机械原理课件(第一章)讲解
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机械原理第一章绪论PPT课件
机构(machanism)：用来传递 运动和力或改变运动形式的构 件系统
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13
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14
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15
机械是机构与机器的总称。
机构和机器的区别：
•机构只是一个构件系统，而机 器除构件系统外，还包含电气、 液压等其它系统
• 机构只用来传递运动和力，而 机器除传递运动和力外，还具 有变换或传递能量、物料和信 息的功能
2)具有用瞬心法对高、低副机构进行速度分析，和用图 解法或解析法对Ⅱ级机构进行运动分析的基本技能。
3)具有按已知的几何条件和运动条件对几种主要的平面 机构进行运动设计的某些基本知识和能力。
4)初步具有确定简单机械运动方案的能力。
-
21
第一章 绪 论
5)具有按已知动力学条件分析和设计机械的某些基本 知识。
-
1
第一章 绪 论 (Introduction) §1-1 本课程研究的对象及内容
机械原理又称为机器理论与机构学。 机械原理 Theory of Machines and Mechanisms
机械原理的研究对象是机械(machinery) 。 机械原理是研究机构和机器的运动及动力特性，以及
机
是完成有用的机械功或者是搬运物品。
工作机器 例如：起重机、织布机、缝纫机、汽
器
车、飞机和金属切削加工机床等。
是用来获得和变换信息。例如：机械 信息机器 式积分仪、计帐机、机器人和绘图仪。
机器与其它装置的主要区别是：机器一定要作机械运动， 并通过运动来实现能量、物料和信息的变换
-
7
第一章 绪 论
现代机器通常由控制系统、信息测量和处理系统、动 力部分、传动部分及执行机构系统等组成。 机器的三个共同特点： 1、都是人为的实物组合； 2、各部分之间具有确定的相对运动； 3、用来变换或传递能量、物料和信息。
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机械是机构与机器的总称。
机构和机器的区别：
•机构只是一个构件系统，而机 器除构件系统外，还包含电气、 液压等其它系统
• 机构只用来传递运动和力，而 机器除传递运动和力外，还具 有变换或传递能量、物料和信 息的功能
2)具有用瞬心法对高、低副机构进行速度分析，和用图 解法或解析法对Ⅱ级机构进行运动分析的基本技能。
3)具有按已知的几何条件和运动条件对几种主要的平面 机构进行运动设计的某些基本知识和能力。
4)初步具有确定简单机械运动方案的能力。
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第一章 绪 论
5)具有按已知动力学条件分析和设计机械的某些基本 知识。
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第一章 绪 论 (Introduction) §1-1 本课程研究的对象及内容
机械原理又称为机器理论与机构学。 机械原理 Theory of Machines and Mechanisms
机械原理的研究对象是机械(machinery) 。 机械原理是研究机构和机器的运动及动力特性，以及
机
是完成有用的机械功或者是搬运物品。
工作机器 例如：起重机、织布机、缝纫机、汽
器
车、飞机和金属切削加工机床等。
是用来获得和变换信息。例如：机械 信息机器 式积分仪、计帐机、机器人和绘图仪。
机器与其它装置的主要区别是：机器一定要作机械运动， 并通过运动来实现能量、物料和信息的变换
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第一章 绪 论
现代机器通常由控制系统、信息测量和处理系统、动 力部分、传动部分及执行机构系统等组成。 机器的三个共同特点： 1、都是人为的实物组合； 2、各部分之间具有确定的相对运动； 3、用来变换或传递能量、物料和信息。
机械原理课件 第一章1
