北理工机械原理MOOC 绪论 1-2 课程研究对象
机械原理-绪论
连杆机构
凸轮机构 齿轮机构 齿轮系
棘轮机构
槽轮机构
带传动机构
不同的机器，就其组成来说，都是由各种机构组合而成的。
§1-1 机械原理课程研究的对象及内容 缝纫机针杆运动机构
§1-1 机械原理课程研究的对象及内容
内燃机
1、燃料燃烧产生的热能转换为机械能 2、主要由三种机构曲柄滑块机构、齿轮机构和凸轮机构组成。 3、运动行式的变换：转动→直线平动；转动→转动
信息机器虽然也作机械运动，但其目的是处理信息，而 不是完成有用的机械功，因而其所需的功率甚小。
现代机器的出现使机器按功能的分类变得模糊
机器人：
进行焊接和装配，是加工机器； 用来搬运物品，也是运输机械； 而且是按照一定的信息来搬运；也是信息机械。
其他形式的能量
机械能
如：内燃机、电动机、液压与气压传动
机械能
其他形式的能量
如：水泵、风扇
✓加工机器
用来改变被 加工对象的
尺寸 形状 性质 状态
如：加工机床、轧钢机、 反应器、包装机
✓运输机器
用来搬运物品和人。 如汽车、飞机、起重机、运输机。
✓信息机器
其功能是处理信息。
例如复印机、打印机、绘图机等。
处于整个传动路线 的终端，按照工艺要求 完成确定的运动，是直 接完成机器功能的部分。
执行装置随机器的 用途不同而不同，它属 于各种专业机械课程研 究的内容。
§1-1 机械原理课程研究的对象及内容
运动速度的转换
传动装置解决原动机速度和执行装置速度不匹配的问题。
一般的普通交流电动机速度是固定的。
一般机器执行部分速度低于原动机的转速, 需要减速。
§1-3 机械原理课程的学习方法（怎么学）
机械原理讲稿(绪论)
机械发展的历史回顾-5
21世纪，智能机械、微型机构、仿生机械的蓬勃发展，将促进材 料、信息、计算机技术、自动化等领域的交叉与融合，进一步丰富和 发展机械基础学科知识。
用光刻技术做成的微米尺寸的微机械
蜘蛛形探8273 Email: hapticwang@
机构及其特征
典型机构在工业上的应用（11分钟）
机械原理
Phone: 82338273 Email: hapticwang@
机械
机械：机器与机构的总称 传统机器组成： 原动机部分
执行部分
传动部分 操纵控制部分
机械原理
Phone: 82338273 Email: hapticwang@
5 机械原理课程的学习方法
6 教学环节和成绩评定
7 机械原理参考文献
机械原理
Phone: 82338273 Email: hapticwang@
3 课程研究内容
第八章
机械动力学 机构系统的分析与设计
连 杆 机 构 齿 轮 机 构 凸 轮 机 构 轮 系 机 构 其 他 机 构
机构及其特征
是一种通过加工制造和装配而成的机构组合体
各个机件之间具有确定的相对运动
机 构
机构是实现预期的机械运动的机件组合体，而机 器则是由各种机构组成的，能实现预期机械运动并完 成有用机械功或转换机械能的机构系统。 从组成和运动的角度去看，两者并无区别。在本 课程中总称为“机械”。
机械原理
Phone: 82338273 Email: hapticwang@
机械原理
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机械发展的历史回顾-6
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。
机械原理绪论
控制系统
驱动-传动机构 智能系统
执行机构 工作系统 9
2．研究内容
主要内容： 有关机械的基本理论
结构分析（机构的组成及其自由度的计算等） 运动分析（机构的速度和加速度分析等） 常用机构的分析与设计（机构综合） 机构的选型与组合（机械系统运动方案设计） 机械动力学（机械的平衡、机械的运转与调速等）
机 械 原 理
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§2 课程的特点和学习要求
特点
机械原理是一门具有工程特色的、极为重要的技术 基础课，是运用机械、创新机械的根本。 先修课程：高等数学、大学物理、理论力学、工程 制图等。 通过本课程的学习，可为今后学习诸如机械设计、 机床夹具设计、机床、机械制造工艺学等专业课程 打下基础。
