机械原理第1章绪论教学材料
机械原理第一章 绪论
§1-1 研究对象及内容1.研究对象：本课程研究的对象是机械。
所谓机械就是机构与机器的总称。
2.机构：用来传递与变换运动和力的可动装置。
它可以变换和传递机器之间的运动形式（比如往复移动变为转动）及速度（比如高速变低速）。
比如自行车要通过链条传动把脚踏的旋转运动变为后轮的旋转运动，链条就是一种机构；指针手表通过齿轮保持时、分、秒针之间的比例关系，齿轮也是一种机构；还有折叠式家具及门铰链大多采用的是连杆机构；还有一定功率下电机的输出力矩很小，不能直接使用，也是采用齿轮机构来获得所需的力矩。
常见的机构有带传动机构、链传动机构、齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、曲柄滑块机构、蜗轮蜗杆传动机构、螺旋机构。
3.机器：由原动部分、传动部分（机构）、执行部分和控制部分组成的、执行机械运动的装置，它可以转换和传递能量、物料和信息。
比如缝纫机可以缝合衣服，它是机器；汽车可以运送物料，它也是机器；打印机可以把电子信息变为纸上可见的信息，它还是机器；这些机器的共同点就是它们都是由多个机构组成的，且都是通过做有用功来完成机械运动的。
4.机器的分类：机器按其用途可分为两类：①原动机凡将其他形式的能量转换为机械能的机器称为原动机；②工作机凡利用机械能来完成有用功的机器称为工作机。
5.机器的结构：①传统的机器由如下三个部分组成：②现代的机器由如下四个部分组成：③现代先进的机器由如下五个部分组成：6.实例：①内燃机内燃机就是把燃油的热能（化学能）转换为机械能的机器。
它由活塞、连杆、曲轴组成的连杆机构进行动力驱动，并由一对大小齿轮机构、凸轮机构组成配气系统。
其原理如下：当气缸内的气体受热膨胀后，气体产生的压力会使活塞作上下往复运动，连杆把活塞的往复运动变为连续旋转的运动并传递给曲轴，使其对外输出动力，同时装在曲轴上的小齿轮又将曲轴的旋转传递给相邻的大齿轮，带动大齿轮轴上的凸轮按另一种速度旋转，进一步推动配气系统的阀杆上下往复运动，使阀门按一定的时间要求启闭实现配气，从而让活塞能周而复始地进行往复运动，机器能连续地实现能量的转换。
机械原理 第九版 01绪论
教材主编：孙 桓 主 讲：张晓伟
工业机器人
液压装置 机械手
控制器 （计算机）
电力装置
工业机器人
机器的组成
辅助系统，例如：润滑、显示、照明等
动力部分
传动部分
控制系统
执行部分
内燃机
气缸体
内燃机：（构件）
气缸、活塞、连杆、
活塞 推杆 凸轮 连杆
曲轴、齿轮、凸轮、 推杆
内燃机：（机构）
连杆机构（气缸、活
曲轴 齿轮
内燃机
塞、连杆、曲轴） 齿轮机构（齿轮） 凸轮机构（气缸、凸 轮、推杆）
1-1 研究对象和内容
一、研究对象
机械Machinery:机器和机构的总称
• 机器Machine：原动机、工作机 –由制造单元经装配而成的组合体 — 结构 –各实物之间具有确定的相对运动 — 运动 –能完成机械功或转换能量 — 能量 • 机构Mechanism：平面机构、空间机构 –由制造单元经装配而成的组合体 — 结构 –各实物之间具有确定的相对运动 — 运动 • 机器可以由一个机构组成，也可以由若干个机构组合而成
二、研究内容
◆ 机构的一般共性问题
机构的组成原理、运动学和动力学等
◆常用机构的性能及设计方法
连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构 …
1-2 目的和地位
一、课程特点
是一门具有工程特色的、极为重要的技术基础课 联系工程实际紧密、讨论共性问题
二、先修课程
机械制图
基础课
力学、金工实习
技术基础课 专业课
机械设计基础
比基础课更接 近工程实际 承上启下
比专业课有更宽的研 究面和更广的适应性
《机械原理》课件第1章绪论说课材料
常用机构的研究 已经非常深入 自动控制机构、机器人机构、仿生机构、机电光液 综合机构等进展也非常大 计算机的应用：计算机辅助设计、优化设计、大 型通用或专用的软件等
机械原理课程的性质与任务
是研究机械性能分析与设计的基本理论与 方法的专业基础课程之一。
机械原理的教学内容（归纳起来三大点）
动力机器
发电机等是能量变换的装置，即可将某种 形式的能量变换成机械能，或者把机械能 变换成其他形式的能量。例如：内燃机、 压气机、涡轮机、电动机等。
机器
工作机器 是完成有用的机械功或者是搬运物品。
例如：轧钢机、织布机、缝纫机、汽
车、飞机和金属切削加工机床等。
信息机器 是用来获得和变换信息的。例如：机 械式积分仪、计帐机、打字机和绘图 仪。
§1-3 如何进行本课程的学习
