最新机械原理电子教案第5章
机械原理总结课电子教案焦映厚上
机械原理总结课电子教案章节一：引言教学目标：1. 让学生了解机械原理的重要性和应用范围。
2. 激发学生对机械原理的兴趣和好奇心。
教学内容：1. 介绍机械原理的定义和基本概念。
2. 探讨机械原理在工程和科技领域中的应用。
教学活动：1. 开场提问：什么是机械原理？它在我们的生活中有什么应用？2. 展示实例：通过图片或实物展示机械原理在工程和科技领域的应用。
3. 小组讨论：让学生分组讨论机械原理的重要性和应用范围。
教学评估：1. 观察学生在讨论中的表现，了解他们对机械原理的理解程度。
2. 收集学生的讨论结果，评估他们对机械原理应用的认识。
章节二：机械原理的基本原理教学目标：1. 让学生了解机械原理的基本原理和定律。
2. 培养学生运用基本原理解决实际问题的能力。
教学内容：1. 介绍机械原理的基本原理和定律，如力的平衡、能量守恒等。
2. 分析实例，展示如何运用基本原理解决实际问题。
1. 讲解基本原理：通过PPT或板书讲解机械原理的基本原理和定律。
2. 实例分析：分析实例，让学生了解如何运用基本原理解决实际问题。
3. 小组练习：让学生分组练习运用基本原理解决实际问题。
教学评估：1. 观察学生在练习中的表现，评估他们对机械原理的理解程度。
2. 收集学生的练习结果，评估他们运用基本原理解决实际问题的能力。
章节三：机械原理的建模与分析教学目标：1. 让学生了解机械原理的建模方法和分析技巧。
2. 培养学生运用建模和分析方法解决实际问题的能力。
教学内容：1. 介绍机械原理的建模方法和分析技巧，如坐标系建立、受力分析等。
2. 分析实例，展示如何运用建模和分析方法解决实际问题。
教学活动：1. 讲解建模方法：通过PPT或板书讲解机械原理的建模方法。
2. 受力分析练习：让学生练习进行受力分析，了解物体受力情况。
3. 小组练习：让学生分组练习运用建模和分析方法解决实际问题。
教学评估：1. 观察学生在练习中的表现，评估他们对机械原理建模和分析方法的理解程度。
机械原理电子教案
机械原理电子教案学习方法如何学好本课程。
要学好本课程,第一必须对机械在一个国家中的重要作用有明确的认识，机械现在是、今后仍是人类利用和改造自然界的直截了当执行工具，没有机械的支持, 一切现代工程(宇航工程、深海工程、生物工程、通信工程、跨江大桥、过海隧道、摩天大楼、……)都将无法实现。
了解机械原理学科进展现状和趋势，既有助于对机械原理课程的深入学习，也有助于让我们深信机械工业将永不停歇地日新月异地迅猛进展。
第二章机构的结构分析学习内容*机构的组成(构件、运动副、运动链及机构)*机构运动简图及其绘制*机构具有确定运动的条件*机构自由度的运算*运算平面机构的自由度时应注意的事项*虚约束对机构工作性能的阻碍及机构结构的合理设计*平面机构的组成原理、结构分类及结构分析*平面机构中的高副低副学习要求*搞清构件、运动副、约束、自由度、运动链及机构等重要概念。
*能绘制比较简单的机械机构运动简图。
*能正确运算平面机构的自由度并能判定其是否具有确定的运动；对空间机构自由度的运算有所了解。
*对虚约束对机构工作性能的阻碍及机构结构合理设计问题的重要性有所认识。
*对平面机构的组成原理有所了解。
重点难点本章的学习重点是：构件、运动副、运动链及机构等概念，机构运动简图的绘制，机构具有确定运动的条件及机构自由度的运算。
至于平面机构中的高副低代则属于拓宽知识面性质的内容。
学习难点是：机构中虚约束的判定问题。
学习安排本章需要搞清的概念。
第一，要把构件、运动副、运动链、机构、机构运动简图、机构的自由度、机构具有确定运动的条件、复合铰链、局部自由度、虚约束、机构组成原理和杆组等差不多概念搞清晰。
应做到能准确地说明，并对机构作出正确的分析和判定。
其次，要注意构件与零件、运动副与运动副元素、自由度与约束、高副与低副、开链与闭链、运动链与杆组以及机构等概念之间的联系和区别。
如何正确绘制出机构运动简图？由于机构的运动分析和动力分析差不多上就机构运动简图来进行的，而且机械设计之初也第一是设计机械的机构运动简图，因此对机构运动简图的绘制必须十分重视，能正确阅读和绘制机构运动简图是工程技术人员必须具备的差不多技能。
机械原理第五章课件.ppt
F
φδ 3 O
e作者C：潘存A云A教D授D
FR23 B 3
B
2
O
E
δ -φ
A C
φ
1
esin(δ －φ)－(Dsinφ)/2≤ρ
(5-13)
23B
例 图示机构为破碎机原理简图，待破碎的
球形料快的重量忽略不计。料块与颚板之间 的摩擦系数为f . 求料块被夹紧（不会向上滑
脱）时颚板夹角 应为多大。
你可得出什么结论?
