机械原理课程论文

机械原理学科的现状及发展趋势（仲恺农业工程学院机电学院）摘要：机械原理是研究机械中机构的结构和运动，以及机器的结构、受力、质量和运动的学科。

人们一般把机构和机器合称为机械。

机构是由两个以上的构件通过活动联接以实现规定运动的组合体，是用来传递与变换运动和力的可动的装置。

机器是由一个或一个以上的机构组成、根据某种使用要求而设计的执行机械运动的装置，可用来变换或传递能量、物料和信息。

这一学科的主要组成部分为机构学和机械动力学。

关键词：机械原理；机构；机械；机械设计；机械制造引言：近年来，机械原理学科的发展是非常迅速的，不论是在基本原理方面，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，和包括挠性构件的组合机构。

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。

一、机械原理学科与先进制造技术1.机械原理学科的概述不同的机器往往由有限的几种常用机构组成，如内燃机、压缩机和冲床等的主体机构都是曲柄滑块机构。

这些机构的运动不同于一般力学上的运动，它只与其几何约束有关，而与其受力、构件质量和时间无关。

1875年，德国的 F.勒洛把上述共性问题从一般力学中独立出来，编著了《理论运动学》一书，创立了机构学的基础。

书中提出的许多概念、观点和研究方法至今仍在沿用。

1841年，英国的R.威利斯发表《机构学原理》。

19世纪中叶以来，机械动力学也逐步形成。

进入20世纪，出现了把机构学和机械动力学合在一起研究的机械原理。

1934年，中国的刘仙洲所著《机械原理》一书出版。

1969年，在波兰成立了国际机构和机器原理协会，简称IFTOMM。

机构学的研究对象是机器中的各种常用机构，如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、螺旋机构和间歇运动机构（如棘轮机构、槽轮机构等）以及组合机构等。

它的研究内容是机构结构的组成原理和运动确定性，以及机构的运动分析和综合。

机构学在研究机构的运动时仅从几何的观点出发，而不考虑力对运动的影响。

机械动力学的研究对象是机器或机器的组合。

研究内容是确定机器在已知力作用下的真实运动规律及其调节、摩擦力和机械效率、惯性力的平衡等问题。

按机械原理的传统研究方式，一般不考虑构件接触面间的间隙、构件的弹性或温差变形以及制造和装配等所引起的误差。

这对低速运转的机械一般是可行的。

但随着机械向高速、高精度方向发展，还必须研究由上述因素引起的运动变化。

因而从40年代开始，又提出了机构精确度问题。

由于航天技术以及机械手和工业机器人的飞速发展，机构精确度问题已越来越引起人们的重视，并已成为机械原理的不可缺少的一个组成部分。

2.机械学科的内涵机械学是对机械进行功能综合并定量描述以及控制其性能的基础技术科学。

它的主要任务是把各种知识、信息注入设计，将其加工成机械系统能够接受的信息并输入机械制造系统，以便生产出满足使用要求和能被市场接受的产品。

机械学包括机构学、机械振动学、机械结构强度学、摩擦学、设计理论与方法学、传动机械学、微机械学和机器人机械学等。

机械制造是将设计输出的指令和信息输入机械制造系统，加工出合乎设计要求的产品的过程。

机械制造科学是研究机械制造系统、机械制造过程和制造手段的科学。

它包括机械制造冷加工和机械制造热加工两大部分。

3.机械学科和机械制造在国民经济中的地位和作用机械学科是一门有着悠久历史的学科，是国家建设和社会发展的支柱学科之一。

机械制造业是制造业的重要组成部分，是国家工业体系的重要基础和国民经济各部门的装备部。

机械制造技术水平的提高与进步对整个国民经济的发展，以及科技、国防实力的提高有着直接的重要的影响，是衡量一个国家科技水平和综合国力的重要标志之一。

在相当长的时期里，中国经济还得靠制造业牵引。

制造业增加值在国内生产总值中所占的比重一直维持在40%以上；中国财政收入的一半来自于制造业；制造业吸引了一半的城市就业人口，农村剩余劳动力转移也有将近一半流入了制造业；20世纪90年代以来，我国制造业出口额一直维持在总出口额的80%以上，创造了接近3/4的外汇收入。

没有制造业的提高和发展，我国其他产业也不可能良性发展，就业问题就更为尖锐，人民生活水平难以普遍提高，我国的现代化就难以实现。

无论科学技术怎样进步，发展先进的制造业是我国抓住“发展”这个主题的关键。

二、机械原理学科的发展形势1.机械原理发展现状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。

现代机械工业日益向高速、重载、高精度、高效率、低噪音等方向发展，对机械提出的要求也越来越苛刻。

有的需用于宇宙空间，有的要在深海作业，有的小到能沿人体血管爬行，有的又是庞然大物，有的速度数倍于音速，有的又要做亚微米级甚至纳米级的微位移，如此等等。

处于机械工业发展前沿的机械原理学科，为了适应这些情况，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；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械运动及动力性能的影响；以及如何对构件和机械进一步做好动力平衡的问题等等。

