机械原理 学习指南.doc

机械产品的设计一般分为产品规划阶段（或概念设计阶段）、方案设计阶段、详细设计阶段及改进设计阶段。机械运动方案是机械产品方案设计的最终体现，是机械产品设计的关键阶段中的关键。机械运动方案设计的最终体现是机械系统运动简图。所以也可以称为机械系统运动简图设计。其设计内容主要包括以下两方面： （1）机构及机械系统的选型与综合。根据工艺过程所需动作的要求确定机械产品输出运动（或执行动作）的形式和数量，确定输人运动的形式和数量，从而确定了机械产品运动传递与变换的类型和数量。据此，选择或创新设计出能实现所需运动传递与变换类型要求的机构（包括传动机构和执行机构）结构型式。根据从原动机到各执行构件的运动传递与变换的要求和协调配合关系，并考虑动力学要求（如效率、稳定性、可靠性等）及工艺性等，将这些机构组合成一机械系统，这可称为机械系统的构型设计或选型综合。 （2）机械系统运动学及动力学综合及分析。根据从原动机到执行构件的运动传递与转换的具体参数及规律，考虑各执行运动间的协调配合关系，进行各机构的运动学尺度设计及动力学初步设计；并根据综合的结果进行运动及动力性能的分析，对方案进行评价、优选，最后得到一个最佳方案，作为下一阶段详细设计的依据并为详细设计提供运动、受力及动力学方面的具体参数。 机械运动方案设计这两方面的内容，实际上都是并行、交叉进行的，要完成一个好的设计往往需要反复进行分析、比较。这是综合应用多门学科的知识、理论与方法，综合应用各种先进技术进行设计分析的过程，是进行创造性构思和创新设计的过程，是机械产品创新设计中极其重要的内容，是决定产品性能、质量水平和经济效益等根本品质的关键性内容。 《机械原理》是研究机器的共性原理（特别是机器的运动学原理）和组成的课程。其研究的内容，实际上就是机械运动方案设计的基本内容。因此，《机械原理》是面向机械方案设计的一门技术基础课。在整个机械设计的内容与进程中，本课程定位于：学习解决机械系统运动方案设计的基本理论与方法。而重点又是解决机器的四个功能子系统中的执行机构及其系统的运动方案设计。 根据《机械原理》的定位可知，本课程的任务就是为机械系统的运动方案设计奠定坚实的理论、方法与技能的基础。掌握机构及机械系统的运动学、动力学分析与设计的基本理论、基本知识和基本技能（包括各种现代分析与设计方法及机械CAD的应用开发）；培养学生综合应用已学过的基础理论和知识以及工程实践知识，进行基本机构的分析与设计的能力和初步具有拟定机械系统运动方案的能力；培养学生进行机械产品功能原理和方案创新的意识与能力。本课程在培养高级机械工程技术人才的全局中，为学生今后从事机械设计、研究和开发创新奠定必要的基础，并具有增强学生对机械技术工作适应能力的作用。本课程在培养学生的机械综合设计能力和创新能力所需的知识、能力和素质的结构中，占有十分重要的地位。 因此，本课程的内容是以“设计”为主线，分析与设计有机结合。分析是设计的基本内容和必不可少的手段，但它是服务于设计，是为了了解机构的运动与传力特性等，以能正确地选用机构和校核所设计的机构，为了评价与优选机械系统运动方案。 本课程属于机械类专业的技术基础课，在内容上突出加强与拓宽基础为基本点，特别强调注意掌握各部分的基本概念、基本理论、基本方法和基本技能。本课程的基本内容及其基本要求如下： 一、机构的结构设计 研究机构的基本结构组成；运动链与机构的约束与自由度，运动链及机构的构型设计（型数综合）；机构的结构分析与分类。要求掌握机构的基本组成要素，机构运动简图的绘制。能正确计算运动链及机构的自由度。了解机构中的约束性质、应用与结构。掌握基本杆组的概念，了解按杆组的机构创新综合，能对平面机构按杆组进行分类。 二、常用机构的设计 1. 平面连杆机构及其分析与设计 研究平面连杆机构的基本结构、种类与应用；平面连杆机构的基本工作特性与运动分析；平面连杆机构的运动学尺度综合。 2. 凸轮机构及其设计 凸轮机构的结构类型与应用；凸轮机构的运动学及动力学参数及其确定的原则；凸轮机构从动杆的常用规律与选择；凸轮的轮廓曲线及凸轮机构基本尺寸的设计。 3. 齿轮机构及其设计 齿廓啮合基本定律及齿廓曲线；渐开线标准直齿圆柱齿轮及其啮合传动的基本参数、几何尺寸计算及啮合传动特征分析；渐开线齿轮加工及变位齿轮传动；斜齿圆柱齿轮及直齿圆锥齿轮机构的基本参数与几何尺寸计算。 4. 轮系及其设计 轮系的结构、分类与应用;轮系的传动比计算；行星轮系设计中应注意的基本问题（包括类型的选择，传动效率与齿数的确定）。 5. 其他常用机构 间歇运动机构、螺旋机构等其他常用机构的主要类型与应用举例；机器人机构的结构分类及运动学简介。