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------机械原理课件第一章1授课题目：1-1 研究机构结构的目的 1-2 运动副、运动链和机构1-3 平面机构运动简图授课方式（请打）理论课讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□ 课时安排 2 教学大纲要求：研究机构结构的目的；平面运动副及其分类；平面机构简图及其绘制；教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1、掌握平面运动副的类型及其提供的约束条件、运动链成为机构的条件2、能根据实物绘制机构运动简图教学重点及难点：运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制机构运动简图的绘制作业、讨论题、思考题：思考题 1、 2 作业题：1-1 a、 d、 e 课后总结分析：教学内容备注第一章平面机构的结构分析 1-1 研究机构结构的目的由绪论可知，机构中各构件之间必须具有确定的相对运动。
设计新机构时，首先应分析判断所涉及的机构能否运动，如果能够运动，还要判断此运动是否具有确定性。
这是目的之一，即研究机构运动的可能性和确定性，也就是建立机构具有确定相对运动的条件。
实际机构中的构件形状一般比较复杂，但构件的外形和结构1 / 7并不影响机构的运动。
为了便于研究机构的运动，撇开构件的外形和结构，用简单的线条和符号，绘制机构运动简图。
便于对机构进行运动分析和受力分析。
这是目的之二，即根据构件间联接的特点及与运动有关的尺寸，用简单的线条、符号绘制机构运动简图。
研究机构的组成原理，将各种机构按结构进行分类，也为合理设计机构和创造新机构开辟途径。
1-2 运动副、运动链和机构机构是由构件组成的。
1. 构件的自由度：构件具有的独立运动的数目。
2. 平面中一个构件的自由度：xyxyyxx教学内容备注平面中一个点有 2 个自由度。
机械原理课件：第1章绪论
研究机械运动的规律和特性。
力学
研究机械受力和运动的关系。
动力学
研究机械力的产生和传递。
机械的自由度及数目。
2 类型
包括平动副、回转副和滚动副等。
机械的机构及其分类
齿轮机构
通过齿轮传递和变换运动。
凸轮机构
通过凸轮来控制运动。
连杆机构
通过连杆来传递运动。
机械传动方式的分类及特点
齿轮传动 带传动 链传动
效率高，传动精度高。 结构简单，吸振能力强。 传动稳定，承载能力大。
机械的运动规律
机械运动遵循牛顿运动定律，同时机械能守恒和机械功的计算也是机械运动规律的重要内容。
机械简化分析方法
1
静态平衡法
分析物体处于静止状态下的平衡条件。
2
动态平衡法
分析物体在运动状态下受力和力矩的平衡条件。
机械原理课件：第1章绪 论
机械原理是研究机械的基本概念、运动规律和设计原则的科学。本章介绍了 机械原理的研究对象、基本量和关系，以及机械的自由度、机构和传动方式 的分类。
什么是机械原理？
机械原理是一门研究机械运动规律和相互作用原理的学科，对于机械设计和 工程实践具有重要意义。
机械的基本概念
运动学
3
虚功原理
利用物理量的变化来求解未知数量。
机械设计的目标和要求
机械设计的目标是根据实际需求设计出满足功能和性能要求的机械产品。
力学
研究机械受力和运动的关系。
动力学
研究机械力的产生和传递。
机械的自由度及数目。
2 类型
包括平动副、回转副和滚动副等。
机械的机构及其分类
齿轮机构
通过齿轮传递和变换运动。
凸轮机构
通过凸轮来控制运动。
连杆机构
通过连杆来传递运动。
机械传动方式的分类及特点
齿轮传动 带传动 链传动
效率高，传动精度高。 结构简单，吸振能力强。 传动稳定，承载能力大。
机械的运动规律
机械运动遵循牛顿运动定律，同时机械能守恒和机械功的计算也是机械运动规律的重要内容。
机械简化分析方法
1
静态平衡法
分析物体处于静止状态下的平衡条件。
2
动态平衡法
分析物体在运动状态下受力和力矩的平衡条件。
机械原理课件：第1章绪 论
机械原理是研究机械的基本概念、运动规律和设计原则的科学。本章介绍了 机械原理的研究对象、基本量和关系，以及机械的自由度、机构和传动方式 的分类。
什么是机械原理？
机械原理是一门研究机械运动规律和相互作用原理的学科，对于机械设计和 工程实践具有重要意义。
机械的基本概念
运动学
3
虚功原理
利用物理量的变化来求解未知数量。
机械设计的目标和要求
机械设计的目标是根据实际需求设计出满足功能和性能要求的机械产品。
机械原理第1章
B A
§1-5平面机构的组成原理
一、平面机构中的高副低代： 平面机构中的高副低代： 1、目的：使平面低副机构的结构、运动分析能适用于 一 、目的：使平面低副机构的结构、 切平面机构。 切平面机构。 2、条件：自由度不变；瞬时速度、加速度不变。 、条件：自由度不变；瞬时速度、加速度不变。 3、方法：两个转动副和一个构件代替一个高副，在两个转 、方法：两个转动副和一个构件代替一个高副， 动副分别处在两轮廓接触点的曲率中心。 动副分别处在两轮廓接触点的曲率中心。
§1-3：平面机构的运动简图
一、机构运动简图： 机构运动简图：
