机械原理课件(第八版)
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《机械原理》课件机械的平衡
§65 平面机构的平衡
❖ 当机构中存在作往复运动和平面复合运动的构件 时;这些构件在运动中产生的惯性力和惯性力矩不可 能像转子那样在构件本身上予以平衡;必须对整个机 构进行平衡
❖机构平衡的条件是：通过机构质心的总惯性力 和总惯性力偶矩M分别为零;即：
P=0
M=0
一 平面机构惯性力的平衡条件
❖对于活动构件的总质量为m 总质心S的加速度为as的机构; 要使机架上的总惯性力P 平衡;必须满足：
二 机构惯性力的完全平衡续
2 利用平衡质量平衡 ❖加上m’和m’’后;可以认为在A和D处分别 集中了两个质量mA和mD:
mA = m2B + m1 + m mD = m2C + m3 + m
机构的总质心S’ 静止不动; as = 0
机构的惯性力得到完全平衡
二 机构惯性力的完全平衡续
2曲柄滑块机构的完全平衡 ❖ 进行质量代换;得到A B C三点 的集中质量mA mB和mC； ❖ 在构件2的延长线上加平衡质量m’;使m’ m2和mc的总质 心移至B点； ❖ 在构件1的延长线上加平衡质量m’’;使机构的总质心移 至固定点A 整个机构的惯性力达到完全平衡 3缺点：
✓将P1; P2 和 P3分解为平衡基面I 内的P1Ι; P2Ι ; P3Ι和平衡基
面II内的 P1Π ; P2Π ;P3 Π空间力系转化为两个平面汇交力 系
机械原理课件8平面连杆机构与设计说明
第八章平面连杆机构及其设计
§8－1 连杆机构及其传动特点 §8－2 平面四杆机构的类型和应用 §8－3 平面四杆机构的基本知识 §8－4 平面四杆机构的设计
§8－1 连杆机构及其传动特点
几种常见的连杆机构
C
B
导
杆
机
A
D
曲柄摇杆机构
曲柄滑块机构
构
连杆机构的传动特点
连杆机构从动件的运动 规律取决于各杆相对长度
F’ E’
C’
D’
G’
A
E
D
G
B
F C
死点的利用： 飞机起落架机构
工件夹具
BB2 C 2C
工件 11
33
AA
4
P DD
4. 铰链四杆机构运动的连续性
四杆机构的运动连续性,是指连杆机构在运动过程中.能否连续 实现给定的各个位置的问题.
▲ 连杆机构的可行域
四杆机构正装
2
B
B
B2
1
1
A
B1 1
CC
C1 可行域
C B
A
D
等腰梯形机构应用举例－汽车前轮转向机构
B 1 A
2
C
3
D
二.铰链四杆机构的演化
1.改变构件的形状和运动尺寸
BBBB
1111 AAAA
2222 CCCC
§8－1 连杆机构及其传动特点 §8－2 平面四杆机构的类型和应用 §8－3 平面四杆机构的基本知识 §8－4 平面四杆机构的设计
§8－1 连杆机构及其传动特点
几种常见的连杆机构
C
B
导
杆
机
A
D
曲柄摇杆机构
曲柄滑块机构
构
连杆机构的传动特点
连杆机构从动件的运动 规律取决于各杆相对长度
F’ E’
C’
D’
G’
A
E
D
G
B
F C
死点的利用： 飞机起落架机构
工件夹具
BB2 C 2C
工件 11
33
AA
4
P DD
4. 铰链四杆机构运动的连续性
四杆机构的运动连续性,是指连杆机构在运动过程中.能否连续 实现给定的各个位置的问题.