2 1
4 α3
4
26
27
解：设矿石的重量为Q，矿石与鄂板间的摩擦因数为 f，则摩擦角为
arctan f
矿石有向上被挤出的趋势时，其受力如图所示，
由力平衡条件知： 即 FR Q
当 0 时，即
2FR
sin
2
Q
0
2
sin
2FR 0
sin
FR
2
sin
2
0 ，矿石将被挤出，即自锁条件为
2
2
28
习题：在图示斜块机构中，已知驱动力 P = 30 N，各 接触面之间的摩擦角φ及斜面与垂直方向的夹角θ如图所 示。试列出斜块 1、2 的力平衡方程式，并用图解法求出 所能克服的工作 Q 的大小。
总效率η 不仅与各机器 的效率η i有关，而且与 传递的功率Ni有关。
设各机器中效率最高最低者分别为η max和η min 则有： η min<η <η max η 主要取决于传递功率最大的机器的效率11
3)混联
机械原理教案
机械原理电子教案第一章绪论基本要求:1.明确机械原理课程的研究对象和内容，以及学习本课程的目的。
2.了解机械原理在培养机械类高级工程技术人才全局中的地位、任务和作用。
3.了解机械原理学科的发展趋势。
教学内容:1.机械原理课程的研究对象2.机械原理课程的研究内容3.机械原理课程的地位及学习本课程的目的4.机械原理课程的学习方法重点难点:本章的学习重点是机械原理课程的研究对象和内容，机器、机构和机械的概念，机器和机构的用途以及区别；了解机械原理课程的性质和特点。
机械原理课程的研究对象机械是人类用以转换能量和借以减轻人类劳动、提高生产率的主要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。
机械工业是国民经济的支柱工业之一。
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。
机械原理（Theory of Machines and Mechanisms）是机器和机构理论的简称。
它以机器和机构为研究对象，是一门研究机构和机器的运动设计和动力设计，以及机械运动方案设计的技术基础课。
机器的种类繁多，如内燃机、汽车、机床、缝纫机、机器人、包装机等，它们的组成、功用、性能和运动特点各不相同。
机械原理是研究机器的共性理论，必须对机器进行概括和抽象内燃机与机械手的构造、用途和性能虽不相同，但是从它们的组成、运动确定性及功能关系看，都具有一些共同特征：（1）人为的实物（机件）的组合体。
（2）组成它们的各部分之间都具有确定的相对运动。
（3）能完成有用机械功或转换机械能。
凡同时具备上述3个特征的实物组合体就称为机器内燃机和送料机械手等机器结构较复杂，如何分析和设计这类复杂的机器呢我们可以采取“化整为零”的思想，即首先将机器分成几个部分，对其局部进行分析。
机构是传递运动和动力的实物组合体。
最常见的机构有连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构、螺旋机构、开式链机构等。
它们的共同特征是：（1）人为的实物（机件）的组合体。
机械原理第五章57,8,9,1090页PPT
线为渐开线。
F ig. 6-34(a)
基圆柱面以及和它同轴的圆柱面与齿面的交线
都是螺旋线，但其螺旋角不等。
一对平行轴斜齿轮共轭齿廓的形成： 两轮基圆柱的内公切面S是发生面
发生面与基圆柱的切 线N1N1，N2N2是两
共轭齿廓
基圆柱的母线。
平面S上的直线KK与 母线N1N1，N2N2都 成角βb 。
当发生面S分别沿两轮基圆柱面作 纯滚动时，则直线KK便形成两轮 的渐开线螺旋面齿廓 。