在研究机构运动时,不考虑那些与运动无关的因素， 在研究机构运动时,不考虑那些与运动无关的因素，仅用简单 的线条和符号来代表构件和运动副， 的线条和符号来代表构件和运动副，并按一定比例表示各运动副 的相对位置，来说明各构件相对运动关系的简单图形。 的相对位置，来说明各构件相对运动关系的简单图形。 1、构件：用线条 构件： 2、运动副：见表 运动副：
E C
3、按杆组的级别对杆组分类： 、按杆组的级别对杆组分类：
杆组 级别
决定 级别 的封 闭形
ⅱ
ⅲ
ⅳ
ⅴ
三、平面机构的机构分析 将已知机构分解为原动件、机架、杆组，并确定机构的级别。 将已知机构分解为原动件、机架、杆组，并确定机构的级别。 机构的组装与拆分： 机构的组装与拆分： 1、机构的组装 、
6 5 1 4 3 2 2 7 6 8 1 5 4 3
C
D E E E
D E O
A
B
O
A
B
C E E
C
A
B
O
C
例：试计算图所示压床 机构的自由度。
机械原理ppt
F = 3×n - （2pl+ph)-F'
虚约束及其去除方法 虚约束是指机构中某些运动副代入得对机构运动
其重复约束作用的约束，其数目以p´表示。 除去虚约束的方法：
先将机构中引入虚约束的运动副或运动链部分除 去，再来计算机构的自由度。
或从机构的约束数中减去虚约束数目p´。 F = 3×n - （2pl+ph-p')-F'
位 置 ， 因 P13 为 机 构 3 的绝对瞬心，则有
3
vB l BP13
2l AB l
BP13
2.56rad / s
vC l CP133 0.4m / s vE l P13E3 0.357m / s
3）定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置，因 BC线上速度最小之点必与P13点的距离最近，故 从P13 引BC的垂线交于点E。由图可得
4）定出VC =0 时机构的两个位置，量出
1 26.4
2 226.6
已 知 ： 图 示 导 杆 机 构 尺 寸 ： lAB=0.051m ， lAC=0.114m, ω1 =5rad/s。试用瞬心法确定：机构在 图示位置导杆3的角速度ω3的大小和方向。
通过自由度计算判断图示运动链是否有确定运动 （图中箭头所示构件为原动件）。如果不满足有确定 运动的条件，请提出修改意见并画出运动简图。
n=4, PL=6, PH=0, F= 3n-2PL -PH=3×4－2×6-1×0=0
F=3×10－2×13－2－1=1
计算下列各运动链的自由度，并指出其中是否 有复合铰链、局部自由度、虚约束（应说明属于哪 一类虚约束）。最后判断该机构是否有确定运动 （图中箭头所示构件为原动件），为什么？
若构成的是相对不可动的系统，则为珩架或结构 体，即蜕变为一个构件。运动链有首末封闭的闭链， 也有未封闭的开链。运动链还有平面运动链和空间运 动链之分。
虚约束及其去除方法 虚约束是指机构中某些运动副代入得对机构运动
其重复约束作用的约束，其数目以p´表示。 除去虚约束的方法：
先将机构中引入虚约束的运动副或运动链部分除 去，再来计算机构的自由度。
或从机构的约束数中减去虚约束数目p´。 F = 3×n - （2pl+ph-p')-F'
位 置 ， 因 P13 为 机 构 3 的绝对瞬心，则有
3
vB l BP13
2l AB l
BP13
2.56rad / s
vC l CP133 0.4m / s vE l P13E3 0.357m / s
3）定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置，因 BC线上速度最小之点必与P13点的距离最近，故 从P13 引BC的垂线交于点E。由图可得
4）定出VC =0 时机构的两个位置，量出
1 26.4
2 226.6
已 知 ： 图 示 导 杆 机 构 尺 寸 ： lAB=0.051m ， lAC=0.114m, ω1 =5rad/s。试用瞬心法确定：机构在 图示位置导杆3的角速度ω3的大小和方向。
通过自由度计算判断图示运动链是否有确定运动 （图中箭头所示构件为原动件）。如果不满足有确定 运动的条件，请提出修改意见并画出运动简图。
n=4, PL=6, PH=0, F= 3n-2PL -PH=3×4－2×6-1×0=0
F=3×10－2×13－2－1=1
计算下列各运动链的自由度，并指出其中是否 有复合铰链、局部自由度、虚约束（应说明属于哪 一类虚约束）。最后判断该机构是否有确定运动 （图中箭头所示构件为原动件），为什么？
若构成的是相对不可动的系统，则为珩架或结构 体，即蜕变为一个构件。运动链有首末封闭的闭链， 也有未封闭的开链。运动链还有平面运动链和空间运 动链之分。
机械原理课件第一章讲解
念概本基及象对究研的理原械机
机器的类别
? 动力机器 ：内燃机、压力机、电动机…… ? 工作机器 ：金属切削机床、织布机、印刷机、包装机 ? 信息机器 ：复印机、打字机、绘图机、传真机……
念概本基及象对究研的理原械机
动力机器：内燃机
念概本基及象对究研的理原械机
内燃机工作原理
?