▲ 连杆机构的可行域
四杆机构正装
2
B
B
B2
1
1
A
B1 1
CC
C1 可行域
C B
A
D
等腰梯形机构应用举例－汽车前轮转向机构
B 1 A
2
C
3
D
二.铰链四杆机构的演化
1.改变构件的形状和运动尺寸
BBBB
1111 AAAA
2222 CCCC
机械原理ppt课件完整版
重要性
机械原理是机械工程学科的基础， 对于理解和分析机械系统的性能、 优化机械设计和提高机械效率具有 重要意义。
机械原理的研究对象和内容
研究对象
机构学
传动学
控制理论
机械系统，包括机构、 传动、控制等子系统。
研究机构的组成、运动 学和动力学特性。
研究传动装置的工作原 理、性能分析和设计。
研究机械系统的控制策 略、稳定性和优化。
稳定性概念及判定方法：稳定性是指 机械系统在受到扰动后能否恢复到原 平衡状态的能力。稳定性的判定方法 包括静力学判定法、动力学判定法和 能量判定法等。其中，静力学判定法 主要关注机械系统在平衡位置附近的 稳定性；动力学判定法则通过分析机 械系统的运动方程来判断其稳定性； 能量判定法则是通过分析机械系统的 能量变化来判断其稳定性。
命和可靠性。
检测装备
包括测量仪器、检测设备等，用 于对加工过程中的产品精度和质 量进行检测和控制，确保产品符
合设计要求。
先进制造技术与装备简介
数控技术
机器人技术
通过计算机编程控制机床等加工装备，实现 自动化、高精度和高效率的加工过程。
应用机器人进行自动化生产，提高生产效率 和产品质量，降低劳动强度和生产成本。
2023
机械原理ppt课件完整 版
REPORTING
2023
目录
• 机械原理概述 • 机构的结构分析与设计 • 机械传动与驱动 • 机械系统动力学 • 机械制造工艺与装备 • 机械设计方法与案例分析
机械原理是机械工程学科的基础， 对于理解和分析机械系统的性能、 优化机械设计和提高机械效率具有 重要意义。
机械原理的研究对象和内容
研究对象
机构学
传动学
控制理论
机械系统，包括机构、 传动、控制等子系统。
研究机构的组成、运动 学和动力学特性。
研究传动装置的工作原 理、性能分析和设计。
研究机械系统的控制策 略、稳定性和优化。
稳定性概念及判定方法：稳定性是指 机械系统在受到扰动后能否恢复到原 平衡状态的能力。稳定性的判定方法 包括静力学判定法、动力学判定法和 能量判定法等。其中，静力学判定法 主要关注机械系统在平衡位置附近的 稳定性；动力学判定法则通过分析机 械系统的运动方程来判断其稳定性； 能量判定法则是通过分析机械系统的 能量变化来判断其稳定性。
命和可靠性。
检测装备
包括测量仪器、检测设备等，用 于对加工过程中的产品精度和质 量进行检测和控制，确保产品符
合设计要求。
先进制造技术与装备简介
数控技术
机器人技术
通过计算机编程控制机床等加工装备，实现 自动化、高精度和高效率的加工过程。
应用机器人进行自动化生产，提高生产效率 和产品质量，降低劳动强度和生产成本。
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REPORTING
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目录
• 机械原理概述 • 机构的结构分析与设计 • 机械传动与驱动 • 机械系统动力学 • 机械制造工艺与装备 • 机械设计方法与案例分析
《机械原理》ppt课件
01机械原理概述
Chapter
机械原理的定义与重要性定义
重要性
机械原理的研究对象和内容
研究对象
主要研究各种机构（如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等）和机器（如内燃机、电
动机、机床等）的工作原理、运动特性、力学性能以及设计计算方法等。
研究内容
包括机构的组成原理、运动学分析、动力学分析、机械效率与自锁、机器的平衡与
调速等。
机械原理的发展历程和趋势
发展历程发展趋势
02
机构的结构分析与设计Chapter
机构的基本概念和分类
机构定义
由刚性构件通过运动副连接而成的系统，用于传递运动和力。
机构分类
根据运动特性可分为连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等。
运动副类型
包括低副（转动副、移动副）和高副（点接触、线接触）。
结构分析
通过自由度计算、运动链分析等方法，确定机构的组成、运动特性和约束条件。
综合方法
基于功能需求，选择合适的机构
类型，进行组合、变异和演化，
设计出满足特定要求的机构。
创新设计
运用创新思维和现代设计方法，
如拓扑优化、仿生学等，进行机
构创新设计。
机构的结构分析和综合方法
机构设计的原则和方法
设计原则
设计方法
案例分析
03机械传动与驱动
Chapter
机械传动的类型和特点摩擦传动
啮合传动
利用齿轮、链轮等啮合元件传递动力和
运动。具有传动效率高、工作可靠、使
用寿命长等优点，但需要较高的制造精
度和安装精度。
齿轮类型选择齿轮参数设计强度校核030201齿轮传动的设计与分析
链传动和带传动的设计与分析
链传动设计带传动设计强度校核
液压与气压传动的设计与分析