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课程安排 学习要求
本课程的研究对象和内容 本课程的特点和学习要求
1
§1 研究对象和内容
1．研究对象
机械是机器和机构的总称。
操 作 机 示 教 板
实例：内燃机 工件自动装卸装置 工业机器人 仿生蟹 机器是指一种执行机械运动的装置， 可用来变换和传递能量、物料和信息。 机构是指一种用来传递与变换运动 和力的可动装置。 具体研究对象： 常用机构 （连杆机构、凸轮机构、齿轮机构 、间歇运动机构…）
齿轮机构 电动机
螺旋机构
机器 具有确定的相对运动的组合体， 并能完成有益的机械功或转换机械能。
4
机构中独立运动的刚体称为构件 机构中独立运动的刚体称为构件
连杆是内燃机中的一个构件，它由连杆体1、 连杆盖2、轴瓦3、4和5以及螺栓6、螺母7、开 口销8等零件构成。
构件（运动的单元） 零件（制造的单元）5
共48学时，其中讲授46学时，实验2学时。
建立基本概念；理解基本原理；掌握基本方法 1）作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整，作业 量未达到规定者不能参加考试。 2）上课认真听讲，及时消化，不主张占用较多的课 外时间。 3）仔细观察实物和模型，欢迎到实验室参观，并动手 组装各种机构。
《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。
→输入构件从动件：随着原动构件的运动而运动的构件。
→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——运动的关系·F=ma功——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 机构的组成一、运动副：构件间的可动联接。
Array高副：点线接触低副：面接触运动副元素低副：2个约束，1高副：1个约束，2低副：①转动副：两个构件间不能作旋转运动的运动副； 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。
《机械原理》绪论及第一章讲稿
机械原理讲 稿宋立权绪 论§0-1 机器的功能结构及机构一、机械原理的研究对象：机器与机构实例：单缸四冲程发动机单缸四冲程发动机动画二、基本概念（有关名词）1、机器特征： a)一种人为的实物组合 b)各构件间具有确定的相对运动 c)能为人类作功或转换机械能 电动机：电能→机械能 →电能机器定义：特征a)+b)+c) 能进行能量转换、各部分间具有确定相对运动的人为实物组合。
2．机构 定义：各部分（构件）间具有确定相对运动的人为实物组合 机构：平面机构、空间机构3．机械 机构器与机构的总称4．构件与零件 构件－运动的单元1. 机架2.滑块3.进气阀4.排气阀5.连杆6.曲柄7.凸轮 8.从动杆9、10．齿轮一个工作循环内（四个阶段） 1．进汽， 2．压缩， 3．膨胀， 4．排汽2、5、6、1--曲柄滑块机构 9、10、1--齿轮机构，7、8、1--凸轮机构零件－加工制造的单元5．其他原动件（主动件）、从动件、原动机、工作机、机组§0-2机械总体方案设计的内容及机械原理课程的定位与任务一、机械总体方案设计1．功能原理设计牛头刨床：平面切削(不同的机构结构形式)方案1 方案2 方案3方案4 方案5 方案6 压缩机：介质压缩（往复式、旋叶式、涡旋式等）2．系统运动方案设计根据机器的功能要求，确定机构的结构形式、结构尺寸，最终完成机构运动简图。
3．系统运动方案设计的内容1）型综合机构选型2）数综合定尺寸3）运动学动力学综合分析，与2）交替进行机构运动方案设计凸轮机构设计二、机械原理课程的定位与任务机构形式种类繁多，结构各不相同在对机构进行分类的基础上，研究各类机构所具有的共性问题，并由此建立起分析设计的一般方法。
以高等数学、物理、制图、理力为基础的技术基础课，与专业课有紧密联系，起着承上启下的作用。
相对于基础课，更接近于工程实际；相对于专业课，研究的是机械所具有的共性问题。
担负着培养机械工程师的重要任务§0-3 机械原理课程的主要内容、基本要求与学习方法一、机械原理课程的主要内容1．机构的结构和运动学研究机构的组成原理，机构运动可能性和机构具有确定相对运动的条件。