教学环节：
理论教学 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、激光制造 自动生产线机器与其它来自置的主要区别是：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
机构（mechanism） 用来传递运动和力或改变运动形
式的构件系统
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
1、研究机构的组成及具有确定运动的条件。
机械原理教案01绪论、机构组成要素
课程名称：《机械原理》第 1 讲次第一章绪论1-1 本课程研究的对象及内容1-2 本课程的性质、学习目的、任务及要求授课题目1-3 机械原理学科的发展趋势第二章机构的结构分析2-1 机构的结构分析的内容和目的2-2 机构的组成本课授课学时为 52 学时，此外作 2 个或者 3 个实验，最后有一周的课程设计。
参考书目不少本讲目的要求及重点难点：] 通过本讲课的学习，要弄清晰“学什么”、“为什么学”、“如何学”等问题，掌握组成机构的构件和运动副等概念] 机构、机器、机械、构件、零件等概念，运动副的定义、分类和约束特点构件、运动副内容[]第一章绪论1-1 本课程研究的对象及内容一、机械原理的研究对象顾名思义，本课程的研究对象就是“机械”，主要内容是关于机械的一些基本理论和设计方法。
那末，什么是“机械”呢？一)机构、机器和机械机械：是机构和机器的总称。
机器：根据某种使用要求而设计的一种用于执行机械运动的装置。
主要用于变换或者传递能量、物料、信息等。
讲几个实例，来研究机器、机构的组成和工作原理。
【例1-1】单缸四冲程内燃机，图1-1组成：活塞连杆曲轴气缸体凸轮进气阀排气阀小齿轮大齿轮这里，曲柄滑块机构将活塞的挪移曲柄的转动，齿轮机构改变转速和转向，凸轮机构将凸轮的转动推杆的往复挪移。
内燃机是由若干个机构组成的。
图1-1【例1-2】工件自动装卸装置，图1-2图1-2由带传动机构、蜗轮蜗杆机构、凸轮机构、连杆机构等。
当电动机转动通过上述机构使滑杆左移时，滑杆夹持器的动爪和定爪将工件夹住；而当滑杆带着工件向右挪移到夹持器的动爪碰到上面的挡块时，将工件松开，工件落到工件载送器中，以被送到下道工序。
从上面的例子可以知道，一部机器可能由一个或者多个机构组成。
如空气压缩机只含有一个曲柄滑块机构，而大多数机器都含有多个机构。
机构是由一系列的运动单元体(称为构件)组成的具有确定相对运动的系统，它起着运动的传递和运动形式转换的作用。
机械原理第一章绪论PPT课件
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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。
孙恒《机械原理》课件讲义
机构结构分析的内容及目的 机构的组成 机构运动简图 机构具有确定运动的条件 平面机构自由度的计算 平面机构的组成原理、结构分类 及结构分析
§2-1 机构结构分析的内容及目的
1、研究机构的组成及机构运动简图的画法 ; 2、了解机构具有确定运动的条件； 3、研究机构的组成原理及结构分类。
2）确定机架 3）确定各构件之间的运动副种类
“两两分析相对运动” 4）代表回转副的小圆，其圆心必须与相对运动
回转中心重合。代表移动副的滑块，其导路 方向必须与相对运动方向一致。 5）比例、符号、线条、标号
§2-5 平面机构自由度的计算
1. 平面机构的自由度：机构所具有的独立运动。 2. 平面机构的自由度计算公式
2. 要除去局部自由度( F' ) 局部自由度：某些不影响机构运动的自由度。
3. 要除去虚约束( p' ) 虚约束:在机构运动中，有些约束对机构自由度的影响
是重复的。
3. 要除去虚约束( p' ) 虚约束:在机构运动中，有些约束对机构自由度的影响
是重复的。 •机构中的虚约束常发生在下列情况：
1）如果转动副联接的是两构件上运动 轨迹相重合的点，则该联接将带入 1个虚约束。
本章结束
第二章 机构的结构分析
基本要求：了解机构的组成；搞清运动副、运动链、约 束和自由度等基本概念；能绘制常用机构的 运动简图；能计算平面机构的自由度；对平 面机构组成的基本原理有所了解。
重 点：运动副和运动链的概念；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。
难 点：在机构自由度的计算中有关虚约束的识别及 处理问题。
机械原理第一章绪论CH01
机器和机构的概念(2/4)
