《机械原理》讲义

绪论

一、研究对象

1、机械：机器和机构的总称

机器（三个特征）：①人为的实物组合（不是天然形成的）；②各运动单元具有确定的相对；③必须能作有用功，完成物流、信息的传递及能量的转换。

机器的组成：原动机、工作机、传动部分、自动控制工作机

机构：有①②两特征。

很显然，机器和机构最明显的区别是：机器能作有用功，而机构不能，机构仅能实现预

期的机械运动。两者之间也有联系，机器是由几个机构组成的系统，最简单的机器只有一个机构。

2、概念

构件：运动单元体

零件：制造单元体

构件可由一个或几个零件组成。

机架：机构中相对不动的构件

原动件：驱动力（或力矩）所作用的构件。T输入构件

从动件：随着原动构件的运动而运动的构件。T输出构件

机构：能实现预期的机械运动的各构件（包括机架）的基本组合体称为机构。

二、研究内容：

1、机构的结构和运动学：

①机械的组成；②机构运动的可能性和确定性；③分析运动规律。

2、机构和机器动力学：力一一运动的关系• F=ma

功一一能

3、要求：解决二类问题：

分析：结构分析，运动分析，动力分析综合（设计）：①运动要求，②功能要求。新的机器。

第一章平面机构的结构分析（一）教学要求

1、了解课程的性质与内容，能根据实物绘制机构运动简图

2、熟练掌握机构自由度计算方法。了解机构组成原理

（二）教学的重点与难点

1、机构及运动副的概念、绘机构运动简图

2、自由度计算，虚约束，高副低代

（三）教学内容

§ 1-1机构结构分析的目的和方法研究机构的组成原理和机构运动的可能性以及运动确定的条件

§ 1-2机构的组成

机构是由构件组成的。

、运动副：

定的相对运动）构件间的可动联接。（既保持直接接触，又能产生高副：

点线接触

低副：面接触

运动副元素

自由度：构件含有独立运动的数目约束：对独立运动的限

制

低副：2个约束，1个自由度

高副：1个约束，2个自由度低副：

①转动副：两个构件间不能作旋转运动的运动副;

②移动副：两个构件间不能作移动运动的运动副。高

副：①齿轮副；②凸轮副。

、运动链、机构

1运动链：两个以上构件通过运动副联接而成的系统

（根据各构件间的相对运动为平面运动还是空间运动分类）

2、机构（从运动链角度）：

1对一个运动链

2、选一构件为机架

3、确定原动件（一个或数个）

4、原动件运动时，从动件有确定的运动。

§ 1-3平面机构运动简图

一、用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对位置，并能完全反映机构特征的简图

二、绘制：

1、运动副的符号

转动副：

(b)

移动副:

齿轮副:

凸轮副:

①平面运动链；②空间运动链

(a)

2

1

2

1

------- 2

I

1

1

2、构件（杆）

3、机构运动简图的绘制，（模型，鄂式破碎机）

1）分析机构，观察相对运动；

2）找出所有的构件与运动副；

3）选择合理的位置，即能充分反映机构的特性；

后宀，实际尺寸m

4）确疋比例尺，1图上尺寸（mm）

5）用规定的符号和线条绘制成间图。（从原动件开始画）

§ 1-4平面机构的自由度

机构的自由度：机构中各构件相对于机架所能有的独立运动的数目。

、计算机构自由度（设n个活动构件，P L个低副，P H个高副）

F 3n 2P L P H

、机构具有确定运动的条件

（原动件数＞F，机构破坏）

F 3 3 2 4 0 1

原动件数=机构自由度

铰链五杆机构：

F 3 4 2 5 0 2

原动件数＜机构自由度数，机构运动不确定（任意乱动）

D'

C'

(3

)虚约束:

在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用

的 约束称为虚约束。

图 1-15

作业：P 498,题 1-1，1-2，1-3，1-4。

平面机构的虚约束常出现于下列情况： (1) 不同构件上两点间的距离保持恒定…… (2) 两构件构成各个移动副且导路互相平行 (3) 两构件构成各个转动副且轴线互相重合…… (4 )在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链来

传递运动……(见课本 P 14)

例：计算自由度

(先看有无注意事项，复合铰链 ，再看有几个构件)

F

3 7 2 9 1 2 1、 F 3 5 2 7 0 1

F 3 4 2 5 0 2

构件间没有相对运动机构T 刚性桁架

F 3 3 2 5 0

1

(多一个约束)超静定桁架

F W,构件间无相对运动，不成为机构。 F ＞0,原动件数=F ，运动确定

原动件数＜F ,运动不确定 原动件数＞F ,机构破坏

三、计算F 时注意问题

(1 )复合铰链 m-1

例：F 3 7 2 10 0 1 (2)局部自由度

(与输出件运动无关的自由度称局部自由度)

F 33231 2?

1

1