机械原理精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的机械原理主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：机械原理范文

一、基于创新能力培养的机械原理课程教学体系的建立

目前，国内外高校都十分注重培养大学生的科技创新和实践能力，德州学院结合机械原理的精品课程建设，以培养和发展机械类本科生的综合素质和实践动手能力为目标，以创新教育为重点，以“激发创新兴趣，培养创新思维，引导自主实践，重在创新过程”为原则，对机械原理课程进行了全面的建设。机械原理课程建设总体框架如图1所示。

二、通过理论教学模块培养学生的创新意识和创新思维

1.改革理论教学内容，培养学生创新意识和思维随着企业对机械工程技术人员的设计、创新和新产品开发能力越来越重视，机械原理教学内容也应该随之进行改革。以机构设计为核心构建课程体系和组织教学内容，加强对连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等机构的结构、应用特点的介绍，全面、系统地讲授各机构的运动、动力性能。对与理论力学重复的部分如平面机构运动分析、力分析、刚性转子平衡可适当减少课时，简单介绍。在教学内容上适当增加一些日常生活中的实例和工程机械的结构实例。讲授机构时先以生活中的应用实例导入，再以各种机加工机床的结构作为实际工程机械实例深入学习。如讲解连杆机构时，先以常见的推拉门窗、太阳伞等生活实例应用引入，然后进一步介绍在牛头刨床的传动机构。而这些机床的结构中如牛头刨床中包含了机械中的连杆机构、齿轮机构、间歇运动机构等，使学生能够将感性认识和理论知识结合起来，提高学生对机构有了直观的认识。同时在讲授各个机构时应将其彼此联系起来，如介绍凸轮机构的工作原理时，可以提问学生前面所学机构中哪些机构能够实现主动件匀速转动从动件移动，学生就会能够将连杆机构中的曲柄滑块机构联想起来，然后可以进一步联想起凸轮机构高副低代后就是连杆机构。接着让学生将自己所知道的凸轮机构和两机构联合使用的应用实例举出一二。这样将前后所学内容连贯在一起，融合贯通起来，培养学生的创新思维和创新意识。

2.改革理论教学方法和手段，强化学生的创新意识和思维充分利用现代化的教学手段，增加课堂授课的信息量；在对教学内容进行深入研究的基础上，结合机械原理的教学内容建立以图片、动画、录像资料为主的素材库。对各个机构的运动、分析及应用采用三维动画演示，运用其形象、直观、生动的特点，创造生动逼真的教学环境，优化课堂教学，提高学生的学习兴趣和素质。而学生在学习机械原理以前已经进行三维实体软件的学习，大部分三维动画是由学生独立完成的。这样将三维实体软件的应用与专业理论学习结合起来，不但使吸引学生的学习兴趣，更培养了学生利用先进软件工具解决具体工程问题的能力。学生拓宽了思路，进一步提高了创新意识。同时，在德州学院的教学网中建设了机械原理课程教学网站，并被学院评为优秀网站。网站内容包含教学课件、习题解答、在线复习、实验指导、学生创新实例、师生互动平台等内容。教师可以通过课程网站对学生进行答疑，增强了教师与学生学习的互动性。同时教学网站给学生提供一个自学的平台，学生可根据个人兴趣进行自主性学习，从而有效地化解理论课时少的矛盾。

三、通过实践教学模块提高学生的创新精神和创新能力

1.设计合理的课后大作业，有助于提高学生的创新思维在教学过程中，除了精选的理论基础作业外，可以适当有针对性地布置课后大作业，规定一段时间内完成，利用课余时间分组进行评价。这些作业可以来源于实际生活，也可以来源于工程实际应用。通过完成作业达到学生对《机械原理》知识的综合应用和提高。特别是学习到几种常用机构时，比如讲到连杆机构时，可以布置自动翻书架的设计、爬楼机器人机构设计等题目让学生任选其一进行设计，也可以让学生自己设计题目进行设计。既提高了学生设计自主性和创新思维，激发学生的学习兴趣，又使不同程度的学生都能有所收获。

2.积极进行实验教学改革，提高学生的创新能力2010年的人才培养改革中，提高了机械原理实验课时量，增加到了12学时。近几年，学院加大了对机械专业实验室的投入，增加了创新实验设备的购进。目前可做机械原理课程实验的有机械设计基础实验室和机械创新实验室。目前机械课程实验教学中已由原来的以演示性、验证性实验为主转变为以综合性和设计性实验为主。现在的实验教学中除保留了机械原理的认知实验、机构运动简图的绘制、齿轮齿廓范成原理实验等基本实验外，增加了平面机构创意组合实验、机构运动方案创新设计实验、轮系创意组合实验、慧鱼创意组合实验等实验。规定了必修实验的个数为5个，除此之外为选修实验项目和学生自行设计实验。为了提高学生的实践动手能力和创新能力，我们将机械创新实验室对外开放，学生可以根据自己的实验设想和具体方案，用现有的仪器设备，利用业余时间去实验室将自己的实验设计构思进行验证。整个过程都是由学生亲力亲为，不但提高了学生对各种仪器的综合操作技能，同时也加强了他们独立思考、分析解决问题的能力和创新精神。

第2篇：机械原理范文

中图分类号：TH112 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0339-01

一、棘轮机构

（一）棘轮机构的结构、原理和类型

棘轮机构，主要由5部分构成，分别是棘轮、驱动棘爪、止回棘爪、摇杆和机架。弹簧的作用是让使止回棘爪与棘轮一直接触。棘轮用键将其和轴连接起来。驱动棘爪和摇杆铰接在一起，并且摇杆可以绕棘轮轴实现左右摆动。当杆按照顺时针方向运动时，驱动棘爪从棘轮的齿顶擦过，止回棘爪起作用，让棘轮静止不动；若摇杆在逆时针方向转动时，驱动棘爪顶住棘轮的齿并推动棘轮转过相应的角度，同时止回棘爪从棘轮的齿顶擦过。如此，通过让摇杆的往复运动就可以实现棘轮的单向间歇运动。

一般棘轮机构可分为两大类。

（1）齿啮式棘轮

它的传动原理是靠棘爪和棘轮齿俩者的啮合带动，转角只可以粗略调节，无法精确调节。根据棘轮的运动情况，可分为：

1 可变向棘轮机构

（图1）的主动摇杆与棘爪铰接在一起，不但能让使棘轮按照顺时针方向实现间歇运动，而且可以让棘轮实现逆时针方向间歇运动，由此实现机构特定的功能。可变向棘轮机构2（图2）的棘轮可以实现逆时针方向的单向间歇运动；为了实现棘轮的顺时针方向单向间歇转动，可以将棘爪提起并绕其轴线旋转180°后放下，则可实现。

2. 内啮合棘轮机构。这种机构可以实现单向间歇转动。

（2）摩擦式棘轮机构

摩擦式棘轮的结构，工作原理和与齿式棘轮的机构相差无几，棘轮与棘爪靠摩擦力传动，棘轮转角作无级调节。

（二）棘轮机构的特征

棘轮机构具有结构简单、制造方便和运动可靠等优点，故在各类机械中有广泛的应用。但是由于回程时摇杆上的棘爪在棘轮齿面上滑行时引起噪声和齿尖磨损。同时为使棘爪顺利落入棘轮齿间，摇杆摆动的角度应略大于棘轮的运动角，这样就不可避免地存在空程和冲击。此外棘轮的运动角必须以棘轮齿数为单位有级地变化。因此棘轮机构不宜应用于高速和运动精度要求较高的场合。

