机械原理 西北工业大学
机械原理,孙恒,西北工业大学版第9章凸轮机构及其设计
从动件----直动、摆 动 。
凸轮机构特点：机构简单紧凑，推杆能达到各种预期 的运动规律。 但凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损。
2、凸轮机构的分类
按凸轮形状分：盘形凸轮、平板凸轮、圆柱凸轮 按推杆形状分：尖顶推杆、滚子推杆、平底推杆
封闭方式：力封闭（如弹簧）、几何封闭
§9-2 推杆运动规律 名词介绍：
3、解析法设计凸轮轮廓曲线 ① 偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构
建立 oxy 坐标系， B0 点 为凸轮推程段廓线起 始点。 rr -----滚子半径
x ( s0 s) sin e cos y ( s0 s) cos e sin
此式为凸轮理 论廓线方程式。 e—偏心距
得推杆推程运动规律：
S h / 0 v h / 0 a0
等速运动规律有刚性 冲击。（加速度有无 穷大值的突变）
同理可推得等速运动回程时运动规律：
S h(1 / 0 ) v h / 0 a0
（2）二次多项式运动规律 二次多项式表达式：
S C 0 C1 C 2 2 v ds / dt C1 2C 2 a dv / dt 2C 2
2
2
等减速回程： 2 2 S 2h( 0 ) / 0
) /0 v 4h ( 0 a 4h / 0
2
2
2
(3) 五次多项式运动规律
s C0 C1 C2 2 C3 3 C4 4 C5 5 v C1 2C2 3C3 2 4C4 3 5C5 4 a 2C2 2 6C3 2 12C4 2 2 20C5 2 3
回程时的运动方程：
西北工业大学机械原理课后答案第2章
第二章 机构的结构分析题2-11 图a 所示为一简易冲床的初拟设计方案。
设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(图2-11a)2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构的自由度。
尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A 上，只能作为一个活动件，故 3=n 3=l p 1=h p01423323=-⨯-⨯=--=h l p p n F原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。
分析：因构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架。
故需增加构件的自由度。
3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。
(1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-11b)。
(2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-11c)。
(3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-11d)。
11(c)题2-11(d)54364(a)5325215436426(b)321讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b ）（c ）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。
用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d ）所示。
题2-12 图a 所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。
西北工业大学机械原理课后标准答案第3章
根据aC=aB+anCB+atCB=aD+anCD+atCD
继续作图，则矢量p` c`就代表了aC．则求得
φ1=26.4°
φ2=226.6°
3-8机构中，设已知构件的尺寸及点B的速度vB(即速度矢量pb)，试作出
各机构在图示位置时的速度多边形。
答：
（10分）
（b）
答：
答：
3—11速度多边形和加速度多边彤有哪些特性?试标出图中的方向。
答速度多边形和加速度多边形特性参见下图，各速度方向在图中用箭头标出。
3-12在图示的机构中，设已知构件的尺寸及原动件1的角速度ω1(顺时针)，试用图解法求机构在图示位置时C点的速度和加速度。
aD=μap`d`=0.6 4m/S2
aE=μap`e`=2.8m/s2
α2=atC2B/lBC=μan`2C`2/lBC=8.36rad/s2(顺时针) i
3- l5在图（a）示的机构中，已知lAE=70 mm,；lAB=40mm，lEF=60mm,
lDE==35 mm,lCD=75mm,lBC=50mm．原动件以等角速度ω1=10rad/s回转．试以图解法求机构在φ1=50。位置时．点C的速度Vc和加速度ac
解：1）速度分析：以F为重合点．有
vF4=vF5=vF1+vF5F1
以μl作速度多边形图如图(b)得，f4(f5)点，再利用速度影像求得b及d点
根据vC=vB+vCB=vD+vCD继续作速度图，矢量pc就代表了vC
2）加速度分析：根据aF4= anF4+ atF4= aF1+ akF5F1+ arF5F1
西北工业大学机械原理习题答案
p'=1F'=1
2×14＋1－1)－1=1
机构原动件数目＝1
机构有无确定运动？有确定运动
计算下列机构的自由度，并判断机构级别。
1—10 1）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。
2）计算自由度，并判断有无确定运动：
方向：⊥CD ⊥AB ⊥BC 方向：C→D ⊥CD B→A C→B ⊥CB
大小： ？ ω1lAB？ 大小：ωCD2lCD？ ω12lABωCB2lCB？
有：vC=0，ω3=0，ω2=0.5ω1aC=aCt=1.5aB=1.5ω12lAB
方向： ? ⊥AB ⊥BC∥BC
大小： ？ ω1lAB？ 0 ?
