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。可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，接通线路进行通话，当受话器放到原位时断路。路进行通话，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业生产中广泛使用的工业机器人工业机器人，还有应用在航空航天、水下作，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业、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第15页/共33页“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利用力学原理构成的装置置0.2 机械原理课程研究的对象机器：机器： machine;mechinery;engine;apparatus 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？第16页/共33页0.3 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、功能及运动设计方法机构相同 机器不同第17页/共33页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 机械原理课程研究的内容第18页/共33页3.机械系统方案设计 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 机械原理课程研究的内容第19页/共33页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 机械原理课程研究的内容第20页/共33页0.4 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、适应性更广第21页/共33页0.4 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： 培养学生在信息技术时代条件下的综合设计能力、创新设计能力和工程实践能力。 强调工程教育的科学化，着眼于培养站得高、看得远，能进行总体策划和系统设计、主持产品设计的工程大师。机械图示基础机械图示基础 Engineering Graphics Representation第22页/共33页学习目的：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 机械原理课程的地位及学习课程的目的第23页/共33页0.5 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第24页/共33页0.6 机械原理课程教学环节6. 网上交流与答疑1. 课堂讲授2. 一般作业4. 专题讨论课5.综合训练环节第25页/共33页 基本实验安排第三周：机构运动简图绘制 （2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第26页/共33页0.7 机械原理课程成绩评定序号序号考察项目考察项目成 绩 比成 绩 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平时课后作业平时课后作业成绩成绩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测绘5%2. 齿轮范成加工原理设计型齿轮范成加工原理设计型实验实验10%4综合训练环节综合训练环节成绩成绩251. 专题讨论课专题讨论课52.调研、小论文撰写：机械发展调研、小论文撰写：机械发展史等史等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第27页/共33页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 机械原理课程成绩评定第28页/共33页0.8 机械原理课程参考书目q 申永胜 机械原理 清华大学出版社 2000q 申永胜 机械原理辅导与习题 清华大学出版社 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,1986,1986q Theory Of Machines And Mechanisms / Joseph Edward Shigley Theory Of Machines And Mechanisms / Joseph Edward Shigley & John Joseph Uicker. 1980& John Joseph Uicker. 1980q Mechanisms and Dynamic of MachineneryMechanisms and Dynamic of Machinenery, Hamilton H.Mahie, , Hamilton H.Mahie, Fred W.Ocvirk,1987Fred W.Ocvirk,1987第29页/共33页0.8 机械原理课程参考书目第30页/共33页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. 机械工程教育发展机械工程教育发展史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：第31页/共33页注意事项：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。第32页/共33页感谢您的观看！第33页/共33页