齿根圆直径 d f d f d 2 h f ( z 2 h a * 2 tc t * ) m t ( z / c o 2 h a * c n s n * ) m n
顶隙
c c = cn*mn ct*mt
中心距
a a = (d 1 d 2 )/2 (z 1 z 2 )m n /2 cos
五、斜齿圆柱齿轮的当量齿数
问题的提出：
1） 用仿形铣刀加工时，铣刀是沿螺旋齿槽的 方向进刀的，必须按照斜齿轮的法面齿形 来选择铣刀的刀号；
2） 计算轮齿的弯曲强度时，因为力是作用在 法面内的，也需要知道它的法面齿形。
与具有z个齿的斜齿轮的法面齿形相当的直 齿轮的齿数是多少？
五、斜齿圆柱齿轮的当量齿数
πdb πd
法面模数mn和端面模数mt:
pnpt cos
β pn pt
πd
l mnβbmt cos β
mn m λ t cos
πdb πd
B
法面压力角αn和端面压力角αt :
tan n
B'C A'B'
BC cos AB
tanntantcos
n=20 t20
机械原理总结课电子教案(焦映厚)
25
（2）轨迹机构的设计
U V W
2 2
W 2 ge sin [ x( x d ) y 2 dy cot ]
2
U g[( x d ) cos y sin ]( x 2 y 2 e2 a 2 ) ex[( x d ) 2 y 2 g 2 c2 ]
3 2
1
1
5 4
34
二、例题分析
2
P 12
P23
3
P35
1
P34
P 15
1
P 14
5
2
P45
1
P 13
5 4
4
3
vP13 1 P P 3 P P35 13 15 13
3 1 P P / P P 13 15 13 35
35
二、例题分析
例6 在下图所示夹具中，已知偏心盘 半径R，其回转轴颈直径d，楔角λ，尺寸a， b及l，各接触面间的摩擦系数f，轴颈处当 量摩擦系数f v。试求： 1. 当工作面需加紧力Q时，在手柄上需加 的力P； 2. 夹具在夹紧时的机械效率η； 3. 夹具在驱动力P 作用下不发生自锁， 而在夹紧力Q为驱动力时自锁的条件。
l AB 20mm lCD 85mm
l BC 60mm l AD 50mm
1、说明该机构为什么有曲柄，指明哪个构件为 曲柄；2、以曲柄为原动件作等速转动时，是否 存在急回运动，若存在，确定其极位夹角，计 算行程速比系数；3、若以构件AB为原动件， 试画出该机构的最小传动角和最大传动角的位 置；4、回答：在什么情况下此机构有死点位置？
36
二、例题分析
37
第四章 凸轮机构及其设计
机械原理电子教案
机械原理电子教案学习方法如何学好本课程。
要学好本课程,首先务必对机械在一个国家中的重要作用有明确的认识，机械现在是、将来仍是人类利用与改造自然界的直接执行工具，没有机械的支持, 一切现代工程(宇航工程、深海工程、生物工程、通信工程、跨江大桥、过海隧道、摩天大楼、……)都将无法实现。
熟悉机械原理学科进展现状与趋势，既有助于对机械原理课程的深入学习，也有助于让我们深信机械工业将永不停歇地日新月异地迅猛进展。
第二章机构的结构分析学习内容*机构的构成(构件、运动副、运动链及机构)*机构运动简图及其绘制*机构具有确定运动的条件*机构自由度的计算*计算平面机构的自由度时应注意的事项*虚约束对机构工作性能的影响及机构结构的合理设计*平面机构的构成原理、结构分类及结构分析*平面机构中的高副低副学习要求*搞清构件、运动副、约束、自由度、运动链及机构等重要概念。
*能绘制比较简单的机械机构运动简图。
*能正确计算平面机构的自由度并能推断其是否具有确定的运动；对空间机构自由度的计算有所熟悉。
