哈尔滨工程大学机械原理5PPT课件
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机械原理(全套15PPT课件)
按形状分为盘形、圆柱形、平板型等；按从动件类型分为尖底、滚子、平底等
从动件的常用运动规律
等速运动规律
从动件匀速运动，产生刚性冲击
等加速等减速运动规律
从动件分段匀变速运动，产生柔性冲击
简谐运动规律（余弦加速度运动规律）
从动件按余弦规律加速运动，无冲击
正弦加速度运动规律
从动件按正弦规律加速运动，无冲击
平面四杆机构的设计
按照给定的连杆位置设计四杆机构
按照给定的运动轨迹设计四杆机构
作图法、解析法
作图法、解析法
按照给定的急回特性设计四杆机构
按照给定的传动角设计四杆机构
作图法、解析法
作图法、解析法
05 凸轮机构及其设 计
凸轮机构的应用和分类
凸轮机构的应用
自动机械、操纵控制、传动装置等
凸轮机构的分类
重要性
机械原理是机械工程学科的基础 ，对于理解和分析机械系统的运 动、力和能量传递过程具有重要 意义。
机械原理的研究对象和内容
研究对象
机械系统，包括机构、传动、控制等 方面。
研究内容
机构的结构分析、运动分析、力分析 、动力学分析、优化设计等。
机械原理的发展历程和趋势
发展历程
从简单机械到复杂机械系统，从经验设计到基于科学计算的设计。
机械原理(全套15PPT课件)
contents
目录
• 机械原理概述 • 机构的结构分析 • 平面机构的运动分析 • 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
01 机械原理概述
机械原理的定义与重要性
定义
机械原理是研究机械系统中力的 传递、转换和效应的基本规律和 原理的学科。
具有急回特性、死点位置、压力角和 传动角等特性，这些特性对机构的运 动性能和动力性能有重要影响。
从动件的常用运动规律
等速运动规律
从动件匀速运动，产生刚性冲击
等加速等减速运动规律
从动件分段匀变速运动，产生柔性冲击
简谐运动规律（余弦加速度运动规律）
从动件按余弦规律加速运动，无冲击
正弦加速度运动规律
从动件按正弦规律加速运动，无冲击
平面四杆机构的设计
按照给定的连杆位置设计四杆机构
按照给定的运动轨迹设计四杆机构
作图法、解析法
作图法、解析法
按照给定的急回特性设计四杆机构
按照给定的传动角设计四杆机构
作图法、解析法
作图法、解析法
05 凸轮机构及其设 计
凸轮机构的应用和分类
凸轮机构的应用
自动机械、操纵控制、传动装置等
凸轮机构的分类
重要性
机械原理是机械工程学科的基础 ，对于理解和分析机械系统的运 动、力和能量传递过程具有重要 意义。
机械原理的研究对象和内容
研究对象
机械系统，包括机构、传动、控制等 方面。
研究内容
机构的结构分析、运动分析、力分析 、动力学分析、优化设计等。
机械原理的发展历程和趋势
发展历程
从简单机械到复杂机械系统，从经验设计到基于科学计算的设计。
机械原理(全套15PPT课件)
contents
目录
• 机械原理概述 • 机构的结构分析 • 平面机构的运动分析 • 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
01 机械原理概述
机械原理的定义与重要性
定义
机械原理是研究机械系统中力的 传递、转换和效应的基本规律和 原理的学科。
具有急回特性、死点位置、压力角和 传动角等特性，这些特性对机构的运 动性能和动力性能有重要影响。
哈工大机械原理全部课程
平面运动副
规格严格 功夫到家
移动副
转动副
三、运动链与机 构
开式运动链
闭式运动链
规格严格 功夫到家
机构
四、机构运动简图 的绘制 为了便于研究机构的运动，可以撇开构件、运动副的
外形和具体构造，而只用简单的线条和符号代表构件和运 动副，并按比例定出各运动副位置，表示机构的组成和传 动情况。这样绘制出能够准确表达机构运动特性的简明图
构件独立运动的数目称为自由度
对构件运动的限制作用称为约束
y
y
x
x
规格严格 功夫z 到家
z
(2)机构自由度 机构独立运动的数目称为机构的自由度 什么是独立运动?
