2023年机械原理教案设计(通用6篇)
作为一名默默奉献的教育工作者,通常需要用到教案来辅助教学,借助教案可以让教学工作更科学化。那么教案应该怎么制定才合适呢?以下我给大家整理了一些优质的教案范文,希望对大家能够有所帮助。
机械原理教案设计篇一
《机械原理》是研究各种机械的组成原理、机器常用机构的运动及动力性能分析与设计、机器动力学等问题的一门主干技术基础课。
系统:由相互之间有机联系的要素组成,具有特定功能的整体。
2,系统具有6个特性:整体性、相关性(结构性和开放性)、动态性、层次性、目的性和环境适应性。整体性是系统所具有的最重要和最基本的特性。
3,任何机械都可以看成是由若干个装置、部件和零件按照一定的结构组合而成的有特定功能的整体,这个整体就机械系统。而组成机械系统的基本要素是机械零件。
4,从实现系统功能的角度出发,机械系统应有以下必备的子系统组成:动力系统、传动系统、执行系统、操纵与控制系统等。
5,传动系统的功能包括以下四项:减速或增速,变速,有级变速和无级变速,改变运动规律或形式。
6,机械系统设计的目的是提供优质高效、物美价廉,应能够在市场竞争中取得优势,能够赢得用户,取得较好的经济效益和社会效益的机械产品。
7,方案设计是机械系统设计的核心环节,方案设计是保证设计水平和质量的重要工作,在很大程度上决定了机械系统设计的成败。
方案设计是一个创造性思维的过程,在进行方案设计时,重要的是要创新,采用新原理、新技术、新机构、新工艺,才能设计出有突破性的新产品。
8任何机械系统都可以看成是实现某种能量流、物料流和信息流传递和转化的装置。
机械系统可抽象为:实现输入的能量、物料、信息和输出的能量、物料、信息转化的机械装置。
10技术过程是若干个分过程和工序组合而成的复合过程
11技术系统是实现技术过程各项转化的人为系统。
12功能分解是在系统分解的基础上进行的。对各子系统的功能可逐项分解,直至得到不能再分解的功能元为止。
13系统边界是技术系统功能范围的界限,即内部系统与外部系统的分界
17对机械系统的执行系统,应尽量使振动源远离执行系统,采用分离驱动的方法,把电动机和变速箱、主轴箱分置,用有缓冲减振的传动装置将它们联接起来,就可使振源与执行系统隔开.布置执行系统时应首先确定执行构件的位置。工作机械就是机械系统的执行系统。
17周期载荷包含3个要素:幅值、频率和相位角
18确定载荷有3种方法:类比法、计算法和实测法。
19按励磁方式不同,直流电机可分为:他励、并励、串励、复励等形式,按转子转速和旋转磁场转速的不同,交流电机可分为同步电动机和异步电动机。按电源不同,电动机分为交流电动机和直流电动机。
20电动机的机械特性可分为固有机械特性和人为机械特性
三相异步电动机可分为笼型电动机和绕线型电动机。
21执行系统是由执行构件和执行机构组成。执行构件是执行机构中的一个或几个构件,是执行系统中直接完成功能的零部件。
执行机构是带动执行构件运动所需要的机构,执行系统的作用是传递或变换运动和动力,把传动系统传来的运动或动力进行变换后传递给执行构件,满足其要求。
24工程中使用的机械,大都是由若干个基本机构通过各种连接方法组合而成的机构系统—机构组合。
25并联组和:若干个单自由度基本机构的输入构件连接在一起,保留各自的输出运动;或若由干个单自由度机构的输出构件连接在一起,而保留各自的输入运动;或有共同的输入构件与输出构件的连接(称为并行连接)。其特征是各基本机构均是单自由度机构。
26机器的运动循环至少包括一个工作行程和空回行程,有时有的执行构件还有一个或若干个停歇阶段。
27传动系统是位于动力机与执行机构(或执行构件)之间的中间装置,它的作用是将动力机的运动和动力传递给执行机构(执行构件)。传动系统是由运动链及相应的联系装置组成的。