*对虚约束对机构工作性能的影响及机构结构合理设计问题的重要性有所认识。
*对平面机构的构成原理有所熟悉。
重点难点本章的学习重点是：构件、运动副、运动链及机构等概念，机构运动简图的绘制，机构具有确定运动的条件及机构自由度的计算。
至于平面机构中的高副低代则属于拓宽知识面性质的内容。
学习难点是：机构中虚约束的判定问题。
学习安排*机构运动分析任务、目的与方法*用速度瞬心法作机构的速度分析*用矢量方程图解法作机构的运动分析*用综合法作复杂机构的速度分析*用解析法作机构的运动分析学习要求*正确懂得速度瞬心(包含绝对瞬心及相对瞬心)的概念，并能运用“三心定理”确定通常平面机构各瞬心的位置。
*能用瞬心法对简单高、低副机构进行速度分析。
*能用矢量方程图解法或者解析法对Ⅱ级机构进行运动分析。
重点难点本章的学习重点是：对Ⅱ级机构进行运动分析。
学习难点是：对机构的加速度分析，特别是两构件重合点之间含有哥氏加速度时的加速度分析。
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★等加速等减速运动规律——回程运动方程
回程加速段运动方程式：
回程减速段运动方程式：
s
h
2h
d
2 0
d
2
v
4h d 0 2
d
a
4h 2 d 0 2
d：0~ d 0/2
s
2h d 0 2
( d 0
d
)2
v
4h d 0 2
★位移方程式为 s1d030hd31d04h5d4d6h05d5
3. 五次多项式运动规律
★五次多项式运动规律的运动线图
★五次多项式运动规律的运动特性 即无刚性冲击也无柔性冲击
◆三角函数运动规律
1. 余弦加速度运动规律——简谐运动规律
简谐运动：当一点在圆周上等速运动时，其在直径上的 投影的运动即为简谐运动。
◆几何封闭法：
利用凸轮与推杆构
成的高副元素的特殊几
何结构使凸轮与推杆始
等
终保持接触。
径
凸
常用的有如下几种：
轮
共轭凸轮
5-2 推杆的运动规律
一、基本术语 凸轮概念
★基圆：以凸轮最小半径 r0所作的圆，r0称为凸轮 的基圆半径。
★推程、推程运动角：d0 ★远休、远休止角：d 01
★回程、回程运动角：d 0
推杆推程运动方程式：
推杆回程运动方程式：
s
h 2
1 cos
d0
d
v
h 2d 0
sin
d0
d
a
2h 2
2d
2 0
cos
d0
d
s
h 2
1
cos
d 0
d
v
h 2 d 0
sin
d 0
d
a
2h 2 d 0
2
cos
d 0
d
1. 余弦加速度运动规律——简谐运动规律
4h
2
/
d
2 0
推程等减速段边界条件：
运动始点：dd0/2,sh/2
运动终点： d= d 0, s=h，v=0
等减速 段运动
s v
h 2h(d0 4h(d0 d
d )2 )/d
/d
2 0
2 0
方程为
a
4h2
/
d
2 0
2. 等加速等减速运动规律
★等加速等减速运动规律运动特性：
在起点、中点和终点时，因加速度有突变而引起推杆
a dv / dt 0
★推程运动方程：
运动始点：d=0, s=0
边界条件
运动终点：dd0,sh
s
推程运动方程式：v
hd h
/d /d
0 0
a0
在起始和终止点速度有突变，
使瞬时加速度趋于无穷大，从而产
生无穷大惯性力，引起刚性冲击。
推程运动线图
1. 一次多项式运动规律——等速运动
★回程运动方程
★近休、近休止角：d 02
★行程：h
★推杆的运动规律：是指 推杆在运动过程中，其位 移、速度和加速度随时间 变化的规律。
二、从动件常用运动规律 ◆多项式运动规律
重点： 掌握各种运动
规律的运动特性