规格严格 功夫到家
什么是机构的独立运动? 规格严格 功夫到家
什么是机构的自由度? 机构的自由度=机构的独立运动数目 平面机构独立运动的数目为:所有活动构件的自由度的
安装 铣刀
工作台
锯床
并联机床原型机
数控剪板机
数控压弯机
主旋翼
尾 旋 翼
美国西科斯基公司生产的 “黑鹰”直升机
“神舟五号”发射时的情景。发射塔、 运载火箭都是庞大的机器。
索杰纳火星车
它是美国国家航空航 天局于格林威治时间 1997年7月4日17时07 分发射的火星探路者 号宇宙飞船成功地在 火星表面着陆，该飞 船携带了索杰纳火星 车，这也是一种机器。
机械原理
全套课件
哈尔滨 2020年9月
机械原理
第一章 绪论
规格严格 功夫到家
哈尔滨工业大学
§1-1 机械原理课程的研究对象与内容
研究对象：
机器 机 械
机构
机械是机器与机构的总称。 什么是机器呢？ 什么是机构呢？
《机械原理》ppt课件
01机械原理概述Chapter机械原理的定义与重要性定义重要性机械原理的研究对象和内容研究对象主要研究各种机构（如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等）和机器（如内燃机、电动机、机床等）的工作原理、运动特性、力学性能以及设计计算方法等。
研究内容包括机构的组成原理、运动学分析、动力学分析、机械效率与自锁、机器的平衡与调速等。
机械原理的发展历程和趋势发展历程发展趋势02机构的结构分析与设计Chapter机构的基本概念和分类机构定义由刚性构件通过运动副连接而成的系统，用于传递运动和力。
机构分类根据运动特性可分为连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等。
运动副类型包括低副（转动副、移动副）和高副（点接触、线接触）。
结构分析通过自由度计算、运动链分析等方法，确定机构的组成、运动特性和约束条件。
综合方法基于功能需求，选择合适的机构类型，进行组合、变异和演化，设计出满足特定要求的机构。
创新设计运用创新思维和现代设计方法，如拓扑优化、仿生学等，进行机构创新设计。
机构的结构分析和综合方法机构设计的原则和方法设计原则设计方法案例分析03机械传动与驱动Chapter机械传动的类型和特点摩擦传动啮合传动利用齿轮、链轮等啮合元件传递动力和运动。
具有传动效率高、工作可靠、使用寿命长等优点，但需要较高的制造精度和安装精度。
齿轮类型选择齿轮参数设计强度校核030201齿轮传动的设计与分析链传动和带传动的设计与分析链传动设计带传动设计强度校核液压与气压传动的设计与分析液压传动设计01气压传动设计02控制与调节0304机械系统动力学与振动Chapter机械系统动力学的基本概念和方法动力学基本概念动力学建模方法动力学分析方法机械系统的振动分析和控制振动基本概念振动分析方法振动控制策略机械系统动力学优化设计方法优化设计基本概念动力学优化设计方法优化设计实例分析05机械制造工艺与装备Chapter机械制造工艺的基本概念和流程机械制造工艺的基本概念机械制造工艺的流程机械制造装备的分类和特点机械制造装备的分类机械制造装备的特点先进制造技术是指基于先进制造理论、技术和方法的总称，包括计算机辅助设计（CAD ）、计算机辅助制造（CAM ）、计算机辅助工艺规划（CAPP ）、数控技术（NC ）、柔性制造系统（FMS ）等。
哈工大理论力学PPT课件
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感谢您的观看。
第52页/共52页
第29页/共52页
3 、光滑铰链约束（径向轴承、圆柱铰链、固 定铰链支座等）
（1） 径向轴承（向心轴承）
约束特点： 轴在轴承孔内，轴为非自由体、 轴承孔为约束．
约束力： 当不计摩擦时，轴与孔在接触处为 光滑接触约束——法向约束力．约束力作用在接 触处，沿径向指向轴心．
第30页/共52页
当外界载荷不同时，接触点会变，则约束力的 大小与方向均有改变．
， 的受
CD AB
解：
取 杆，其为二力构件，简称二力杆，其
受力C图D如图(b)
第43页/共52页
取 A梁B，其受力图如图 (c)
CD 杆的受力图能否画
为图（d）所示？
若这样画，梁 的A受B力图又如何
改动?
第44页/共52页
例1-4
不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、
右拱 图．
的受力图A与B,系C统B 整体受力
第21页/共52页
公理5 刚化原理
变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡 状态保持不变。
柔性体（受拉力平衡） 反之不一定成立．
刚化为刚体（仍平衡）
刚体（受压平衡）
柔性体（受压不能平衡）
第22页/共52页
思考
只适用于刚体的公理有哪些？ 二力平衡条件和加减平衡力系公理
第23页/共52页
光滑支承接触对非自由体的约束力，作用 在接触处；方向沿接触处的公法 线并指向受力 物体，故称为法向约束力，用 FN 表示．
第27页/共52页
2 、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束
柔索只能受拉力，又称张力.用
FT
表示．
感谢您的观看。
第52页/共52页
第29页/共52页
3 、光滑铰链约束（径向轴承、圆柱铰链、固 定铰链支座等）
（1） 径向轴承（向心轴承）
约束特点： 轴在轴承孔内，轴为非自由体、 轴承孔为约束．
约束力： 当不计摩擦时，轴与孔在接触处为 光滑接触约束——法向约束力．约束力作用在接 触处，沿径向指向轴心．
第30页/共52页
当外界载荷不同时，接触点会变，则约束力的 大小与方向均有改变．
， 的受
CD AB
解：
取 杆，其为二力构件，简称二力杆，其
受力C图D如图(b)
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取 A梁B，其受力图如图 (c)
CD 杆的受力图能否画
为图（d）所示？
若这样画，梁 的A受B力图又如何
改动?