机床用来变换物料的状态； 汽车、起重机用来传递物料； 计算机用来变换信息。 由于各种机器的主要组成部分都是各种机构，所以可以说， 机器乃是一种可用来变换或传递能量、物料与信息的机构组合。 机器按其用途可分为两类：凡将其他形式的能量转换为机械 能的机器称为原动机；凡利用机械能来变换和传递物料和信息的 机器称为工作机。
机器和机构的概念(4/4)
机构 1. 由各种材料制成的制造单元 （零件）经装配而成的组合体 2. 由零件组成的各运动单元 （构件）间有确定的相对运动
有关机械的基本理论
（1）机构的结构分析 1）研究机构是怎样组成的，其组成对运动的影响，以及机构 具有确定运动的条件。 2）研究机构的组成原理及机构的结构分类。
（1）机构
机器和机构的概念(1/4)
机构是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置。如常 见的机构有带传动机构、链传动机构、齿轮机构、凸轮机构、 螺旋机构等。 这些机构一般认为是由刚性件组成的。而现代机构中除了刚 性件以外，还可能有弹性件和电、磁、液、气、声、光……等元 件。 故这类机构称为广义机构；而由刚性件组成的机构就称为狭 义机构。 （2）机器 机器是指一种执行机械运动装置，可用来变换和传递能量、 物料和信息。 例如： 电动机、内燃机用来变换能量；
（3）机器的结构
传统的机器由如下三个部分组成： 原动部分 传动部分 执行部分
机器和机构的概念(3/4)
现代机器一般由如下四个部分组成：
原动部分
传动部分 控制部分
执行部分
而现代先进的机器则由以下五个部分组成：
位形检测 控制系统 驱动-传动机构 智能系统 执行机构 工作系统
机器和机构的特征 机器 1. 由各种材料制成的制造单元 （零件）经装配而成的组合体 2. 由零件组成的各运动单元 （构件）间有确定的相对运动 3. 变换和传递能量、物料和信 息。
机械原理课件：第1章绪论
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。
机械原理课件
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
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只怕一日曝十日寒 与君共勉
机器具有确定的相对运动、完成机械功或转换机械能的组合体 机构具有确定的相对运动组合体，是机器所共有的组成部分 构件运动的单元 零件制造的单元
二、学习内容
1.常用机构－机械原理
连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构…
2.通用零件（设计与计算）－机械设计
联接：螺纹联接、键联接、销联接… 传动: 带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动 轴与轴系零部件: 轴、轴承、联轴器 其它: 弹簧…
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
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只怕一日曝十日寒 与君共勉
机器由机构(连杆机构、凸轮机构、齿轮机构)组成
机构由构件（运动单元）组成，
运动单元： 1.箱体 2.活塞 3.连杆 4.曲轴 5、6.齿轮 7.凸轮 8.推杆
本课程的特点及学习方法。
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
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只怕一日曝十日寒 与君共勉
(齿轮机构)由三个构件组成－1、5、6)
构件由零件（制造单元）组成。 (齿轮5由许多零件组成)
构件5← (齿轮5)
齿轮
→传动件
轴、轴承、套筒等 →轴系零件 最基本的通 用零件
键
→联接件
图1-1 单缸内燃机
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
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只怕一日曝十日寒 与君共勉
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）基本 组合体。
通用零件：机械中普遍使用的零件，如螺栓、齿轮、轴等。
《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。