液压传动设计
01
气压传动设计
02
控制与调节
03
04
机械系统动力学与振动Chapter
机械原理孙恒完整ppt课件
精选PPT课件
9
§l-2 学习本课程的目的
本课程所学的内容乃是研究现有机械的运动及工作性能和设计新机械的 知识基础。所以它成为机械类各专业必修的一门重要的技术基础课程，并为 专业课程打下基础。
§l-3 如何进行本课程的学习
在学习本课程的过程中，要着重注意搞清楚基本概念，理解基本原理， 掌握机构分析和综合的基本方法。
精选PPT课件
11
§2-2 机构的组成
1. 构件 构件(link)—机器中每一个独立的运动单元体。 2. 运动副 由两个构件组成的可动的联接称为运动副(kinematics pair)。而把两构件 上能够参加接触而构成运动副的表面称为运动副元素。例如轴与轴衬的配合 (图2-1)，滑块与导轨的接触(图2-2)。
• 第八章 齿轮机构及其设计 §8-1 齿轮机构的应用及分类
精选PPT课件
4
§8-2 齿轮的齿廓曲线 §8-3 渐开线的形成及其特性 §8-4 渐开线齿廓的啮合特性 §8-5 渐开线标准齿轮各部分的名称和尺寸 §8-6 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 §8-7 渐开线齿廓的切制 §8-8 变位齿轮概述 §8-9 变位齿轮传动
机 械 —— 是 机 器 (machine) 和 机 构 (mechanism)的总称。
右图所示为一内燃机示意图，主要 由以下机构组成：
活塞(piston)、连杆(connecting rod)、 曲轴和机架(frame)组成连杆机构；大齿 轮(gear)、小齿轮和机架组成齿轮机构； 凸轮(cam)、推杆和机架组成凸轮机构。
机械原理ppt课件
总结词
适用于高速、中等到重载的传动场合。
详细描写
凸轮机构适用于高速、中等到重载的传动场合，因为凸 轮与从动件之间的接触面积较小，能够承受较大的单位 压力，同时也能实现高速运动。
齿轮机构
总结词
实现回转运动最常用的一种机构。
详细描写
齿轮机构是实现回转运动最常用的机构之一，由两个或多 个齿轮通过齿廓相互啮合来实现回转运动，具有较高的传 动效率和精度。
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汇报人：
xx年xx月xx日
• 机械原理概述 • 机械系统组成 • 机械运动学与动力学 • 常用机构分析 • 机械系统设计 • 机械系统优化与仿真
目录
01
机械原理概述
机械原理的定义与重要性
定义
机械原理是研究机械系统运动规 律、力的传递和能量转换的一门 学科。
重要性
机械原理是机械工程学科的基础 ，对于机械设计、制造、维修和 性能优化具有重要意义。
详细设计
对机械系统的各个部件进行详 细设计，确定其尺寸、材料、 工艺等。
仿真与实验
通过仿真和实验验证机械系统 的性能和可靠性。
创新设计思维与方法
01
02
03
04
头脑风暴法
通过集体讨论和自由畅想来产 生大量创意和想法。
试错法
通过不断尝试和修正来找到最 佳的设计方案。
类比法
适用于高速、中等到重载的传动场合。
详细描写
凸轮机构适用于高速、中等到重载的传动场合，因为凸 轮与从动件之间的接触面积较小，能够承受较大的单位 压力，同时也能实现高速运动。
齿轮机构
总结词
实现回转运动最常用的一种机构。
详细描写
齿轮机构是实现回转运动最常用的机构之一，由两个或多 个齿轮通过齿廓相互啮合来实现回转运动，具有较高的传 动效率和精度。
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汇报人：
xx年xx月xx日
• 机械原理概述 • 机械系统组成 • 机械运动学与动力学 • 常用机构分析 • 机械系统设计 • 机械系统优化与仿真
目录
01
机械原理概述
机械原理的定义与重要性
定义
机械原理是研究机械系统运动规 律、力的传递和能量转换的一门 学科。
重要性
机械原理是机械工程学科的基础 ，对于机械设计、制造、维修和 性能优化具有重要意义。
详细设计
对机械系统的各个部件进行详 细设计，确定其尺寸、材料、 工艺等。
仿真与实验
通过仿真和实验验证机械系统 的性能和可靠性。
创新设计思维与方法
01
02
03
04
头脑风暴法
通过集体讨论和自由畅想来产 生大量创意和想法。
试错法
通过不断尝试和修正来找到最 佳的设计方案。
类比法
☆西北工业大学国家精品课程]-机械原理PPT课件完整版
![☆西北工业大学国家精品课程]-机械原理PPT课件完整版](https://img.taocdn.com/s3/m/acb827fe960590c69ec376dc.png)
西北工业大学<br>【国家精品教程】<br>机械原理<br>（课件完整版）<br><br>
目录<br>• 第一章 绪论 • 第二章 机构的结构分析 • 第三章 平面机构的运动分析 • 第四章 平面机构的力分析 • 第五章 机械的效率及自锁 • 第六章 机械的平衡<br><br>
目录<br>• 第七章 机械的运转及其速度 波动的调节<br>• 第八章 平面连杆机构及其设计 • 第九章 凸轮机构及其设计 • 第十章 齿轮机构及其设计<br><br>