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例1-4
不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、
右拱 图．
的受力图A与B,系C统B 整体受力
第21页/共52页
公理5 刚化原理
变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡 状态保持不变。
柔性体（受拉力平衡） 反之不一定成立．
刚化为刚体（仍平衡）
刚体（受压平衡）
柔性体（受压不能平衡）
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思考
只适用于刚体的公理有哪些？ 二力平衡条件和加减平衡力系公理
第23页/共52页
光滑支承接触对非自由体的约束力，作用 在接触处；方向沿接触处的公法 线并指向受力 物体，故称为法向约束力，用 FN 表示．
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2 、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束
柔索只能受拉力，又称张力.用
FT
表示．
哈工大机械原理课件
I
5
IV
2
II
4
V
1
III
3
移 动 副
V
1
IV
2
螺 旋 副
V
1
２、根据组成运动副的两个运动副元素的接触情况分类 运动副元素以点或线接触的运动副称为高副 。
球面高副
柱面高副
运动副元素以面接触的运动副称为低副 。
球面低副
移动副
转动副
３、根据组成运动副的两个构件的相对运动形式分类
空间运动副
球销副
螺旋副
只是为了表明机构的运动状态或各构件的 相互关系，也可以不按比例来绘制运动简图， 通常把这样的简图称为机构示意图。
常用机构构件、运动副代表符号
绘制机构运动简图的步骤
1. 在绘制机构运动简图时，首先确定机构的原动件 和执行件，两者之间为传动部份，由此确定出组成机 构的所有构件，然后确定构件间运动副的类型。 2. 为将机构运动简图表示清楚，恰当地选择投影面。一 般选择与多数构件的运动平面相平行的面为投影面，必要 时也可以就机械的不同部分选择两个或两个以上的投影面 ，然后展开到同一平面上。总之，绘制机构运动简图要以 正确、简单、清晰为原则。 3. 选择适当的比例尺，根据机构的运动尺寸定出各运动 副之间的相对位置，然后用规定的符号画出各类运动副，并 将同一构件上的运动副符号用简单线条连接起来，这样便可 绘制出机构的运动简图。
30米/分
500
二、创新
◆自然科学领域的最高成就是发现
◆应用技术领域的最高成就是发明
发明：
◆基础理论知识
◆应用技术知识 ◆实践经验
◆强烈的创新意识 ◆勤奋的工作
两用折叠椅
外环
双曲面滚柱加载器
机械原理ppt课件完整版
机械原理的定义与重要性
2024/1/25
定义
机械原理是研究机械系统运动、 力和能量转换规律的科学。
重要性
机械原理是机械工程学科的基础 ，对于理解和分析机械系统的性 能、优化机械设计和提高机械效 率具有重要意义。
4
机械原理的研究对象和内容
研究对象
机构学
传动学
控制理论
机械系统，包括机构、 传动、控制等子系统。
动力学原理
牛顿运动定律、动量定理、动能定理等是机械系统动力学的基本原理，它们揭示了机械系 统运动的基本规律。
17
机械系统的运动方程和求解方法
运动方程的建立
根据机械系统的受力情况和约束条件，可以建立机械系统的运动方程。这些方程通常是一组微分方程或差分方程。
2024/1/25
求解方法
求解机械系统的运动方程可以采用解析法、数值法或图解法等方法。其中，解析法可以得到精确的解，但通常只适用 于简单的机械系统；数值法可以求解复杂的机械系统，但得到的是近似解；图解法则是一种直观形象的求解方法。
工艺特点
机械制造工艺具有多样性、复杂性 和综合性等特点，需要根据不同的 产品要求和生产条件制定相应的工 艺方案。
21
机械制造装备的分类和特点
加工装备
包括机床、刀具、夹具等，用于 对原材料进行切削、磨削等加工 操作，具有高精度、高效率和高
自动化等特点。
热处理装备
包括加热炉、淬火设备、回火设 备等，用于改善材料的力学性能 和加工性能，提高产品的使用寿
稳定性概念及判定方法：稳定性是指 机械系统在受到扰动后能否恢复到原 平衡状态的能力。稳定性的判定方法 包括静力学判定法、动力学判定法和 能量判定法等。其中，静力学判定法 主要关注机械系统在平衡位置附近的 稳定性；动力学判定法则通过分析机 械系统的运动方程来判断其稳定性； 能量判定法则是通过分析机械系统的 能量变化来判断其稳定性。
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
哈工大机械原理课件
第4章DC-DC变换器的交流模型4.1 简介4.1 简介4.1 简介4.1 简介4.1 简介若且是在该点上发生的扰动：是一个平衡工作点小信号等效4.1 简介静态工作点线性化实际的非线性工作特性D=0.5Buck-Boost 控制－输出特性型：Buck-Boost交流等效电路模型4.2 基本的交流建模方法4.2 基本的交流建模方法4.2 基本的交流建模方法（终值）=（初始值）＋（增长时长）×（平均斜率）（终值）=（初始值）＋（增长时长）×（平均斜率）4.2 基本的交流建模方法电流波形：4.2 基本的交流建模方法4.2 基本的交流建模方法4.2 基本的交流建模方法4.2 基本的交流建模方法4.2 基本的交流建模方法4.2 基本的交流建模方法4.2 基本的交流建模方法4.2 基本的交流建模方法数，因此该式实际是4.2 基本的交流建模方法4.2 基本的交流建模方法4.2 基本的交流建模方法4.2 基本的交流建模方法4.2 基本的交流建模方法4.2 基本的交流建模方法4.2 基本的交流建模方法4.2 基本的交流建模方法4.2 基本的交流建模方法4.3 反激变换器的小信号建模4.3 反激变换器的小信号建模4.3 反激变换器的小信号建模4.3 反激变换器的小信号建模4.3 反激变换器的小信号建模由电感电压、电流波形：4.3 反激变换器的小信号建模由电容电流、电压波形：4.3 反激变换器的小信号建模4.3 反激变换器的小信号建模4.3 反激变换器的小信号建模dI直流项一阶交流分量（线性分量）二阶交流分量（非线性分量）4.3 反激变换器的小信号建模4.3 反激变换器的小信号建模4.3 反激变换器的小信号建模4.3 反激变换器的小信号建模同样，当满足小信号扰动时，二阶分量远小于一阶分量，于是有：上式为线性化后的输入端口电流线性化方程。