在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束
n=9pl=13ph=0
p'=0F'=0
F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′
=3×9－(2×13＋0－0)－0=1
机构原动件数目＝1
机构有无确定运动？有确定运动
3）杆组拆分，并判断机构级别：
（从远离原动件的方向开始拆分）可见，该机构为II级机构。
1—111）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。
解：自由度计算：画出机构示意图：
n=3
pL=4pH=0
p'=0F'=0
F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′
=3×3－（2×4＋0－0）－0
=1
图b)缝纫机针杆机构原动件1绕铰链A作整周转动，使得滑块2沿滑槽滑动，同时针杆作上下移动，完成缝线动作。
解：自由度计算：画出机构示意图：
n=3
pL=4pH=0
2）计算自由度，并判断有无确定运动：
机械原理ppt西北工业
§4-2 构件惯性力的确定
1、一般力学方法 (续)
B
1 A
2 3
C
（1）作平面运动的构件 (如连杆2)
F —— 水平力 Ff21 —— 摩擦力
§4-3 运动副中摩擦力的确定
（1）摩擦力的确定 (续)
1）平面接触 FN21
2）槽面接触
θ
θ
3）半圆柱面接触
G FN21 = GF来自21 = f FN21 =fG
FN21 2
FN21 G2
FN21= G / sinθ
Ff21 = f FN21 = f G / sinθ
普通高等教育“十五”国家级规划教材
机械原理
Theory of Machines and Mechanisms
第七版 西北工业大学机械原理及
机械零件教研室
编
主编 孙桓 陈作模 葛文杰
第4章 平面机构的力分析
学习要求 §4-1 机构力分析的任务、目的和方法 §4-2 构件惯性力的确定 §4-3 运动副中摩擦力的确定 §4-4 不考虑摩擦时机构的力分析 §4-5 考虑摩擦时机构的力分析
作业解析
学习要求
基本要求
了解机构中作用的各种力及机构力分析的目的和方法。 掌握构件惯性力的确定方法。 能对几种常见运动副中的摩擦力及总反力进行分析和计算。 能用图解法对平面Ⅱ级机构进行动态静力分析。
本章重点
运动副中摩擦力及总反力的确定。 不考虑摩擦时机构的动态静力分析。
§4-1 机构力分析的任务、目的和方法
机械原理西北工业大学第七版CH01——机械原理课件资料文档
传动系统运动方案的设计等问题。
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本课程的地位、任务及作用
（1）地位
机械原理是研究机械基础理论的一门科学，是机械类各专业 的一门主干技术基础课程，在创新设计机械所需的知识结构中也 占有核心地位。
（2）任务
本课程的任务是使学生掌握机构学和机器动力学的基本理论、 基本知识和基本技能，学会各种常用基本机构的分析和综合方法， 并具有按照机械的使用要求进行机械传动系统方案设计的初步能力。
因此，在学习本课程时应注意掌握基本的概念、原理及机构 的分析与综合的方法。
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பைடு நூலகம் 注重理论实际
本课程并不是研究某种具体的机械，而是着重研究一般机械 的共性问题，即机构的结构分析和综合的基本理论和基本的方法。 这些基本理论和方法是紧密为工程服务的。
因此，在本课程的学习过程中，一方面要注意这些理论和方 法在理论上建立和推演的严密性和逻辑性，另一方面更要注意这 些理论和方法如何在工程实际中的应用。此外还应随时留意日常 生活和生产中遇到的各种机械，以丰富自己的感性认识；并用所 学到的理论和方法认识分析这些机械，以加深理解，使理论和实 践相互促进。
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；凡利用机械能来完成有用功的机器称为工 作机。
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初步建立工程观点
本课程要用到很多与工程有关的名词、符号、公式、标准及 参数和对机械研究的一些常用的简化方法，如倒置、反转、转化、 当量、等效、代换等。 在机构分析与综合中，除解析法外还介 绍图解法、实验法以及试凑等一些工程中实用的方法。
西工大机械原理课件,类似老师讲课ppt,有分析有例题
=3×3－2×4－0 ＝1
＝3×6－2×7 －3 ＝1
§2-5 计算平面机构自由度时应注意的事项
F = 3n − 2 pl − ph = 3×5 − 2× 6 − 0 =3
F = 3n − 2 pl − ph
= 3×3 − 2×3 −1
F = 3n − 2 pl − ph = 3× 4 − 2× 6 − 0 =0
4.机构
具有固定构件的运动链称为机构。 机 架 ——机构中的固定构件； 一般机架相对地面固定不动， 但当机 构安装在运动的机械上时则是运动的。 原动件 ——按给定已知运动规律 常以转向箭头表示。 独立运动的构件； 从动件 ——机构中其余活动构件。 其运动规律决定于原动件的运动规律 和机构的结构和构件的尺寸。 机构常分为平面机构和空间机构 两类，其中平面机构应用最为广泛。 3 4 1原动件 2
2003
认真对待教学的每一个环节
本课程全部教学工作的完成，需要自学、听课、习题课、 实验课、课后作业、答疑和考试等教学环节。要学好这门课， 希望大家对每个教学环节予以充分重视。另外，希望大家掌握 网络教学特点，要自觉地、认真地按要求完成各项学习任务。
2003
思考题 1. 本课程研究的内容主要包哪几个方面的问 题？
（2）瞬心位臵的确定 1）由瞬心定义 确定 以转动副相联，瞬心就在其中 心处； 以移动副相联，瞬心就在垂直于其 导路无穷远处;
2003
船 舶
船舶是指能航行或停泊于水域进行运输或作业工具，按不同的使用要求而 具有不同的技术性能、装备和结构型式。船舶在国防、国民经济和海洋开发等 方面都占有十分重要的地位。 船舶从史前刳木为舟起，经历了 独木舟和木板船时代，1879年世界上 第一艘钢船问世后，又开始了以钢船 为主的时代。船舶的推进也由19世纪 的依靠人力、畜力和风力(即撑篙、划 桨、摇橹、拉纤和风帆)发展到使用机 器驱动。
