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理论力学与机械原理的密切关系

时间:2013-01-19 来源:无忧教育网 编辑:叶子 点击:

理论力学与机械原理的密切关系

    理论力学与机械原理有着非常密切的联系。人们通常将机械原理和机械零售合称机械设计,也有的将理论力学、材料力学、机械原理、机械零件合编成一本教材,叫机械设计基础;而中等专业学校的力学教研室通常又包括机原、机零。这是有道理的,因为这四门课除内容上有联系外,在分析问题的方法上亦有许多共同特点。本文仅就理论力学与机械原理之间的关系谈点体会。

    理论力学与机械原理是中等农机专业学校学生必修的技术基础课。课程目的是使学生获得较系统的工程力学和机械设计的基础知识,为学好机械零件搞好课程设计进而学好专业课奠定理论基础,没有理论力学做为基础是学不好机械原理的。

    理论力学是机械原理的先修课。而机械原理又是理论力学的延续与扩展。机械原理的许多内容是与理论力学有联系的,二者有共同的基础和共同的分析间题的方法。当然,机械原理研究的是各种具体机构,所用的分析方法又有它本身的特点。

    机械原理侧重于运动概念。在分析机械运动时经常用到理论力学的知识。教师在讲课时要特别注意这种联系。要点明所讲问题基于理论力学的什么原理,必要时可将有关的理论力学的内容重讲一遍,以加深印象,利于理解。

    机械原理中平面连杆机构一章,在讲到按给定两连架杆对应位置设计四杆机构时,用到了剧体平面运动的概念。从理论力学我们已经知道,刚体的平面运动是复杂运动,可以分解为两个简单运动—平动和转动。但机原中讲四杆机构的设计方法时,没有按理论力学那样分解,而是将平面运动分解为两个转动。如图,将做平面运动的连杆BC分解为绕C点的转动和随CD一起绕D点的转动。这样分解有利于应用相对运动原理采用刚化—反转法找到铰链点C。但学生对这种分解方法感到生琉,因而对这种设计方法也难于理解。如果在讲这种设计方法以前。先回忆一下理力中所讲刚全平面运动的特点,再把理力上平面运动的分解与这里的分解联系起来进行对比,并利用教学模型示范讲解,学生就不难理解了。

    再引深一步,为什么理力上那样分解,而机原上又这样分解呢?这就是文章开头提到的机械原理研究的是具体机构,情况远比理力复杂,它不仅要考虑B,C:一几C:的位置变化,更要考虑到BC与CD两杆问相对位置的变化。只有弄清了这种变化才能使用刚化—反转法进行设计。

    凸轮廓线的设计中采用的反转法,也是基于理论力学中的相对运动原理,只要注意到无论凸轮的正转还是将凸轮看成固定而使从动杆反转并不改变二者之间的相对运动。这样就很容易通过从动杆反转时尖顶的轨迹绘出凸轮廓线。

    周转轮系传动比的计算更是利用相对运动原理,将周转轮系转化为定轴轮系,以使用定轴轮系的方法求周转轮系的传动比。给整个轮系加上一个与系杆转速均,等值反向的公共转速—nh各构件间的相对运动不变,而系杆H静止不动了,因而这种转化轮系就是定轴轮系了。

    齿轮一章。在讲到渐开线齿廓满足啮合基本定律时,可以总结出过接触点所作两齿廓的公法线就是两基圆的内公切线。也是啮合线。同时又是齿廓间正压力的方向线。这里学生往往对啮合线是正压力的方向线不能理解,那么,教师在讲课首先就要讲理论力学中的光滑接触面的约束,其约束反力的方向总是沿接触面的公法线方向而指向受力物体。所以这钵力又称法向力,而齿轮的啮合线又是法线,所以是正压力的方向线。

    此外。机械原理中好多章节都用到约束和约束反力的概念。二力构件概念,力的平移定理,瞬心,力的合成和分解,力系的平衡、压力一角的概念等等。这些内容都是理论力学讲过的,它们是机械原理中分析问题的根据,解释问题的原理,是须臾不可缺少的。

    总之,理论力学与机械原理之间有着不可分的联系,讲理论力学的老师要注意到理力在机械原理中的应用,要准备接受机械原理课的考脸;教机械原理的老师要时刻注意应用和延深理论力学的知识,使两者的联系更密切,这有利于学好这两门课,为学好机械设计和专业课打好基础。

 

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