第一章_绪论机械原理
机械原理第一讲绪论一、学什么？——本课程的研究对象及内容二、为何学？——学习本课程的目的三、如何学？——学习本课程的方法1．研究对象机械 机构 机器 实例 单缸内燃机工件自动装卸装置—— 机器和机构的总称—— 一种用来传递与变换运动和力的可动装置—— 一种用来变换或传递能量、物料与信息的机构的组合2．研究内容●机构结构分析的基本知识●机构的运动分析●机器动力学●常用机构的分析与设计●机械系统的方案设计 研究有关机械的基本理论问题：各种机构和机器所具有的一般共性问题 各种机器中常用机构的性能及其设计方法问题 机械系统的方案及创新设计问题1．本课程的性质及任务任务： 性质： 机械类各专业的一门主干技术基础课程。
研究机械基础理论的一门科学；掌握机构学和机器动力学的基本的理论、知识和技能学会各种常用基本机构的分析和综合方法培养机械传动系统方案设计的初步能力2．学习本课程的目的学习相关技术基础和专业课程的基础增强今后从事机械设计和研究工作的适应能力和开发创新能力有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）1．掌握本课程的特点2．注重理论联系实际3．逐步建立工程观念具有一定的理论系统性及逻辑性和较强的工程实践性理解需有一定的实际感性知识，注意理论如何在工程实际中的应用与工程有关的术语、公式及标准和简化方法多，问题解法多及多解性要有分析、判断、决策的能力和综合分析、全面考虑问题的习惯还要有科学严谨和一丝不苟的工作作风4.认真对待各教学环节自学、听课、作业、讨论、答疑和考试，以及实验课和课程设计本课程的理论教学 : 讲授48学时有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）。
机械原理课件 ①第一章 绪论【050921完成稿】
第一章 绪 论
§1-1 机械原理的研究对象及基本概念 §1-2 机械设计概述 §1-3 机械原理课程的地位和作用 一、机械原理课程的地位和作用
1．性质： 2．任务： 3．地位：
培养机械类高级工程技术人才 培养学生开发创新能力
T北he京ory理o工f M大a学chi机ne械s a与nd车M辆ec工ha程ni学sm院s
第一章 绪 论
§1-1 机械原理的研究对象及基本概念 ※注意：一部机器中可以包括不同种类的许多机构
而一种机构可以出现在不同的机器中 例如：
连杆机构——主体机构
单缸四冲程内燃机： 凸轮机构——配气机构
齿轮机构——协调机构
内燃机主体机构
曲 柄 滑 块 机 构： 冲
床
运输机
T北he京ory理o工f M大a学chi机ne械s a与nd车M辆ec工ha程ni学sm院s
T北he京ory理o工f M大a学chi机ne械s a与nd车M辆ec工ha程ni学sm院s
第一章 绪 论
强调以下几点： 1．掌握好技术基础课程的特点 2．树立工程观念 3．建立“相对运动”概念 4．师生双边活动关系
有几点要求和说明： 1．按时交纳作业（注明所在班级、学号及姓名） 2．统一使用白纸（8开或16开）做作业 3．成绩：【平时：20% ；考试：80% 】
三、机电一体化技术在机械运动方案设计中的作用
如机床主轴：
电主轴——零转动
机电一体化技术
（无机械传动）
普通主轴——电机 传动箱 主轴
（有机械传动）
T北he京ory理o工f M大a学chi机ne械s a与nd车M辆ec工ha程ni学sm院s
第一章 绪 论
§1-1 机械原理的研究对象及基本概念 §1-2 机械设计概述 §1-3 机械原理课程的地位和作用 一、机械原理课程的地位和作用
机械原理讲义
机械原理讲义第一章绪论机器特征：一、多个构件人为组合而成二、构件间具有确定的相对运动三、能减轻或代替人类的劳动或者实现能量的转换同时具备三个特征的即为机器,具备前两个特征的为机构；机构可以是一个零件也可以是多个零件的刚性组合。
第二章机构的结构分析基本要求：１、掌握机构运动简图的绘制方法。
２、掌握运动链成为机构的条件.３、熟练掌握机构自由度的计算方法。
４、掌握机构的组成原理和结构分析的方法。
重点:１、机构具有确定运动的条件.２、机机构运动简图及其绘制。
３、机构自由度的计算.难点:１、机构运动简图的绘制。
２、正确判别机构中的虚约束。
本章口诀诗：活杆三乘有自由，两低一高减中求；认准局复虚约束，简式易记考无忧。