机械原理
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(2)能力提高层面：从提高学生分析问题、解决问题的角度出发，结合工业应用对机构学知识的实际需求， 针对具体设计问题，通过课堂分析与学生思考，培养学生对知识的实际应用能力。
(3)创新能力培养层面：通过对课程中基本原理的讲解，将各种典型机构与具体的应用实例有机地，激发学 生对机械系统运动方案设计的创新思维和发散思维，培养学生的机械创新设计能力。
课程定位
机械原理课程属于高等学校工科机械工程类本科生必修的“机械设计系列课程”之一，是一门主干技术基础 课，在培养学生的机械设计综合能力方面占有重要的地位。
课程简介
课程简介
机械原理课程共十个专题，主要内容包括绪论、平面机构的结构分析、平面机构的运动分析、平面机构的力 分析、平面连杆机构及其设计、凸轮机构及其设计、齿轮机构及其设计、轮系及其设计、机械系统的运转及其速 度波动的调节、机械的平衡设计。
该课程共10个专题，包括绪论、平面机构的结构分析、平面机构的运动分析、平面机构的力分析、平面连杆 机构及其设计、凸轮机构及其设计、齿轮机构及其设计、轮系及其设计、机械系统的运转及其速度波动的调节、 机械的平衡设计等内容。
课程性质
课程背景
课程定位
课程背景
在人类文明长河中，人们一直不懈寻求更为便利的器具服务于人类生活，各种机械应运而生，机械让生活便 利快捷。这些机械走得更快、飞得更高、潜得更深、看得更远、沟通更便利。
机械原理课程研究的对象和主要内容
机械原理课程研究的对象和主要内容下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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机械原理绪论
为了建立更符合实际情况的动力学模型和更精确的分析和设计方法， 考虑质量分布、弹性变形、间隙、阻尼、外界干扰的频率、不平衡力、表 面润滑等多方面的动力学问题正得到重视和加以研究。
3）机器的组成
控制系统
机器的 组成
信息测量和处理系统——由计算机来完成 动力部分
传动部分及执行机构系统——完成工作过程
其中实现机械运动的执行机构系统是机器的核心，机器中各个机构通 过有序的运动和动力传递来最终实现功能变换，完成工作过程。机器中的 运动单元体称为构件。因此，机构是把一个或几个构件的运动，变换成其 他构件所需的具有确定运动的构件系统。
10）机构系统设计
面对21世纪产品竞争日益加剧的挑战，人们越来越重视机械产品方案 设计的智能化。
3）凸轮机构
为了改善凸轮机构的动力性能，凸轮曲线由等加-等减速运动规律、 正弦加速度运动规律、余弦加速度运动规律改用改进正弦加速度运动规律 、改进梯形加速度运动规律和代数多项式运动规律。
寻找高速运转时具有良好动力性能的凸轮曲线是一个重要的研究内容 。按动力学要求设计凸轮廓线除了采用动力多项式凸轮曲线外，现在较多 采用某些符合动力特性要求的凸轮曲线。这种曲线使凸轮从动件系统残留 振动的振幅在全部工作速度范围内不超过某一极限值。
1）研究对象是机械.机械。机械是机构与机器的总称。
机构的定义:把一个或几个构件的运动变换成其他构件所需的具有确定运 动的构件系统。
常用的机构包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系、间歇运动机 构、螺旋机构、万向联轴器等。机构种类有限。
北航机械原理00-01 课程的研究对象(1)
Theory of Machines & Mechanisms
绪论 ——课程的研究对象
目录 1 课程的研究对象
课程的研究对象 机器
机械原理研究对象 机构
目录 2 机器及其特征
机器及其特征
内燃机
进气
工作原理
(单缸四冲程内燃机)
压缩 燃烧
排气
机器及其特征
机构及其特征
机构：能够变换运动的特定机件组合体
曲 柄 滑 块 机 构
滑块移动
1、曲轴（曲柄） 2、连杆 3、活塞（滑块） 4、缸体
运 动 变 换
曲柄转动
机构及其特征
机构 ：能够传递运动的特定机件组合体
1
齿
轮
机
1、齿轮
构
2、齿轮
2
齿轮1转动
运 动 传 递
齿轮2转动
机构及其特征