4.3 反激变换器的小信号建模4.3 反激变换器的小信号建模4.3 反激变换器的小信号建模4.3 反激变换器的小信号建模4.3 反激变换器的小信号建模4.4 状态空间平均法4.4 状态空间平均法。
哈工大机械原理课件
哈工大机械原理课件
contents
目录
• 绪论 • 机构的结构分析 • 平面连杆机构 • 凸轮机构 • 齿轮机构 • 轮系 • 机械的平衡与调速
01
绪论
机械原理的研究对象
01 研究各种机械系统的运动规律和力的传递 关系。
02
研究各种机械系统中的机构、机器和机器 装置的设计、分析和综合方法。
03
常用的从动件运动规律有等速 运动规律、等加速等减速运动 规律、余弦加速度运动规律和 正弦加速度运动规律等。这些 运动规律各有特点，适用于不 同的工作场合和需求。
在设计从动件的运动规律时， 应考虑机构的传动性能、从动 件的受力情况、机构的动态响 应等因素，以确保机构在工作 过程中具有良好的稳定性和可 靠性。
平面机构的自由度计算
自由度是描述机构运动灵活性的参数，计算自由度可以判断机构是否具有确定的 运动状态。
平面机构的自由度计算公式为：F=3n-(2PL+Ph)，其中n为活动构件数，PL为低 副数，Ph为高副数。
03
平面连杆机构
平面连杆机构的特点和基本类型
01
02
03
总结词
了解平面连杆机构的特点 和基本类型是掌握其工作 原理和应用的基础。
节气门调速
通过调节节气门的开度来控制进入发动机的空气 量，从而改变发动机的转速和功率。
离合器调速
通过控制离合器的接合与分离，实现发动机与传 动系统的结合与脱开，达到调速的目的。
变速器调速
通过改变变速器的传动比来改变输出轴的转速和 功率，实现调速。
机械的效率与节能
提高机械效率
通过优化设计、改善制造 工艺和加强维护保养，提 高机械系统的效率，减少 能量损失。
02
contents
目录
• 绪论 • 机构的结构分析 • 平面连杆机构 • 凸轮机构 • 齿轮机构 • 轮系 • 机械的平衡与调速
01
绪论
机械原理的研究对象
01 研究各种机械系统的运动规律和力的传递 关系。
02
研究各种机械系统中的机构、机器和机器 装置的设计、分析和综合方法。
03
常用的从动件运动规律有等速 运动规律、等加速等减速运动 规律、余弦加速度运动规律和 正弦加速度运动规律等。这些 运动规律各有特点，适用于不 同的工作场合和需求。
在设计从动件的运动规律时， 应考虑机构的传动性能、从动 件的受力情况、机构的动态响 应等因素，以确保机构在工作 过程中具有良好的稳定性和可 靠性。
平面机构的自由度计算
自由度是描述机构运动灵活性的参数，计算自由度可以判断机构是否具有确定的 运动状态。
平面机构的自由度计算公式为：F=3n-(2PL+Ph)，其中n为活动构件数，PL为低 副数，Ph为高副数。
03
平面连杆机构
平面连杆机构的特点和基本类型
01
02
03
总结词
了解平面连杆机构的特点 和基本类型是掌握其工作 原理和应用的基础。
节气门调速
通过调节节气门的开度来控制进入发动机的空气 量，从而改变发动机的转速和功率。
离合器调速
通过控制离合器的接合与分离，实现发动机与传 动系统的结合与脱开，达到调速的目的。
变速器调速
通过改变变速器的传动比来改变输出轴的转速和 功率，实现调速。
机械的效率与节能
提高机械效率
通过优化设计、改善制造 工艺和加强维护保养，提 高机械系统的效率，减少 能量损失。
02
机械原理全套ppt课件
机械传动系统
轴系零部件
熟悉带传动、链传动、齿轮传动等传动方 式的工作原理、特点及应用场合。
了解轴承、轴、联轴器、离合器等轴系零部 件的结构、功能及选用原则。
机械原理在实际工程应用中的价值
1 2
指导机械设计
机械原理为机械设计提供理论依据，指导设计师 进行科学合理的机构选型、传动方案制定和零部 件设计。
获得综合性能最优的连杆机构方案。
多目标优化
在给定设计空间和约束条件下，寻求连杆机构材料的 最优分布，以实现轻量化设计和提高机构的整体性能 。
04 凸轮机构设计与 分析
凸轮机构类型及特点
盘形凸轮
凸轮为绕固定轴线转动且有变化 直径的盘形构件，具有结构简单 、紧凑的特点，适用于较小行程
的场合。
移动凸轮
等因素。
07 轮系设计与分析
轮系类型及特点
定轴轮系
所有齿轮的几何轴线均固定不变，适 用于简单、低速的传动系统。
混合轮系
由定轴轮系和行星轮系组合而成，兼 具两者的特点，适用于复杂、高速的 传动系统。
行星轮系
至少有一个齿轮的几何轴线绕其他齿 轮的几何轴线转动，结构紧凑、承载 能力大、传动效率高。
轮系传动比计算方法
06 蜗杆传动设计与 分析
蜗杆传动类型及特点
蜗杆传动类型
包括圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动等。
蜗杆传动特点
具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小、自锁性好等特点。但同时也存在 效率低、发热量大、制造成本高等缺点。
蜗杆传动参数选择与强度计算
参数选择
包括蜗杆头数、蜗轮齿数、模数、压 力角、螺旋角等参数的选择，需根据 传动要求和工作条件进行确定。
机械原理课程目标与要求
机械原理(全套154页PPT课件)
接触，且易于制造，易于保证所要求的制造精度 3）能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程
上常用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构。
4）可实现远距离传递的操纵机构。
不足之处： 1）不易于传递高速运动。 2）可能产生较大的运动累积误差。 3）平面连杆机构的设计较为繁难。
§2-1 平面四杆机构的基本形式、演变
构件和零件 构件 机器中的独立运动单元 • 零件 机器中的制造单元
机架（固定构件）
构件分成以下几种
主动件
活动构件
从动件
其中，运动规律已知的活动构件称为原动件，
输出运动或动力的从动件称为输出件。
由若干零件组成 的构件——连杆
1--连杆体 2--螺栓 3--螺母 4--连杆盖
1
2 3
4
二、运动副及其分类
n –活动构件数；Pl –低副数；Ph –高副数
n = 3, Pl= 4 F = 3×3–2×4 = 1
n = 4, Pl = 5 F = 3×4–2×5 = 2
平面机构具有确定运动的条件是：
１）机构自由 度数 F≥1。 2） 原动件数目等于机构自由度数F.