本章作业:２－８（要求用五个方案改进）、２－１０、２－１２、２－１４２－１５（a)、２－１６（b）、２－１７、２－１９§2-1 平面机构运动简图一、机构及其组成1、机构的两大类型:平面机构、空间机构2、机构的两组成要素:①构件②运动副3、构件类型：①活动构件②固定构件（又称机架）二、运动副及其分类1、活动构件的自由度与约束自由度：作为独立运动单元可能的独立运动数约束：对物体运动自由度的限制2、运动副及其分类定义：构件间的可动联接。
类型：高副、低副。
三、平面机构运动简图1、定义及意义定义：用简单的线条和规定符号分别代表构件和运动副、用以表示各构件之间相对位置和相互运动关系的图形。
意义：方便进行运动学和动力学分析，便于技术出差时很快画出你所感兴趣的机器或机构的结构与运动特点。
2、绘制步骤从原动件开始、顺藤摸瓜（构件为藤，运动副为瓜）依次用线条和符号表示之(按尺寸比例）。
总结：低副产生两个约束即限制两个自由度。
高副，限制沿公法线方向的移动，但可沿切向移动和绕接触点转动。
§2-2 平面机构自由度计算一、平面机构具有确定运动的条件1、平面机构自由度公式的推导N个构件，1个机架,n=N-1为活动件数低副包括移动副和转动副自由度计算公式： F=3n—2Pl—Ph2、机构具有确定运动的条件：机构的原动件数等于机构的自由度数；Ｆ≥１二、自由度计算时的注意事项:1、认准复合铰链、局部自由度和虚约束1）复合铰链：多构件在同一处用回转副联接时，真正的回转副个数等于构件数—1。
机械原理课件绪论部分内容介绍
典型机器的分析：
3
4 2
1.内燃机
组成： 汽缸体1、 活塞2、 排气阀4、 连杆5、 凸轮7、 进气阀3、 曲轴6、
8 7
潘存云教授研制
1 5 6
顶杆8、 齿轮9、10
9 10
工作原理： 1.活塞下行，进气阀开启，混合气体 内燃机 进入汽缸； 2.活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩， 在顶部点 火燃烧； 循环运动的结果，使曲轴 3.高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭； 输出连续的旋转运动 4.活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。
Y y=f(x)
y=f (x rK)
m - 机构结构参数的个数
O
X
xa x1 x2 x3 …..xn xb
y=y-y'
差值
y=y-y’ 称为机构的结构误差。
Y y=f(x) y‘=f’(x rK)
*准点符合预定 条件的几个位置
X
O
xa x1 x2 x3 …..xn xb
1．准点法
*只要求几个位置处符 合给定条件的机构综合方 法称为准点法。
3.机构的动力学综合
按机构的某些动力学参数进行的尺寸设计。
如使机构达到动力平衡时如何确定构 见质量及其位置尺寸。
二. 机构综合方法
本课采用三种方法—— *准点法 数值迭代法 优化方法
1．准点法
给定位置：y=f(x)，
y=f (x) Y
X O
机构能实现的位置： y '=f '(x, rk), (k=1,2,……m)
D
A
C B
E1 E2 E3 E4 E5 E6 E 7
D
A
C
B
E1 E2 E3 E4 E5 E6
机械原理课程教案—绪论
机械原理课程教案—绪论一、教学目标及基本要求1.认识和了解机器及其基本功能结构—机构；了解机构的基本功能和结构特征；对机构、可动联接、构件、零件等有明确的概念和具体的认识。
2.了解本课程的研究对象、主要内容以及在机械设计和人才培养中的地位和作用；了解学习本课程的要求和方法通过“绪论”的学习，使学生能为后继内容的学习打下一定的感性认识和理性认识基础；明确本课程的内容与作用，激发学生学习的兴趣和积极性。
二、教学内容及学时分配第一节机器的功能结构及机构（0.5学时）第二节机械原理课程的定位与任务第三节机械原理课程的主要内容、基本要求与学习方法（第二、三节共0.5学时）三、教学内容的重点和难点1.从机器及机械系统的总体去认识机构。
2.机构的基本功能特征—传递与变换运动；机构的基本功能结构—构件及可动联接。
3.本课程的学习内容与要求，注意突出其系统综合性和创新性。
四、教学内容的深化与拓宽介绍本学科领域的现状及发展前沿。
五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段，通过典型机器案例的功能分析、结构分析及工作过程（特别是其运动传递、变换与做功的过程）分析，具体、形象、生动地认识了解机构及其结构与运动学特征，认识典型常用机构。
应强调学习知识和培养培养能力是相辅相成的，但后者比前者更重要。
本课程的教学内容较多而教学时数相对较少，因此在讲授本课程时，着重讲重点、讲难点、讲思路、讲方法。