28动力机输出的一般是等速连续的回转运动,而执行系统的运动形式是多种多样的。当两者的运动形式不相同时,要求传动系统能够改变动力机输出的运动形式,以满足执行机构的要求。当两者运动形式相同时,还有转速、转矩是否相同的问题,这就要求传动系统具有减速增矩或增速减矩的作用。
传动系统。
31常用的离合器按工作原理分有两种形式:啮合式离合器和摩擦式离合器。
32最简单最基本的有级变速装置是两轴变速传动装置,可采用两个或两个以上的两轴变速机构串联的方法,组合成多轴变速装置。
机械原理教案设计篇二
mechanical system design
分: 2学分
理论学时: 34学时 课程设计: 有 开课学期: 第六学期
2.1 能力培养目标
本课程主要培养学生以下四个方面的能力:
1、认知和理解需求的能力
能够正确获取和理解机械系统的整体概念及各功能部分的有机组合,掌握机械系统组成、基本要求、工作原理、设计方法和理论计算的能力。
2、机械系统的分析和评价能力
能够综合运用机械设计和制造领域的基本概念、设计要求、原理和方法对机械系统的整体进行分析和评价。
3、机械系统的设计和计算能力
能够综合运用机械设计和制造领域的相关知识,初步具备开发设计性能良好、且具有市场竞争力的机电产品的能力。
4、团队协作和项目管理能力
了解机电产品项目开发的过程、组织、计划和管理等,培养学生具备个人工作与团队协作的能力。
2.2 课程的主要特点
该课程是机械设计制造及其自动化专业的重要专业平台课。它综合前导课程的有关科学技术知识,从系统的观点出发,介绍了机械系统的功能原理和总体设计方法,各子功能部分的组成、基本要求、工作原理、设计方法和理论计算等,结合课程设计等实践教学环节,使学生们掌握机电产品分析、设计和计算的基本技能。
2.3 教学定位
机械系统设计课程教学的任务,在于使学生们学会机械系统的基本分析方法,掌握机械产品的基本设计技能。
3.1 机械系统设计的相关概念和发展历程
机械系统设计概述——基本概念(学时:2学时)
机械系统的概念和组成(了解,核心)机械系统设计的地位和作用(了解,核心)
功能原理设计——基础原理(学时:2学时)
基本概念(功能,功能分类,功能元,功能结构)(理解,核心)
设计方法(黑箱法,功能元求解,设计实例)(了解,核心)
结构总体设计——设计概念(学时:2学时)
设计任务和原则,设计步骤,总体布局(理解,核心)
主要设计参数(转速损失,公比,变速范围,级数,标准数列)(运用,核心)
共4学时
3.3 传动系统设计
传动系统概述——需求基础(学时:1学时)
类型及其组成(了解,核心)
有级变速传动系统——设计方法(学时:5学时)
转速图(基本组和扩大组,结构网和结构式,拟定方法和原则,几种特殊情况,扩大变速范围方法)(运用,核心)
齿轮齿数的确定(运用,核心 齿轮的布置与排列(理解,核心)
计算转速——计算方法(学时:1学时)
功率-扭矩特性(理解,核心)
传动件计算转速(运用,核心)
无级变速传动系统——设计方法(学时:2学时)
工作特点(理解,核心)
扩大恒功率区间的方法(运用,核心)
内联传动系统——设计策略(学时:1学时)
误差来源和传动规律(了解,核心)
提高传动精度的方法(内联传动链设计原则)(运用,核心)
共10学时
3.4执行系统设计
执行系统概述——需求基础(学时:1学时)
功能,组成,分类(了解,核心)
执行轴系统——设计方法(学时:5学时)
构成,基本要求,布局(了解,核心)
执行轴(形状,结构,材料及热处理,技术要求)(运用,核心)
执行轴支承(推力支承的配置,支承形式的选择,典型滚动轴承)(运用,核心)
执行轴传动件(典型传动方式,传动件的布置)(运用,核心)
执行轴组件计算(支承刚度,执行轴直径,合理跨距)(运用,核心)导轨——设计方法(学时:5学时)
功能,分类,技术要求(了解,核心)
普通滑动导轨(结构类型,组合方式,适用场合,间隙调整方法,导轨材料的选用和搭配)(运用,核心)