目录<br>• 第十一章 齿轮系及其设计 • 第十二章 其他常用机构 • 第十三章 工业机器人机构<br>及其设计<br><br>
第一章 绪 论<br>§1-1 本课程研究的对象及内容 §1-2 学习本课程的目的 §1-3 如何进行本课程的学习<br>返回<br><br>
§1-1 本课程研究的对象及内容<br>1．研究对象<br>机械 是机构和机器的总称。<br>机构是指一种用来传递与变换运动<br>和力的可动装置。 机器是指一种执行机械运动装置，<br>操 作 机<br>可用来变换和传递能量、物料和信息。<br>实例：<br>示 教<br>内燃机<br>板<br>工件自动装卸装置<br>六自由度工业机器人<br>2．研究内容 有关机械的基本理论<br>控制系统<br><br>
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机械原理ppt课件
•机械原理概述
•机构的结构分析
•平面机构的运动分析
•平面机构的力分析目录
•机械的效率和自锁
•机械的平衡与调速
01机械原理概述
机械原理的定义与意义
定义
机械原理是研究机械中机构的结构
和运动，以及机器的结构、受力、
质量和运动的学科。
意义
机械原理是机械工程学科的基础理
论，对于培养机械类高级工程技术
人才的全局知识、创新能力和工程
实践能力具有重要作用。
机械原理的研究对象和任务
研究对象
以机器与机构为研究对象，研究其结
构、运动学、动力学和性能等方面的
问题。
任务
揭示机器与机构的工作原理，研究其设
计理论和方法，为机械产品的创新设计
和制造提供理论和技术支持。
机械原理的发展历程
古代机械原理
主要依赖于经验和直观，缺乏系统的
科学理论。
近代机械原理
随着数学、力学等学科的发展，机械
原理开始形成较为完整的理论体系。
现代机械原理
随着计算机科学、控制论、信息论等学科的交叉融合，机械原理的研究领域不断扩展，研究方法不断更新。
02机构的结构分析
包括构件、运动副和约束等，是
机构的基本组成部分。
机构组成要素
两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。根据接触形式的不同，运动副可分为低副和高副两类。
运动副
对机构中构件的运动所加的限制称为约束。约束反力是约束对构件的作用力，其方向与构件的运动趋势相反。
约束
机构组成要素及运动副
机构运动简图及表示方法
机构运动简图
用规定的符号和线条表示构件和运动副，并按一定比例画出各运动副的相对位置及与构件连接的几何关系，这种表示机构结构的图形称为机构运动简图。
表示方法
在机构运动简图中，构件用直线或折线表示，长度按比例绘制；运动副用规定的符号表示，如转动副用“○”表示，移动副用“→”表示等。
机械原理第八版课后练习答案(西工大版)(孙恒等)
F=3n- (2pl+ph- p’)- F’ =3×6- (2ⅹ7+2-1)- 2=1 上述两种结构的机构虽然自由度均为一，但在性能上却各有千秋：前者的结构较复杂，但没 有虚约束，在运动中不易产生卡涩现象；后者则相反，由于有一个虚约束，假如不能保证在 运动过程中构件 3、5 始终垂直，在运动中就会出现卡涩甚至卡死现象，故其对制造精度要求 较高。 （c）
齿轮 3、5 和齿条 7 与齿轮 5 的啮合高副所提供的约束数目不同，因为齿轮 3、5 处只有一个 高副，而齿条 7 与齿轮 5 在齿的两侧面均保持接触，故为两个高副。 2-13 图示为一新型偏心轮滑阎式真空泵。其偏心轮 1 绕固定轴心 A 转动，与外环 2 固连在一 起的滑阀 3 在可绕固定轴心 C 转动的圆柱 4 中滑动。当偏心轮按图示方向连续回转时可将设 备中的空气吸入，并将空气从阀 5 中排出，从而形成真空。(1)试绘制其机构运动简图；(2) 计算其自由度。
解：1）以选定的比例尺μ机械运动简图（图 b） 2）求 vc 定出瞬心 p12 的位置（图 b） 因 p13为构件 3 的绝对瞬心，则有 ω3=vB/lBp13=ω2lAB/μl.Bp13=10×0.06/0.003×78=2.56(rad/s) vc=μcp13ω3=0.003×52×2.56=0.4(m/s)
VC=VB3+VCB3
（2 分）
（1 分） a n B3+a Bt 3=aB2+a B3Bk2+arB3B2 （3 分）
齿轮 3、5 和齿条 7 与齿轮 5 的啮合高副所提供的约束数目不同，因为齿轮 3、5 处只有一个 高副，而齿条 7 与齿轮 5 在齿的两侧面均保持接触，故为两个高副。 2-13 图示为一新型偏心轮滑阎式真空泵。其偏心轮 1 绕固定轴心 A 转动，与外环 2 固连在一 起的滑阀 3 在可绕固定轴心 C 转动的圆柱 4 中滑动。当偏心轮按图示方向连续回转时可将设 备中的空气吸入，并将空气从阀 5 中排出，从而形成真空。(1)试绘制其机构运动简图；(2) 计算其自由度。
解：1）以选定的比例尺μ机械运动简图（图 b） 2）求 vc 定出瞬心 p12 的位置（图 b） 因 p13为构件 3 的绝对瞬心，则有 ω3=vB/lBp13=ω2lAB/μl.Bp13=10×0.06/0.003×78=2.56(rad/s) vc=μcp13ω3=0.003×52×2.56=0.4(m/s)