燃气由进气管通过进气 阀3被下行的活塞2吸入气缸， 然后3关闭，2上行压缩燃气，
要提容内
基本概念
? 机械原理 ? 机构
连杆机构，凸轮机构，齿轮机构，间歇运动机构
? 机器
动力机器，工业机器，工作机器，信息机器
? 机械
要提容内
容内节本
重点与难点
一、重点内容：
1．机械原理的研究对象:机构、机器 2. 机械运动方案．机械运动方案设计 3．机械原理课程的主要内容包括典型机构的分析和设计，机械系统
常用机构
念概本基及象对究研的理原械机
常用机构
念概本基及象对究研的理原械机
常用机构
念概本基及象对究研的理原械机
常用机构
机械设计概述
? 机械设计的一般进程 ? 机械运动方案设计的主要内容 ? 机电一体化技术在机械运动方案设计中的作
用
述概计设械机
机械设计的一般进程
机械设计过程并没有一个通用的固定顺序， 而必须按具体情况确定。机械设计的一般进 程。可分为四个阶段： ? 产品规划阶段 ? 方案设计阶段 ? 详细设计阶段 ? 改进设计阶段
用作和位地的程课理原械机
机械原理课程学习方法
? 熟悉和掌握各种典型机构的结构和运动特点，深入理解 满足实际生产需要的机构分析和设计方法 。
? 熟悉和掌握机械运动简图的画法，要习惯于采用运动简 图来认识机构相机器，想象机构和机器的运动情况。
机械原理PPT第1章
§1－1 本课程研究的对象和内容 －
二、研究内容
（1）机构的结构分析 （2）机构的运动分析 （3）机器动力学 （4）常用机构的分析与设计 （5）机械系统的方案设计 常用机构（齿 轮、凸轮、连 杆等）的分析 与设计
§1－1 本课程研究的对象和内容 －
二、研究内容
（1）机构的结构分析 （2）机构的运动分析 （3）机器动力学 （4）常用机构的分析与设计 （5）机械系统的方案设计 对机构具有 宏观把握的 能力；设 计——从部 分到整体， 将机构组合 成机械。
机构运动速度的提高→对凸轮机构动力学→选择输出构件运动规律， → 运动速度能在很宽的范围内变化，同时又使动载荷最小，这个问题在理 论上已解决，但凸轮的加工困难。
（6）重视仿生机构的研究等
§1－3 学习本课程的目的 －
（1）机械原理课程的地位重要 ） —— 研究各种机械所具有的共性问题，承上启下，是一门 主干技术基础课，为学习好机械类有关专业课打好理论 基础。
§1－4 如何进行本课程的学习 －
在重视逻辑思维的同时，加强形象思维能力 形象思维能力的培养 二、 在重视逻辑思维的同时，加强形象思维能力的培养 从基础课到技术基础课，学习的内容变化了，学习方 法也应有所转变，重要的一点，是要在发展逻辑思维 的同时，重视形象思维能力的培养。这是因为技术基 础课较之基础课更加接近工程实际，要理解和掌握本 课程的一些内容，要解决工程实际问题，要进行创造 性设计，单靠逻辑思维是远远不够的，必须发展形象 思维能力。
§1－4 如何进行本课程的学习 －
注意将所学知识用于实际，做到举一反三 四、 注意将所学知识用于实际，做到举一反三 机械原理是一门与工程实际密切相关的课程，因此学 习本课程要注意理论联系实际。与本课程密切相关的 实验、课程设计、机械设计大奖赛、课外科技活动等， 都将为我们提供理论联系实际和学以致用的机会。此 外，现实生活中有各种各样构思巧妙和设计新颖的机 构，如果能注意观察、分析和比较，并把所学知识用 于实际，就能达到举一反三的目的。这样，当你自己 从事设计工作时，就有可能从日常的积累中获得创造 灵感。。
机械原理(全套课件339P)
作机械的基础。
5
桔槔
一根竖立的架子上加上一根细长的杠杆，当中是支 点，末端悬挂一个重物，前段悬挂水桶。一起一落，汲 水可以省力。当人把水桶放入水中打满水以后，由于杠 杆末端的重力作用，便能轻易把水提拉至所需处。桔槔 早在春秋时期就已相当普遍，而且延续了几千年，是中 国农村历代通用的旧式提水器具。这种简单的汲水工具 虽简单，但它使劳动人民的劳动强度得以减轻。
机械原理
机械原理教学课件
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 机械的效率和自锁 第六章 机械的平衡 第七章 机械的运转及其速度波动的调节 第八章 平面连杆机构 第九章 凸轮机构及其设计 第十一章 轮系及其分类
第一章 绪论
信息，以代替或减轻人类的劳动。
15
原动机与工作机
原动机：凡将其他形式能量变换为机械能的机 器称为原动机，如内燃机、电动机（分别将热 能和电能变换为机械能）等都是原动机。
工作机：凡利用机械能去变换或传递能量、物 料、信息的机器称为工作机，如发电机（机械 能变换为电能）、起重机（传递物料）、金属 切削机床（变换物料外形）、录音机（变换和 传递信息）等都属于工作机。
使用机器的水平是衡量一个国家现代化程 度的重要标志。
8
机器图例
自动换刀机构
滚珠螺杆传动
机构
9
轿车的总体构造
10
内燃机——用途最广的热力机械
11
柴油机与汽油机
12
小型精密之伺服冲床