普通滑动导轨计算(受力分析,验算方法)(运用,核心)
其它各种类型导轨(了解,推荐)共11学时
支承系统概述——需求基础(学时:1学时)
功用,基本要求,设计步骤(了解,核心)
静刚度——设计概念(学时:2学时)
基本类型,各项静刚度的影响因素,刚度的折算和比较(理解,核心)
支承系统设计——设计策略(学时:1学时)
截面的选择原则(理解,核心)
控制系统——设计概念(学时:1学时)
3.7 操纵系统设计
操纵系统——设计概念(学时:1学时)
操纵系统的功能、组成、分类(了解,推荐)
主要参数的确定方法,机构结构及原理(理解,核心)共1学时
3.8 其它学时
机动(学时:1学时)实验(学时:6学时)讲授提示及方法
4.1 机械系统设计的相关概念和发展历程
重点:机械,机械系统的相关概念及学科中的位置。难点:学习机械系统设计课程的重要性。
讲授提示与方法:回顾机械工程的发展历程,注重机械系统的整体性,提高学生对机械系统设计的认知程度。
重点:功能原理设计的基本概念,主要设计参数及其确定方法。难点:各主要设计参数的特点及所适用场合。
讲授提示与方法:强调总体设计在机电产品开发应用中的重要性,强化机械系统的设计方法和步骤;充分利用多媒体课件,多以实例说明解释各概念和各项设计参数。
4.3 传动系统设计
重点:转速图的定义,转速图拟定方法和原则,扩大变速范围的方法,齿轮齿数的确定,功率扭矩特性,传动件的计算转速,无级变速传动系统设计。
难点:拟定转速图的方法和步骤,设备的功率扭矩特性和传动件计算转速的求解方法,无级变速传动系统的设计特点。
讲授提示与方法:引入实例讲解转速图所表示内容和含义,根据转速图拟定原则“口诀”结合实例讲授转速图的拟定方法和步骤,注重讲解传动齿轮齿数配齿表的使用特点,比较设备功率扭矩特性特点和调速电动机功率扭矩特性关系讲解无级变速传动系统的设计方法和特点;讲授中充分利用多媒体课件。
4.4 执行系统设计
重点:执行轴,执行轴支承,执行轴传动件,执行轴组件计算,普通滑动导轨,普通滑动导轨计算。
难点:执行轴组件的计算,滑动导轨计算中力学模型简化过程和叠加。
讲授提示与方法:引入工程力学中弹性模量、惯性矩、角应变、强度和刚度等相关概念,考虑实际工作中的摩擦、发热、受力、变形和振动等因素影响,结合工程结构实例分项分析、比较和总结(或经过理论推导和计算),得出结论。
重点:静刚度的基本类型及影响因素,截面的选择原则,设计中应注意的若干问题。
难点:提高支承系统静刚度的方法和措施。
讲授提示与方法:采用由浅入深、循序渐进的讲解方式,由支承系统的受力分析入手,通过支承系统受力变形引出各项静刚度的概念,结合支承系统的典型结构形式和截面的选择原则阐明提高各项静刚度的方法和措施。
重点:控制系统的作用、典型控制系统的类型。难点:控制系统在机械系统中的作用。
讲授提示与方法:明确控制系统的功能,讲授中应注重相关课程知识的联系,指明控制系统有多种形式。
4.7 操纵系统设计
重点:摆动式操纵机构。
难点:摆动式操纵机构的定位、行程和干涉。
5.1习题设计
1、机械系统设计的基础概念练习;
2、机械系统主要参数计算和确定;
4、执行轴的结构分析和执行轴组件的计算;
5、导轨的结构选择、受力分析和验算应用;
6、静刚度的概念和影响因素,支承系统结构分析。
通过上述作业的练习使得学生们加深对课堂教学的理解,加强学生们对机械系统的分析、设计和计算能力,同时可反映学生对知识的掌握程度,针对存在的问题进行课堂教学的改进。
5.2 实验设计
实验项目共3项,合计6学时。实验
一、传动系统分析(2学时)实验类型:综合性实验;
实验目标:使学生深化对不同类型传动系统的理解,增强对传动系统的感性认识,掌握传动系统的分析方法,培养学生的工程分析能力。
实验
实验目标:使学生掌握静刚度的检测方法,熟悉静刚度对执行系统的影响,增强实际操作和团队协作的能力。