机构：能够变换或传递运动的特定机件组合体
清理机器人
组成：通过加工制造和装配而成的机件组合体
特 征 运动： 各个机件之间具有确定的相对运动
功用： 能实现能量的转换，并做有用的机械功
去毛刺机器人
机器及其特征
机器的特征
一种通过加工制造和装配而成的机件组合体
组
成
各个机件之间具有确定的相对运动
运
动
能实现能量的转换，并做有用的机械功
功
用
机 器
目录 3 机构及其特征
机构及其特征
连杆机构
凸轮机构
轮 系
齿轮机构
间 歇 机 构
目录 4 机械的应用
机械的应用
古代
翻车
筒车指南车扇车被来自香炉机械的应用现代
卫星 坦克
客机 航母
第二讲 机械原理课程的研究内容
第二讲 机械原理课程的研究内容
1、机构结构分析 基本知识
1）研究机构运动的可能性。
2）机构运动的确定性。
3）机构运动简图的绘制方法。
4）机构的组成原理和结构分类。
2、机构的运动学
1）机构上某些特殊点的位置、速度、加速度的求法和机构的运动规律。
2）设计新机构的方法。
3、机器动力学
1）分析机构的受力情况及力做功的情况。
2）分析机器在已知外力作用下的运动。
3）机器的调速和平衡方法。
4、机构分析与综合
1)机构分析－对已有机构的研究。
包括结构、运动和力分析。
2)机构综合－设计新的机构。
包括型综合、尺度综合、运动和动力综合。
5、机械系统设计
根据工作机的要求，进行系统运动方案设计。
⎪⎩⎪⎨⎧属于机械设计课程范畴——结构设计属于本课程解决的问题——方案设计机械设计。
机械原理研究的对象与内容
机械原理的研究对象是机械，机械是机构与机器的总称。
0.1 机械原理研究的对象与内容
机器的种类繁多，其共同特征： 1）它们都是由各种材料做成的制造单元（通常称为零件）
经装配而成的各个运动单元（通常称为构件）的组合体； 2）各个运动单元之间具有确定的相对运动。当在预定的力
0.1.2 机械原理课程的内容 （1）机构的结构和运动学 分析机构的结构是为了研究机构运 动的可能性和确定性，并进一步讨论机构的组成原理；机构的 运动学不考虑引起机构运动的力的作用，而从几何的观点来研 究机构各点的轨迹、位移、速度和加速度的求法，以及按已知 条件来设计新机构的方法。
（2）机构和机器的动力学 研究在机械运动过程中作用在机构 各构件上的力分析和惯性力的平衡问题；并研究确定机械效率 的方法和已知力作用下机械的真实运动规律，以及作用力、运 动构件的质量和这些构件的运动之间的关系，即机械的运转和 调速问题。
01机械原理研究的对象与内容01机械原理研究的对象与内容这里研究的问题只限于就与机构和机器的运动和动力特性有关的机构型式结构和各部主要参数之间的关系进行综合而不研究与机械零件有关的问题如零件的形状构造强度材料和工艺等
0.1 机械原理研究的对象与内容
0.1.1 机械原理的研究对象
机械原理又称为机器理论与机构学。
0.1 机械原理研究的对象与内容
这里研究的问题只限于就与机构Fra bibliotek机器的运动和动力特性 有关的机构型式、结构和各部主要参数之间的关系进行综合， 而不研究与机械零件有关的问题，如零件的形状、构造、强度、 材料和工艺等。
故在机械原理学科中常用“综合”来代替上述的“设计” 这一名词，以示区别。综合也就是分析的逆问题。
第一讲 机械原理课程的研究对象
第一讲 机械原理课程的研究对象一、机器、机构与机械机器——能够实现能量转换、运动与动力传递或者信息处理的人为实体组合。
其最基本的组成单元即制造单元为零件。
如缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用机械、起重机、电视机、计算机等。
机构——只从运动角度分析机器，便为机构，机构也是人为的组合体，基本的组成单元为一个运动单元，称为构件。
如：连杆机构（图1—1），凸轮机构（图1—2）,齿轮机构等(图1—3)。
机械——机器与机构统称为机械以上机构一般都是由刚性构件组成的，称为狭义机构。
而现代机构中除了刚性构件外，根据机构需要还可能有弹性构件以及电、磁、液，气，声、光等功能单元，这样的机构称为广义机构。
任何机械都经历了：简单→复杂的发展过程。