三、计算机构自由度时应注意的几种情况
1) 正确确定运动副的数目 由三个或三个以上构件组成的轴线重
如转动副、移动副。
2）高副：点或线接触的运动副。 如齿轮副、凸轮副。
也可将运动副分为平面运动副和空间运动副。
1）平面运动副：组成运动副两构件间作相对平 面运动，如转动副、移动副、凸轮副、齿轮副。
2）空间运动副：组成运动副两构件间作相对空 间运动。如螺旋副，球面副。
第一章
平面机构具有确定 运动的条件
构件运动，即对整个机构运动无关的自由度。
上常用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构。
4）可实现远距离传递的操纵机构。
不足之处： 1）不易于传递高速运动。 2）可能产生较大的运动累积误差。 3）平面连杆机构的设计较为繁难。
§2-1 平面四杆机构的基本形式、演变
构件和零件 构件 机器中的独立运动单元 • 零件 机器中的制造单元
机架（固定构件）
构件分成以下几种
主动件
活动构件
从动件
其中，运动规律已知的活动构件称为原动件，
输出运动或动力的从动件称为输出件。
由若干零件组成 的构件——连杆
1--连杆体 2--螺栓 3--螺母 4--连杆盖
1
2 3
4
二、运动副及其分类
n –活动构件数；Pl –低副数；Ph –高副数
n = 3, Pl= 4 F = 3×3–2×4 = 1
n = 4, Pl = 5 F = 3×4–2×5 = 2
平面机构具有确定运动的条件是：
１）机构自由 度数 F≥1。 2） 原动件数目等于机构自由度数F.
三、计算机构自由度时应注意的几种情况
1) 正确确定运动副的数目 由三个或三个以上构件组成的轴线重
如转动副、移动副。
2）高副：点或线接触的运动副。 如齿轮副、凸轮副。
也可将运动副分为平面运动副和空间运动副。
1）平面运动副：组成运动副两构件间作相对平 面运动，如转动副、移动副、凸轮副、齿轮副。
2）空间运动副：组成运动副两构件间作相对空 间运动。如螺旋副，球面副。
第一章
平面机构具有确定 运动的条件
构件运动，即对整个机构运动无关的自由度。
机械原理课件完整版
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机械平衡的内容
研究机械系统在各种力作用下的平衡条件，分析平衡状态下系 统的受力情况和运动特性，以及探讨实现平衡的方法和措施。
刚性转子的平衡设计
01
刚性转子平衡设计的原则
根据转子的结构特点和工艺要求，选择合适的平衡方法，确定平衡精度
等级和校正量，以保证转子在运转过程中的稳定性和可靠性。
02 03
刚性转子平衡设计的方法
采用静平衡或动平衡方法，通过测量转子的不平衡量，对其进行相应的 校正，使转子达到平衡状态。其中，静平衡方法适用于低速、小直径的 转子，而动平衡方法适用于高速、大直径的转子。
刚性转子平衡设计的注意事项
在进行转子平衡设计时，需要考虑转子的结构刚度、转速、轴承类型等 因素对平衡的影响，同时还需要注意测量仪器的精度和测量方法的正确 性。
刚性转子平衡试验的注意事项 在进行转子平衡试验时，需要选择合适的试验设备和测量方法，确保试验结果的准确性和可靠性。同时， 还需要注意试验过程中的安全问题，防止意外事故的发生。
07
机械的运转及其速度波 动的调节
机械运转过程及驱动力、阻力矩
01
02
03
机械运转过程
机械运转是指机械设备中 各个零部件之间通过相互 作用和传动，实现预定的 运动和功能的过程。
利用速度瞬心进行机构的速度分析，可以简化计算过程，提高求 解效率。
用矢量方程图解法作机构的速度和加速度分析
1 2
矢量方程的建立
根据机构中各构件之间的运动关系，建立矢量方 程。
矢量方程的解法
运用几何方法求解矢量方程，得到机构的速度和 加速度。
3
矢量方程图解法的应用 适用于平面机构中速度和加速度的求解，具有直 观、形象的特点。
机械原理完整ppt课件
微器等。
04 连杆机构与凸轮机构
连杆机构的基本形式和设计方法
连杆机构的基本形式
包括曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构等，每种形式都有其特定的运动特 性和应用场合。
连杆机构的设计方法