棘轮机构所具有的单向间歇运动特性，在实际应用中可满足如送进、制动、超越离合和转位、分度等工艺要求。

（三）修改棘轮摆角的方法

要实现改变摇杆的摆角所示，可以通过增长或减短曲柄的长度，就可以改变摇杆的摆角；通过改变活塞的路径长短，则可间接改变摇杆与轮的摆角，从而间接调节棘轮的转角。

二、槽轮机构

（一）槽轮机构的构成、工作原理以及类型

工作原理：槽轮机构包括3部分，分别是带有圆销A的拨盘、含有径向槽的槽轮和机架组成。当拨盘按照ω1的角速度作匀速旋转时，同时圆销A沿着槽轮的径向进入槽轮的径向槽时，拨盘上的外凸锁止弧mn锁住槽轮上的内凹锁止弧ef，即槽轮固定不动；当圆销A再次滑进槽轮的径向槽时，锁止弧ef被释放开，槽轮在圆销A的作用下转动；当圆销A离开径向槽时，拨盘上的锁止弧mn再次锁住槽轮的锁止弧ef，槽轮固定不动。通过以上的描述可知槽轮可以做到间歇运动。

（二）槽轮机构的运动系数

当在完整的圆周运动时，槽轮机构的运动系数是指：槽轮的工作时间t2与主动拨盘的工作时间t1俩者比值。

1）单圆销的外槽轮机构：τ=t2/t1=（z-2）/2z

2）在拨盘上均匀分布着m个圆销的外槽轮机构：τ=m（1/2-1/z）

3）内槽轮结构：τ=（z-2）/2z=（1/2+1/z）

4）外槽轮机构的运动特性

外槽轮机构在运动过程中的任一位置。设i21为槽轮机构的传动比，是一个变量；kα为其角速度系数，也是一个变量。令： λ=R/L=sin（π/z）可得：

（三）设计槽轮的槽数

因为槽轮机构的运动系数必定大于零，而且从τ=（z-2）/2z可知z≥3，对于单圆销的槽轮机构，一般情况下把其槽数z设定为3，4，5，6，8。其它情况特殊分析。

（四）槽轮机构的特点

优点：槽轮的构造简单、工作安全可靠、效率比较高。

缺点：制造和装配时所需要的精度要求较高，且转角的大小不能任意调节。

应用：外槽轮机构被广泛应用于电影放映机中。

参考文献

[1] 孙恒 陈作模 葛文杰.西北工业大学机械原理及机械零件教研室（第八版）

第3篇：机械原理范文

关键词：矿用；机械式挖掘机；铲斗；原理探讨

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.015

0 前言

挖掘机是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。挖掘机挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。近来，挖掘机的发展较快，已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。由于机械式挖掘机的生产效率比较高，运行稳定性优良，所以被广泛的应用于采矿作业中。由于铲斗是最直接的工作部件，其面临的损耗和冲击也是最大的，因此铲斗的设计方面应该予以足够的重视。

矿用机械式挖掘机铲斗的设计，直接关系到铲斗能否符合挖掘工作的要求，对其挖掘的效率和挖掘的寿命有着最直接的影响，因此也有必要对机械式挖掘机铲斗的设计进行研究。当前，国外已经有比较成熟的设计理念和分析手段了，如一些主流的设计铲斗的公司，分别针对铲斗挖掘物料的不同来进行不同的设计，并利用有限元等现代技术对铲斗的强度和效率等待呢个进行分析。观之国内，目前还处于起步阶段，其设计与分析还采用借鉴模仿的方式。在这方面国内还有很长的一段路要走。

1 机械式挖掘机铲斗的结构设计特点

通常来说，常见的机械式挖掘机的铲斗由斗体、斗唇、斗齿、斗底及一些耳板、护板焊接而成的。铲斗斗体应保证足够的强度和刚度，它是主要的切削和支撑部件；斗唇是铲斗与斗齿的连接部分，斗齿的作用是减少挖掘阻力。磨损较为严重，所以在斗齿的材料选择上应采用耐磨铸件；斗底的作用主要是承载物料，斗底还设置有开斗机构，可便于物料的卸出。

在矿用机械式挖掘机铲斗的设计中，需要综合考虑下面几个因素：（1）需要保证铲斗有足够的强度与刚度，矿用机械式挖掘机铲最主要的作用是挖矿，其工作的物料对象的硬度和轻度都是十分明显的，矿用机械式挖掘机铲斗的设计如若缺乏针对性的设计，往往造成铲斗寿命的缩减。（2）需要对铲斗的结构设计进行分析，合理设计。只有合乎标准的铲斗设计，才能保证铲斗的形状合理，在减小挖掘时，可以使阻力达到最小，同时，合理的形状也是对铲斗的物料卸出十分便利的。（3）在矿用机械式挖掘机铲斗的设计中，也要注意保证结构的简单与铲斗强度的关系，在保证强度的同时，做到最大的装卸量和便于维修更换，也是在设计中需要注意的问题。

2 铲斗设计工作中的先进技术应用

当前科技的发展，也带动了很多行业的发展，在铲斗的设计中，很多先进而成熟的技术被引入进来，如有限元技术、离散元技术、自动称量技术和智能控制技术的等等。这些技术的应用，直接减少了铲斗设计周期，提高了铲斗性能，对机械式挖掘机的铲斗整体技术的提高都起到了很好的促进作用。

2.1 有限元技术应用

当前，对机械式的挖掘机铲斗的设计上，VR Steel公司用有限元分析的技术对其进行应力分析，这中分析设计和其后的使用，最直接的降低了铲斗的载荷，对铲斗的寿命提高起到了很大的作用。而BUCYRUS公司应用有限元分析，并结合试验样机、变形测量等等技术，在机械式挖掘机铲斗性能提升上得到很大发展。

2.2 离散元技术应用

在机械式挖掘机铲斗的应用场景中，往往环境复杂，面对物料种类多样，且涉及到及土壤力学和散体力学方面的问题，这些都对建模和系统性的实验造成了相当大的阻碍。

离散元技术的实际运用中，中国吉林大学与太原重工有过合作，曾利用离散元技术进行仿真分析研究，对象是75m3 机械式挖掘机铲斗。这次仿真分析研究实现了铲斗挖掘物料的过程可视化，同时分析了铲斗动态力学响应和松散物料在铲斗内的流动特性，为机械式挖掘机铲斗的结构设计提供参考。

离散单元法在求解与分析颗粒-结构相互作用方面有着很大优势，同时，对特定物料的参数，则需进行专门的试验取得。

2.3 自动称量技术应用

在机械式挖掘机的铲斗作业中，往往需要有专员来记录装载的车数并估算挖掘的产量，这样不仅对人力的要求比较大，在估算产量方面也容易造成误差。针对这种问题，太原重工开发了一套自动称量系统。这种系统有一种可编程逻辑控制器，能读取提升和推压电机的整个受力过程，并根据铲斗位置和受力的情况，计算得出铲斗内物料的重量。

2.4 智能控制技术应用

当前的铲斗操作比较复杂，其过程中需要进行十二到十八个动作，且全部动作需要人工来操作。这样的操作往往费时费力，且精准性较差。因此智能控制技术有很大的发展空间。

同时，矿用机械式挖掘机铲斗的工作环境往往十分复杂，在减小挖掘阻力和降低能耗的要求下，实时监测技术也需要尽快的应用于铲斗上，这样可以实时的了解铲斗受力情况，达到智能化控制的要求。

目前，P&H公司的2300XP 型挖掘机的铲斗已经可以实现远程监控与实时分析联合作业。不过，当前铲斗设计中的智能控制的可靠性还比较低，其应用也因此受到一定的制约，所以在铲斗的设计中，要逐步利用好当前先进的智能化控制技术，使铲斗的设计的智能化与技术一起不断进步。

3 结语

总之，在矿用机械式挖掘机铲斗的原理设计中，一定要注重铲斗的结构的强度和刚度，保证铲斗结构形状的合理，以此促使铲斗在挖掘过程中减小阻力，并做到耐冲击、抗磨损的效果。同时，先进的设计理论的不断出现，与现代先进技术的融合，为铲斗的设计方向提出了新的要求，未来铲斗设计的发展也必然向着精准化、智能化的方向加速前进。

参考文献：

[1]侯亚娟，毕秋实，张永明，李爱峰.大型矿用挖掘机铲斗结构优化设计及其可视化[J].工程机械，2014（06）：33-38+7-8.

