第一章机械的组成、分类与发展41952.ppt

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 工业机器人：在工业