机械原理教学课件1

四、机构
▴机构:在运动链中将一构 件加以固定, 而其余构件都 原动件
具有确定的运动，则运动链
便成为机构。 ▴机架：机构中固定不动构件。 机架 ▴原动件: 机构中按给定的 运动规律独立运动的构件。
▴从动件:机构其余活动构件。
▴ 平面机构: 机构中各构件间的相对运动为平面运动。
▴ 空间机构: 机构中各构件间的相对运动为空间运动。
n=6 , PL =8 , PH =1 F = 3n – 2PL – PH =3×6– 2×8 – 1 = 1
计算多杆的自由度
n=10 , PL =14 , PH =0 F = 3n – 2PL -PH =3×10– 2×14 = 2
计算轮系的自由度
n=4 , PL =4 , PH =2 F = 3n – 2PL –PH =3×4– 2×4 -2= 2
1. 机械原理是机械类各专业的一门主干技术基础课程。
2. 与一般的基础课比更接近工程实际。
3. 与专业课比具有更宽的研究面和更广的适应性。
▴学习本课程的目的
1. 为学习机械类有关专业课打好理论基础。 2. 为机械产品的创新设计打下良好的基础 3. 为现有机械的合理使用和革新改造打基础。
§1-3
教学环节：
n=4 , PL =6 , PH =0 F = 3n – 2PL -PH =3×4– 2×6 = 0 应改进结构
教材P7：表2-1
三、运动链
▴ 运动链:指两个以上的构件通过运动副联接而构成的系统。 ★ 闭链: 运动链 的各构件构成首 尾封闭的系统。
★ 开链: 运动 链的各构件未 构成首尾封闭 的系统。
★平面运动链:各构件间的相对运动为平面运动的运动链。 ★ 空间运动链:各构件间的相对运动为空间运动的运动链 。
技术萌芽期
简单机械的出现 古代五种简单的机械：杠杆、车轮、 滑轮、斜面和螺旋。杠杆是典型的不对 称的应用；车轮是平移对称的，并且有 功能对称和原理对称；滑轮是旋转对称 的；螺旋是旋移对称的。
建造金字塔时使用的车轮
阿基米德螺旋
古代水车
罗马型水车
古代机械钟的擒纵轮
最早的钢球车床
工业革命时期
工业时期是机械工业大步发展的时期 ，这个时期的机械结构、功能都变得复 杂。大型的组合机械和小巧精密的机械 都有大的发展，另一方面，这些机械的 发展也推动了机床工业的迅速发展。
受力情况, 以及机械平衡和机械效率问题; (2) 研究机器
在外力下的真实运动规律和速度波动等问题。 ▴机械系统方案设计

本课程的教学顺序： 第一章、第二章、第八章、第三章、 第九章、第十章、第十一章、第十二章 、第四章、第六章、第五章、第七章、 第十四章
§1-2
学习本课程的目的
▴机械原理课程的地位
晋 代 出 现 的 行 星 轮 传 动 系 统
的地震仪张衡
小结:
机器的主要组成：各种机构。
机器是一种可用来变换或传递能量、物料与信息的机 构的组合。具有以下共同特征：
▲它们都是一种人为的实物组合体；
▲组成它们的各部分之间都具有确定的相对运动；
▲能够完成有用的机械功或转化机械能。
▴机构
机构是机器中用来传递运动和力或改变运动形式的机械 装置。具有机器的前两个特征。即 ▲它们都是一种人为的实物组合体； ▲组成它们的各部分之间都具有确定的相对运动；
常用机构：齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、间歇运动机构
二、研究内容
▴ 机构结构分析的基本知识：对机构的结构进行分析, 了解机构的组成及其具有确定运动的条件; 了解机构的 组成原理和结构分类。 ▴ 机构的运动分析。 ▴ 常用机构的分析与设计：对各种常用机构的类型、运 动特点、功能及设计方法进行分析和研究。 ▴ 机器动力学：(1)分析机器在运转过程中其各构件的
实例分析：
内燃机
工件自动装卸装置
机械是机器和机构的总称 机器是由一个或若干个机构组合而成， 实现了物料、信息和能量的存储、传递 和转换