西北工大版机械原理课件第7章机械的运转与调速
积分得： ω＝ω0＋αt
即： α=dω/dt=Me/Je = 常数
二、Je=const，Me＝Me (ω) （等效转动惯量为常数，等效力矩是速度的函数，如电机驱动的鼓风机和搅拌机等。
Me (ω)＝Med(ω)- Mer(ω)
变量分离： dt=Jedω/ Me (ω)
积分得:
＝Jedω/dt
若 t=t0=0, ω0=0 则：
可求得ω＝ω(t),由此求得：
若 t=t0, φ0=0， 则有：
三、Je=Je (φ) ，Me=Me (φ、ω) (等效转动惯量是位置函数，力矩是位置和速度的函数)
运动方程: d(Je (φ)ω21/2 )=Me (φ、ω)dφ
为非线性方程，一般不能用解析法求解，只能用数值差分法。不作介绍。
把这种具有等效质量或等效转动惯量，其上作用有等效力或等效力矩的等效构件称为原机械系统的等效动力学模型。
对于单自由度机械系统，只要确定了一个构件的运动，其他构件的运动就随之确定，因此，通过研究等效构件的运动规律，就能确定原机械系统的运动。
等效转化的原则是：
基本概念
1、等效构件：具有与原机械系统等效质量或等效转动惯量、其上作用有等效力或等效力矩，而且其运动与原机械系统相应构件的运动保持相同的构件。 2、等效条件： (1) 等效构件所具有的动能等于原机械系统的总动能； (2) 等效构件的瞬时功率等于原机械系统的总瞬时功率。 3、等效参数： (1) 等效质量me，等效转动惯量Je； (2) 等效力Fe，等效力矩Me。
对于不同的机器，因工作性质不同而取不同的值[δ]。
设计时要求：δ≤[δ]
造纸织布 1/40～1/50
纺纱机 1/60`～1/100
机械原理(西工大第七版)习题答案
[标签:标题]篇一：机械原理(西工大第七版)课后答案2-7章精选第二章题2-2 图a所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G使冲头8实现冲压运动。
试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
解：分析机构的组成：此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。
偏心轮1’与机架9、连杆2与滑杆3、滑杆3与摆杆4、摆杆4与滚子6、齿轮5与机架9、滑块7与冲头8均组成转动副，滑杆3与机架9、摆杆4与滑块7、冲头8与机架9均组成移动副，齿轮1与齿轮5、凸轮(槽)5与滚子6组成高副。
故解法一：n?7 pl?9ph?2可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。
当偏心轮1按图示方向连续转动时，可将设备中的空气按图示空气流动方向从阀5中排出，从而形成真空。
由于外环2与泵腔6有一小间隙，故可抽含有微小尘埃的气体。
试绘制其机构的运动简图，并计算其自由度。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(如图题2-3所示)４ＡF?3n?2pl?ph?3?7?2?9?2?1解法二：n?8 pl?10 ph?2 局部自由度题2-32) n?3 pl?4 ph?0F??1F?3n?2pl?ph?3?3?2?4?0?1题2-4 使绘制图a所示仿人手型机械手的食指机构的F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?8?2?10?2?11题2-3如图a所示为一新型偏心轮滑阀式真空泵。
其偏心轮1绕固定轴A转动，与外环2固连在一起的滑阀3在机构运动简图（以手指8作为相对固定的机架），并计算其自由度。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(如图2-4所示)2) n?7 pl?10 ph?0F?3n?2pl?ph?3?7?2?10?0?13题2-4题2-5 图a所示是为高位截肢的人所设计的一种假肢膝关节机构，该机构能保持人行走的稳定性。
西北工业大学机械原理课后答案
第七章 机械的运转及其速度波动的调节题7-7如图所示为一机床工作台的传动系统，设已知各齿轮的齿数，齿轮3的分度圆半径r 3，各齿轮的转动惯量J 1、J 2、J 2`、J 3，因为齿轮1直接装在电动机轴上，故J 1中包含了电动机转子的转动惯量，工作台和被加工零件的重量之和为G 。
当取齿轮1为等效构件时，试求该机械系统的等效转动惯量J e 。
解：根据等效转动惯量的等效原则，有∑=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=ni i Si Si i e J v m J 122ωωω 2322123232213221222121⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+='''Z Z Z Z r g G Z Z Z Z J Z Z J Z Z J J J e 212133212221221⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=''ωωωωωωωv g G J J J J J e 题7-9已知某机械稳定运转时其主轴的角速度ωs =100rad/s ，机械的等效转动惯量J e =0.5Kg ·m 2，制动器的最大制动力矩M r =20N ·m （该制动器与机械主轴直接相联，并取主轴为等效构件）。
设要求制动时间不超过3s ，试检验该制动器是否能满足工作要求。
解：因此机械系统的等效转动惯量J e 及等效力矩M e 均为常数，故可利用力矩形式的机械运动方程式dtd J Me e ω= 其中：25.020m kg m N M M r e ⋅=⋅-=-= ωωωd d d M J dt r e 025.0205.0-=-=-= ()st S S 5.2025.0025.0==--=∴ωωω由于 s s t 35.2<= 所以该制动器满足工作要求。
题7-11 在图a 所示的刨床机构中，已知空程和工作行程中消耗于克服阻抗力的恒功率分别为P 1=367.7W 和P 2=3677W ，曲柄的平均转速n=100r/min ，空程中曲柄的转角φ1=120°。
西北工业大学《机械原理》机考资料
机械原理1.传动用丝杠的螺纹牙形选（）。
A.三角形牙B.矩形牙C.三角形和矩形牙均可答案:B2.汽车轮胎一般应进行（）。