13
§0-1机械原理课程的研究对象和内容
机械原理是一门研究机械的运动学和 动力学分析与设计基本理论问题的课 程。
一、机械原理课程的研究对象 机械(Machinery)是机器(Machine)与机
5
桔槔
一根竖立的架子上加上一根细长的杠杆，当中是支 点，末端悬挂一个重物，前段悬挂水桶。一起一落，汲 水可以省力。当人把水桶放入水中打满水以后，由于杠 杆末端的重力作用，便能轻易把水提拉至所需处。桔槔 早在春秋时期就已相当普遍，而且延续了几千年，是中 国农村历代通用的旧式提水器具。这种简单的汲水工具 虽简单，但它使劳动人民的劳动强度得以减轻。
机械原理
机械原理教学课件
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 机械的效率和自锁 第六章 机械的平衡 第七章 机械的运转及其速度波动的调节 第八章 平面连杆机构 第九章 凸轮机构及其设计 第十一章 轮系及其分类
第一章 绪论
信息，以代替或减轻人类的劳动。
15
原动机与工作机
原动机：凡将其他形式能量变换为机械能的机 器称为原动机，如内燃机、电动机（分别将热 能和电能变换为机械能）等都是原动机。
工作机：凡利用机械能去变换或传递能量、物 料、信息的机器称为工作机，如发电机（机械 能变换为电能）、起重机（传递物料）、金属 切削机床（变换物料外形）、录音机（变换和 传递信息）等都属于工作机。
使用机器的水平是衡量一个国家现代化程 度的重要标志。
8
机器图例
自动换刀机构
滚珠螺杆传动
机构
9
轿车的总体构造
10
内燃机——用途最广的热力机械
11
柴油机与汽油机
12
小型精密之伺服冲床
13
§0-1机械原理课程的研究对象和内容
机械原理是一门研究机械的运动学和 动力学分析与设计基本理论问题的课 程。
一、机械原理课程的研究对象 机械(Machinery)是机器(Machine)与机
机械原理tu01-绪论-1
介绍几种常 用的机构
连杆机构
步进式搬运机
连杆曲线凸轮机构e321
1
e
3
2
1
1
e
3
2
1
1
e
3
2
1
1
e
3 2
1
e
3 2
1
e
3 2
1
e
3 2
1
e
3 2
1
e
3
2
h
1
e
3
2
h
1
e
3
2
h
1
e
3
2
h
1
e
3
2
h
1
e
3
2
h
1
e
3
每天只看目标，别老想障碍
•
3、
。20.1 0.1508: 53:070 8:53Oct-2015-Oct-20
宁愿辛苦一阵子，不要辛苦一辈子
•
4、
。08:5 3:0708: 53:070 8:53Thursday, October 15, 2020
• •
积极向上的心态，是成功者的最基本要素 5、
。20.1 0.1520. 10.150 8:53:07 08:53:0 7Octobe r 15, 2020
第一章 概论
第一节 本课程的研究内容
*什么是机器、机构？
内燃机工作示意图
凸轮机构
曲柄滑块机构 齿轮机构
*机器的三特征：
1）由一系列的运动单元体所组成。 2）各运动单元体之间都具有确定的相对运动。
*3减）轻能具人转们有换的机以劳械动上能。1或、完成2有两用个的特机械征功以代替或
机械原理完整ppt课件
微器等。
04 连杆机构与凸轮机构
连杆机构的基本形式和设计方法
连杆机构的基本形式
包括曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构等，每种形式都有其特定的运动特 性和应用场合。
连杆机构的设计方法
根据给定的运动规律和设计要求，选择合适的连杆机构形式，并通过几何关系、 运动学分析和动力学计算等方法，确定机构的尺寸、运动参数和动力参数。
机械原理完整ppt课 件
目录
CONTENTS
• 机械原理概述 • 机构的结构分析与设计 • 机械传动与驱动 • 连杆机构与凸轮机构 • 间歇运动机构与组合机构 • 机械系统动力学与平衡 • 现代设计方法在机械原理中的应用
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、 力和能量转换规律的科学。
01
链传动应用
适用于机床、起重机械、农业机械等需要较大传动比和较高效率的场合
。
02
带传动应用
广泛应用于轻工、纺织、化工等行业的传动系统中，如缝纫机、皮带运
输机等。
03
螺旋传动应用
常用于机床进给机构、千斤顶、螺旋压力机等需要直线运动或升降运动
的场合。同时，在精密仪器和微调装置中也有广泛应用，如精密螺旋测
中的重要性。
优化设计的数学模型
02
讲解优化设计的数学模型，包括设计变量、目标函数和约束条
件等要素的定义和表示方法。
优化算法与实例分析
03
介绍常用的优化算法，如梯度下降法、遗传算法等，并通过实
例分析展示如何在机械设计中应用这些算法进行优化。
可靠性设计在机械原理中的应用
可靠性设计的基本概念
介绍可靠性设计的定义、目的和意义，阐述可靠性设计在机械设计中的重要性。
