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1、第一章 绪论 教教学内容容 *本本课程研研究的对对象和内内容 *本本课程的的性质、任任务及作作用 *机机械原理理学科的的发展现现状 学学习要求求*明明确本课课程研究究的对象象和内容容，及其其在培养养机械类类高级工工程技术术人才全全局中的的地位、任任务和作作用。 *对对机械原原理学科科的发展展现状有有所了解解。 重重点难点点 本章章的学习习重点是是：本课课程研究究的对象象及内容容。本章章介绍了了机器、机机构、机机械等名名词，并并通过实实例说明明各种机机器的主主要组成成部分是是各种机机构，从从而明确确了机构构是本课课程研究究的主要要对 象象。当然然，由于于此时尚尚未具体体学习这这些内容容，故只只能
2、是一一个概括括的了解解。 学习习安排授课自学观看机械械原理电电教片1学时1.5学学时中国古古代机械械、工工业机器器人及其其应用学习习方法 如如何学好好本课程程。 要学学好本课课程,首首先必须须对机械械在一个个国家中中的重要要作用有有明确的的认识，机械现现在是、将将来仍是是人类利利用和改改造自然然界的直直接执行行工具，没没有机械械的支持持,一一切现代代工程(宇航工工程、深深海工程程、生物物工程、通通信工程程、跨江江大桥、过过海隧道道、摩天天大楼、)都都将无法法实现。 了解解机械原原理学科科发展现现状和趋趋势，既既有助于于对机械械原理课课程的深深入学习习，也有有助于让让我们深深信机械械工业将将永不
3、停停歇地日日新月异异地迅猛猛发展。 第二章 机构的的结构分分析 学习内容容*机机构的组组成(构构件、运运动副、运运动链及及机构) *机构构运动简简图及其其绘制 *机构具具有确定定运动的的条件 *机构自自由度的的计算 *计计算平面面机构的的自由度度时应注注意的事事项 *虚约约束对机机构工作作性能的的影响及及机构结结构的合合理设计计 *平面机机构的组组成原理理、结构构分类及及结构分分析 *平面面机构中中的高副副低副 学学习要求求 *搞搞清构件件、运动动副、约约束、自自由度、运运动链及及机构等等重要概概念。 *能绘制制比较简简单的机机械机构构运动简简图。 *能正确确计算平平面机构构的自由由度并能能判
4、断其其是否具具有确定定的运动动；对空空间机构构自由度度的计算算有所了了解。 *对虚约约束对机机构工作作性能的的影响及及机构结结构合理理设计问问题的重重要性有有所认识识。 *对对平面机机构的组组成原理理有所了了解。 重点难难点 本本章的学学习重点点是：构构件、运运动副、运运动链及及机构等等概念，机机构运动动简图的的绘制，机机构具有有确定运运动的条条件及机机构自由由度的计计算。至至于平面面机构中中的高副副低代则则属于拓拓宽知识识面性质质的内容容。学学习难点点是：机机构中虚虚约束的的判定问问题。 学学习安排排本章授课课本章自学学作业课外讨论论题综合分析析题实验（22学时）4学时6学学时习题2-1、2
5、2-2、22-3、22-6、22-8、22-100习题2-4、22-5、22-7、22-9习题2-11机构运动动简图测测绘实验验 学习习方法 本本章需要要搞清的的概念。首先，要把构件、运动副、运动链、机构、机构运动简图、机构的自由度、机构具有确定运动的条件、复合铰链、局部自由度、虚约束、机构组成原理和杆组等基本概念搞清楚。应做到能准确地解释，并对机构作出正确的分析和判断。 其次，要注意构件与零件、运动副与运动副元素、自由度与约束、高副与低副、开链与闭链、运动链与杆组以及机构等概念之间的联系和区别。 如何正确绘制出机构运动简图？ 由于机构的运动分析和动力分析都是就机构运动简图来进行的，而且机械设
6、计之初也首先是设计机械的机构运动简图，所以对机构运动简图的绘制必须十分重视，能正确阅读和绘制机构运动简图是工程技术人员必须具备的基本技能。 当然，由于实际机械的结构状况及构件形状一般都比较复杂，所以如何用机构运动简图把它表示出来，对于初学者可能有一定的难度。但只要沿着 运动传递路线细心观察，把运动在构件间的传递情况，构件数的多少，各构件间组成了什么样的运动副，以及运动副所在的位置搞清后，就不难将其机构运动简图正 确地绘制出来。通过多作练习，就一定能逐步具备绘制机构运动简图的能力。 何谓正确判断机构中的虚约束？ 要正确判定机构中的虚约束，首先要把什么是虚约束这一概念搞清楚。所谓虚约束是指对机构的
7、运动起重复约束作用的约束，即机构中的一些运动副所带入的约束与另一些运动副所带入的约束相重复。在计算机构的自由度时应将虚约束除去。 但要注意，机构中的虚约束都是在一些特定的条件下出现的，如果这些条件不能满足，则原认为是虚约束的约束就将成为实际有效的约束，而影响 到机构运动的可能性或灵活性。而为了满足这些特定的条件，就要求有较高的加工精度和装配精度，而这就意味着有较高的制造成本。一般说，机构的虚约束数越 多，机构在运动中被卡住的可能性也就越大，要求有较高精度的尺度参数也就越多，制造成本也就越高，故虚约束数的多少也是机构性能的一个重要指标。 在机械设计中为什么要设置虚约束？通常在机械中设置虚约束的主