以起重机为例：电脑控制）—扬机、叉车、电梯、鹤式吊、汽车吊、卷起重机（包括：龙门吊现代手动（电动）葫芦滑轮组起重轱辘杠杆斜面→→→→→图1—3齿轮机构图1—1连杆机构图1—2凸轮机构二、典型机器分析1、内燃机（图1—4）图1—4内燃机图1—5工件自动栽送装置如图1—4，活塞的往复运动通过连杆变为曲轴的连续转动。
该组合体称为：曲柄滑块机构用凸轮和顶杆启闭进气阀和排气阀。
称为：凸轮机构两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间各部分协调动作的结果——燃料中化学能转化为曲轴旋转的机械能。
2、工件自动载送装置（图1—5）如图1—5，该装置含带传动机构、蜗杆传动、凸轮机构、连杆机构等。
滑杆左移时，夹持器将工件夹住。
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。
3、机器的特征：1）人造的实物组合体2）各部分有确定的相对运动；3）代替或减轻人类劳动完成有用功或实现能量的转换或信息处理显然，机构也有以上特征，只不过组成机构的单元为独立的运动单元—构件。
试分析洗衣机的各组成部分，洗衣机如图1—6。
三、机器的组成图1—6洗衣机组成部分原动机－是工作机动力的来源，最常见的是电动机和内然机。
机械原理课程学习导引
机械原理课程学习导引第一章绪论重点内容：1、《机械原理》课程研究的对象与内容是什么？2、什么是机器？3、什么是机械？4、什么是机构？第二章机构的结构分析和综合重点内容：1、机构的组成要素（1）什么是构件？构件与零件有什么区别？（2）什么是运动副？运动副有哪些常用类型？掌握常用运动副的特点；（3）什么是运动链？什么是机构？2、常用机构构件和运动副的简图符号；3、如何绘制机构运动简图？（有实验课）4、什么是自由度？什么是约束？平面机构自由度的计算公式；5、机构自由度的意义和机构具有确定运动的条件；6、什么是复合铰链？在计算机构自由度时，如何处理复合铰链？7、什么是局部自由度？在计算机构自由度时，如何处理局部自由度？8、什么是虚约束？机构中的虚约束起什么作用？机构中常见的虚约束有哪几种？在计算机构自由度时，如何处理虚约束？9、什么是基本杆组？Ⅱ级杆组有几种型式？10、机构的组成原理是什么？11、如何对机构进行结构分析？第二章作业：2-2、2-3 a)、2-4、2-5 a)第三章连杆机构分析和设计重点内容：1、平面四杆机构的基本型式是什么？它有几种类型？2、曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构的特点各是什么？他们有哪些用途？3、平面连杆机构有几种演化方式？平面四杆机构的基本类型可以演化出哪些机构？4、铰链四杆机构有曲柄的条件是什么？理解有曲柄条件的推导过程；5、什么是压力角？什么是传动角？连杆机构传动角的计算方法；6、什么是极位夹角？什么是急回运动？什么是行程速比系数？极位夹角与行程速比系数的关系式；7、什么是机构的死点位置？死点位置在机构中的应用；8、什么是速度瞬心？如何确定机构中速度瞬心的数目？9、什么是“三心定理”？如何确定机构中速度瞬心的位置？如何利用机构速度瞬心对机构进行速度分析？10、建立Ⅰ级机构、RRR杆组、RRP杆组、RPR杆组、PRP杆组、RPP杆组的运动分析数学模型；杆组法机构运动分析的方法；11、移动副、转动副中摩擦力的计算和自锁问题的讨论；12、计及摩擦时平面连杆机构受力分析的方法；13、计算机械效率的几种方法；从机械效率的观点研究机械自锁条件的方法和思想；14、螺旋效率的计算方法及其自锁问题的讨论；15、“函数机构”、“轨迹机构”、“导引机构”的设计思想、方法；第三章作业：3-3、3-4、3-6、3-15、3-21、3-25、3-28、3-31第四章凸轮机构及其设计重点内容：1、凸轮机构是如何分类的？2、什么是凸轮的基圆、偏距、从动件行程、从动件推程、从动件回程、从动件远（近）休程？3、什么是凸轮的推程运动角、回程运动角、远（近）休止角？4、凸轮从动件有几种基本运动规律？什么是凸轮从动件的组合运动规律？5、凸轮设计的基本原理；6、解析法设计直动从动件盘形凸轮、摆动从动件盘形凸轮、平底直动从动件盘形凸轮的方法；7、凸轮机构的压力角及其许用值；8、如何按许用压力角确定凸轮的基圆半径和偏距？9、如何按凸轮轮廓全部外凸条件确定凸轮的基圆半径？10、如何确定凸轮从动件滚子半径？11、了解几种空间凸轮机构。