机械原理——第一章-绪论PPT课件
我国古 代在机 械研制 方面有 许多杰 出的发 明创造。
二.近代机械
18世纪初以蒸汽机的出现为代表产生了第一次产业革 命，人们开始设计制造各种各样的机械，例如纺织机、 火车、汽轮船。
哈格里沃斯发明的 “珍妮纺纱机”
法国陆军技术军官古诺发明了世 界上第一辆蒸汽动力车
19世纪到20世纪初的第二次产业革命，随着内燃机的 出现，促进了汽车、飞机等运输工具的出现和发展。
原动机－实现能量转换（如内燃
机、蒸汽机、电动机） 叶轮（工作）
工作机－完成有用功（如
机床等）
皮带（传动）
工作机的组成：
定时器（控制） 电机（原动）
原动部分－是工作机动力的来源，最常见的是电动机和内然机。 工作部分（执行机构）－完成预定的动作，位于传动路线的终点。 传动部分（传动机构）－联接原动机和工作部分的中间部分。 控制部分－保证机器的启动、停止和正常协调动作。
➢ 机械工业是国民经济的支柱工业之一。 ➢ 机械工业是社会生产力发展水平的重要标志。
当今社会高度的物质文明是以近代机械工业的飞速 发展为基础建立起来的，人类生活的不断改善也与机械 工业的发展紧密相连。
一.古代机械
五千年前已开始使用简单的纺织机械；晋朝时在连机 碓和水碾中应用了凸轮原理；西汉时应用轮系传动原理 制成了指南车和记里鼓车；东汉张衡发明的候风地动仪 是世界上第一台地震仪。目前许多机械中仍在采用的青 铜轴瓦和金属人字圆柱齿轮，在我国东汉年代的文物中 都可以找到它们的原始形态。
仿生智能机械
工业机器人
仿人机器人
日本asimo仿人机器人
Hale Waihona Puke 机械科学与技术发展或许是我们限定思维所难以展 望的，但人们在机械创新的漫漫征程中所积累的机械设 计基础知识为我们提供了认识和改造客观世界的基础。
二.近代机械
18世纪初以蒸汽机的出现为代表产生了第一次产业革 命，人们开始设计制造各种各样的机械，例如纺织机、 火车、汽轮船。
哈格里沃斯发明的 “珍妮纺纱机”
法国陆军技术军官古诺发明了世 界上第一辆蒸汽动力车
19世纪到20世纪初的第二次产业革命，随着内燃机的 出现，促进了汽车、飞机等运输工具的出现和发展。
原动机－实现能量转换（如内燃
机、蒸汽机、电动机） 叶轮（工作）
工作机－完成有用功（如
机床等）
皮带（传动）
工作机的组成：
定时器（控制） 电机（原动）
原动部分－是工作机动力的来源，最常见的是电动机和内然机。 工作部分（执行机构）－完成预定的动作，位于传动路线的终点。 传动部分（传动机构）－联接原动机和工作部分的中间部分。 控制部分－保证机器的启动、停止和正常协调动作。
➢ 机械工业是国民经济的支柱工业之一。 ➢ 机械工业是社会生产力发展水平的重要标志。
当今社会高度的物质文明是以近代机械工业的飞速 发展为基础建立起来的，人类生活的不断改善也与机械 工业的发展紧密相连。
一.古代机械
五千年前已开始使用简单的纺织机械；晋朝时在连机 碓和水碾中应用了凸轮原理；西汉时应用轮系传动原理 制成了指南车和记里鼓车；东汉张衡发明的候风地动仪 是世界上第一台地震仪。目前许多机械中仍在采用的青 铜轴瓦和金属人字圆柱齿轮，在我国东汉年代的文物中 都可以找到它们的原始形态。
仿生智能机械
工业机器人
仿人机器人
日本asimo仿人机器人
Hale Waihona Puke 机械科学与技术发展或许是我们限定思维所难以展 望的，但人们在机械创新的漫漫征程中所积累的机械设 计基础知识为我们提供了认识和改造客观世界的基础。
机械原理课件-自由度计算
1-2 平面机构自由度
一.平面机构自由度计算公式 1.平面机构自由度定义--平面机构相 对于机架所具有的独立运动的个数。 2.计算公式 1) 约束--对构件间运动的限制 2) 运动副与约束的关系 图1- C
1
2
构件1，2作平面运动
1
2
将构件2固定在o-xy坐标系中
y 1
o x 2
观察构件1的运动
C
2
A 1 F
D
平行四边形机构
3 B 5 4 E
C
2
A 1 F
D
平行四边形机构
3 B 5 4 E
C
2
F=? F=33-(2 3+1)=2 ???
滚子与廓线间纯滚动以减小摩擦。 滚子转动否是否影响机构整体运动？
可见，滚子转动否与机构 整体运动无关。
这种与机构整体运动无关的自由度 称为局部自由度。
计算机构自由度时应去掉。相当 于将滚子与推杆固结。
F=33-(2 3+1)=2 ???
y
2
x 1 z
y
2
x 1 z
y
2
x 1 z
y
2
x 1 z 构件2相对构件1有六个自由度。
y
2
x 1 z 若将其限制为平面运动，则构件2 只能在O-XY坐标系中运动。
y
2
o 1
x
y
2
o 1
x
限制为平面运动，即加入三个公共约束。 可见，加入一个约束即减少一个自由度。
y
2
o 1
x
若两构件以转动副相连，则沿x,y方向受到 约束，仅剩下沿z轴转动一个自由度。
F=32-(2 2+1)=1 !!!