A.静平衡B.动平衡C.不需平衡D.现场平衡答案:B3.对于单自由度的机构系统，假想用一个移动构件等效时，其等效质量按等效前后（）相等的条件进行计算。
A.动能B.瞬时功率C.转动惯量D.质量答案:A4.一台机器空运转，对外不作功，这时机器的效率（）。
C.等于零D.大小不一定答案:C5.（）盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。
A.摆动尖顶推杆B.直动滚子推杆C.直动平底推杆D.摆动滚子推杆答案:C6.渐开线直齿圆锥齿轮的当量齿数zv=（）。
A.B.C.答案:A7.间歇运动机构中，（）有刚性冲击，只适用于低速的场合。
A.凸轮式间歇运动机构B.槽轮机构答案:C8.（）具有高的定位精度，机构结构紧凑，是当前被公认的一种较理想的高速高精度的分度机构。
A.凸轮式间歇运动机构B.槽轮机构C.棘轮机构D.不完全齿轮机构答案:A9.曲柄为原动件的曲柄摇杆机构，若知摇杆的行程速度比系数K=1.5，那么极位夹角θ等于（）。
A.18°B.-18°C.36°D.72°答案:C10.平行四杆机构中，是否存在死点，取决于（）是否与连杆共线。
A.主动件B.从动件C.机架D.摇杆答案:B11.一对渐开线斜齿圆柱齿轮在啮合传动过程中，一对齿廓上的接触线长度是（）变化的。
A.由小到大逐渐B.由大到小逐渐C.由小到大再到小逐渐D.始终保持定值答案:C12.复合轮系中一定含一个（）。
A.周转轮系B.行星轮系C.差动轮系答案:A13.速度瞬心是机构上速度为零的点。
（）答案:错误14.平面摩擦的自锁条件是压力角大于摩擦角。
（）答案:错误15.平面摩擦的总反力方向恒与运动方向成一钝角。
（）答案:正确16.执行构件所受的生产阻力可以是常数，或是速度、时间、位置的函数。
（）答案:正确17.对心曲柄滑块机构中，若曲柄为主动件，则滑块的行程速比系数一定大于1。
西北工业大学研究生入学考试机械原理题库1
第二章 平面机构的结构分析题2-1 图a 所示为一简易冲床的初拟设计方案。
设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(图2-1a)2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构的自由度。
尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A 上，只能作为一个活动件，故3=n 3=l p 1=h p01423323=-⨯-⨯=--=h l p p n F原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。
分析：因构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架。
故需增加构件的自由度。
3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。
(1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-1b)。
(2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-1c)。
(3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-1d)。
11(c)题2-1(d)54364(a)5325215436426(b)321讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b ）（c ）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。
用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d ）所示。
题2-2 图a 所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。
西北工业大学机械原理课后答案第3章-1
第三章 平面机构的运动分析题3-3 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号P ij 直接标注在图上) 解：1P 13(P 34)13∞题3-4 在图示在齿轮-连杆机构中,试用瞬心法求齿轮1与齿轮3 的传动比w1/w3.P 13P 23P 363D 652C 4B P 16A 1P 12解：1〕计算此机构所有瞬心的数目152)1(=-=N N K2〕为求传动比31ωω需求出如下三个瞬心16P 、36P 、13P 如图3-2所示。
3〕传动比31ω计算公式为：1316133631P P P P =ωω题3-6在图a 所示的四杆机构中，l AB =60mm ，l CD =90mm ，l AD =l BC =120mm ，ω2=10rad/s ，试用瞬心法求：231） 当φ=165°时，点C 的速度Vc ；2） 当φ=165°时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及速度的大小； 3） 当Vc=0时，φ角之值〔有两个解〕 解：1) 以选定比例尺,绘制机构运动简图。
(图3-3 ) 2〕求V C ，定出瞬心P 13的位置。
如图3-3〔a 〕s rad BP ll v l AB AB B 56.21323===μωω s m CP v l C 4.0313==ωμ 3〕定出构件3的BC 线上速度最小的点E 的位置。
因为BC 线上速度最小的点必与P 13点的距离最近，所以过P 13点引BC 线延长线的垂线交于E 点。
如图3-3〔a 〕s m EP v l E 375.0313==ωμ4〕当0=C v 时，P 13与C 点重合，即AB 与BC 共线有两个位置。
作出0=C v 的两个位置。
量得 ︒=4.261φ ︒=6.2262φ题3-12 在图示的各机构中，设已知各构件的尺寸、原动件1以等角速度ω1顺时针方向转动。
试用图解法求机构在图示位置时构件3上C 点的速度及加速度。