VC=VB3+VCB3
（2 分）
（1 分） a n B3+a Bt 3=aB2+a B3Bk2+arB3B2 （3 分）
2024版机械原理教程全套课件pdf
动力学性能优化
通过结构优化、控制策略优化等手段，提高机械系统的动 力学性能，满足工程实际需求。
2024/1/28
20
05
连杆机构
Chapter
2024/1/28
21
平面连杆机构的基本形式与特性
铰链四杆机构
由四个铰链连接的杆件组成，包 括曲柄摇杆机构、双曲柄机构和 双摇杆机构等。
导杆机构
由连杆与导杆通过移动副连接而 成，如曲柄导杆机构、摆动导杆 机构等。
10
机构的结构设计方法与步骤
2024/1/28
机构设计的基本要求
阐述机构设计需要满足的基本要求，如运动性能、动力性能、工 作寿命等。
机构设计的步骤
详细介绍机构设计的流程，包括明确设计任务、拟定设计方案、 进行结构设计、校核与优化等步骤。
机构设计的创新方法
介绍一些机构设计的创新思路和方法，如组合创新、变异创新等， 以激发读者的创新思维。
2024/1/28
01 02 03 04
滑块机构
由连杆与滑块通过移动副连接而 成，如曲柄滑块机构、正弦机构 等。
特性
平面连杆机构具有结构简单、制 造方便、工作可靠、承载能力强 等优点，广泛应用于各种机械设 备中。
22
平面连杆机构的设计方法与步骤
设计方法
图解法、解析法和实验法等。其中，图解法适用于 简单机构设计，解析法适用于复杂机构设计，实验 法适用于验证和优化设计结果。
机械原理第八版课后练习答案(西工大版)(孙恒等)ppt课件
A 为复合铰链
解：（1） 图示机构在 D 处的结构与图 2-1 所示者一致，经分析知该机构共有 7 个活动构件，
8 个低副(注意移动副 F 与 F’，E 与 E’均只算作一个移动副)，2 个高副；因有两个滚子 2、4， 所以有两个局部自由度，没有虚约束，故机构的自由度为
F=3n- (2pl+ph- p’)- F’=3ⅹ7- (2ⅹ8+2-0)- 2=1 （2）如将 D 处结构改为如图 b 所示形式，即仅由两个移动副组成。注意，此时在该处 将带来一个虚约束。因为构件 3、6 和构件 5、6 均组成移动副，均要限制构件 6 在图纸平面 内转动，这两者是重复的，故其中有一个为虚约束。精经选分P析PT知课这件时机构的活动构件数为 6， 低副数为 7，高副数和局部自由度数均为 2，虚约束数为 1，故机构的自由度为
所示, 大腿弯曲 90。时的机构运动简图，如图中虚线所示。其自由度为： F=3n-(2pl+ph-p’)-F’=3×5-(2×7+0-0)-0=1
2-15 试绘制图 n 所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图(以手掌 8 作为相对 固定的机架)，井计算自由度。 （1)取比倒尺肌作机构运动简图 （2)计算自由度
F=3n- (2pl+ph- p’)- F’ =3×6- (2ⅹ7+2-1)- 2=1 上述两种结构的机构虽然自由度均为一，但在性能上却各有千秋：前者的结构较复杂，但没 有虚约束，在运动中不易产生卡涩现象；后者则相反，由于有一个虚约束，假如不能保证在
机械原理全套ppt课件
圆锥齿轮传动
用于相交轴之间的传动， 可改变传动方向，但制造 和安装较为复杂。
蜗杆传动
传动比较大，结构紧凑， 可实现自锁，但效率较低 ，适用于小功率、间歇运 动的场合。
齿轮参数选择与强度计算
模数选择
根据齿轮所受的载荷和齿轮材 料强度确定模数，模数越大，
齿轮承载能力越强。
齿数选择
在满足传动比要求的前提下， 尽量选择较多的齿数，以提高 齿轮传动的平稳性和承载能力 。
机械原理全套ppt课件
目 录
• 机械原理概述 • 机构结构分析 • 连杆机构设计与分析 • 凸轮机构设计与分析 • 齿轮传动设计与分析
目 录
• 蜗杆传动设计与分析 • 轮系设计与分析 • 其他常用机构介绍 • 机械原理课程总结与展望
01 机械原理概述
机械原理定义与研究对象
定义
机械原理是研究机械系统中力和 运动传递、变换及其规律的学科 ，是机械工程类专业的重要基础 课程。
获得综合性能最优的连杆机构方案。
多目标优化
在给定设计空间和约束条件下，寻求连杆机构材料的 最优分布，以实现轻量化设计和提高机构的整体性能 。
04 凸轮机构设计与 分析
凸轮机构类型及特点
盘形凸轮
凸轮为绕固定轴线转动且有变化 直径的盘形构件，具有结构简单 、紧凑的特点，适用于较小行程
的场合。
移动凸轮
机械原理课件完整版
机构分类
根据机构中构件的运动形式和联接方 式，机构可分为连杆机构、齿轮机构、 凸轮机构、间歇运动机构等。
机构运动简图与自由度
机构运动简图
用规定的线条和符号表示构件和运动副，并按一定比例画出各运动副的相对位 置及与机构的运动尺寸，这种表示机构各构件间相对运动关系的简单图形称为 机构运动简图。
机构自由度
机械原理课件完整版
contents
目录
• 机械原理概述 • 机构的结构分析 • 平面机构的运动分析 • 平面机构的力分析 • 机械的效率和自锁 • 机械的平衡 • 机械的运转及其速度波动的调节