第4篇：机械原理范文

机械设计节能原理又称之为平衡节能原理，平衡理念是节能设计的主要指导思想。机械节能设计应当从改进动力源、减小摩擦、功率匹配节能这三个方面入手，充分考虑机械设备在实际应用中所存在的能耗问题，尽量在设计环节就加以改善，从源头上减少能源的浪费。

1.动力源动力源通常指的是机械设备的发动机，在节能设计的过程中要求尽量的减少发动机的输入功率，同时尽可能增大其输出功率，简单的说就是提高机械设备电能与动能、势能、热能等的转化率。在实际的应用中这一设计理念体现在机械设备的启动、减速停止这两个阶段中。例如，在停止设备的动力输入之后由于惯性的因素机械设备还会运行一小会儿，通过合理的设计将这一部分动能或者势能储存起来，在机械需要发动的时候提供一部分初始动力。

2.在设计过程中减小摩擦发动机所产生的动力必须通过齿轮、动力传送柱、动力传动带等传递给机械设备需要作用的部位，在这个过程中难以避免的会产生摩擦，损失一部分动能。因此，需要在设计的过程中尽量较小各个组件之间的摩擦。例如，在“机械手”的设计环节，对于其关节处都会采用光滑的圆柱、轴承和液压柱进行连接，同时在使用的过程中还会定期的用油进行。目的就是为了减少机械设备活动处的摩擦，减少动力的损失。

3.功率匹配节能，合理运用节能合理的分析不同应用环境下所需要的功率大小，有依据的设计机械设备的标准功率。例如，饮品加工传动带所需的功率就远远小于装卸工厂所用的传动带的功率。为了节约机械的购买费用还可以利用汽车发动机的原理，设置不同的档位，根据实际功率需求进行调节。

二、机械设计能源浪费的原因

1.缺乏节能设计理念传统的机械设计理念是尽可能的提高机械设备的生产能力，设计人员在设计的过程中首先考虑到的就是如何提高机械设备的载重量、运转速度等，其次便是机械设备的稳定性和可靠性，完全忽略了节能设计，甚至为了提高之前的两方面性能而使得设计能耗更高。

2.设计人员专业水平低机械设计工作都是由专门的设计人员完成的，部分设计人员的理论知识匮乏，固步自封、不愿意学习新的知识，导致与先进的新型设计方式脱节。同时，很多设计人员长期忙于设计工作，不愿意深入基层考察设备的使用情况，导致理论脱离实践，设计出的机械设备不具有可实现性。

3.技术水平无法满足设计需要受到现有技术水平的限制很多设计思想很难得到实现，即使勉强得以实现也会大大增加机械设备的制造成本。所以，处于经济效益的角度考虑，很多机械制造商并不愿意完全按照设计要求引入相应的节能技术。

三、如何做好机械设计节能

1.选用环保型材料和环保型发动机从设计环节入手，在满足设计要求时，优先选取环保型的材料，材料尽量能够做到可回收、易处理、无污染。发动机是机械设备的主要污染源之一，对减少污染物排放具有重要的意义，比如可以选用环保型水冷增压柴油机作为发动机，此发动机具有油耗低、排放低、使用寿命长等优势，条件允许的话，电控高性能长寿命节能型发动机也是不错的选择。

2.电子控制系统的精确化控制利用电子计算机和无线网组成的控制系统，实现对机械的精准控制是机械节能的又一项措施。智能化终端可以依据设定的程序对机械的运行情况实行实时监控，做出智能化判断，控制发动机的输出功率等，以达到减少消耗的最佳标准，同时，其自我检测还能及时发现、处理问题，延长机械的使用寿命。

3.做好液压系统的清洁和防渗漏工作液压系统的污浊物加快机械设备的磨损和腐蚀，液压系统渗漏直接浪费了宝贵的资源，因此，机械液压系统也是机械节能设计时要重点考虑的问题之一。比如，加装一个高效率、高精准度的过滤装置就可以过滤掉大部分掺杂物，降低杂物与机械的物理磨损。采用防渗透的新材料或改变零部件结构，如密封的销轴等防止渗漏。

4.引入新的技术机械设计节能的实现离不开技术的支持，在设计的过程中不能脱离实际的技术发展水平。但是，又不能完全禁锢设计思想，要大胆的进行创新与尝试，积极的将各种先进的新型技术应用到设计中去。例如，利用太阳能发电技术为机械设备提供动力，再外加传统的动力系统以备不时之需，特别是对于小型机械设备，具有很强的可操作性。

四、结语

第5篇：机械原理范文

四、连杆机构

平面连杆机构是典型的平面机构，图5的（a）和（b）为其示意图。因为平面连杆机构的运动属于面接触，所以它的承载能力比较强，而且能够实现多种运动类型的转换，各种运动轨迹的实现也容易控制，非常方便地用来增力、扩大行程和远距离传动。

从整体上看，人体四肢的运动方式，也可归为连杆机构。洪式太极拳手法非常灵活复杂，双手配合起来更是变幻莫测，这也得益于上述连杆机构的特征。

平面四连杆中有一个称作“死点”的概念，值得我们注意。图6中为一个曲柄摇杆机构的示意图，摇杆CD为主动件，当C点运转到C1或C2位置时，A、B、C三点将共线，也就是说主动件CD通过连杆作用于从动件AB的力恰好通过其回转中心，使AB杆无法转动，此时机构的位置便称为“死点”。实际上，处于死点位置时，也是一种机械自锁状态，在平面四连杆机构设计中，一般采用安装飞轮或两组连杆并用的方式来使机构闯过死点，避免机械自锁的发生。

与平面四连杆类似，人体的四肢也存在着死点位置，以手臂为例，上图中的A、B、C三点分别对应着腕部、肘部和肩部，当手臂完全伸直或被折叠时，便是死点的位置，此时的手臂是最不灵活、最不得力的。因此，我们一方面要防止自己的四肢处于死点位置，另一方面又要诱使对方的四肢处于死点位置。洪式太极拳要求四肢不可完全伸直，要留有一定的弧度，肘部不可抬起，腕部角度不可折过，手部一般不可超过中线，弓步时膝盖略微松垂，都是为了防止四肢处于死点的位置。

洪式太极拳在技法上对死点的运用，也是相当广泛的。当同对方接手后，典型的技法便是一只手牵制对方的腕部，另一只手控制对方的肘部，当对方继续向前时，我方可诱导其手臂伸直，同时施以捌法；若对方回撤，可利用对方腕、肘、肩的“三点一线”，直接将劲力打到对方身上，将对方托送出去；另外，还可折其肘部，将劲力反扣于对方身上，使对方不得运化而被发出。这些技法都充分利用了连杆机构“死点”的特殊性，这是非常科学的。

五、凸轮机构

在阐述这个话题之前，有必要明确这样一个事实：从人体骨骼上来分析，并无可转动的“轮子”和“球”，而只是以转动副形式结合起来的连杆。而大家都知道，太极拳非常崇尚“圆”，正所谓“一触一太极，无处不是圆”，在这样的形容下，一些练家恨不得将自己修炼成一个球体，于是诸如“处处撑圆”、“处处圆”、“腋下夹球”、“双手抱球”等要求便开始大行其道，仿佛成了太极拳通用的法则。

实际上，任何一个圆，都是由无数个点组成的，所谓的圆，也只不过是点的运动轨迹和动态表现而已。当你觉得一个图形是圆的时候，那是因为你的视线在组成线条的点上依次扫描了一遍，使你产生了运动的错觉。当一切都静止的时候，“圆”根本就不会存在的，只剩下一个个静止的“点”，两者是辩证的。太极拳也一样，它所崇尚的“圆”，只是一个过程，一种动态的效果。即便你真正练成了百变金刚，成为了形态上的球体，当对方的力量作用于你的时候，如果你不转动，一样会被打出的。所以，只有转动，才会有圆，这才是太极拳所说的“圆”。

