机械原理总课件

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1、 使用教材及学时安排使用教材及学时安排 孙桓主编孙桓主编机械原理机械原理（第六版）（第六版） 郑文纬等主编郑文纬等主编机械原理机械原理（第七版）（第七版） 申永胜主编申永胜主编机械原理机械原理 朱如鹏主编朱如鹏主编机械原理机械原理 郑文纬主编郑文纬主编机械原理学习指导书机械原理学习指导书 总学时总学时5656 理论学时理论学时4848 实验学时实验学时8 8 课程设计课程设计一周一周目 录绪论绪论 第一章第一章机构的组成及其自由度的计算机构的组成及其自由度的计算 第二章第二章平面机构的速度分析平面机构的速度分析 第三章第三章平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设计 第四章第四章凸轮机构及其设计

2、凸轮机构及其设计绪绪论论1.1本课程研究的对象及内容本课程研究的对象及内容1.2学习本课程的目的学习本课程的目的1.3本课程的特点及学习时应注意的几个问本课程的特点及学习时应注意的几个问 题题 思考题思考题1.1 1.1 本课程研究的对象及内容本课程研究的对象及内容1研究对象机械应用实例机械机构和机器的总称。机构一种用来传递和变 换运动和力的可动装置。机器 一种执行机械运动装 置，可用来变换和传递能 量、物料和信息。机械应用实例内燃机汽 车船 舶 飞机仿生机械六自由度关节式工业机器人机车内燃机内燃机工业机器人工业机器人机车汽车汽车是指能自带能源的机动轮式无轨车辆，它是使用最汽车是指能自带能源的

3、机动轮式无轨车辆，它是使用最 广泛的交通运输工具。按运输对象汽车可分为客运汽广泛的交通运输工具。按运输对象汽车可分为客运汽 车和货运汽车车和货运汽车( (简称货车简称货车) )两大类。两大类。船舶船舶是指能航行或停泊于水域进行运输或作业工具，按不同的使用要船舶是指能航行或停泊于水域进行运输或作业工具，按不同的使用要 求而具有不同的技术性能、装备和结构型式。船舶在国防、国民经济和海求而具有不同的技术性能、装备和结构型式。船舶在国防、国民经济和海 洋开发等方面都占有十分重要的地位。洋开发等方面都占有十分重要的地位。船舶从史前刳木为舟起，经历了独木舟和木船舶从史前刳木为舟起，经历了独木舟和木 板时代

4、，板时代，1879年世界上第一艘钢船问世后，又开年世界上第一艘钢船问世后，又开 始了以钢船为主的时代。船舶的推进也由始了以钢船为主的时代。船舶的推进也由19世纪世纪 的依靠人力、畜力和风力的依靠人力、畜力和风力(即撑篙、划桨、摇橹、即撑篙、划桨、摇橹、 拉纤和风帆拉纤和风帆)发展到使用机器驱动。发展到使用机器驱动。飞机仿生智能机械2、机器与机构、机器与机构 如右图所示的内燃机，如右图所示的内燃机， 通过连杆机构、齿轮机通过连杆机构、齿轮机 构、凸轮机构的协调配构、凸轮机构的协调配 合，将燃料燃烧的热能合，将燃料燃烧的热能 转化为曲轴转动的机械转化为曲轴转动的机械 能，实现了能量的转换能，实现了

5、能量的转换, 完成有用的功。这就是完成有用的功。这就是 一台机器。其中，连杆一台机器。其中，连杆 机构、齿轮机构、凸轮机构、齿轮机构、凸轮 机构就是组成机器的机机构就是组成机器的机 构。构。机器与机构的区别 机器机器具有以下三个特征：具有以下三个特征： 1）它们都是人为的实体组合；）它们都是人为的实体组合； 2）各个运动实体之间具有确定的相对运动；）各个运动实体之间具有确定的相对运动； 3）能实现能量的转换，代替或减轻人类的劳动完成有）能实现能量的转换，代替或减轻人类的劳动完成有 用的机械功。用的机械功。 机构机构只具备机器的前两个特征，不具备机器的第三个只具备机器的前两个特征，不具备机器的第

