机械原理绪论尤晶晶

创新教育科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald227DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.15.227机械原理与仿真软件的捆绑教学模式探索①尤晶晶 刘英(南京林业大学机械电子工程学院 江苏南京 210037)摘 要：机械原理课程理论性强，实践学时有限且类型单一，学生容易产生“知识抽象、遥不可及”的认识；仿真软件课程的教学中心倾向于控件的使用，而训练实例较分散，学生容易产生“软件工具无用武之地”的认识。

针对该现状，通过机械原理与ADAMS软件捆绑、机械原理与AutoCAD软件捆绑这两个实例，探索了一种捆绑教学模式。

经分析，该模式理论上能够解决机械原理重理论轻实践、仿真软件重实践轻理论的不足；经检验，该模式对进一步发挥学生的主观能动性,提高其创新意识有较大帮助。

关键词：机械原理 虚拟仿真 四杆机构 凸轮机构中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)05(c)-0227-03①基金项目：国家自然科学基金资助项目（项目编号:51405237）；南京林业大学教学质量提升工程资助项目（项目编号:00644-03-01105）。

作者简介：尤晶晶（1985—），男，汉族,江苏南通人，博士，讲师，主要从事机械原理、机械设计方面的教学工作与并联 机器人方面的研究工作。

《机械原理》是一门培养学生具有机械基本设计能力的专业基础课，研究的是各种机械所具有的共性问题[1]。

一方面，它较物理和理论力学等基础课更加结合工程实际；另一方面，它又不同于汽车设计、过程设备等专业课。

机械原理在机械设计系列课程体系中占有非常重要的地位，对今后的课程设计、毕业设计以及解决工作中遇到的技术问题，都会提供必要的理论知识，为机械产品的创新设计打下良好的基础。

为了打好这一基础，在学习本课程的过程中，一方面要着重弄清基本定义，理解基本原理，掌握基本方法；另一方面要领悟这些原理、方法在工程上应用的范围和条件。

§1-1 研究对象及内容1.研究对象：本课程研究的对象是机械。

所谓机械就是机构与机器的总称。

2.机构：用来传递与变换运动和力的可动装置。

它可以变换和传递机器之间的运动形式（比如往复移动变为转动）及速度（比如高速变低速）。

比如自行车要通过链条传动把脚踏的旋转运动变为后轮的旋转运动，链条就是一种机构；指针手表通过齿轮保持时、分、秒针之间的比例关系，齿轮也是一种机构；还有折叠式家具及门铰链大多采用的是连杆机构；还有一定功率下电机的输出力矩很小，不能直接使用，也是采用齿轮机构来获得所需的力矩。

常见的机构有带传动机构、链传动机构、齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、曲柄滑块机构、蜗轮蜗杆传动机构、螺旋机构。

3.机器：由原动部分、传动部分（机构）、执行部分和控制部分组成的、执行机械运动的装置，它可以转换和传递能量、物料和信息。

比如缝纫机可以缝合衣服，它是机器；汽车可以运送物料，它也是机器；打印机可以把电子信息变为纸上可见的信息，它还是机器；这些机器的共同点就是它们都是由多个机构组成的，且都是通过做有用功来完成机械运动的。

4.机器的分类：机器按其用途可分为两类：①原动机凡将其他形式的能量转换为机械能的机器称为原动机；②工作机凡利用机械能来完成有用功的机器称为工作机。

5.机器的结构：①传统的机器由如下三个部分组成：②现代的机器由如下四个部分组成：③现代先进的机器由如下五个部分组成：6.实例：①内燃机内燃机就是把燃油的热能（化学能）转换为机械能的机器。

它由活塞、连杆、曲轴组成的连杆机构进行动力驱动，并由一对大小齿轮机构、凸轮机构组成配气系统。

其原理如下：当气缸内的气体受热膨胀后，气体产生的压力会使活塞作上下往复运动，连杆把活塞的往复运动变为连续旋转的运动并传递给曲轴，使其对外输出动力，同时装在曲轴上的小齿轮又将曲轴的旋转传递给相邻的大齿轮，带动大齿轮轴上的凸轮按另一种速度旋转，进一步推动配气系统的阀杆上下往复运动，使阀门按一定的时间要求启闭实现配气，从而让活塞能周而复始地进行往复运动，机器能连续地实现能量的转换。

第1章绪论本章讲述了机械原理研究的对象与内容、机械原理课程的重要性与学习方法、机械原理学科的发展概况，主要内容如下：１．“机械”是“机器”和“机构”的总称。

机器具有三个特点，即（１）都是人为的实体组合；（２）在工作中，其中各实体具有确定的运动；（３）在生产劳动中，能实现能的转换、代替或减轻人类的劳动以完成有用的功。

机构具有机器的前两个特点。

２．本课程是研究机器和机构理论的一门科学，主要内容有：各种机构共同的基本问题、几种常用机构所特有的问题、机器动力学问题、机械系统运动方案的设计。

３．本课程在专业教学计划中占有十分重要的地位，在发展国民经济方面也具有重要意义；机械原理是一门技术基础课程，为以后学习机械设计和有关专业课程，以及掌握机械方面的最新成就打下理论基础。

复习思考题1．什么叫机构? 什么叫机器? 什么叫机械? 它们之间有何联系? 试举例说明之。

2．机械原理的课程内容是什么? 学习本课程应注意哪些方面?第2章平面机构的结构分析本章讨论平面机构的结构分析的有关问题，主要内容如下：１．从运动的角度来看，机构是由具有确定的相对运动的构件组成的，而构件之间是通过运动副联接的。

根据运动副元素是面、点或线，有低副、高副之分。

两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统称为运动链，机构可以看作具有机架和原动件且有确定的相对运动的运动链。

２．机构运动简图是用简单的线条和规定的符号表示构件和运动副，并按一定比例表示出各运动副相对位置的简单图形。

运动副的符号和常用机构的运动简图都有规定画法。

机构运动简图要表示出机构中构件的相对运动关系。

３．机构具有确定的相对运动的条件是机构自由度等于原动件数目。

自由度Ｆ的基本计算公式为：F＝３n－２PL－PH在利用机构运动简图计算机构自由度时要注意复合铰链、局部自由度及虚约束等问题。

４．引入基本杆组的概念后，机构是由原动件、机架和若干基本杆组所组成。

常用的基本杆组有Ⅱ级杆组、Ⅲ级杆组和Ⅳ级杆组。