机械原理42198PPT课件
思考题2
4 A
1
2B
C 3
答1：
n=3
PL = 3 PH = 1 F = 3x3 -
2x3 - 1 = 2
答2：
n=3
PL = 3 PH = 2
齿轮副算2个高副
F = 3x3 - 2x3 - 2 =1
? 其 他…
.
33
.
34Biblioteka • 机构运动简图是用规定的运动副符号及代表构件的 线条来表示机构的运动特性，并根据运动学尺寸， 按一定的比例画成的简单图形。
.
4
移动副
1 2
转动副
2
1
.
5
其他常用符号
凸轮副
齿轮副
.
6
B
C
A
.
D
7
运动简图的绘制
1. 构件分类：确定原动件、输出件、传动 件
2. 确定构件数量及各构件间的运动副
3. 选择投影面
《机械原理》第一章
平面机构具有确定运 动的条件
华中科技大学 机械学院 刘伦洪
.
1
上一章内容回顾
• 本课程的性质、任务、内容 • 基本概念：机械、机器、机构、构件、
零件 • 运动副：低副、高副、约束、自由度
.
2
本章重点
机构运动简图：识图、绘制 自由度：计算
.
3
§1–1 平面机构运动简图的绘制
43 2
C5 D
B1 A
8
67 E
n =7; PL = 10 F = 3x7–2x10 = 1
.
21
2、局部自由度（多余自由度）
1）局部自由度：机构中个别构件不影响其它构件运 动，即对整个机构运动无关的自由度。 2）处理办法：在计算自由度时，拿掉这个局部自由 度，即可将滚子与装滚子的构件固接在一起。
机械原理自由度课件(1)
高副：点或线接触的运动副。接触面压强(yāqiáng)较高，易
磨损。 常见(chánɡ jiàn)低幅
常见高副
第六页，共61页。
（2）按相对运动形式分平面(píngmiàn)副和空间副
平面 (píngmiàn)副
空间(kōngjiān) 副
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运动(yùndòng)链
• 由两个或两个以上构件通过运动(yùndòng) 副联接而构成的系统。分两类：闭式和开 式。
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（2）非圆形曲线(qūxiàn)
由于曲线各处曲率中心的位置不同，故在机构运动中随着接 触点的改变(gǎibiàn)，曲率中心OO1相对于构件1、2的位置及 OO1间的距离也会随之改变(gǎibiàn)。因此对于一般的高副机 构，在不同的位置有不同的瞬时替代机构。实例
如果(rúguǒ)是一对齿轮，如何替
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其他零部件的表示(biǎoshì)方法可参看GB4460— 84“机构运动简图符号”。
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• 绘制小型(xiǎoxíng)压力机机构运动简图
拆成4个二级杆组
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实例(shílì)2
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机构(jīgòu)的级别：
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F 3n 2PL PH
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1.3.2 机构具有确定相对运动(xiānɡ duì yùn dònɡ)的条件
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机构是指一种用来传递与变换运
示
动和力的可动装置。
教 板
再如：
六自由度工业机器人
控制系统
二、本课程的研究内容
1. 机构结构分析的基本知识 a) 研究机构运动的可能性; b) 机构运动的确定性； c) 机构运动简图的绘制方法； d) 机构的组成原理和结构分类。
2. 机构的运动分析 从几何的观点研究机构上各点的轨迹、位移、速度、加
5. 机械传动系统运动方案的设计
讨论在具体机械设计时机构的选型、组合、变异及机械传动 系统运动方案的设计等问题。
按解决问题的性质，本课程研究内容又可分为两大类： 1)机构分析－对已有机构的研究。包括结构、运动和动力的分析。 2)机构综合－根据运动和动力性能的要求设计新的机构。包 括型综合、尺度综合、运动和动力综合。
指南车的发明，最早的记录还得从5000年前黄帝大战蚩尤的传说 说起。据说黄帝和蚩尤作战三年，在一次大战中，蚩尤在眼看就要失 败的时候，请来风伯雨师，放出大雾，霎时四野弥漫，使黄帝的军队 迷失前进的方向。
黄帝十分着急，只好命令军队停止前进，原地不动，并马上召集 大臣们商讨对策。大臣风后对黄帝说：“你看，为什么天上的北斗星， 斗转而柄不转呢? 我们能不能根据北斗星的原理，制造一种会指方向 的东西，有了这种东西就不怕迷失方向了。”黄帝把风后的这个想法 告诉众臣，大家议论了一番，都认为这是一个好办法。