6、三个 特征。特征。 机构只能实现运动形式的转换，不能实现能量机构只能实现运动形式的转换，不能实现能量 的转换。的转换。3、构件与零件构件与零件的区别由此可知：由此可知：零件：加工制造单元零件：加工制造单元构件：参与运动单元构件：参与运动单元一个构件可以有单一的零件组成，也一个构件可以有单一的零件组成，也 可有几个零件组合成一个构件。可有几个零件组合成一个构件。1.2 1.2 学习本课程的目的学习本课程的目的一、机械原理的研究内容一、机械原理的研究内容 机械原理是介于基础课和专业课之间的一机械原理是介于基础课和专业课之间的一 门技术基础课，专门讨论各种机械的共性门技术基础课，专门讨论各种机械的共

7、性 问题，其主要内容有下列几方面：问题，其主要内容有下列几方面： 机构的结构分析机构的结构分析 机构的运动分析机构的运动分析 常用机构的分析设计常用机构的分析设计 机构的动力学分析机构的动力学分析 机构的选型及机械传动系统的设计机构的选型及机械传动系统的设计二、学习目的为学习后续课程和掌握专业知识打好基础；为毕业设计提供机械设计知识；为今后工作提供有关机械设计、设备管理、创新设计等方面的知识。1.3 1.3 本课程的特点及学习时应注意的几个问题本课程的特点及学习时应注意的几个问题掌握本课程的特点注重理论联系实际逐步建立工程观点认真对待每个教学环节掌握本课程的特点掌握本课程的特点本课程是一门技术

8、基础课，其最显著的特点是基础 理论与工程实际的结合。要用到物理、数学、力学、 机械制图和工程材料及机械制造基础等先修课程的知 识，尤其是理论力学的知识。但并不是这些课程的简 单重复，而是要引导学生如何应用所学的知识解决工 程实际中所遇到的问题。 所以本课程的学习不同于理论课程的学习，也不同 于专业课，它具有一定的理论系统性及逻辑性、较强 的工程实践性的特点。因此，在学习本课程时应注意 掌握基本的概念、原理及机构的分析与综合的方法。注重理论联系实际注重理论联系实际本课程并不是研究某种具体的机械，而是着重研究 一般机械的共性问题，即机构的结构分析和综合的基 本理论和基本的方法。这些基本理论和方法是

9、紧密为 工程服务的。因此，在本课程的学习过程中，一方面 要注意这些理论和方法在理论上建立和推演的严密性 和逻辑性，另一方面更要注意这些理论和方法如何在 工程实际中的应用。此外还应随时留意日常生活和生 产中遇到的各种机械，以丰富自己的感性认识；并用 所学到的理论和方法认识分析这些机械，以加深理解， 使理论和实践相互促进。初步建立工程观点初步建立工程观点本课程要用到很多与工程有关的名词、符号、公式、 标准及参数和对机械研究的一些常用的简化方法，如 倒置、反转、转化、当量、等效、代换等等。在机构 分析与综合中，除解析法外还有图解、实验法以及试 凑法等一些工程中实用的方法。因此在学习时，对名 词应正确

10、理解其含义，对公式应着重于应用，而对方 法则着重掌握其基本原理和作法。 另外，实际工程工程问题都是涉及多方面的因素的 问题，其求解可采用多种方法，其解一般也不是唯一 的。这就要求设计者具有分析、判断、决策的能力， 要养成综合分析、全面考虑问题的习惯和科学严谨、 一丝不苟的工作作风。认真对待教学的每一个环节认真对待教学的每一个环节本课程全部教学工作的完成，需要自学、听课、习题课、实验课、课后作业、答疑和考试等教学环节。要学好这门课，希望大家对每个教学环节予以充分重视。另外，希望大家掌握本门课程的教学特点，要自觉地、认真地按要求完成各项学习任务。思考题思考题1.本课程研究的内容主要包括哪几个方面的

11、问题？2.何谓机器？机器的功用是什么？3.为什么说机构是本课程研究的基本对象？第一章第一章 机构的组成及其自由度的计算机构的组成及其自由度的计算1.1机构的组成机构的组成1.2机构运动简图机构运动简图1.3机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件1.4平面机构自由度的计算平面机构自由度的计算1.5平面机构的组成原理和结构分析平面机构的组成原理和结构分析本章的主要内容1、主要内容、主要内容 机构的组成及其具有确定运动的条件机构的组成及其具有确定运动的条件 机构运动简图及其绘制机构运动简图及其绘制 机构的组成原理和机构的结构分类机构的组成原理和机构的结构分类 2、重点、重点 机构机构具有确定运