学生在学习本课程时，应把重点放在掌握研究问题的基本思路和方法上，着重于能力的培养。
这样，就可以利用自己的能力去获取新的知识。
六、主要参考书目1黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，20102申永胜主编．机械原理教程（第2版）．北京：清华大学出版社，20053王知行，刘廷荣主编．机械原理．北京：高等教育出版社，2000七、相关的实践性环节参观机械创新设计实验室，认识及了解典型机器和机构。
八、课外学习要求学生通过自学了解本学科（机械学、机构学）领域的现状及发展方向、机械工程在国民经济中的地位和作用。
机械原理——第一章-绪论PPT课件
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。
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4.活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。
湖南理工学院专用
作者： 潘存云教授
内燃机的工作过程：
进气 压缩 爆炸 排气
潘存云教授研制
设计：潘存云
内燃机各部分的作用：
活塞的往复运动通过连杆转变为曲 轴的连续转动，该组合体称为：
曲柄滑块机构
凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为： 凸轮机构 两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动 作，称为：齿轮机构
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作者： 潘存云教授
§1－2 本课程的研究内容
1. 机构结构分析 基本知识 ▲研究机构运动的可能性; 能否运动 ▲机构运动的确定性；下一个位置和运动方向是否唯一
▲机构运动简图的绘制方法；用简单图形表示复杂机构
▲机构的组成原理和结构分类。 2. 机构的运动学
▲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； 不考虑引起机构运动的力的作用，仅从几何的观点来研究
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；
▲设计结果是机构运动简图，而非工程化的设计图。
机械设计
湖南理工学院专用
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
各部分协调动作的结果： 化学能
机械能
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作者： 潘存云教授
2.工件自动载送装置
工件 定爪 动爪
档块Biblioteka 滑杆含 带 传 动 机 构 、 蜗 杆 装配夹具 传动、凸轮机构、连
杆机构等。
工件载送器
潘存云教授研制
蜗杆传动
连杆机构
滑杆左移时，夹持器 将工件夹住。
带传动 凸轮机构
滑杆带着工件右移时，
电动机
第一章 绪 论
§1－1 本课程研究的对象和内容 §1－2 本课程在教学中的地位 §1－3 课程的性质和学习方法 §1－4 机械原理学科发展现状简介
湖南理工学院专用
作者： 潘存云教授
§1－1 本课程研究的对象和内容
顾名思义，本课程研究对象为：机械
机械－人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的 组合体。 原理－机械的组成原理、工作原理、分析和设计原理(方法)等。 任何机械都经历了：简单→复杂的发展过程。 起重机的发展历程：
1.内燃机 组成： 汽缸体1、 活塞2、 进气阀3、 排气阀4、 连杆5、 曲轴6、
3
4
2
8
1
潘存云教授研制
7
5
6
凸轮7、 顶杆8、 齿轮9、10 工作原理：
9 10
1.活塞下行，进气阀开启，混合气体 进入汽缸；
内燃机
2.活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩， 在顶部点 火燃烧；
3.高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭；循输环出运连动续的的结旋果转，运使动曲轴
其关系如下
原动机
传动
工作
控制
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作者： 潘存云教授
分析自动洗衣机的组成：
潘存云教授研制
湖南理工学院专用
潘存云教授研制