实验
6.1 考核的方式及成绩的评定。
学生成绩的构成:平时成绩占总成绩的30%,期末成绩占总成绩的70%。
平时成绩的构成:上课出勤占平时成绩的1/3,作业占平时成绩的1/3,实验占平时成绩的1/3。
期末成绩:闭卷笔试。
6.2 考题的设计
考试题分为以下三类,重点考察学生对基本概念、基本方法、基本技术的掌握和综合运用。
1、概念、判断、计算题
2、综合分析题
重点考察学生综合运用基本原理分析问题和解决问题的能力。约占20%。
3、传动系统设计、运算和分析题
重点考察学生设计和分析传动系统及拟定转速图的能力。约占20%。
机械原理教案设计篇三
第一章
绪论 基本要求:
1.明确机械原理课程的研究对象和内容
2.了解机械原理在培养机械类高级工程技术人才全局中的地位、任务和作用。
3.了解机械原理学科的发展趋势。
教学内容: 1.机械原理课程的研究对象
2.机械原理课程的研究内容
3.机械原理课程的地位及学习本课程的目的
念
了解机械原理课程的性质和特点。
1 机械原理课程的研究对象
主要研究机构的组成原理以及各种机构的类型、特点、功用和运动设计方法。通过机构类型综合 分析、连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和间歇运动机构等一些常用的机构及组合 方式期运动和工作要求的各种机构的设计理论和方法。
主要介绍机械系统方案设计的设计内容、设计过程、设计思路和设计方法。主要内容包括机械总体方案的设计和机械执行系统的方案设计等内容。
通过对机械原理课程的学习析的方法
其目的在于培养学生以下几点 1.掌握机构运动学和机械动力学的基本理论和基本技能 动方案、分析和设计机构的能力 的科学技术打好工程技术的理论基础。
2.掌握机构和机器的设计方法和分析方法 造打基础。
3.掌握创新设计方法养创造性思维和技术创新能力 阶段
机械原理课程的学习方法 1.学习机械原理知识的同时,注重素质和能力的培养。
在学习本课程时 新性思维的能力和创新意识的培养。
2,加强形象思维能力的培养。
从基础课到技术基础课 解和掌握本课程的一些内容 辑思维是远远不够的在学习本课程的过程中图中的 有关知识运用到本课程的学习当中。
4,做到举一反三。
机械原理教案设计篇四
一、成功之处
1、教学的三维目标得到落实,特别是情感目标达成度超过教师的预期。
学生知道和感受了浸在液体中的物体受到向上的浮力,并能通过自主探究得到用弹簧测力计测量浮力的方法;通过探究得出了阿基米德原理,通过教师的引导知道了阿基米德的适用范围;经历了猜想、假设、设计实验、选择器材到实验探究的过程,并在探究活动中增强了团队意识和团队精神。
2、重点突出、难点突破。
纵观整节课是突出了阿基米德原理的得出过程。对于设计环节中收集所排开液体的这一难点,使用了小组讨论和各组交流的方法来突破,课堂中不同小组设计方法和所选器材不一样,最后由老师综合各组所长来定下最佳方案,也收到了预期效果。
3、教学环节齐全、教学思路清晰、板书内容简洁有效、环节过渡自然。
从引入到新课“浮力测量、探究的引导、结论的得出”直至最后的两个精致练习和具有预习性和巩固性的作业,教学环节齐全。板书的内容即体现教师的教学思路清晰又能起到小结的作用。每个环节的过渡都有适当的过渡句,自然而流畅。
二、不足之处
1、引入时,一个学生说游泳时进入水中后一直下沉,实际他不会游泳。在这里是一个进行生命教育的契机,我没有抓住这样一个教育机会。
2、在学生交流设计方案时,教师的引导不到位。应当提示学生分析所选器材的好处及不足,这样更能给学生成功感和有更大的收益。
3、有一组学生的实验数据记录有误,这是学生实验时常见的错误。应当抓住这个机会对全体学生进行实验素养的培养,并指导学生如何纠正弥补。
4、整节课时间安排略显前松后紧,虽不是我的本意,但没有把控好。导致后来设计交流时略显仓促。