洪先生很早就提出了静态的“三角”和动态的“圆”，认为圆是由无数个三角所组成，所以洪式太极拳并没有“腋下空”、“肘不贴肋”、“双手抱球”的规矩，提出的核心要求为“松圆”，李驻军先生将其进一步解释为“松开，转圆”，松开是条件，转圆是效果、是目的。因此，洪式太极拳的圆，是转出来的。有了这样的认识后，再来看这节的标题一“凸轮机构”，就应该理解，这是一种效果上的阐述，是利用人体客观存在的运动机构模拟出来的。

凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过其回转或往复直线运动，将动力传递给从动件，这就是凸轮机构。图7所展示的装置，便是一个使用了凸轮机构的内燃机配气系统，活塞在凸轮的转动下，有规律地做着直线往复运动。

前面说到，人体并没有这样的轮子，但却可以在特定的时间和空间下模拟出这样的效果，比如说洪式太极拳的挤法，随着手部离躯干越来越远，同对方的接触点所走出的曲线轨迹的半径也越来越大，于是便产生了排挤作用（暂不考虑手臂的自转）。机器中凸轮所产生的动力，作用于被固定在特定轨道上的从动件，其意义也仅仅是推动而已，而当这种凸轮效应被运用在洪式太极拳中时，道理可就可没有这么简单了。

洪式太极拳的精妙之处在于“化打合一”，这和一般拳术是不大一样的。洪式太极拳“化打合一”的方式有三种：“一引一打”、“带引带打”和“即引即打”，而这三种方式又属最后一种最为精妙，也最令对手难防。“即引即打”的特点是仅在一个接触点上完成化劲与发劲，而且是同时的。那么洪式太极拳是怎么做到的呢？一部分奥妙就隐藏在凸轮机构的原理中。

为了简化问题，我们还是以洪式太极拳的挤法为例，且只考虑手臂公转的情况。如图8（a）所示，上面的圆代表敌方，下面的椭圆代表我方，当我方贴住对方躯干向其中轴线施以挤法时，如对方抗劲，其作用力F与我方作用力G在点A处产生抵触。这时，由于我方手臂的公转，在摩擦力的作用下，对方的作用点A会被我的转动带离原来的位置，如图8（b）所示，这时对方的作用力来不及改变方向，依然指向A点，瞬间失去了与其相平衡的作用力G，从而使自己重心失衡，而在这个过程中，我方的作用力G如同凸轮一样做着动态调整，让这个力始终指向对方的中轴线，在滚动中产生了新的作用点B。于是，对方在失重的状态下，源源不断地遭受到这个碾压力G的作用，从而被打了出去。

从这个原理中可以看出，无论对方来力有多大，只要在恰当的时间避开A点之锋芒，使我方作用力滚动到敌方作用力的侧翼，便可产生“四两拨千斤”的效果，而在实际运用时，这个过程也是“一转即逝”的，因而便体现出了洪式太极拳“化打合一”的技击理念。

那么，在明白了上述原理后，也应该能够理解，手臂的自转也可以产生碾压式的凸轮效应。因为手臂是有粗度的，其横截面近似圆形，随着公转产生的推动作用，手臂的自转便成为了一个向前碾压的轮子，上面所说的挤法，实际上是两个凸轮的合成，一个是横向的，一个是纵向的，从两个维度上同时破坏对方的平衡并予以打击，这正是洪式太极拳的精妙所在！

六、螺旋机构

缠丝劲是陈、洪二式太极拳的精华，提出“太极拳缠法也……不明此，既不明拳”的陈鑫先生，在其《陈氏太极拳图说》一书中，画了许多缠绕在人体上的一圈圈顺逆缠丝的线条，以此来表达缠丝劲的走向。但由于古人对运动科学的了解比较有限，又引入了《河图》、《洛书》为其论证，使缠丝劲愈发神秘，甚至有了些许的巫性，使得后学者依旧摸不着头脑。洪先生可谓是开宗明义，用精炼的话语揭开了缠丝劲神秘的面纱：“太极是劲，动作走螺旋。”首次将缠法摆到了核心运动规律的位置上。洪式太极拳的缠丝劲，便是基于这种螺旋运动形式而产生的。

在机械领域，螺旋机构是将旋转运动转换为直线运动、以牺牲距离来换取动力的一种机械装置。螺旋机构是“斜面”这一简单机械的延伸运用，它将斜面缠绕于转轴之上，形成螺纹，使其在旋转中产生源源不断的推动力。螺旋机构的运用相当广泛，千斤顶、螺丝钉都是被人们所熟知的，但这种省力的螺旋运动的形式，又是如何体现在人体上的呢？

事实上，人体并无螺纹，所以这样的效果其实也模拟出来的。在洪式太极拳中，有这样一些动作要领：“出手不出肘”、“收肘不收手”、“松肩沉肘扬指”，这就保证了我的手臂形成了一个斜面，在对方与我接触时（无论按与抓），其作用力总是作用在这个斜面上，如果此时保持这样的角度直接向前催动，便是斜面的运用，但还不是螺旋的运用，产生螺旋运动还需要另一个条件：转动。但是前面说到，人体并无螺纹，转动所产生的动力无法使形成的斜面向外延展，所产生的效果也仅仅是使力点扭曲和滑脱，犹如一个没有螺纹的滚轴。为了模拟出螺旋机构，我们还需在纵向上增加一个直线或曲线运动，使得这个斜面在旋转中前进，这就要求手臂在梢节的引领下，使手臂向特定方向伸展，即手臂的公转。

说到梢节的引领，在这里有必要阐述一下其中的道理。由于人体手指与腕部骨骼数量较多，其灵活性非常好。且由于尺骨与桡骨的存在，整条手臂的自由度从手指到肩部是依次递减的，那么在催动手臂自转时，最佳部位当然是从手指开始。另外，梢节还有一个重要作用，那就是在公转中控制好斜面形成的角度。因为对方是动的，会千方百计破坏这种斜面的存在，所以我方对这种角度的动态控制，也必须由较为灵活梢节来承担。

从上述中可以看到，“形成斜面”、“手臂自转”、“手臂公转”这三个条件必须同时具备，才可在原理上模拟出螺旋机构，这就是缠法。通过缠法，我方可将身肢的旋转与伸展的力量融为一体，产生强大的化打合一的力道，这就是缠丝劲。因为手臂的缠法最为复杂，懂得了它也就懂得了腿部和躯干缠法的原理。躯干只有自转，没有公转，而腿部也只有在变换步型和运用腿法时才会出现公转，它们相对于手臂来说比较简单。

螺旋运动运用在洪式太极拳中，除了省力、增力外，还有一个重要的意义，那就是产生绞力。机械传动螺杆是极其坚硬的，在承受到强大扭绞力时也不会有疼痛感，而人则完全不同。人的肢体在这种绞力的作用下，如果不能及时化解，内部便会产生应力，而这种应力主要集中在关节韧带处，所产生的疼痛感会令对方痛苦不堪，从而失去战斗力。因此，洪式太极拳的擒拿，自始自终都贯彻着缠法的运用，威力巨大，精妙无比。

第6篇：机械原理范文

关键词：机械原理；教学改革；课程特点

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）39-0054-03

一、引言

十多年来，机械原理课程教学改革在教学内容的拓展、综合型实验项目的设计、课外科技创新活动的参与等方面已取得了丰硕的成果。然而该课程目前仍然存在着诸如理论教学内容以传统内容为主，鲜有新技术、新理论的注入；实践教学内容改革滞后于理论教学内容改革，并孤立于本知识点或本课程之内，不具有系统性和延续性；教学手段以多媒体课件为主，鲜有创新；教学方式以教师的教为主导，难以调动学生学习积极性等问题。因此，机械原理课程改革不能止步于此，必须不断深化。探讨课程改革的深化方向，以期实现培养综合素质高、创新能力强的高级工程技术人才的目标，是非常值得探究的问题。