控制器( 控制) 波轮 (工作) 电动机(原动)
带 (传动)
减速器 (传动)
作者： 潘存云教授
机构的共有特征：
同理，通过对典型机构进行分析可知：
①人造的实物组合体；
②各部分有确定的相对运动；
③用来传递力或实现运动的转换。
机构的分类：通用机构和专用机构。
通用机构---用途广泛，如齿轮机构、连杆机构等。 专用机构---只能用于特定场合，如钟表的擒纵机构。
机械
湖南理工学院专用
机构 机器
通用机构 专用机构 原动机 工作机
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本课程研究重点：通用机构 机器与机构的关系：由两个实例推广到一般 任意复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组合而 成的。实际机器的种类有成千上万种，但机构的种类确有限。类似关系：化合物与化学元素 由机器与机构的共有特征可知： 机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不 同） ，故统称为机械。人造的组合体、有确定的相对运动
种类有限
工作机－完成有用功（如机床等） 种类繁多
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机构
机械
原动机
机器 工作机
工作机的组成：
原动部分－是工作机动力的来源，最常见的是电动机 和内燃机。
工作部分－完成预定的动作，位于传动路线的终点。
传动部分－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。
斜面 →杠杆 →起重轱辘 →滑轮组 →手动(电动)葫芦
→现代起重机 （包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、
卷扬机、叉车、电梯－电脑控制）。
一般而言， 机械是机器和机构的总称
机械
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机构 机器
作者： 潘存云教授
• 起重量一般为 0.1～80吨，
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作者： 潘存云教授
典型机器的分析：
作者： 潘存云教授
§1－3 课程的性质和学习方法
课程性质： 技术基础课 作用： 承前启后
作为一名工程技术人员，同学们在今后的工 作岗位上将会接触各种各样的通用或专用机 械，因此必须掌握机械方面的基础知识。
先修课程：高等数学、普通物理、工程制图、理论力学
同时，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，
▲设计新机构的方法。按一定几何条件和运动条件
3. 机器动力学 ▲分析机构的受力情况及力做功的情况；
▲分析机器在已知外力作用下的运动； ▲机器的调速和平衡方法。
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作者： 潘存云教授
按解决问题的性质，研究内容又可分为两大类：
▲机构分析－对已有机构的研究。包括结构、运动 和力分析。
▲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。
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。
强调代替人类完成有用工作
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作者： 潘存云教授
机器的共有特征： 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 机器的作用
机器的分类： 原动机－实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机）
课程的特点：
1）实践性强 2）综合性强 3）独立性强
本课程是一门技术基础课，其研究对象是在生产实际中广泛应用的机械，所要解决的问题大 多数是工程中的实际问题（与理论力学的不同点），因此要求学生加强基本技能的训练，如 简图测绘、齿轮参数测量等。要培养工程素养，作图应严格按要求进行。要重视实验课。
本课程学习要综合运用已学过的知识，约有1/3的内容与理论力学有关。有些内容可以说 是理论力学的延续与扩展（用理论力学的原理分析具体的机械）。因此，一定要复习号理 论力学中的有关内容，如运动学、摩擦学等。