5、设计实验交流后,由于时间紧张,自己的情绪也紧张起来,语言不流畅,这样会影响学生的学习情绪。
6、数据交流应当用实物投影更有说服力。
7、测浮力时有点拖踏。
机械原理教案设计篇五
一、教学分析
(1)教材分析
本节的主要内容有:探究阿基米德原理;用阿基米德原理解释轮船漂浮的原因,学习用阿基米德原理计算物体所受浮力的大小。
(2)教法建议
本节是让学生在实验探究的基础上归纳总结阿基米德原理,所以让学生做好探究浮力大小的实验,是学好本节课的关键。浮力的产生及阿基米德原理的学习向来是初中物理教学的难点之一。为了在这部分给学生的学习做好铺垫、搭好台阶,修订教科书利用前面学过的液体内部不同深度压强不同的知识,分析了浮力产生的原因;另外,从浮力与排开液体的体积有关、与液体的密度有关,引导学生得出与排开的液体所受的重力有关。这样就较原教科书的设计梯度更小些,利于学生理解。不然学生在得出排开的液体越多所受的浮力越大后,总是很难想到为什么要称排开的液体所受的重力。
(3)学情分析
教材通过探究浸在液体中的物体所受的浮力大小与物体排开液体所受重力的关系,归纳出阿基米德原理。当然,根据阿基米德原理的数学表达式f浮=g排液,还可推导出f浮=,从而了解浸在液体中的物体所受的浮力大小只与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与其它因素无关。但在实际教学中,由于初二学生的思维多停留在感性阶段,抽象思维能力还比较薄弱,学生很难完全理解这一点,更不能熟练应用。因此,进行阿基米德原理内容教学之前,首先安排了一课时时间,让学生探究影响浮力大小的因素。通过探究影响浮力大小的因素,使学生亲身感受浸在液体中的物体所受的浮力大小只与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的材料、形状、物体在液体中所处的深度无关。同时,通过该探究活动,也可培养学生研究解决问题的方法、探索问题的精神和合作交流的能力。这一切,都能为学习阿基米德原理打下很好的基础。
(4)学法建议
二、教学目标
知识与技能
知道阿基米德原理,会用阿基米德原理进行有关的简单计算。
过程与方法
经历探究阿基米德原理的实验过程,进一步练习使用弹簧测力计测浮力。
情感态度与价值观
通过阿基米德原理的探究活动,体会科学探究的乐趣;通过运用阿基米德原理解决实际问题,意识到物理与生活的密切联系。
三、重点难点
由于上节课探究了“认识浮力”,本节教材在此基础上进一步提出猜想,进行探究,集中一个目标探究阿基米德原理,这样循序渐进,同时减少了本节课的容量,易学便教。另外,教材没有给出具体的实验步骤,而只给出实验设计的基本思路,并用明了的图示提示实验方法,有利于培养学生的观察能力和自主探究的能力。本节教学重点:阿基米德原理及其探究过程是本节教学的重点。本节教学难点:学习阿基米德原理时,由于学生的认识水平所限,常有一些容易混淆的概念,例如“浸在”和“浸没”的区别,“排开液体的体积”和“物体体积”的关系等,因此,正确理解阿基米德原理的内容,是本节课教学的难点。
四、教学流程
(一)复习旧知
师提问:上一节我们学习了浮力的概念,那么什么是浮力呢?
回答:浮力是浸在液体中的物体受到的液体向上和向下的压力差
师:用秤重法测量物体受到的浮力时,需要采用哪些具体的步骤?
生:先测重力g;再测视重f拉;浮力f浮=gf拉
老师讲解:浮力的测量方法 二次称重法(可以直观的看出物体所受到的浮力大小)
二)学生感受活动:把空的饮料瓶轻轻的压入水中(不要装满),观察水面的变化,并且说说你手臂的感受。
2.把饮料瓶压的越深,水面上升越多
3.把饮料瓶压的越深,瓶子受到的浮力越大
物体的密度和体积决定了物体的质量(物体的重量)
老师引导合作探究:解决问题怎样测出被液体排开的液体的重力?