根据给定的运动规律和设计要求，选择合适的连杆机构形式，并通过几何关系、 运动学分析和动力学计算等方法，确定机构的尺寸、运动参数和动力参数。
机械原理完整ppt课 件
目录
CONTENTS
• 机械原理概述 • 机构的结构分析与设计 • 机械传动与驱动 • 连杆机构与凸轮机构 • 间歇运动机构与组合机构 • 机械系统动力学与平衡 • 现代设计方法在机械原理中的应用
01 机械原理概述
机械原理的定义与重要性
定义
机械原理是研究机械系统运动、 力和能量转换规律的科学。
01
链传动应用
适用于机床、起重机械、农业机械等需要较大传动比和较高效率的场合
。
02
带传动应用
广泛应用于轻工、纺织、化工等行业的传动系统中，如缝纫机、皮带运
输机等。
03
螺旋传动应用
常用于机床进给机构、千斤顶、螺旋压力机等需要直线运动或升降运动
的场合。同时，在精密仪器和微调装置中也有广泛应用，如精密螺旋测
中的重要性。
优化设计的数学模型
02
讲解优化设计的数学模型，包括设计变量、目标函数和约束条
件等要素的定义和表示方法。
优化算法与实例分析
03
介绍常用的优化算法，如梯度下降法、遗传算法等，并通过实
例分析展示如何在机械设计中应用这些算法进行优化。
可靠性设计在机械原理中的应用
可靠性设计的基本概念
介绍可靠性设计的定义、目的和意义，阐述可靠性设计在机械设计中的重要性。
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的圆周速度和功率范围很广。广泛应用于传递空间任意两轴的 运动和动力。
类型：1、按传动比是否恒定分：
定传动比 —— 圆形齿轮机构(圆柱、圆锥） 变传动比 —— 非圆齿轮机构（椭圆齿轮）
2
2、按传动时两轮轴的相对位置分：
外啮合齿轮传动 直齿圆柱齿轮传动 内啮合齿轮传动
平面齿轮机构 斜齿圆柱齿轮传动 齿轮与齿条传动
9. 齿厚 s m
2
m
10.齿槽宽 e 13 2
比较
aa s k r k [ ( s r ) 2 ( i n v k i n v ) ]
标准齿轮 m、、h*a、c* a（15或
20）为标准值且 e = s 几何尺寸计算公式
14
齿轮与齿条比较
三、标准齿条 特点:1）齿廓为一直线，压力角α不变，也称为齿形角。
17 •
三、齿轮传动的中心距及啮合角（侧隙为零、顶隙为标准值）
1. 节圆 d' 、啮合角 a'
2.具有标准顶隙的中心距
a' = r1' + r2'= rf1 +c+ ra2
rf1
= r1 –(h*+c*) m +c* m + r2 + h*m
= r1 + r2 分度圆与节圆重合
标准中心距
a
3. 侧隙为零的中心距
{ 渐开线方程:
rK
=
——rb—
cosaK
invaK = tg aK - aK .
9
四、渐开线齿廓的啮合特点
1.啮合线为一直线
啮合线— 啮合点 (在固定平面上) 的轨迹线.
两齿廓所有接触点的公法线均重合,
P
传动时啮合点沿两基圆的内公切线移动。
作用力方向恒定
2.传动比恒定 公法线不变, 节点 P 为定点.
1.分度圆直径 dmz
2.基圆直径 db dcoas
3.齿顶高 ha ham
齿顶高系数
ha1或ha0.8
基准
正常齿制
4.齿根高 hf hacha mcm
顶隙系数 c0 .2或 5c0 .3 8. 齿距 pm
5.齿全高 hha hf 6. 齿顶圆直径 da d2ha 7. 齿根圆直径 df d2hf
2）与分度线平行的任一条直线上齿距 p 相等 p=m 15
内齿轮
da d 2ha d f d 2hf
1）齿廓内凹 2）根圆大于顶圆 3）顶圆必须大于基圆
任意圆齿厚16
§5 渐开线直齿圆柱齿轮传动
一、渐开线齿轮的啮合过程
理论啮合线段N1N2 实际啮合线段B1B2 齿廓工作段 二、正确啮合的条件
保证前后两对轮齿有可能同 时在啮合线上相切接触。
条件： pb1 pb2
pb1
db1
z1
d1coas1
z1
m1coas1
m1 = m2 = m
pb2
db2
z2
d2coas1
z2
m2coas2
a1 = a2 = a 正确啮合条件
传动比 i 1n1d2'db2d2z2 2 n2 d1' db1 d1 z1
速比
i12
=
—ww—21
=
—O2—P
O1P
为定值.
