第一章 机械的组成、分类与发展 (2).ppt

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机械原理与机械设计 Theory and Design of Mechanisms and Machines 国家级十五规划教材 机械原理与机械设计 机械工业出版社出版 第一版 2004年 第一篇 导 论 第一章 机械的组成、分类与发展 第二章 机械的设计与相关课程简介 第一节??? 认识机器 第二节??? 机器的分类和组成 第三节???机械的发展历程概述 简单机械:杠杆、车轮、滑轮、斜面、螺旋等。 公元前3000年,在修建金字塔的过程中,就使用了滚木来搬运巨石。 阿基米德用螺旋将水提升至高处,那就是今天的螺旋式输送机的始祖。 远古时代 公元一世纪 东汉 “水排” 用水力鼓风炼铁,其中应用 了齿轮和连杆机构 古代中国 晋 代 “连 磨” 用一头牛驱动八台磨盘, 其中应用了齿轮系。 中世纪 欧洲 用脚踏板驱动的 加工木棒的车床 中世纪 欧洲 利用曲轴的研磨机 13世纪以后,机械钟表在欧洲发展起来。 连杆机构、齿轮机构和凸轮机构等在古代机械中即已经有所应用。在达?芬奇时代,现在最常用的一些机构型式即已基本知晓。 近 代: 18世纪中叶 - 20世纪中叶 动力的变革 材料的变革 加工手段的变革 生产模式的变革 机构与传动的变革 机械理论和设计方法的建立 近代 — 动力的变革 1765年,瓦特(Watt)发明了蒸汽机。 揭开了第一次工业革命的序幕。 蒸汽机给人类带来了强大的动力,各种由动力驱动的产业机械 — 纺织机、车床等,如雨后春笋般出现。 古代机械的动力:人力、畜力和水力。 动力制约了机械的发展。 首先是动力的变革推动了机械的飞速发展和广泛应用。 蒸汽机无法实现小型化,所以在当时的工厂里采用集中驱动的方式。 蒸汽机时代的纺织工厂 蒸汽机 皮带 天轴 皮带 生产机械 2 皮带 生产机械 1 皮带 生产机械 3 …… 19世纪,第二次工业革命 电动机和内燃机发明 为汽车、飞机的出现提供了可能性。 电力代替了蒸汽。 集中驱动被抛弃了, 每台机器都安装了独立的电动机。 与此同时,戴姆勒也发明出了他的第一辆四轮汽车。 1886年,本茨发明的汽油发动机为动力的三轮车被授予专利。 莱特兄弟 1903 19世纪中叶,发明了炼钢法,从那时一直到现在,钢铁始终是制造机械最主要的材料。 18世纪末,现代车床的雏形在英国问世; 19世纪中叶, 通用机床的各种类型已大体齐备; 19世纪末,自动机床、大型机床出现。 近代 — 材料的变革 近代 — 加工手段的变革 近代 — 生产模式的变化 社会需求日益增长。 20世纪初叶,机械制造进入了大批量生产模式的时代。标志:美国福特汽车的生产 进行大批量生产的要求。 近代 — 机构与传动的变革 提高生产率的需要。 基于动力的变革,大幅度提高机器的速度成为可能。 机器速度的提高是几百年来未曾停遏的发展趋势。 高速化 自动化 精密化 提高产品质量的需要。 基于加工水平的提高,提高机器的精度成为可能。 近代机械的发展趋向 要求不断完善已有的机构, 并发明出新的机构 例如: 18世纪,欧拉(Euler) 首次提出采用渐开线作为齿轮的齿廓, 从而使高速、大功率的机械传动成为可能。 20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, … … … 机构的创新一直到今天也没有停止。 机器的发展,呼唤着机械的理论和设计方法。 牛顿经典力学的建立则为此准备了理论基础。 近代 — 机械理论和设计方法的建立 材料学   强度理论  运动学 静力学 动力学 牛顿经典力学  机构结构学 机构运动学 机器静力学 机器要运动、要传递力,因此,最先发展起来的是: 材料学 强度理论 运动学 静力学 动力学 牛顿经典力学 机构结构学 机构运动学 机器静力学 机器动力学 随着机器运转速度的不断提高,机器的振动、速度波动等问题引起了人们的重视,机械动力学发展起来。 材料学 强度理论 运动学 静力学 动力学 牛顿经典力学 机构结构学 机构运动学 机器静力学 机器动力学 机械零件设计 到20世纪上半叶,机械设计的方法已基本形成。 但是,这些方法都基于图解和手工计算。 现 代: 20世纪中叶 - 计算机的发明 - 科学技术发展史上划时代的大事。 现代机器的出现 计算机使机械设计方法面目一新 现 代: 机器人的出现 随着计算机和伺服电机的出现,机器人作为现代机器的代表走上了历史舞台。 工业机器人 特种机器人 工业机器

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