学生过程整理收集排开的液体,并测量出这些液体的重力(排水法测物体的体积,阿基米德的贡献)
学生动手探究浮力与排开液体重力的关系
a.如图1放置烧杯,使水正好不溢出(装满水)
b.如图2用弹簧测力计测出石块重g
c.如图3用弹簧测力计测出空桶重g1
e.如图5测出小桶和排开水的重力g2
f.利用公式,算出石块受到的浮力
(四)分析评估
师:我们通过表格可以看出什么吗?引导学生分析表中数据可以得到
生:物体受到的水的浮力的数量和物体排开的水的重力大小相等
先用弹簧测力计测出铁块在浸没水中和部分浸入水中时受到的浮力,再用溢水杯和薄塑料袋收集所溢出的水,并测出所排的水重即g排液,从而进一步建立浮力与所排液体重力大小的关系:f浮=g排液。
(五)老师针对阿基米德原理总结:1.物体排开液体体积相等时,液体密度越大,浮力越大。2.液体密度相等时,物体排开液体体积越大,浮力越大3.阿基米德原来适用于气体。
生:因为人在慢慢走入水池的时候排开水的体积不断增大,所以他受到的浮力增大,水池底部给她的支持力也减小。
师:假如一位重500n的同学正在体验这种感受,求人所受浮力的大小?排开水的体积是多少?(g=10n/g,水的密度1.0×103g/3)
生:解答。
机械原理教案设计篇六
当今世界正经历着一场新的技术革命,新概念、新理论、新方法、新工艺不断出现,作为向各行各业提供装备的机械工业,也得到了迅猛的发展。
现代机械日益向高速、重载、高精度、高效率、低噪声等方向发展,对机械提出的要求也越来越苛刻。有的需要用于宇宙,有的要在深海作业,有的小到能沿人体的血管爬行,有的又是庞然大物,有的速度数倍于声速,有的又要作亚微米级甚至纳米级的微位移,如此等等。处于机械工程发展前沿的机械原理学科,为了适应这种情况,新的研究课题与日俱增,新的研究方法日新月异。
为了适应生产发展的需要,当前在自控机构,机器人机构、仿生机构、柔性及弹性机构和机电光液广义机构等的研制上有很大进展。在机械的分析与综合中,也由只考虑其运动性能过渡到同时考虑其动力性能的影响;考虑到机械在运转时构件的振动和弹性变形,运动副中的间隙和构件的误差对机构运动及动力性能的影响;以及如何对构件和机构进一步作好动力平衡的问题等。
在连杆机构方面,重视了对空间连杆机构,多杆多自由度机构,连杆机构的弹性动力学和连杆机构的动力平衡的研究;在齿轮机构方面,发展了齿轮啮合原理,提出了许多性能优异的新型齿廓曲线和新型传动,加快了对高速齿轮、精密齿轮、微型齿轮的研制;在凸轮机构方面,十分重视对凸轮结构的研究,为了获得动力性能好的凸轮机构,在凸轮机构推杆运动规律的开发、选择和组合上作了很多工伤。此外,为了适应现代机械高速度、快节拍、优性能的需要、还发展了高速高定位精度的分度机构、具有优良综合性能的组合机构以及各种机构的变异和组合等。
目前,在机械的分析和综合中日益广泛地应用了计算机,发展并推广了计算机辅助设计、优化设计、考虑误差的概率设计、提出了多种便于对机械进行分析和综合的数学工具,编制了许多大型通用或专用的计算程序。此外,随着现代科学技术的发展,测试手段的日臻完善,也加强了对机械的实验研究。
总之,作为机械原理学科,其研究领域盐十分广阔,内涵丰富。在机械原理的各个领域,每年都有大量内容新颖的文献资料涌现。但是,作为一门技术基础课程,将只有研究有关机械的一些最基本的原理和方法。
下工作的机器人和机械手。例如宇宙飞船上用于收回卫星的机械臂;在核电站安装设备的机器人;在深海海底作业的机器人等。此外,微技术的发展,还创造了一些微型机械。如可在人的腹腔内进行外科手术的手术刀,甚至可在人的血管中爬行的微型机器人等都已经使用。
2、为了对这些新型机械的分析及设计,机械原理学科近年来也发展了许多新的理论和方法,并引入了一些不同的数学及力学工具,特别是计算机的推广应用,为机械原理学科的发展提供了极有利的条件。计算机辅助分析、计算机辅助设计、优化设计(包括多目标优化设计)都得到迅速发展,并且渐趋成熟。