解：a)速度方程：32233C C C B C B C v v v v v +=+=加速度方程：r C C k C C C t B C n B C B t C nC a a a a a a a a 232323333++=++=+b) 速度方程：2323B B B B v v v +=加速度方程：r B B K B B B t B nB a a a a a 2323233++=+c) 速度方程：2323B B B B v v v +=加速度方程：r B B K B B B t B nB a a a a a 2323233++=+题3-14 在图示的摇块机构中，已知l AB =30mm ，l AC =100mm ，l BD =50mm ，l DE =40mm 。
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§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
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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：
机器－根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组合 体。
如: 缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用 机器、起重机等。
机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但 具有相同的基本特征。
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4
作者： 潘存云教授
典型机器的分析：
3
4
1.内燃机
组成：
8 7
汽缸体1、 活 塞 2 、 进气阀3、
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
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作者： 潘存云教授
湖南理工学院专用
3
作者： 潘存云教授
机构－能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件 实物的组合体。如：连杆机构、凸轮机构、 齿轮机构等。种类有限
4.活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。 5
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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
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
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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14
各部分协调动作的结果： 化学能
机械能
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2.工件自动载送装置
工件 定爪 动爪
档块
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，
▲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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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。
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§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，
电动机
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）
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潘存云教授研制
5 6
排气阀4、 连 杆 5 、 曲 轴 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；
2.活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩，
在顶部点 火燃烧；
内燃机
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
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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
其关系如下
原动机
传动
工作
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控制
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分析自动洗衣机的组成：
控制器(控制)
潘存云教授研制
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潘存云教授研制
波轮(工作) 电动机(原动)
带(传动)
减速器(传动)
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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；
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。
传动机器的启动、停止和正常协调动作。
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
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机构 机器
通用机构 专用机构 原动机 工作机
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作者： 潘存云教授
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