传动比恒定 10
3. 中心可分离性
i12 = —ww—21
=
—O2—P
O1P
=
—rrbb—12
若中心距略有误差
i12' = —ww—21'
=
—O2—' P
O1P
=
—rrbb—12
i12 = i12'
传动比不变
O1 rb1
P
rb2
O2
O1 rb1
P'
rb2
O2'
11
§4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸
一、名称和符号(外齿轮)
齿数Z
pse
d pz
齿距
令
齿槽宽 齿宽
齿厚 齿根高
齿顶高 齿顶圆
分度圆
齿根圆
p m 模数有标准系列（表10-1）
dmz pm
分度圆上模数和压力角均为标准值。
db dcoas
a = 20o、d、p、s、12 e .
二、基本参数和计算 (基本参数为 m、Z、a 和 h*a 、c* )
即:
i12
=
—ww—21
=
—O2—P O1P
齿廓啮合基本定律
共轭齿廓
一对齿廓的瞬时速比，等于该瞬时接触点的公法线, 截连心线为两段线段的反比。
P
w2
O2 5
齿廓啮合基本定律 传动比恒定的条件
i1 2
w1 w2
o2 p o1 p
O1
w1
不论两齿廓在何位置接触，过其接触 点所作两齿廓的公法线均须与连心线交于 一固定的点P（节点）。
第5章 齿轮机构及其设计
内容
•应用及分类
•齿轮的齿廓及其啮合特点
•渐开线标准齿轮的参数和几何尺寸
•渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
•渐开线齿廓的切制原理
•渐开线齿轮的变位修正
•斜齿圆柱齿轮传动
重点
•蜗杆传动
渐开线直齿圆柱齿轮外啮合
•圆锥齿轮传动
传动的基本理论和设计计算。 1
§1 齿轮机构的应用及分类
特点：传动准确、平稳、效率高、工作可靠且寿命长，适用
人字齿轮传动
3
圆锥齿轮传动(直齿、斜齿、曲线齿） 空间齿轮机构 交错轴斜齿轮传动
蜗杆传动.
4
§2 齿廓啮合基本定律
齿廓形状影响传动性能，若传动比
O1
w1
变化 从动轮转速不均匀惯性力、
振动、噪音传动精度。
分析可知： P为齿廓1、2 的瞬心 则
n
K
VP1 = VP2 w1O1PFra bibliotek= w2O2P
n
无侧隙啮合条件: S1' = e2' ; e1' = S2' ra2
标准齿轮: S = e = m/2
由于 m1 = m2
S1= e2 = e1= S2
▲当两标准齿轮按分度圆相切来安装, 则满足传动条件。 正确安装
a'
18 •
4.啮合角a' 与压力角a
① ∵ rb = rcosa = r'cosa'
节点位置固定 节点位置变化
节圆 圆形齿轮
n
节曲线 非圆齿轮
n
K
P
传动时，两节圆纯滚动。
理论上齿廓曲线无穷多，实际选用, 须考虑设计、 w2 加工、安装、维修等要求。
常用: 摆线、渐开线、圆弧线.
O2 6
§3 渐开线及渐开线齿廓
一、渐开线形成
F
VK
压力角 aK
K
rK 向径
发生线 基圆
aK
rb
qK
展角
基圆半径 rb
7
二、渐开线特性 1. BK = BA .
2. 法线切于基圆 .
3. BK = rK .
4. 渐开线形状取决于 rb . 5. 基圆内 无渐开线 .
rK K A
B
▲推论:
同一基圆上两条渐开线间 的公法线长度处处相等 (等于 两渐开线间的基圆弧长) 。
K1'
K1 B A1
K2
B'
K2'
A2
8
三、渐开线方程
1. rK = —co—srab—K 或
2. qK = ∠NOA - aK
cosaK = —rr—Kb
aK
K
N
rK aK
A
rb
qK
O
= —N—rbA— - aK = ——NrbK— - aK = tg aK - aK
令： invaK = tg aK - aK . . invaK 称渐开线函数.
类型：1、按传动比是否恒定分：
定传动比 —— 圆形齿轮机构(圆柱、圆锥） 变传动比 —— 非圆齿轮机构（椭圆齿轮）
2
2、按传动时两轮轴的相对位置分：
外啮合齿轮传动 直齿圆柱齿轮传动 内啮合齿轮传动
平面齿轮机构 斜齿圆柱齿轮传动 齿轮与齿条传动
9. 齿厚 s m
2
m
10.齿槽宽 e 13 2
比较
aa s k r k [ ( s r ) 2 ( i n v k i n v ) ]
标准齿轮 m、、h*a、c* a（15或
20）为标准值且 e = s 几何尺寸计算公式
14
齿轮与齿条比较
三、标准齿条 特点:1）齿廓为一直线，压力角α不变，也称为齿形角。
17 •
三、齿轮传动的中心距及啮合角（侧隙为零、顶隙为标准值）
1. 节圆 d' 、啮合角 a'
2.具有标准顶隙的中心距
a' = r1' + r2'= rf1 +c+ ra2
rf1
= r1 –(h*+c*) m +c* m + r2 + h*m
= r1 + r2 分度圆与节圆重合
标准中心距
a
3. 侧隙为零的中心距
{ 渐开线方程:
rK
=
——rb—
cosaK
invaK = tg aK - aK .
9
四、渐开线齿廓的啮合特点
1.啮合线为一直线
啮合线— 啮合点 (在固定平面上) 的轨迹线.
两齿廓所有接触点的公法线均重合,
P
传动时啮合点沿两基圆的内公切线移动。
作用力方向恒定
2.传动比恒定 公法线不变, 节点 P 为定点.