二、教学内容改革

在培养学生机械产品综合设计能力的全局中，机械原理课程承担着培养学生机械系统运动方案设计的重要任务。因此课程的教学内容在强调典型机构基本知识掌握的同时，还应注重知识的系统性和完整性，并应考虑本课程内容与机械基础其他系列课程内容的有机衔接，使学生在刚刚接触专业基础课时就能从机械产品综合设计的全局角度理解、掌握和创新本课程所涉猎的知识。为此，课程可以考虑在如下方面进行深入改革。

1.课堂教学内容。传统课堂教学中，单一机构的设计、分析要贯穿课程教学始终。这样的教学内容设置不利于学生养成完整性、系统性思维习惯，不利于学生掌握机械产品整体方案设计技能和增强方案创新设计能力。因此，机械系统整体方案设计应是教学的重点。课堂教学中应逐步渗入机构选型、机构组合和变异、机械系统运动方案设计和评价方面的内容，并使其逐步成为课堂教学的主导内容。此外，还应适度增加学科前沿中重要的新成果和新方法。凝练、精简传统内容，增加学科前沿内容，紧跟科技发展动态，不断推陈出新，才能培养出创新意识强、创新思维活跃的创新型人才。

2.实践教学内容。（1）课程设计：伴随着强调机械系统方案设计的课程内容改革的实施，作为实践环节之一的课程设计，必须将以机构运动学和动力学分析为主转成以机械系统运动方案设计为主。课程设计的任务不能仅局限于对牛头刨床、插床等机械系统的执行机构进行运动学和动力学分析，而应对有特定功能要求的机械系统进行整体运动方案设计。当然设计任务也要对典型机构设计、运动特性分析等内容进行强化，不过不应过分强调利用图解法设计机构和对机构进行运动分析，应鼓励学生利用工程软件如ADAMS、Matlab等完成相应设计任务[1]。这样既训练了学生使用工程设计、分析软件的能力，又使学生掌握在机构设计和分析方面更为精确、使用更广泛的解析法。（2）实验教学内容：为增强学生的综合设计能力和提高学生的创新意识，实验教学内容需在传统验证型实验的基础上增添综合型和创新型实验。这两类实验要以机械系统整体运动方案设计为训练核心，拓展验证型实验的广度、深度和难度，更具有应用性、系统性和综合性。实验内容的设计应以强化学生形成机械系统的整体观念，使学生能够感知包括机械原理在内的机械基础系列课程，如机械设计、机械制造、几何精度和互换性、机-电一体化等的基础理论知识在机械系统设计中的综合运用，并向学生展示机械系统运动方案设计在产品设计中的突出地位。

三、教学手段改革

教学手段是“教”与“学”之间的媒介，直接影响教学效率、教学效果和教学质量。

1.课堂教学手段。历经十多年的教学手段改革，电子教案、多媒体课件和多媒体动画已经广泛应用于课堂教学中，这些多媒体教学手段在节省板书时间、提高教学效率、缓解学时缩短压力、调动学生的学习兴趣等方面优点突出。不过，要讲解如此之多典型机构的机械原理课堂上却从未见教师使用过任何典型机构教具给同学现场演示机构的演化过程或运动特性等知识要点。学过化学的人一定会记得化学课上教师当场演示化学试剂在化学器皿内热烈的化学反应，这种现场的视觉冲击，使学生对现象产生深刻的印象和对现象本质产生强烈的探究欲望。与此类似，如果在机械原理课堂上，教师能够通过机构教具现场演示铰链四杆机构的运动过程，演示利用铰链四杆机构演化出曲柄滑块机构，并且继续演化出导杆机构、摇块机构、定块机构等其他类型四杆机构的过程，一定能够轻松触发学生的学习热情，帮助学生深刻理解、掌握所学知识点，还能够激发出学生创新设计的激情。

2.实践教学手段。（1）开发虚拟实验：在计算机技术高度发达的今天，在制造出实体机械产品之前，完全可以对产品的设计、制造、测试等过程在计算机构造的虚拟开发环境中进行数字化模拟，即所谓的虚拟设计、虚拟制造。与此相仿，虚拟实验就是在计算机构造的虚拟环境中进行实验[2]。相比传统实验，虚拟实验具有实验范围大，实验方法、过程多样化，安全性高，场地、设备投入小，容易调动实验者兴趣等优点。加上网络技术的参与，虚拟实验可以突破时间、空间和地域的限制，只要手边有一台可以联网的电脑，实验者即可进入实验系统。将信息技术与专业知识相结合开发的虚拟实验变革了传统实验模式，其实验内容的设计及实验开设方式值得探讨。（2）工程设计类软件应用于课程设计中：商业软件已广泛用于产品研发设计的各个环节是毋庸置疑的事实。然而，因害怕学生对课程中的基本理论和基本方法缺少足够的应用训练，在课程设计中阻止学生使用商业软件也是事实。这样做不仅扼杀了学生的创造性，而且不利于培养学生对未来工作的适应性。适当提倡学生利用工程设计类软件辅助完成课程设计任务，例如：利用AutoCAD进行图解法的机构尺寸设计；利用ADAMS进行机构运动学、动力学分析和机构优化设计；利用C语言等计算机语言或Matlab等工程计算软件进行诸如凸轮基圆半径选取等理论计算，既可以磨炼学生的软件操作技能，又可以使学生有更多的时间、精力用于方案设计训练。（3）教学方式和方法改革。多少年来，机械原理课程教学一直采用说教式“教”和接受式“学”的教学方式。教学过程以教师为主，教师主动灌输，学生被动接受。这种教学方式扼杀了学生的学习兴趣和积极性，泯灭了学生的创新意识[3]。因此将教学方式转变成“以学生为主体、以教师为主导”的互动式研究型教学方式是教学改革的又一重要任务。在教学活动中，教师为主导，作精讲引导，开展启发式教学；学生为主体，自主学习、研究探索和进行个性化的实践活动。整个教学过程是师生交往、共同发展的互动过程。这种教学方式能够培养学生良好的自学能力，激发学生的创新思维，提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。将教学过程设计成一个个任务的完成过程，学生在完成任务的过程中探求知识，培养技能，发展个性。为此，在课堂教学中可以开展有工程背景的案例教学或讨论式教学；实践教学中，探索由有能力的学生自主设计实验项目、自主提出课程设计题目；课外适度增加需要学生自主研究的大作业和开展有主题的科技训练和创新项目。教学方式、方法改革强调在教学的各个环节努力给学生营造一个自主学习、合作探讨、积极探索、开放、有活力的培养环境。这种环境必须能够提供给学生足够多的学习资源，支持学生主动探索。蓬勃发展的信息技术，特别是网络技术为环境的营造提供了保障。通过网络，学生便可轻松地获取各类信息、学习资源，选择性地用于各种问题的研究中。

经过十多年的探索和实践，机械原理课程教学改革积累了许多宝贵的经验，但深化改革的任务仍然十分艰巨。我们必须以培养综合素质高、创新能力强的21世纪工程技术人才为目标指引，充分融合飞速发展的信息技术，跟踪学科前沿，与时俱进，拓宽步伐，深化教学内容、教学手段和教学方式、方法改革。

参考文献：

[1]华剑，晏亮.工程类软件在机械原理教学中的应用[J].长江大学学报，2008，5：（3）：363-365.

[2]高江红.《机械原理》课程虚拟实验子系统的研发[J].南京工程学院学报，2003，3（1）：52-58.