内燃机中基曲柄滑块机构
凸轮5－阀门推杆6－机架9 齿轮2－齿轮1－机架9
凸轮机构 齿轮机构
我们称这些基本组合体为机构。
可见，机构也是人为的实物组合体，各部分 之间具有确定的相对运动。
内燃机
机器和机构的概念(5/6)
3. 机械
工件 定爪 动爪
滑杆
机器是由机构组成的，最简 装配夹具 单的机器只包含一个机构；多 数机器包含若干个机构。
专用机构 －只能用于特定场合，如钟表的擒纵机构。
机器的研究重点是功能问题，与应用有密切的关系；
机构研究的重点是在其结构、运动和力作用等基本方面。
本课程的研究对象是机器和机构，研究的重点是通用机构。
§1-1 本课程研究的对象及内容
一、研究对象
机械是机器和机构的总称。
操
机器是指一种执行机械运动装置， 作 可用来变换和传递能量、物料和信息。 机
下面以单缸四冲程内燃机为例，说明机器的组成 及工作原理，指出机器的基本特征。
单缸四冲程内燃机
机器和机构的概念(3/6)
活塞的往复运动通过连杆变为曲轴的连 续转动；
凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；
两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之 间形成协调动作。
各部分协调动作的结果，就将燃料中化 学能转化为曲轴旋转的机械能。
例如，右图所示的工件自动载送 装置，含：
带传动机构 蜗杆传动机构 带传动
凸轮机构
蜗杆传动
连杆机构
凸轮机构
连杆机构等
滑杆左移时，夹持器将工件夹 住。
电动机 档块
滑杆带着工件右移时，夹持器 动爪受挡块的压迫将工件松开， 工件落入载送器被传送到下一道 工序。
工件载送器
机器和机构的概念(6/6)
若撇开机器在做功、转换机械能和处理信息方面所起的作 用，仅从结构和运动的观点来看，则机器和机构并无区别。 因此，我们用“机械”一词作为机器和机构的总称。
称综合而非设计的理由： 在解决机构的设计问题时，仅限于根据运动和动力要求，确定机构各部分
与运动相关的尺寸，不涉及各个具体零件的强度计算，具体形状和结构、材 料选择等因素，得出的结果是机构运动简图，而非工程化的结构设计图。
机械设计
方案设计 →本课程要解决的问题 结构设计 →属于机械设计课程的范畴
机械原理
第一章 绪论
§1-1 机械原理课程的研究对象和内容 §1-2 机械原理课程的性质与学习方法 §1-3 机械原理学科发展现状与趋势
§1-1 本课程研究的对象及内容
一、本课程的研究对象 机械是机器和机构的总称。
机器和机构的概念 1. 机器
人类社会发展至今，已经创造了许多机器，例如： 古代：指南车、记里鼓车、地动仪等；
然后，就由风后设计，大家动 手制作。经过几天几夜奋战，终于造 出了一个能指引方向的仪器。风后把 它安装在一辆战车上，车上安装了一 个假人，伸手指着南方。然后告诉所 有的军队，打仗时一旦被大雾迷住， 只要一看指南车上的假人指着什么方 向，马上就可辨认出东南西北。
指南车复原模型
机器和机构的概念
1. 机器
人类社会发展至今，已经创造了许多机器，例如：
古代：指南车、记里鼓车、地动仪等； 近代：蒸汽机车、纺织机等； 现代：潜艇、导弹、自动火炮、宇宙飞船等。 在日常生活中，我们周围就有各种各样的机器，而且 越来越离不开它们，例如：汽车、自行车、手表、冰箱、 洗衣机等。
机器和机构的概念(2/6)
机器种类繁多，结构、性能及用途各不相同， 大致可分为四类，但具有相同的基本特征。 • 动力机器：用于转换能量，如电动机，发动机； • 加工机器：用于改变物料性能、状态等； • 运输机器：用于传递和搬送物料； • 计算机器：用于获得或处理信息。
速度的求法和机构的运动规律。
3. 机器动力学 a) 分析机器在运转过程中各构件的受力情况，以及这些力的
做功情况； b) 分析机器在已知外力作用下的运动； c) 对机器速度波动调节和不平衡惯性力的平衡问题。
4. 常用机构的分析与设计 分析研究连杆、凸轮、齿轮等常用机构的运动与工作特性，
以及相应的设计方法。
机械
机器是执行机械运动的装置，用来完成有用的机械功或转换机械能。
机器
原动机 －凡如将电其动他机形、式蒸的汽能机量等转。换为机械能的机器， 工作机 －凡用来完成有用机械功的机器，如起重机、发电机等。
工程中大多是工作机和原动机配合应用，有时再加上独立
的传动装置，称为机组，如矿石球磨机。
通用机构 －用途广泛，如齿轮机构、连杆机构等。 机构
机器的共有特征：
①它们是一种人为的实物组合体；
②它们各部分之间形成各个运动单元，各 单元有之间具有确定的相对运动；
内燃机
③它用来代替或减轻人类劳动去完成有用的机械功、 转换机械能或处理信息。
机器和机构的概念(4/6)
2. 机构
机器的特征中，主要是这些人为的实物组 合体能实现预期的动作。
经过分析，可以知道：机器还不是能实现预 期动作的最基本的组合体。