在开发设计新型机器时,我们采用“积零为整”的设计思想,根据机器要完成的工艺动作和工作性能,选择已有机构或创新设计新机构,构造新型机器。内燃机就是由曲柄滑块机构、凸轮机构和齿轮机构等组成。随着科学技术的发展,机械概念得到了进一步的扩展:1.某些情况下,机件不再是刚体,气体、液体等也可参与实现预期的机械运动。我们将利用液、气、声、光、电、磁等工作原理的机构统称为广义机构。由于利用了一些新的工作介质和工作原理,较传统机构更能方便地实现运动和动力的转换,并能实现某些传统机构难以完成的复杂运动。利用液体、气体作为工作介质,实现能量传递和运动转换的机构,分别称为液压机构和气动机构,它们广泛应用于矿山、冶金、建筑、交通运输和轻工等行业。利用光电、电磁物理效应,实现能量传递或运动转换或实现动作的一类机构,应用也十分广泛。例如,采用继电器机构实现电路的闭合与断开;电话机采用磁开关机构,提起受话器时,接通线路进行通话,当受话器放到原位时断路。2.机器内部包含了大量的控制系统和信息处理、传递系统。3.机器不仅能代替人的体力劳动,还可代替人的脑力劳动。除了工业生产中广泛使用的工业机器人,还有应用在航空航天、水下作业、清洁、医疗以及家庭服务等领域的 "服务型"机器人。例如Sony公司新近推出的SDR-3X娱乐机器人。0.2 机械原理课程的内容及在培养人才中的地位、任务和作用0.2.1机械原理课程的内容(1)机构的结构和运动学分析机构的结构是为了研究机构运动的可能性和确定性,并进一步讨论机构的组成原理;机构的运动学不考虑引起机构运动的力的作用,而从几何的观点来研究机构各点的轨迹、位移、速度和加速度的求法,以及按已知条件来设计新机构的方法。(2)机构和机器的动力学研究在机械运动过程中作用在机构各构件上的力分析和惯性力的平衡问题;并研究确定机械效率的方法和已知力作用下机械的真实运动规律,以及作用力、运动构件的质量和这些构件的运动之间的关系,及机械的运转和调速问题。 就性质而论,机械原理所研究的问题又可归纳为两类:(1)机构和机器的分析问题;(2)机构和机器的设计问题。机械原理学科中常用“综合”代替“设计”以示与机械零件“设计”的区别。综合是分析的逆问题通过对机械原理课程的学习,应掌握对已有的机械进行结构、运动和动力分析的方法,以及根据运动和动力性能方面的设计要求设计新机械的途径和方法。0.2.2机械原理课程在培养人才中的地位、任务和作用机械原理是以高等数学、物理学及理论力学等基础课程为基础的,研究各种机械所具有的共性问题;它又为以后学习机械设计和有关机械工程专业课程以及掌握新的科学技术成就打好工程技术的理论基础。因此,机械原理是机械类各专业的一门非常重要的技术基础课,它是从基础理论课到专业课之间的桥梁,是机械类专业学生能力培养和素质教育的最基本的课程。在教学中起着承上启下的作用,占有非常重要的地位。它的任务是使学生掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能,并初步具有拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力。0.3 机械原理学科的发展趋势从近几年国际机器理论与机构学联合会组织交流的学术论文反映,本学科的发展趋势有以下几个方面:(1)平面、空间机构的分析于综合;(2)机器人机构;(3)齿轮及其传动;(4)计算机辅助设计与优化方法;(5)机械系统动力学。0.4 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,应把重点放在掌握研究问题的基本思路和方法上,着重于创新性思维的能力和创新意识的培养。2.重视逻辑思维的同时,加强形象思维能力的培养。从基础课到技术基础课,学习的内容变化了,学习的方法也应有所转变;要理解和掌握本课程的一些内容,要解决工程实际问题,要进行创造性设计,单靠逻辑思维是远远不够的,必须发展形象思维能力。3.注意把理论力学的有关知识运用于本课程的学习中。在学习本课程的过程中,要注意把高等数学、物理、理论力学和工程制图中的有关知识运用到本课程的学习当中。4.注意将所学知识用于实际,做到举一反三。