01
机械原理概述
机械原理的定义与作用
定义
机械原理是研究机械系统中力的传递、 转换以及机械运动的基本规律和原理 的一门科学。
利用速度瞬心进行机构的速度分析，可以简化计算过程，提高求 解效率。
用矢量方程图解法作机构的速度和加速度分析
1 2
矢量方程的建立
根据机构中各构件之间的运动关系，建立矢量方 程。
矢量方程的解法
运用几何方法求解矢量方程，得到机构的速度和 加速度。
3
矢量方程图解法的应用 适用于平面机构中速度和加速度的求解，具有直 观、形象的特点。
平面机构运动分析的解析法
解析法的基本思想
通过建立数学模型，运用数学方法求解机构运动 分析问题。
根据机构中构件的运动形式和联接方 式，机构可分为连杆机构、齿轮机构、 凸轮机构、间歇运动机构等。
机构运动简图与自由度
机构运动简图
用规定的线条和符号表示构件和运动副，并按一定比例画出各运动副的相对位 置及与机构的运动尺寸，这种表示机构各构件间相对运动关系的简单图形称为 机构运动简图。
机构自由度
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contents
目录
• 机械原理概述 • 机构的结构分析 • 平面机构的运动分析 • 平面机构的力分析 • 机械的效率和自锁 • 机械的平衡 • 机械的运转及其速度波动的调节
01
机械原理概述
机械原理的定义与作用
定义
机械原理是研究机械系统中力的传递、 转换以及机械运动的基本规律和原理 的一门科学。
利用速度瞬心进行机构的速度分析，可以简化计算过程，提高求 解效率。
用矢量方程图解法作机构的速度和加速度分析
1 2
矢量方程的建立
根据机构中各构件之间的运动关系，建立矢量方 程。
矢量方程的解法
运用几何方法求解矢量方程，得到机构的速度和 加速度。
3
矢量方程图解法的应用 适用于平面机构中速度和加速度的求解，具有直 观、形象的特点。
平面机构运动分析的解析法
解析法的基本思想
通过建立数学模型，运用数学方法求解机构运动 分析问题。
1机械设计总论-机械设计第八版西北工业大学机械原理及机械零件教研室ppt课件
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（四〕虚拟样机
§2-5 机械零件应满足的基本要求
（四〕经济性要求
零件的经济性首先表现在零件本身的生产成本上。设计零件时， 应力求设计出耗费〔包括钱财、制造时间及人工〕最少的零件。
螺纹的断裂.swf
要降低零件的成本，首先要采用轻型的零件结构，以降低材料 消耗；采用少余量或无余量的毛坯或简化零件结构，以减少加工工 时。这些对降低零轮齿根部的折件断.swf 成本均有显著的作用。工艺性良好的结构就意 味着加工及装配费用低，所以工艺性对经济性有着直接的影响。
（四〕破坏正常工作条件引起的失效
有些零件只有在一定的工作条件下才能正常地工作。例如： 螺纹的断裂.swf
液体摩擦的滑动轴承，只有在存在完整的润滑油膜时才能正常 地工作；带传动，只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时 才能正常地工作轮齿根部的折断.swf；高速转子，只有其转速与系统的固有频率错 开时才能正常地工作等。如果破坏了这些必备的条件，则将发 生不同类型的失效。例如：滑动轴承将发生过热、胶合、磨损 等形式的失效；带传动将发生打滑的失效；高速转子将发生共 振从而使振幅增大，以致引起断裂的失效等。
（一〕整体断裂
零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时，由于某一危险 截面上的应力超过零件的强度极限而发生的断裂，或螺纹的断裂.swf者零件在受变 应力作用时，危险截面上发生的疲劳断裂均属此类。例如螺栓的断 裂、齿轮轮齿根部的折断等。
（四〕虚拟样机
§2-5 机械零件应满足的基本要求
（四〕经济性要求
零件的经济性首先表现在零件本身的生产成本上。设计零件时， 应力求设计出耗费〔包括钱财、制造时间及人工〕最少的零件。
螺纹的断裂.swf
要降低零件的成本，首先要采用轻型的零件结构，以降低材料 消耗；采用少余量或无余量的毛坯或简化零件结构，以减少加工工 时。这些对降低零轮齿根部的折件断.swf 成本均有显著的作用。工艺性良好的结构就意 味着加工及装配费用低，所以工艺性对经济性有着直接的影响。
（四〕破坏正常工作条件引起的失效
有些零件只有在一定的工作条件下才能正常地工作。例如： 螺纹的断裂.swf
液体摩擦的滑动轴承，只有在存在完整的润滑油膜时才能正常 地工作；带传动，只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时 才能正常地工作轮齿根部的折断.swf；高速转子，只有其转速与系统的固有频率错 开时才能正常地工作等。如果破坏了这些必备的条件，则将发 生不同类型的失效。例如：滑动轴承将发生过热、胶合、磨损 等形式的失效；带传动将发生打滑的失效；高速转子将发生共 振从而使振幅增大，以致引起断裂的失效等。
（一〕整体断裂