第7篇：机械原理范文

关键词：机械原理;验证性实验;综合性实验;创新能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）40-0086-02

一、引言

《机械原理》课程是机械工程专业的重要专业基础课，是后续《机械设计》等课程的基础，对培养学生掌握一些常见的机构的特性和具有初步设计机械的能力非常重要。而要巩固和加深课本的知识，就离不开实验课程的开展。以前我校《机械原理》课程的实验项目较少，且实验设备陈旧，阻碍了实验课程改革的进行，随着学校经费的投入，实验室陆续购入一些实验设备，为我校实验课程的改革提供了条件。

二、我校《机械原理》实验课程存在的一些问题

经过多年的建设，我校《机械原理》课程已经有非常好的基础，课程体系丰富、合理，配套的习题和资料也很齐全，任课教师多数都有多年教学经验。但作为一门专业基础课，它和工程实践有着紧密的联系，单纯的课堂讲授不能验证、巩固和加深课堂讲授的知识，必须借助实验课程的开展。但目前本课程的实验存在以下一些问题。

1.实验项目少。改革前的实验项目非常少，只有三个实验：参观模型陈列柜、机构测绘和齿轮展成实验。这几个实验涵盖的知识面狭窄，只关系到课本中“机构的组成原理”、“平面连杆机构的特性”和“齿轮的切削法加工”部分的内容。而课本涉及的内容远不止这些，比如还有凸轮机构的设计、间歇运动机构的设计以及机器的动力学等方面的内容。因此有必要拓展实验的内容和数量。

2.实验项目类型单一。改革前的实验项目不仅少而且单一，机构的测绘和齿轮展成实验都是验证性的实验，学生只需按照实验指导书的要求，按部就班地完成要求的步骤即可。参观模型陈列柜这个实验即使连验证性的实验也算不上，最多只是加深学生对这门课程研究对象的理解，以及增加学生学习的兴趣。随着学校和企业对人才培养质量要求的提高，对具有创新性人才的要求越来越迫切，因而增加实验类型，提高学生动手能力，加强学生的创新意识就提上日程。

3.实验的开展渠道狭窄。以往的实验，都是计划内必做实验。一般在相关课程内容讲授完成后，按照任课教师的安排，由学生和实验室相关实验人员联系，按照实验设备的情况，把学生分成若干小组，课内学时完成不了的，在学生的课余时间内完成。在这种情况下，即使实验室还有其他实验设备，能够开展其他实验，学生想做这些实验，也没有可能。在中央和地方共建实验室后，国家和学校陆续投入了大量资金，购入了许多设备，能够开展各种类型的实验，因而有必要拓展实验的进行渠道。

4.不能充分调动学生的积极性。实验类型单一，多为验证性实验，并且都是必做实验，学生按照实验老师的要求操作即可。有部分同学可能并不清楚每个实验步骤的目的，实验的效果可想而知。在这种情况下，很难调动起学生对实验的积极性，也难以达到提高学生动手能力和创新能力的要求。

三、改革的具体措施和手段

1.在实验室讲授绪论部分内容。本课程绪论部分主要介绍《机械原理》课程的研究对象及课程的内容等知识。通过这一章的学习，使学生了解课程的研究重点，在机械专业中的重要地位和作用;了解学科的发展趋势;增强学生对课程的感性认识，从而调动学生学习这门课程的兴趣。以前这部分内容主要为课堂讲授，同时借助多媒体教学。虽然也能讲清楚一些基本知识和内容，但缺乏感性认识，难以调动学生的积极性，从而也失去了绪论这部分章节应起的作用。改革后，绪论课改在实验室的模型陈列室上，教师一边讲授相关的内容，一边动手操作。模型陈列室的机构多种多样，有许多都是和生产实践紧密联系的机构，并且很多机构通过控制都可以运动起来，生动有趣的运动模型即增加了学生对机构的感性认识，又能加强学生对课程的兴趣，从而能够充分调动起学生对课程学习的热情。

2.和生产实践相结合。本课程的教学任务，除了要求学生掌握一些基本知识和基本理论外，还要能够理论联系实际，运用所学知识解决一些工程实践的问题。因此教师除了授课时讲一些和课本知识相关的具体案例外，还要激励学生走出教室，通过仔细观察和思考，运用所学知识分析和解决一些力所能及的问题。在讲完机构运动简图的绘制后，除布置书面作业外，还可让学生走向社会，通过自己观察和思考，绘制一些简单机构的运动简图。比如家里有缝纫机的学生，可以通过观察和测量，绘制出缝纫机的踏板机构运动简图;在外面修补鞋子时，通过观察补鞋机的运动，绘制出补鞋机的机构示意图等。这样，既巩固了所学知识，又能锻炼学生的观察和思考能力，进而做到理论和实践相结合，让学生认识到所学知识确实有用，从而增加学习的动力。

3.增加实验项目和实验类型。在传统实验项目基础上，结合实验室购入实验设备情况，增加了动平衡实验、平面机构设计实验、简单机构性能测试分析实验、平面机构创意组合分析测试实验以及系统动力学调速实验。除动平衡实验为验证性实验外，其余实验均为设计性或综合性实验。①创新设计实验。平面机构设计实验为创新性实验。实验设备包括组成机构的各种构件和运动副。学生可根据平面机构的组成原理，首先选择所需的各种杆组，然后用相关的运动副将有关构件联接起来，再将它们依次联接到机架和原动件上，就可以创造出各种各样的机构。设计完成后，再根据机构具有确定运动的条件，计算所设计“机构”的自由度，来判断机构能否运动以及所需原动件的数目。通过该实验，既能锻炼学生的动手能力，又能培养学生的创新意识，为学生设计各种机构提供了一种思维方法，同时通过实验，对课本“平面机构的组成原理”部分进行了验证，从而做到理论和实践相结合。②综合性实验。简单机构性能测试分析实验、平面机构创意组合分析测试实验及系统动力学调速实验均为综合性实验。简单机构性能测试分析实验：能够设计和分析测试若干个常用的机构。以曲柄滑块机构为例，有两种设计方法，分别为：按行程速度变化系数K设计和实现连杆运动轨迹设计。学生可将设计好的参数输入计算机，进而得到所测试构件的速度、加速度曲线，通过线图直观地看到所设计的机构是否合乎要求;还可通过计算机对所测试的曲柄滑块机构的曲柄或连杆等尺寸进行优化，得到优化后机构中某构件的速度和加速度仿真曲线，通过前后对比，了解曲柄和连杆等的尺寸对机构运动特性的影响，认识到即使是同一类型的机构，但机构中各构件的尺寸不同，也对机构的运动性能有很大的影响，从而加深对课本中相关知识的理解。平面机构创意组合分析测试实验：学生可按照自己所设计机构的功能要求，根据机构常用的组合方式，先拟定机构的运动方案，再进行相关机构的选型，在选型时必须仔细对比各种候选机构的不同特点和适用场合，选择符合运动和动力要求的机构，从而进一步加深学生对各种不同机构性能的了解。在运动方案拟定后，再根据所设计的机构，利用有关的工具，把所设计的机构组装起来，机构安装完成后，还可利用电机驱动原动件运动，验证所设计的机构是否可行。这样既锻炼了学生拟定机械运动方案的能力，又增强了学生的动手能力。系统动力学调速实验：通过该实验，可使学生了解等效驱动力矩、等效阻力矩和等效转动惯量等对周期性速度波动的影响，掌握对周期性速度波动的调节手段，掌握飞轮设计的有关问题。

4.拓展实验开展渠道。除计划学时内必做实验外，其余实验可安排在课外进行，学生可按兴趣选做其中的几个实验，充分调动学生的积极性。同时，有关老师成立若干个创新实验小组，争取学校一定的经费支持，在教师的指导下，学生完成有关的设计和操作，并对实验结果加以分析，以论文的形式形成最终成果。然后组织有经验的教师组成答辩小组，对学生的成果进行验收，来督促学生认真及时地完成创新设计，并对实验结果进行系统性的分析总结，从而锻炼学生的创新能力、动手能力和分析解决问题的能力。