1.分度圆直径 dmz
2.基圆直径 db dcoas
3.齿顶高 ha ham
齿顶高系数
ha1或ha0.8
基准
正常齿制
4.齿根高 hf hacha mcm
顶隙系数 c0 .2或 5c0 .3 8. 齿距 pm
5.齿全高 hha hf 6. 齿顶圆直径 da d2ha 7. 齿根圆直径 df d2hf
2）与分度线平行的任一条直线上齿距 p 相等 p=m 15
内齿轮
da d 2ha d f d 2hf
1）齿廓内凹 2）根圆大于顶圆 3）顶圆必须大于基圆
任意圆齿厚16
§5 渐开线直齿圆柱齿轮传动
一、渐开线齿轮的啮合过程
理论啮合线段N1N2 实际啮合线段B1B2 齿廓工作段 二、正确啮合的条件
保证前后两对轮齿有可能同 时在啮合线上相切接触。
条件： pb1 pb2
pb1
db1
z1
d1coas1
z1
m1coas1
m1 = m2 = m
pb2
db2
z2
d2coas1
z2
m2coas2
a1 = a2 = a 正确啮合条件
传动比 i 1n1d2'db2d2z2 2 n2 d1' db1 d1 z1
速比
i12
=
—ww—21
=
—O2—P
O1P
为定值.
传动比恒定 10
3. 中心可分离性
i12 = —ww—21
=
—O2—P
O1P
=
—rrbb—12
若中心距略有误差
i12' = —ww—21'
=
—O2—' P
O1P
=
—rrbb—12
i12 = i12'
传动比不变
O1 rb1
P
rb2
O2
O1 rb1
P'
rb2
O2'
11
§4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸
一、名称和符号(外齿轮)
齿数Z
pse
d pz
齿距
令
齿槽宽 齿宽
齿厚 齿根高
齿顶高 齿顶圆
分度圆
齿根圆
p m 模数有标准系列（表10-1）
dmz pm
分度圆上模数和压力角均为标准值。
db dcoas
a = 20o、d、p、s、12 e .
二、基本参数和计算 (基本参数为 m、Z、a 和 h*a 、c* )
即:
i12
=
—ww—21
=
—O2—P O1P
齿廓啮合基本定律
共轭齿廓
一对齿廓的瞬时速比，等于该瞬时接触点的公法线, 截连心线为两段线段的反比。
P
w2
O2 5
齿廓啮合基本定律 传动比恒定的条件
i1 2
w1 w2
o2 p o1 p
O1
w1
不论两齿廓在何位置接触，过其接触 点所作两齿廓的公法线均须与连心线交于 一固定的点P（节点）。
第5章 齿轮机构及其设计
内容
•应用及分类
•齿轮的齿廓及其啮合特点
•渐开线标准齿轮的参数和几何尺寸
•渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
•渐开线齿廓的切制原理
•渐开线齿轮的变位修正
•斜齿圆柱齿轮传动
重点
•蜗杆传动
渐开线直齿圆柱齿轮外啮合
•圆锥齿轮传动
传动的基本理论和设计计算。 1
§1 齿轮机构的应用及分类
特点：传动准确、平稳、效率高、工作可靠且寿命长，适用
人字齿轮传动
3
圆锥齿轮传动(直齿、斜齿、曲线齿） 空间齿轮机构 交错轴斜齿轮传动
蜗杆传动.
4
§2 齿廓啮合基本定律
齿廓形状影响传动性能，若传动比
O1
w1
变化 从动轮转速不均匀惯性力、
振动、噪音传动精度。
分析可知： P为齿廓1、2 的瞬心 则
n
K
VP1 = VP2 w1O1PFra bibliotek= w2O2P
n
无侧隙啮合条件: S1' = e2' ; e1' = S2' ra2
标准齿轮: S = e = m/2
由于 m1 = m2
S1= e2 = e1= S2
▲当两标准齿轮按分度圆相切来安装, 则满足传动条件。 正确安装
a'
18 •
4.啮合角a' 与压力角a
① ∵ rb = rcosa = r'cosa'
节点位置固定 节点位置变化
节圆 圆形齿轮
n
节曲线 非圆齿轮
n
K
P
传动时，两节圆纯滚动。
理论上齿廓曲线无穷多，实际选用, 须考虑设计、 w2 加工、安装、维修等要求。
常用: 摆线、渐开线、圆弧线.
O2 6
§3 渐开线及渐开线齿廓
一、渐开线形成
F
VK
压力角 aK
K
rK 向径
发生线 基圆
aK
rb
qK
展角
基圆半径 rb
7
二、渐开线特性 1. BK = BA .
2. 法线切于基圆 .
3. BK = rK .
4. 渐开线形状取决于 rb . 5. 基圆内 无渐开线 .
rK K A
B
▲推论:
同一基圆上两条渐开线间 的公法线长度处处相等 (等于 两渐开线间的基圆弧长) 。
K1'
K1 B A1
K2
B'
K2'
A2
8
三、渐开线方程
1. rK = —co—srab—K 或
2. qK = ∠NOA - aK
cosaK = —rr—Kb
aK
K
N
rK aK
A
rb
qK
O
= —N—rbA— - aK = ——NrbK— - aK = tg aK - aK
令： invaK = tg aK - aK . . invaK 称渐开线函数.