★一次多项式运动规律——等速运动 ★二次多项式运动规律——等加速等减速运动 ★五次多项式运动规律
◆三角函数运动规律
余弦加速度运动规律推程运动线图
余弦加速度运动规律的 运动特性：
推杆加速度在起点 和终点有突变，且数值 有限，故有柔性冲击。
2. 正弦加速度运动规律——摆线运动规律
摆线运动：一圆在直线上作纯滚动时，其上任一点在 直线上的投影运动为摆线运动。
推程运动方程式为
回程运动方程为
s
d
h
d
0
1
2
sin
2 d0
(d
0
d
)
a
4h 2 d 0 2
d： d 0/2~ d 0
3. 五次多项式运动规律
★五次多项式的一般表达式为
vs C d0/ sdC1dtC 1 C2 d22C 2C 3d 3d 3C C34 d42 dC45dC5 43d5C54d
ad/vdt2C226C32d1C 242d22C 052d3
★推程边界条件
在始点处：d1=0, s1=0, v1=0, a1=0； 在终点处：d2=d0, s2=h, v2=0, a2=0；
d d d ★解得待定系数为
C 0 0 , C 1 0 , C 2 0 , C 3 1 h /0 3 , 0 C 4 1 h /0 4 , 5 C 5 6 h /0 5
★余弦加速度运动规律——简谐运动规律 ★正弦加速度运动——摆线运动规律
◆组合运动规律
说明：凸轮一般为等速运动，有 d t, 推杆运动规律常
表示为推杆运动参数随凸轮转角δ变化的规律。
◆多项式运动规律
1. 一次多项式运动规律——等速运动
★运动方程式一般表达式：
s v
C0 ds
C1d / dt C1
机械原理电子教案第5章
第五章 凸轮机构
本章教学内容
5-1 凸轮机构的应用和分类 5-2 推杆的运动规律 5-3 凸轮轮廓曲线的设计 5-4 凸轮机构基本尺寸的确定
4. 按凸轮与从动件保持接触的方法分
◆力封闭方法：
槽凸轮机构
利用推杆的重力、
弹簧力或其它外力使推
杆始终与凸轮保持接触；
等宽凸轮机构
2. 二次多项式运动规律——等加速等减速运动规律
★运动方程式一般表达式：
s v
C d0s/dCt1dC1C2d22C2d
a dv/ dt 2C2
★注意：
为保证凸轮机构运动平稳性，常使推杆在一个行程h 中的前半段作等加速运动，后半段作等减速运动，且加 速度和减速度的绝对值相等。
推杆的等加速等减速运动规律
2. 等加速等减速运动规律
★推程运动方程
推程等加速段边界条件：
运动方程式一般表达式：
运动始点：d=0, s=0，v=0
d d 运动终点：
s
0/2,sh/2v
C d0s/dCt1dC1C2d22C2d
加速段 运动方
s
2hd
2
/
d
2 0
v 4 h d
/
d
2 0
a dv/ dt 2C2
程式为： a
d
v
h d0
1
cos
2 d0
d
a
2 h
d
2 0
2
sin
2 d0
d
s
h 1
d d 0
1 2
sin
2 d 0
d
v
h d 0
cos
2 d 0
d
1
a
2 h d 02
2
sin
2 d 0
d
2. 正弦加速度运动规律——摆线运动规律
正弦加速度运动规律运 动特性： 推杆作正弦加速度运动 时，其加速度没有突变， 因而将不产生冲击。适 用于高速凸轮机构，
一次多项式一般表达式：
s v
C0 ds
C1d / dt C1
边界条件
a
运动始点：d=0, s=h
dv
/
dt
0
δ是从回程起
运动终点：dd0 ,s0, 始位置计量的
回程运动 角
回程运动方程式：
s h (1 d d 0 )
v h / d 0
a0
★等速运动规律运动特性
推杆在运动起始和终止点会产生刚性冲击。