四、成果与思考

1.本课程的第一堂课在实验室进行，通过教师的讲解，结合对各种典型机构模型运动的操控，直观地展示了本课程的研究对象，增强了学生的感性认识，调动了学生的学习热情，为课程的后续学习打下了良好的基础。

2.鼓励学生将所学知识与工程实践相结合，增强了学生的工程实践意识和解决实际问题的能力，使学生意识到所学知识是真正有用的，提高了学生运用所学知识解决实际问题的能力，促进了理论和实践的结合，调动了学生的学习主动性。但受到所学知识的限制，只能解决一些相对比较简单的问题。这就需要任课教师帮助选择合适的实践题材。

3.增加了创新性和综合性实验。通过这些实验的开展，锻炼了学生的动手能力和观察解决问题的能力，增强了学生的创新意识。但对实验的具体开展，比如实验指导书的编写等，还有许多问题需要进一步修改完善。

4.实验开展渠道增加，可以在有限的学时内，在不压缩授课时间的情况下，增加实验的类型和数量，也取得了良好的效果，但也增加了实验人员和教师的工作量，如何协调这两者的矛盾，也是今后需考虑的一个问题。

经过近一年的改革实践，效果比较显著，学生学习的积极性被充分地调动了起来，运用所学知识观察问题和解决问题的能力显著提高，增强了学生的创新意识和工程实践意识，动手能力也得到了显著提高。

参考文献：

第8篇：机械原理范文

【关键词】典型表面;机械加工;成形原理

1.机床上零件表面成形的原理

金属切削机床可加工的零件表面均为线性表面，即该表面可以通过两条发生线以一定的规则运动形成。这两条线分别为母线和导线，母线以一定的规则或方式沿着导线运动可以形成某种特定表面。因此也可以说，线性表面是通过母线和导线的相对运动而形成的，或者说零件表面的成形过程也就是两条发生线形成的过程，这就是零件表面的发生线成形原理。金属切削机床的成形运动就是形成两条发生线的运动。

1.1表面发生线的形成方法

形成零件表面的母线和导线都是发生线，发生线形成的方法共有4种：轨迹法、成形法、相切法和范成法（或称展成法）。

1.1.1轨迹法的特征

刀具的切削刃与将要形成的表面呈点接触，该点沿着将要形成的发生线运动，其轨迹线就是发生线。轨迹法需要一个成形运动。

1.1.2成形法的特征

刀刃的形状和将要形成的发生线是完全吻合的，因此不需刀具和工件之间有相对成形运动即可实现发生线。

1.1.3相切法的特征

刀具为盘状或柱状的多齿刀具，每个刀齿轮流切削形成一系列刀刃的轨迹线，和这些轨迹线共同相切的线被称为包络线，该包络线即是将要形成的发生线；相切法需要两个成形运动，一个是刀具的旋转运动，一个是刀具轴线沿着将要形成的发生线等距离的运动。

1.1.4范成法的特征

范成法是形成渐开线的方法，是利用齿轮啮合的原理由“范成运动”所形成的。范成法形成渐开线（发生线）需要刀具和工件严格地按一定规律作相对运动，即需要一个由刀具和工件共同完成的复合运动。范成运动需要两个成形运动。

形成零件某一表面的两条发生线的方法可以一样，也可以不一样。如，在滚齿机上加工直齿圆柱齿轮的齿廓面时，滚刀和工件的相对复合运动所形成的渐开线是母线，由范成法形成，而呈直线的齿向线是导线，由相切法形成；但在插齿机上加工同样的直齿圆柱齿轮的齿廓面时，渐开线变成了导线，由范成法形成，而直线齿向线变成了母线，由轨迹法形成。

1.2简单表面的成形原理

简单表面的导线是直线、圆或简单的成形线，母线沿着导线作平行移动。比如，平面（见图1）可以通过一条直线A沿着另一条直线B平行移动，直线A扫过的区域就是一个平面，其中直线A为母线，直线B为导线。在牛头刨床上用尖头刨刀加工平面的原理也是这样：刨刀刀尖在工件表面的直线切削运动形成发生线的母线，而刨刀空回程的同时，工件在棘轮机构带动下作的横向步进运动相当于实现了发生线的导线。又如，直齿圆柱齿轮的齿廓面是渐开线和齿向线（与齿轮轴线平行的直线）相对运动实现。简单表面一般都是可逆表面，由于简单表面线性简单，母线导线可以交换，因此，简单表面的成形方法（即加工方法）通常是多种的。在滚齿机上加工直齿圆柱齿轮的齿廓面时，多齿滚刀在齿轮的端面上先形成渐开线的母线。如在插齿机上加工直齿圆柱齿轮时，母线是齿向线，而导线是渐开线，另外，利用成形齿轮铣刀借助成形法也可以在普通铣床上完成直齿圆柱齿轮的齿廓面加工。

图1简单表面的成形原理

1.3复合表面的成形原理

复合表面的导线各有不同，因而母线沿着导线的运动规律也相对复杂，实现导线的运动不是简单的直线运动或圆周运动，而是复合运动，即由两个或两个以上的简单运动复合而成的运动。通常，复合表面是不可逆表面。下面针对组成零件的常见复合表面：圆锥面、螺纹面和斜齿轮齿廓面进行分析。

1.3.1圆锥面

圆锥面（见图2）的母线A是圆锥表面的一条素线，在该线上固定某一点O，而另一确定点C绕着一个圆（即导线B，固定点O在该圆平面的轴线上）移动，则该素线扫过的表面就是圆锥面。AC两点之间的长度和导线圆B的直径共同确定圆锥的外形和尺寸。圆台的侧面可看作圆锥面的一部分。

图2圆锥表面的成形原理

1.3.2螺纹面

过螺纹轴线的平面与螺纹牙型面的相贯线（V形的两个线段）就是螺纹面的母线A，而导线B是与螺纹的导程相同的螺旋线。母线A与螺纹轴线始终处于同一平面内，且母线A的方位保持不变，当母线A沿着螺旋线导线B做螺旋运动时，母线A扫过的表面就是螺纹面。V形线的形状取决于螺纹的牙型， V形线与轴线的距离决定了螺纹直径，螺旋导线的导程决定了螺纹的导程（或螺距）。

1.3.3斜齿圆柱齿轮的齿廓面

斜齿圆柱齿轮轮齿的端面上为标准的渐开线齿形，因此，从表面成形原理看，可认为和轮齿切向呈垂直的平面与齿槽的相贯线为母线A，齿向螺旋线为导线B，母线A所在的平面始终和轮齿的切向呈垂直状态，并与齿轮轴线保持同等的距离沿螺旋导线B上升，母线A扫过的表面即是该斜齿圆柱齿轮的齿廓面。

2.机床表面的成形原理与加工精度的关系

从上述零件表面成形原理的分析可以得出，完成零件表面的加工过程就是实现两条发生线的过程。发生线的形状误差将直接复映在工件的表面上。如，在车削圆柱面时，刀具直线运动的误差将直接影响圆柱面的圆柱度，工件的旋转运动误差将直接影响圆柱面的圆度。因此，实现发生线的成形运动精度是决定零件表面精度的最主要的原因之一。发生线大多需要成形运动（成形法由刀刃决定，不需要成形运动），机床部件的设计和改进的核心目标之一就是提高实现发生线的精度。为了简化机床结构，大多数机床将刀具和工件之间的相对运动分解为简单的直线运动和旋转运动。直线运动的精度体现在运动的直线度和匀速性，旋转运动的精度体现在运动的圆度和匀速性。仍以车床上加工圆柱面为例，工件的旋转精度受制于车床主轴的径向跳动和角度摆动、主运动传动链各环节的分度精度、由于切削层厚度硬度的变化引起的受迫振动以及主轴和刀架部件的刚度等；刀具的直线运动精度受制于溜板导轨的直线度和刚度，刀具的刚度，进给运动传动链各环节的分度精度等。发生线的精度也与工件本身的刚度有着极大的关系。因此，从工件表面成形原理，可以探寻提高机床加工精度的方向和途径。

3.结论

通过对机床上零件表面成形原理的系统归纳和划分，特别是对复杂表面成形原理的进一步探究，完善了机械加工中关于表面成形原理的理论。在定义简单表面和复杂表面的基础上，对圆锥面、螺纹面、斜齿圆柱齿轮齿廓面等典型的复杂表面成形原理进行了准确的描述，构建了形成复杂表面的要件。该成形理论对制造装备的运动分析、技术研发，特别是多自由度数控加工机床的运动方案设计有着重要的指导意义。■

【参考文献】

［1］贾亚洲.金属切削机床［M］.北京:机械工业出版社.1996.