12、动的条件和平面机构自由度的具有确定运动的条件和平面机构自由度的 计算计算 机构的组成分析和机构的级别判别。机构的组成分析和机构的级别判别。 3、难点、难点 虚约束的判别虚约束的判别1.1机构的组成机构的组成1.1.构件构件2.2.运动副运动副3.3.运动链运动链4.4.机构机构构构 件件机构是怎样组成的？机构是怎样组成的？ 连接：连接：运动副运动副 运动单元：运动单元：构件构件 运动单元运动单元+ +连接连接运动链运动链 运动链运动链+ +机架机架机构机构运动副运动副: :两个构件直接接触并产生两个构件直接接触并产生 某些相对运动的某些相对运动的可动联接可动联接 两个构件上参加接触的两个构件上

13、参加接触的运动副表面运动副表面 称称运动副运动副元素元素，运动副的元素是，运动副的元素是点、点、 线、面。线、面。运动副运动副分类：分类： 空间和平面运动副空间和平面运动副平面运动副平面运动副空间运动副空间运动副平面平面运动副运动副：两构件相对运动为平面运：两构件相对运动为平面运 动的运动副动的运动副低副：面接触的运动副（回转副、移动副）低副：面接触的运动副（回转副、移动副）高副高副: : 点、线接触的运动副点、线接触的运动副平面平面运动副运动副符号：符号：空间运动副的符号空间运动副的符号3.3.运动链运动链运动链：运动链：构件通过运动副联接而成的相对可动的系统。构件通过运动副联接而成的相对可

14、动的系统。运动链成为机构的条件：将运动链的一个构件固定，运动链成为机构的条件：将运动链的一个构件固定，当它的一个或几个构件作独立运动时，其余构件随之作当它的一个或几个构件作独立运动时，其余构件随之作确定的运动，这种运动链便成为机构。确定的运动，这种运动链便成为机构。显然，不能运动或无规则乱动的运动链都不能成为显然，不能运动或无规则乱动的运动链都不能成为机构。机构。为使运动链获得确定的相对运动，构件的总数、运动为使运动链获得确定的相对运动，构件的总数、运动副类型和数量以及独立运动数目必须符合一定的关系，副类型和数量以及独立运动数目必须符合一定的关系，将在自由度计算中加以论述。将在自由度计算中加以

15、论述。1.2机构运动简图机构运动简图在对现有机械进行分析或设计新机器时，都需在对现有机械进行分析或设计新机器时，都需 要绘出其机构运动简图。要绘出其机构运动简图。 1. 1. 机构运动简图的定义机构运动简图的定义 机构运动简图根据机构的运动尺寸，按一定的根据机构的运动尺寸，按一定的 比例尺定出各运动副的位置，比例尺定出各运动副的位置， 采用运动副及常采用运动副及常 用机构运动简图符号和构件的表示方法，将机构用机构运动简图符号和构件的表示方法，将机构 运动传递情况表示出来的简化图形。运动传递情况表示出来的简化图形。 机构示意图按比例绘出不严格的，只表示机械按比例绘出不严格的，只表示机械 结构状况

16、的简图。结构状况的简图。2.2.机构运动简图的绘制机构运动简图的绘制绘制方法及步骤：绘制方法及步骤：（1 1）搞清机械的构造及运动情况，沿着运动传递路线，）搞清机械的构造及运动情况，沿着运动传递路线，查明组成机构的构件数目、运动副的类别及其位置；查明组成机构的构件数目、运动副的类别及其位置；（2 2）选定视图平面；）选定视图平面；（3 3）选适当比例尺，作出各运动副的相对位置，再画）选适当比例尺，作出各运动副的相对位置，再画出各运动副和机构的符号，最后用简单线条连接即得出各运动副和机构的符号，最后用简单线条连接即得机构运动简图。机构运动简图。举例举例 1 小型压力机小型压力机13478 9101118ABCD,举例举例2 内燃机内燃机1.3机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件构件自由度构件自由度: 构件具有独