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，加速了对高速齿轮、精密齿轮、微型齿轮的研制；在凸轮机构方面，十分重视对高速凸轮机构的研究，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、选择和组合上做了很多工作。

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等。

目前，在机械的分析和综合中日益广泛的应用了计算机，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机程序。

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，其研究领域十分广阔，内涵非常丰富。

在机械原理的各个领域，每年都有大量的内容、新颖的文献资料涌现。

但是，作为一门技术基础课程，根据教学要求，我们将只研究有关机械的一些最基本的原理及最常用的机构的分析和综合方法，这些内容也都是进一步研究机械原理课题所必须的知识基础。

2.“中国制造”正在世界范围内重新崛起从总量看，2000年中国制造业总产值已达到35000亿人民币，在世界制造业总产值中所占比重约为5%，成为世界第四大生产国，在国民经济中的比重也上升到38.2%。

来自海关的资料显示，2001年中国进出口总额占世界贸易总额的6%，其中出口产品中，工业制成品的比重1997—2001年平均达90%。

2008年，是中国经济不平凡的一年，机械工业在党中央和国务院的坚强领导下，有效应对经济运行中出现的诸多困难和国际经济形势剧变带来的不利影响，全年仍然保持了较高的增长速度，为国民经济发展做出了积极贡献。

2008年，机械工业产销分别增长23.43%和23.26%。

重要产品产量再创新高，前11个月，实现利润总额4605亿元，比2007年同期增长16.42%。

重大装备的研制实现了许多新的突破，节能减排技术取得一批重要成果。

2008年机械产品进出口总值4373亿美元，比2007年增长20.91%；其中出口2425亿美元，增长25.7%，外贸顺差477亿美元，比2007年净增235亿美元，增长97.46%；机械产品自给率超过80%；对全国工业产值、利润增长的贡献率分别达18.49%和63.93%，对全国外贸出口增长的贡献率23.55%，较好地发挥了支柱产业的作用，为国民经济发展和建设做出了应有贡献。

2009年上半年，我国机械行业主要生产指标同比增速呈逐月提高趋势，其中新产品产值增速提高较快，但新产品产值率同比略有下降，出口交货值同比增速下降减慢。

重点统计的产品中，有50%以上的产品产量同比下降，但受益于国家扩大内需政策的相关产品呈较快增长。

1-6月，全行业完成工业总产值47918.28亿元，比2008年增长7.28%。

2009年5月国务院通过的《装备制造业调整与振兴规划》，提出依托高速铁路、煤矿与金属矿采掘、基础设施、科技重大专项等十大领域重点工程，振兴装备制造业；抓住九大产业重点项目，实施装备自主化；提升四大配套产品制造水平。

政策措施包括加强投资项目的设备采购管理、鼓励使用国产首台（套）装备、推进企业兼并重组等。

上述领域涉及了经济建设中的关键部门，也是我国机械行业发展中亟待突破的领域，尤其是高档数控机床和矿用机械长期以来一直是我国制造领域的薄弱环节，与国外先进水平有明显的差距。

这些产品再次被列入重点发展的领域，未来2-3年内将面临超常规发展的机遇。

中国制造崛起的一个重要表象是生产能力迅速扩张。

初步估计，我国已有上百种制造产品（涉及家电制造业、通讯设备、纺织、医药、机械设备、化工等10多个行业）的产量成为“世界第一”。

过去几年中，包括微软公司、摩托罗拉公司、通用汽车公司、三星物产公司、美国电话公司和德国西门子公司在内的世界知名大公司已在中国设立了100多个研究和开发中心及更多的生产制造基地。

在《财富》500强中，已有400多家在中国投资2000多个项目。

三、机械原理学科及机械制造的发展前景机械与制造工程科学发展的总趋势是多学科交叉和综合。

微型精密化、数字智能化、高效清洁化、柔性集成化已成为主流发展趋势。

随着世界的进步、国家的需求和学科的发展，机械与制造科学的发展出现了以下显著特点和趋势。

1、高技术领域（如光电子、微纳技术、航空航天、生物医学）以及重大工程技术的发展，要求机械与制造科学向这些领域提供更多更好的新理论、新方法和新技术，出现了微纳制造、生物制造和微电子制造等制造科学新领域。

2、随着机械与制造科学与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学、纳米科学技术的交叉，产生了仿生机械学、纳米摩擦学、制造信息学、制造管理学等新兴交叉科学。