8、要目的有： (1)改善机构的受力情况(参看教材图2-23)； (2)增加机构的刚度(参看教材题2-13c图)； (3)使机构能顺利通过转折点(参看教材图8-7)。 在仪表机构中，机构运动的灵活性是十分重要的，故要尽可能避免在机构中出现虚约束(参看教材图2-28)；(题2-19图)，另外在一些刚性较差的地方，如布置在飞机机翼上的一些机构，在受力时易发生较大的变形，约束成为虚约束必须满足的几何条件易遭到破坏，故这种情况下也应力求避免虚约束。 但要注意，正如教材中所指出的那样，当把平面机构(3族机构)按平面机构来计算其自由度的时候，往往从表面看似乎没有虚约束，实际上绝大多数情况下都存在族别虚约束，即
9、实际上存在虚约束。只有把机构按空间一般机构来看不存在虚约束时才真正没有虚约束。 为了减少虚约束数，在工程实际中常用球面副、球销副代替转动副，用圆柱副代替移动副或转动副，用鼓形齿代替直齿等。 如何判断是否为复合铰链？ 关于复合铰链的确定一般不难掌握，但在判断是否为复合铰链时要细心。如下两种情况易发生误解: 其一，复合铰链是两个以上的构件在同一处以转动副相联接的情形。不应把若干个构件汇交在一起就认为是复合铰链。例:(构件在同一处汇交相联接的情形)。 其二，有齿轮、机架参与的联接是否为复合铰链，常易发生混淆。例:(含有齿轮的机构的情形)。 如何判断齿轮副的约束？ 关于齿轮副的约束，存在如下两种情况：
10、 其一，一般情况下两齿轮的中心距受到约束，轮齿两侧齿廓只有一侧接触,另一侧存在间隙，故只提供一个约束。如图a所示。 其二，当两齿轮的中心可以彼此靠近，直至轮齿两侧齿廓均接触为止时，如图b所示。这时因轮齿两侧接触点处的法线方向并不彼此重合，故其提供两个约束。 在解教材题2-13时，就应分清齿轮副约束的上述两种情况。 如何将机构分解为基本杆组？ 根据平面机构的组成原理知，任何平面机构都可以由机架、原动件和若干个基本杆组组成。因此在对机构进行运动分析或动力分析时，可就原动件 和基本杆组来进行，对于相同的基本杆组可采用相同的方法(可编成子程序调用)，由于基本杆组的类型不多，这就给运动分析和动力分析提供
11、了很大的方便。 在将机构分解为基本杆组时要注意： 首先应将机构中的虚约束和局部自由度除去。如:(精压机机构)。 再进行拆杆组分析。在拆分基本杆组时，应从远离原动件的地方开始拆分，先试按级组拆分，若不行再依次按级组、级组拆分。 例:(斯蒂芬森型机构的结构分析)。 基本杆组的级别是以该杆组中所构成的封闭形（由一个或若干个构件所构成的）中所包含的最多运动副数来确定的。一般说，杆组的级别越高，其运动分析和动力分析的难度也就越大。第三章 平面机机构的运运动分析析 学习内内容 *机构构运动分分析任务务、目的的和方法法 *用用速度瞬瞬心法作作机构的的速度分分析 *用用矢量方方程图解解法作机机构的运运动分析析
12、 *用综综合法作作复杂机机构的速速度分析析 *用解解析法作作机构的的运动分分析 学习习要求 *正正确理解解速度瞬瞬心(包包括绝对对瞬心及及相对瞬瞬心)的的概念，并并能运运用“三三心定理理”确定定一般平平面机构构各瞬心心的位置置。 *能能用瞬心心法对简简单高、低低副机构构进行速速度分析析。 *能能用矢量量方程图图解法或或解析法法对级级机构进进行运动动分析。 重点点难点 本本章的学学习重点点是：对对级机机构进行行运动分分析。学学习难点点是：对对机构的的加速度度分析，特特别是两两构件重重合点之之间含有有哥氏加加速度时时的加速速度分析析。 学习习安排 授课自学作业业课外讨论论习题大作业4学时6学时习题
13、3-1、33-2、33-3、33-3、33-4、33-6、33-100习题3-5、33-9、33-122平面六杆杆机构或或级 机构运运动的电电算分析析学习习方法 为为什么要要进行机机构的运运动分析析? 首先，要要认识到到对机构构进行运运动分析析的重要要意义。无无论在设设计新机机械时，或或是在利利用现有有机械时时，或在在作反求求设计时时，对机机构进行行运动分分析都是是十分重重要的。在在利用现现有机械械时，许许多机械械只有经经过详细细的运动动分析，我我们才能能很好掌掌握它的的性能，充充分发挥挥机械的的功能。如如:(摇摇动筛机机构教材材图3-9a)，只有有知道了了在一个个周期中中摇筛(构件44)的速
14、速度、加加速度变变化情况况，才能能知道它它是否能能达到很很好的筛筛分效果果。在反反求设计计中，常常常只有有经过运运动分析析后才能能吃透原原设计的的意图，也也才可能能进行创创造性的的改进和和发展。 其次次，对机机构进行行分析一一般说是是比较容容易的，有有固定程程次可以以遵循，而而机构的的综合，因因无固定定程次， 一般说说是比较较难的。但但因计算算技术和和计算机机的发展展，我们们可以把把机构的的综合与与机构的的分析融融合起来来，即先先选定一一个适当当的机构构，对其其进行运运动分析析，看是是否能满满足预 期的运运动要求求，若不不满足,则对原原机构作作适当调调整，再再进行运运动分析析，如此此循环迭迭代，直直至满足足预期的的设计要要求为止止，以作作到化难难为易。 如何何才能正正确地掌掌握机构构运动分分析的方方法？