零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时，由于某一危险 截面上的应力超过零件的强度极限而发生的断裂，或螺纹的断裂.swf者零件在受变 应力作用时，危险截面上发生的疲劳断裂均属此类。例如螺栓的断 裂、齿轮轮齿根部的折断等。
机械原理(全套154页PPT课件)
常见的虚约束
1)机构中某两构件用转动副相联的联结点，在 未组成运动副之前，其各自的轨迹已重合为 一，则此联结带入的约束为虚约束。
虚约束一
虚约束二
2）两构件组成的若干个导路中心线互相平 行或重合的移动副。
x2 B2
A1
C 3
x1
x1 x2 4
3）两构件组成若干个轴线互相重合的转动副。
B A
5）机构中对运动不起作用的自由度F=-1 的对称部分存在虚约束。
移动副、球面副、球销副、圆柱副及螺旋副） 联接而成的机构，也称之为低副机构。
二、连杆机构的分类 1平2、、面根根连据据杆构机机件构构之中，间构空的 件间相 数连对 目杆运 分机动 为构分 ：。为： 四杆机构、五杆机构、六杆机构等。
三．平面连杆机构的特点
1）适用于传递较大的动力，常用于动力机械。 2）依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互
接触，且易于制造，易于保证所要求的制造精度 3）能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程
上常用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构。
4）可实现远距离传递的操纵机构。
不足之处： 1）不易于传递高速运动。 2）可能产生较大的运动累积误差。 3）平面连杆机构的设计较为繁难。
§2-1 平面四杆机构的基本形式、演变
构件和零件 构件 机器中的独立运动单元 • 零件 机器中的制造单元
机械原理课件第八版ppt课件
机械原理
第一章 绪论
哈尔滨工业大学
2004年2月
1
§1-1 机械原理课程的研究对象与内容
研究对象：
机器 机 械
机构
机械是机器与机构的总称。 什么是机器呢？ 什么是机构呢？
2
普通车床
3
数控车床
4
主轴
数控铣床， 这是一种 机器，主 要用来加 工平面和 曲面。
安装 铣刀 工作台
5
锯床
6
7
数控剪板机
33
全方位准椭球齿轮柔性关节
34
控制系统用于实现机器执行机构之间的工作协调，
或者各机器之间的工作协调。
控制模式 原动机 传动机构 执行机构
控制系统
原动机
传动机构 控制系统
执行机构
原动机 传动机构 执行机构
35
§1-3 设计与创新
一、设计
设计本身就是一种创造性劳动 设计是基础理论，应用技术和实践经验综合应用的过程
（1）机构的结构分析 研究机构的组成原理，即机构组成的一般规律。 研究机构运动的可能性与确定性的条件。 （2）机构的运动分析 研究在给定原动件运动的条件下，机构各点的轨迹、 位移、速度、加速度等运动特性。
16
（3）机构的力分析
研究机构的各构件和运动副中力的计算、摩擦及效率 问题。 2、常用机构的设计问题 主要研究：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运 动机构等的设计理论和设计方法。 3、机械系统运动方案设计 主要研究：如何根据机器的功能来确定运动方案。
第一章 绪论
哈尔滨工业大学
2004年2月
1
§1-1 机械原理课程的研究对象与内容
研究对象：
机器 机 械
机构
机械是机器与机构的总称。 什么是机器呢？ 什么是机构呢？
2
普通车床
3
数控车床
4
主轴
数控铣床， 这是一种 机器，主 要用来加 工平面和 曲面。
安装 铣刀 工作台
5
锯床
6
7
数控剪板机
33
全方位准椭球齿轮柔性关节
34
控制系统用于实现机器执行机构之间的工作协调，
或者各机器之间的工作协调。
控制模式 原动机 传动机构 执行机构
控制系统
原动机
传动机构 控制系统
执行机构
原动机 传动机构 执行机构
35
§1-3 设计与创新
一、设计
设计本身就是一种创造性劳动 设计是基础理论，应用技术和实践经验综合应用的过程
（1）机构的结构分析 研究机构的组成原理，即机构组成的一般规律。 研究机构运动的可能性与确定性的条件。 （2）机构的运动分析 研究在给定原动件运动的条件下，机构各点的轨迹、 位移、速度、加速度等运动特性。
16
（3）机构的力分析
研究机构的各构件和运动副中力的计算、摩擦及效率 问题。 2、常用机构的设计问题 主要研究：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运 动机构等的设计理论和设计方法。 3、机械系统运动方案设计 主要研究：如何根据机器的功能来确定运动方案。
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（3）机构的力分析 研究机构的各构件和运动副中力的计算、摩擦及效率 问题。 2、常用机构的设计问题 主要研究：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运 动机构等的设计理论和设计方法。