［2］顾维邦.金属切削机床概论［M］.北京:机械工业出版社.1992.

第9篇：机械原理范文

关键词：微机原理与接口技术；机械类专业；教学；C语言

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)28-7042-02

Discussion on the Course Teaching of the Principle and Interface Technology of Microcomputer for Machine Specialty

WANG Lan

(Harbin Engineering University College of Mechanical and Electrical Engineering Heilongjiang, Harbin 150001, China)

Abstract: In the teaching of the principle and interface technology of microcomputer, aim at the feature and professional knowledge structure of machine specialty students, analyze the course teaching content. The new technology and computer engineering experiences are put into the course, and the C language programming is introduced into the course teaching. Teaching results show that the study interest and computer skills of the students are improved, and good results is obtained.

Key words: principle and interface technology of microcomputer; machine specialty; teaching; C language

微机原理与接口技术课程是大学工科专业的一门专业基础课，课程的目的是让学生掌握16位微型计算机基本原理、接口电路，建立微机工作的整体概念，同时具备初步的程序设计能力，为应用微型计算机解决工程技术领域问题打下坚实基础。

近年来，微机技术发展异常迅猛，出现了很多应用广泛的新技术，如多核处理器、PCI-Express总线、SATA 接口等[1]，而这些新技术在原有的课程内容和教学实践中却没有反映出来。因此，有必要在课程内容中加入这些新技术并应用于教学实践。

对于机械专业的学生来说，电类基础课程较少，后续相关课程及毕业设计中涉及微机原理与接口技术内容的也较少，因而在有限的时间内，提高学生的学习兴趣和效果，更好地培养学生微机应用能力显得尤为重要。

1 重点突出与融入新技术

微机原理与接口技术是一门专业性很强的课程，需要记忆的内容较多，对于机械专业的学生来说比较抽象，不好理解。通过多年的教学经验，结合学生所反映的问题，根据本专业的特点，我要求学生在学习这门课时，首先要加强记忆，在记忆的基础上理解。在讲课过程中，先指出每一章节的重点和难点，重点部分精讲，配合图片、动画，便于学生记忆。比如在讲CPU组成时，在PPT上给学生展示出一幅CPU组成框图，对照图片讲解各部分的功能，同时指令和数据的流向用箭头动态的显示出来，使学生一提到CPU，脑海中就能反映出这样一张图，帮助学生记忆。

计算机技术发展迅速，知识更新很快，而现有的教材在新知识方面体现不足。以CPU为例，现在的教材多以Intel公司生产的8086/8088系列16位的微处理器为例来进行讲解，而我们在实际中使用的微处理器是32位或64位机。在课堂讲解过程中，以Intel8086为主讲解CPU的基础特点和工作原理，80286/386微处理器注重讲解相对8086的改进。然后讲解CPU的64位技术和多核技术概念和特点，让学生了解CPU的发展趋势。

例如在讲解总线知识模块时融合PCI-Express总线知识。微机原理与接口技术课程体系中，总线知识模块的主线是ISA、EISA、PCI、AGP，但是即使是AGP总线，也已经被PCI-Express总线所取代，PCI-Express基于串行技术，采用4根信号：2根差分信号用于接收，另2根差分信号用于发送。总线的带宽能达到8GB/S，支持热拔插和即插即用。因此在课程体系中融合PCI-Express总线是必要的。

2 用C语言教学

目前，微机原理及应用的教材基本上都采用汇编语言作为编程语言。汇编语言是最接近机器码的一种语言，其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。但是学习汇编语言需要记忆大量的助记符，编写的程序不易读，学习起来需要较长时间。

而C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能。C语言有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性，而且可以直接实现对系统硬件的控制。目前常用的单片机、DSP、ARM等厂家一般都能提供C编译器。因此，使用C语言进行程序设计已成为软件开发的一个主流。

学生们在大一时已经开设了C语言课程，具有一定的C语言编程基础。在微机原理及接口技术课程中，需要讲的内容就是I/O接口语句（包括inportb和outportb两条语句）和中断语句。

例如8位A/D转换芯片ADC0809应用电路如图1所示，通过分析可知ADC0809的数据端口地址为78H，状态端口地址为79H，通道选择端口地址为7AH，采用C语言编写的查询方式数据采集程序如下：

int ad_data_read( unsigned char ch_num)

{

unsigned char data, ch_st;

outpotrb(0x7a,ch_num);//选择通道

ch_st = ch_num | 0x80;

outpotrb(0x7a,(ch_st));//构造ALE上升沿

outpotrb(0x7a,ch_num);//启动AD转换

while(!(inportb(0x79)&0x01);//等待转换结束

data=inportb(0x78);//读转换结果

return(data);//返回

}

程序只有8条语句，很清晰的反映出查询方式下A/D转换过程，程序简单、易懂，而这段程序采用汇编语言来写的话，大概需要30条语句[5]，相比之下可以看出C语言编程的优势，尤其是对机械专业的学生来说，可以让学生们在大一学习C语言课程后，继续使用C语言编程，提高C语言的应用能力，也为学生今后学习单片机课程、毕业设计，以及今后读研究生、工作打下良好的编程基础。

3 理论和实际相结合

把知识点和日常生活联系起来。在讲解I/O接口芯片时，在讲清芯片工作原理、引脚定义、初始化编程后，重点讲芯片的应用，同时加强实验课与课堂知识的结合，在课堂上讲解芯片的应用例子，并给学生留有探索的内容，让学生在实验课中解决，提高学生接口设计、编程的能力。例如并行接口8255A是一个应用较多的芯片。在讲解8255A时，首先要讲清芯片的编程结构、功能、寄存器和初始化编程，然后结合实际讲应用举例。

如图2所示8255键控灯电路图，图中有3个按键接在8255端口A的PA0~PA2引脚，3个发光二级管接在8255端口B的PB0~PB2引脚，要求编程实现3个按钮分别控制3个发光二极管的亮灭。在讲解电路图时要讲清按键和发光二极管的连接电路：不但要讲清楚按键的状态与PA0~PA2引脚的对应关系、PB0~PB2引脚电平与发光二极管亮灭的对应关系，还要讲清楚电路中电阻上拉、限流的作用，由此分析出8255的工作方式，进而给出8255的控制字。根据题目要求画出程序流程图、写出程序。

给学生布置实验课的内容，可以让学生用8个按钮分别控制8个灯，也可以让学生模拟双控开关功能、模拟霓虹灯等等，通过实际动手操作，提高了学生学习的热情，获得了较好的学习效果。

4 结论

结合多年教学经验，针对机械专业学生的专业特点，探讨了微机原理与接口技术课程的教学改革，教学内容方面，在尊重原教学大纲的基础上，增添了微机技术的新知识，将C语言引入本课程，课程中的程序例程均采用C语言讲解，注重理论联系实际，注重实验教学，提高了学生学习热情，获得了较好的教学效果。

参考文献：

[1] 冯康,姚南生,闻国才.《微机原理与接口技术》课程与新技术的融合[J].重庆文理学院学报,2011,30(1):85-88.

[2] 杨斌.从知识点掌握到应用系统构建的微机接口课程设计规划及实现[J].计算机教育,2009(13).

[3] 杨居义.微机原理与接口技术项目教程[M].北京:清华大学出版社,2010.