機械系統(tǒng)中對稱性的存在及作用方式

5/5課程設(shè)計報告題目：機械系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)對稱性的存在及作用方式理論研究專業(yè)：機械電子工程班級：學(xué)號：姓名：指導(dǎo)老師：時間：2012.02.16浙江理工大學(xué)目錄一、課程設(shè)計背景與內(nèi)容設(shè)計目標(biāo)設(shè)計方案實驗步驟總結(jié)1課題設(shè)計背景與內(nèi)容對稱性廣泛存在于自然事物和人類社會中，無論是日夜交替、四季輪回、山體和雪花的對稱，還是蜻蜓、蝴蝶翅膀的左右對稱，植物花瓣、葉子、果實的對稱，以及建筑、機械、文學(xué)、服裝、音樂等領(lǐng)域都呈現(xiàn)出千姿百態(tài)的對稱現(xiàn)象。物理、化學(xué)等基礎(chǔ)自然科學(xué)更發(fā)現(xiàn)微觀、宏觀世界中充滿了對稱的事物或者規(guī)律。眾多的自然想象和人造物呈現(xiàn)出來的對稱性是豐富多彩的。在機械系統(tǒng)中，小到零件的形狀特征，大到機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局，對稱現(xiàn)象也是無處不在的。把一個圖形繞著一個定點旋轉(zhuǎn)一個角度α后，與初始的圖形結(jié)合，這種圖形就叫做旋轉(zhuǎn)對稱圖形，這個定點就叫做旋轉(zhuǎn)對稱中心，旋轉(zhuǎn)的角度叫做旋轉(zhuǎn)角（旋轉(zhuǎn)角α滿足0°<α≦180°,且α可以整除360°）。而且旋轉(zhuǎn)對稱是最古老和最普遍的工程應(yīng)用對稱類型之一，在齒輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、棘輪機構(gòu)、輪軸機構(gòu)等這些機構(gòu)中，旋轉(zhuǎn)對稱現(xiàn)象更是比比皆是。因此，整理將以大量機械實例為基礎(chǔ)，探索機械系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)對稱性的存在，建立系統(tǒng)性的機械旋轉(zhuǎn)對稱性理論，分析總結(jié)了旋轉(zhuǎn)對稱在機械中的作用原理、功能及其應(yīng)用方法。2設(shè)計目標(biāo)給出旋轉(zhuǎn)對稱的定義，探討旋轉(zhuǎn)對稱在機械系統(tǒng)中的存在。建立機械旋轉(zhuǎn)對稱的分類體系，總結(jié)出實例研究方法，對機械旋轉(zhuǎn)對稱的應(yīng)用知識進行初步的研究，并取得了一定的成果。3設(shè)計方案1．跨領(lǐng)域?qū)ΨQ性研究研究其他領(lǐng)域尤其是生物學(xué)、物理學(xué)、電磁學(xué)、靜電學(xué)、晶體學(xué)中的對稱性研究歷史、研究現(xiàn)狀，著重研究生物對稱性、物理對稱性及晶體對稱性的概念分類體系、對稱性的功用及對稱性發(fā)展規(guī)律，作為系統(tǒng)研究機械旋轉(zhuǎn)對稱性的借鑒理論基礎(chǔ)。2．收集機械旋轉(zhuǎn)對稱性實例大量收集機械旋轉(zhuǎn)對稱性實例，通過研究實例中旋轉(zhuǎn)對稱性的存在及作用機理，研究旋轉(zhuǎn)對稱性與實例的功能、原理、結(jié)構(gòu)等的關(guān)系。初步預(yù)計收集各類型機械旋轉(zhuǎn)對稱性實例200個以上，并注意實例的全面性和典型性。3．建立機械旋轉(zhuǎn)對稱性概念分類體系在系統(tǒng)研究其他領(lǐng)域?qū)ΨQ性的概念體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合實例研究，建立具有結(jié)構(gòu)性、層次性的機械旋轉(zhuǎn)對稱性概念分類體系。4．建立機械對稱性應(yīng)用方法在建立機械旋轉(zhuǎn)對稱性概念分類體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合大量實例，建立若干旋轉(zhuǎn)對稱性在機械設(shè)計中的應(yīng)用方法，并通過實際產(chǎn)品的應(yīng)用，驗證設(shè)計知識和應(yīng)用方法的合理性。4實驗步驟1．查閱生物學(xué)、物理學(xué)，電磁學(xué)中有關(guān)旋轉(zhuǎn)對稱性的研究現(xiàn)狀，了解其他學(xué)科中對稱性的概念、分類及作用與功能。2．查閱機械中旋轉(zhuǎn)對稱性的相關(guān)研究現(xiàn)狀，掌握現(xiàn)有機械旋轉(zhuǎn)對稱性的相關(guān)概念及其作用。3．大量收集機械旋轉(zhuǎn)對稱性實例(至少200個)，對實例進行深入分析。4．分析實例的基礎(chǔ)上，建立機械旋轉(zhuǎn)對稱性的詳細(xì)分類體系，并用實例加以驗證和完善。5．深入分析實例中各種具體旋轉(zhuǎn)對稱性在實現(xiàn)產(chǎn)品功能、實現(xiàn)產(chǎn)品作用原理中的作用方式，建立若干具有一定深度的旋轉(zhuǎn)對稱性應(yīng)用知識。5總結(jié)在建立機械旋轉(zhuǎn)對稱實例庫的過程中，我們發(fā)現(xiàn)會這些實例中存在規(guī)律性的設(shè)計知識。運用相關(guān)知識對機械旋轉(zhuǎn)對稱實例進行知識挖掘，然后在此基礎(chǔ)上進行整理和完善后，我們能得到一些具有普遍性的機械旋轉(zhuǎn)對稱的應(yīng)用知識。而且在機械制造、加工、裝備等領(lǐng)域，運用機械旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)往往能降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和裝配難度，使產(chǎn)品的經(jīng)濟性得到很大的提高。本設(shè)計的工作主要涉及力學(xué)、生物學(xué)、電磁學(xué)、機械原理和機械設(shè)計等方面的知識，以本人已學(xué)習(xí)了這些相關(guān)課程，并取得了較好的成績，掌握了本設(shè)計所需的基本知識。指導(dǎo)老師及其課題組在機械選裝對稱性的相關(guān)研究方面具有很多的經(jīng)驗