3、机械系统运动方案设计
主要研究：如何根据机器的功能来确定运动方案。 4、机械动力学问题
主要研究：机械系统的真实运动规律、机械的调速和 机构的平衡。
控制系统用于实现机器执行机构之间的工作协调，
或者各机器之间的工作协调。
控制模式
原动机 传动机构 控制系统 原动机 传动机构 控制系统 原动机 传动机构 执行机构 执行机构 执行机构
§1-3 设计与创新
一、设计
设计本身就是一种创造性劳动
设计是基础理论，应用技术和实践经验综合应用的过程
超声波 发生器
气动马达输出回转运动，气缸输出往复直线运动。
叶片马达
柱塞马达
气 缸
有导杆气缸
无导杆气缸
传动机构将运动和动力传递或变换给执行机构
在传动机构中一般首先与电机联接的是减速机构，最常用的是各种类型的 减速器、变速器等。
锥齿轮减速器 圆柱齿轮减速器
摆线针轮减速器
短程地对地导弹电舵机
50mm 38mm
50mm
常用原动机形式
原动机主要有电动、液动、气动三种形式 从运动形式来划分有回转、往复直线和步进等多种运动形式
电动原动机:
电动原动机的形式是：电动机
从运动形式看，电动机有输出转动的回转电动机和输出往复移动的直 线电动机
从电源形式看，电动机有使用交流电源的交流电动机和使用直流电源 的直流电动机 从控制形式看，有输出位移、速度都不可控制的电动机，有输出位移、 速度、力矩可以控制的控制电动机。
机Hale Waihona Puke Baidu原理
第一章 绪论
哈尔滨工业大学
2004年2月
§1-1 机械原理课程的研究对象与内容
研究对象：
机 器
机
械 机 构
机械是机器与机构的总称。
什么是机器呢？ 什么是机构呢？
普通车床
数控车床
主轴
数控铣床， 这是一种 机器，主 要用来加 工平面和 曲面。
安装 铣刀
工作台
锯床
并联机床原型机
数控剪板机
数控压弯机
主旋翼
尾 旋 翼
美国西科斯基公司生产的 “黑鹰”直升机
“神舟五号”发射时的情景。发射塔、 运载火箭都是庞大的机器。
索杰纳火星车 它是美国国家航空航 天局于格林威治时间 1997年7月4日17时07 分发射的火星探路者 号宇宙飞船成功地在 火星表面着陆，该飞 船携带了索杰纳火星 车，这也是一种机器。
30米/分
500
二、创新
◆自然科学领域的最高成就是发现
◆应用技术领域的最高成就是发明
发明：
◆基础理论知识
◆应用技术知识 ◆实践经验
◆强烈的创新意识 ◆勤奋的工作
两用折叠椅
外环
双曲面滚柱加载器
内环
同向传动齿轮
叶片差速泵
本章结束
飞船与火箭对接
EJ2000的尾喷口
这是最常用的交流异步电动机
这是步进电机，它可以按输入的电脉 冲数回转相应的角度。
这是伺服电动机，它可以精确的控制电动机的输出位移和转速。
液压原动机:
液压原动机的形式是：液压马达和液压油缸。
液压马达输出回转运动，液压油缸输出往复直线运动。
BM型摆线液压马达
液压油缸
气动原动机:
气动原动机的形式是：气动马达和气缸。
研究内容： 机械设计的一般过程：
需求 分析 确 定 确 定
机械方案
设 计
机械方案 运动分析
工艺方案
工艺参数
机
械
机械结构 设 计
机械工作 能力设计
机械方案
造型设计
动力分析
§1-2 现代化机器的组成
一台典型的现代化机器是由四个部分组成的，即 原动机、传动机构、执行机构和控制系统。
原动机
传动机构
机 器
50mm
直流伺服电机（100W） 重量<0.7 kg 额定输出扭矩 45 Nm 最大输出扭矩 80 Nm 电动机转速 4200 rpm 输出转速 13 rpm
执行机构用于实现机器的功能，如机床的刀架、机器人的手爪等。
该机器人的手爪协调运动夹持球体实现任 意运动，这是一种智能型机器人。
全方位准椭球齿轮柔性关节
执行机构
控制系统
原动机用于提供动力
内燃机 化石燃料 水 能 风 能 太阳能 化石燃料 外燃机 水轮机 风力机 太阳能电池 内燃机 机 器 发电机
电动机
机 器
化石燃料
水 能 风 能
外燃机
水轮机 风力机
机 器 机 器
机 器
液压马达 电动机 泵 液 压 缸 气压马达 机 器
电动机
空气压缩机
气 缸
机 器
美国山迪亚国家实 验室的科学家，成 功研制了相信是世 界最小的微型机械 人，这微型机械人 体积只有四分之一 立方寸，体重小於 一盎司。
世界最小的微型机械人 World's smallest robot
什么是机器呢？
机器是一种人为实物组合的具有确定机械运动 的装置，它用来完成有用功、转换能量或处理信息， 以代替或减轻人类的劳动。
连杆机构
凸轮机构
齿轮机构
一部机器可能包含多种类型的机构，也可能只包含一种机构。
什么是机构呢？
机构可以定义为：是一个具有确定的机械运动的构件
系统，或称它是用来传递运动和动力的可动装置。
“机械原理”是一门从力学原理的角度研究机械的组成 、分析与设计基本理论的课程，是一门技术基础课。
在《机械原理》课程中要研究以下内容： 1、机构的分析 （1）机构的结构分析 研究机构的组成原理，即机构组成的一般规律。 研究机构运动的可能性与确定性的条件。 （2）机构的运动分析 研究在给定原动件运动的条件下，机构各点的轨迹、 位移、速度、加速度等运动特性。