导向机构
棘条机构
机械系统的组成
系统 装置
机械系统 机械产品
部件 零件
设备
机器
仪器
构件 零件
机械系统组成的相对性 零件是机械系统中不可拆分的最小组 成部分。 除“零件”外，其他概念均具有相对性 。 如变速箱，作为一个单独的产品，可 以说它是一个机械系统、装置或者设 备，但是把它放到汽车中，它又是汽 车系统的一个组成部件，或者一个分 系统。
§2-3 机构具有确定运动的条件
▴问题：取运动链中某个构件为机架，其余 构件在什么条件下才具有确定运动？
▴ 实例分析
机构中给定 独立运动参数的 构件为原动件。
给定一个独立运动参数： 其余构件有确定运动。
§2-3 机构具有确定运动的条件
给定一个独立运动参数：
机构没有确定运动。
给定两个独立运动参数：
§2-2
▴ 机构运动简图
机构运动简图
为什么要画机 构运动简图？
机构的运动：与原动件运动规律、运动副类型、机构 运动尺寸有关。
机构运动简图：指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, 并用国标规定的简单线条和符号代表构 件和运动副，绘制出表示机构运动关系的简明图形。
▴ 机构示意图
机构的示意图：指为了表明机构结构状况, 不要求严格 地按比例而绘制的简图。
机构有确定运动。
▴ 结论
机构具有确定运动时所必须给定的独立运 动参数的数目称为机构的自由度。
机构具有确定运动的条件为：机构原动件数=机构自由度数
▴自由度计算实例分析
F=3n-2 pl – ph =3×3 - 2×4-0=1
F=3n-2 Pl – Ph =3×4 - 2×5-0=2
§2-4 机构自由度的计算
▴ 机械原理学科发展现状
为什么要学 机械原理？
本章教学目的
▴ 使学生了解本课程研究的对象、内容 ▴ 了解本课程的地位、作用和任务 ▴ 了解机械原理学科的发展现状 ▴ 调动学生学习本课程的兴趣和积极性
§1-1
本课程研究的对象及内容
什么叫机械？
一、研究对象
机械
▴ 机械: 机器和机构的总称 ▴ 机器
机器是根据某种使用要求而设计的机械系统，可以用 来变换或传递能量、物料与信息。 切削机床、运输机械、 建筑机械、轻工机械、 动力机器、医用机械、 家用机械、机器人等 机器是由什么组成的？ 机器具有那些特征？
▴ 掌握机构结构分析的方法。
第二章
平面机构的结构分析
本章教学内容
2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7
机构的组成 机构运动简图的绘制 机构具有确定运动的条件 机构自由度的计算 计算平面机构自由度应注意事项 机构的组成原理及结构分析 平面机构中的高副低代
§2-1
一、构件
机构的组成
从制造加工角度：机械由零件组成
本课程研究的主要内容
机构的工作原理，运动分析，参数计算 各种常用机构及综合 有关机械动力学的一些基本知识。

本课程作为一门机械系的重点技术基础课，是研 究现有机械运动及工作性能和设计新机械的知识基础 ，通过本课程的学习，将为学习机械设计、机床、机 械制造工艺及其它课程打下专业基础。
世界机械发展史简介 技术萌芽期 工业革命时期 现代工业
2. 约束：指通过运动副联接的两构件之间的某些相对独 立运动所受到的限制。
运动副引入的约束数等于两构件相对自由度减少的数目。
运动副引入的约束数：最多为5个。
▴ 运动副分类
1. 按运动副相对运动形式分 Ⅴ级副
Ⅴ级副
Ⅲ级副 2. 按运动副引入的约束数分： Ⅰ级副、Ⅱ级副、Ⅲ级副、 Ⅳ级副、Ⅴ级副
X级运动副：指引入X个约束的运动副。
小结：
:
1. 分析机构的组成及运动情况，确定机构中的机架、 原动部分、传动部分和执行部分，以确定运动副的数 目。 2. 循着运动传递的路线，逐一分析每两个构件间相对 运动的性质，确定运动副的类型和数目; 3. 恰当地选择投影面：一般选择与机械的多数构件的 运动平面相平行的平面作为投影面。 4. 选择适当的比例尺, 定出各运动副之间的相对位置， 用规定的简单线条和各种运动副符号, 将机构运动简 图画出来。
零件——制造单元体
从运动和功能实现角度： 构件——独立运动的单元体
注意：构件可以是单一零件，也可以是几个零件的刚性联接
二、运动副
▴ 运动副：指两构件直接接触并能产生相对运动的联接。 ▴ 运动副元素：指两个构件直接接触而构成运动副的部分。
运动副元素不外乎 为点、线、面。
▴ 构件自由度与约束
1. 构件的自由度：指一 个构件相对另一个构件 可能出现的独立运动。 一个自由构件在空间具 有6个自由度。
技术萌芽期
技术萌芽期的机械都是结构、功能相对简 单的，这些机械的主要有两个作用：一是用来 取代人的劳动；二是用来获得动力，将自然能 量(如水能、风能)转化为机械能。这个时期的 机械在多采用对称性的结构，特别是旋转对称 的结构。采用旋转对称的原因是因为旋转对称 的结构可以实现周期性的循环工作，这种结构 在将水能转化为机械能以及在传动、驱动机械 中都有广泛的用途。
如何进行本课程的学习
理论教学 实验教学
课程设计
学习方法：
1. 在学习知识的同时，注重能力的培养。 2. 在重视逻辑思维的同时，加强形象思维能力的培养。 3. 注意先修课程的应用。 4. 理论联系实际，能够做到举一反三。
§1-4
机械原理学科的发展现状及趋势
机械工业发展方向：
高速、高精度、重载、高效率、低噪声 先进制造技术的应用 自动生产线
▴ 常用运动副和构件的表示方法
常用运动副的符号
常用运动副的符号（续）
一 般 构 件 的 表 示 方 法