3、由于机械向高速度、高精度、高负荷、高效率等方向发展,也给机械原理学科提出了一些新的课题,开辟了一些新的研究领域。例如,对于高速重载机械来说,不仅要研究其运动性能,还要研究其动力性能,有时还要考虑构件的弹性形变、质量分布、连接间隙及机械中摩擦等对机械工作的影响,考虑机械的振动、冲击和平衡问题。
随着宇航技术、核技术、海洋开发、医疗器械、工业机器人及微技术等高新科学技术的兴起和计算机的普及应用 ,极大地促进了机械原理学科的发展,创立了不少新的理论和研究方法,开拓了一些新的研究领域。
1、在机构结构理论方面,主要是机构的类型综合、杆数综合和机构自由度的计算。对平面机构来说,虽然机构结构的分析与综合研究得比较成熟,但仍有一些新的发展。例如将关联矩阵、图论、拓扑学、网络理论等引入对结构的研究;用拆副、拆杆、甚至拆运动链的方法将复杂杆组转化为简单杆组,以简化机构的运动分析和力分析;仿照机构组成原理对机构功能原理的研究;关于机构中虚约束的研究及无虚约束机制的综合;以及组合机构的类型综合等。近年来对空间机构结构分析与综合的研究也有不少的进展,特别是在机器人机构学方面取得了较多成就。
2、在机构运动分析和力分析方面,主要是大力发展了计算机辅助分析方法的研究,并且已经研制了一些应用软件。 对于高级别平面机构的运动分析及力分析问题,可以采用型转化法或选不同的构件为机架以降低机构级别的方法进行,也可以采用分解合成的分析方法。对空间机构的运动分析及力分析则多采用按杆组分析的方法。另外,为了便于利用计算机进行分析,建立机构运动分析及力分析的逻辑体系,并期望将机构的结构分析、运动分析、动力分析构成一个整体的系统。
失效等问题的研究;对机构运动精度及误差的研究。对于平面机构平衡问题的研究,得出了一般n杆机构可以用n/2 个配重达到平衡的结论。对空间机构平衡问题的研究,也得到了不少的成果。此外,还研究了具有变质量构件和在运动过程中结构有变化的机构的平衡问题,机构在非稳定状态及瞬变过程中的时间、位移、速度和加速度等的动力响应的计算问题等。
4、在机构学方面,对平面连杆机构的研究仍在继续深入,并转而注重于多杆多自由度平面连杆机构的研究,提出了这类机构的分析和综合的一些方法。研究了提高机构动力性能为目标的综合方法,多精确点的四杆机构的综合方法(如点位缩减法)等。由于电子计算机的普遍应用,连杆机构的优化设计得到了迅速发展,包括多目标优化。并且编制了一些表征机构主要尺度参数与其运动、动力性能之间关系的数表及图谱,编制了大量适用范围广、节省机时、使用方便的机构分析与综合的软件。
5、在凸轮机构方面,高速凸轮的弹性动力学是一个受到普遍重视的研究课题,并且已研究得比较深入。推杆运动规律的选择和拟合,凸轮机构尺度参数的优化设计,凸轮机构工作过程中的振动、减振和稳定性的研究,也都受到重视,并已取得不少研究成果。
6、在齿轮机构方面,首先是齿轮啮合原理的研究,再如新型齿廓的选用(如圆弧、抛物线等非渐开线齿廓),轮齿的修正和修形等课题的研究,也都取得不少的新成就。
题也得到大力开展,并取得一些成绩。除上述连杆、凸轮和齿轮三大常用的基本机构以外,组合机构的研究近年来也发展得十分迅速。对齿轮—连杆、凸轮—连杆等类型的组合机构的分析和综合,已有较详细的研究。
近年来机械原理学科的发展是非常迅猛的。不论在基本原理方面,还是在研究方法方面,都有较大的进展。在机构的类型方面也有一些新的创造,有些已突破传统机构学的范畴,而进入所谓“广义机构学的”领域,创造了具有气、液、光、电等环节的机构。当前尚有由三本基本机构组成的组合机构,和包括挠性构件组合机构。对空间组合机构的研究也已进行了不少工作。此外,对于一些具有特殊运动及动力性能的组合机构也有所研究。随着机械向高速、重载方向的发展,机械动力学的研究发展很快。由于电子计算机的普遍应用,机构的计算机辅助分析和计算机辅助设计得到较快发展。从机械原理学科的发展可以看出,生产发展的需要是学科发展的主要动力。而学科的发展又反过来促进了生产的发展,提高了生产的水平。可以期望,随着生产对技术现代化的要求不断提高,机械原理学科也会继续迅速的得到发展。
参考文献