哈尔滨工程大学机械原理课件第三章.
《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
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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。
机械原理课件B第三章
机械平衡的概念与类型
总结词
理解机械平衡的概念和类型是掌握机械原理 的基础。
详细描述
机械平衡是指机械系统在运动过程中，各部 分所受外力矩之和为零的状态。根据平衡状 态的性质，机械平衡可以分为动态平衡和静 态平衡两类。动态平衡是指机械系统在运动 过程中，各部分所受外力矩之和为零的状态 ，而静态平衡则是指机械系统在静止状态下
06 结论
本章总结
本章主要介绍了机械原理中的齿轮机 构，包括齿轮机构的分类、特点、工 作原理以及应用。
重点学习了齿轮机构的工作原理，包 括齿轮的啮合、传动比计算、齿轮的 几何尺寸计算等。
通过学习，我们了解了不同类型的齿 轮机构，如直齿、斜齿、锥齿等，以 及它们在不同场合的应用。
掌握了齿轮机构的设计计算方法，包 括齿轮的强度计算、润滑与维护等方 面的知识。
详细描述
机械是一种能够实现将输入的能量转换为输出能量、物料或信息的装置。它利用物理定律和自然力，通过各种运 动形式，完成特定的任务。根据不同的分类标准，机械可以分为多种类型，如按照功能可以分为传动机械、加工 机械、运输机械等。
机械系统的工作原理
总结词
机械系统的工作原理是通过输入的能量使机械元件产生预定的运动，从而实现能量的转 换和传递。
详细描述
机械系统由各种机械元件组成，如齿轮、轴承、连杆等，这些元件在输入能量的作用下 产生预定的运动。这些运动使得机械系统内部的能量得以转换和传递，最终输出所需的 能量、物料或信息。为了使机械系统正常工作，需要确保各元件之间的协调运动，这通
常需要通过传动机构来实现。
机械效率与性能指标
总结词
机械效率指的是机械系统输出能量与输入能量之比， 是衡量机械性能的重要指标。
数字化设计与仿真
机械原理第3版课件第三章
v
生无限值惯性力，并由此对凸轮产
生冲击
a
+∞
—— 刚性冲击
－∞
s = c0 c1 v = ds dt = c1 回程运动方程： a = dv dt = 0
边界条件
运动始点：=0, s=h 运动终点： = ，s=0
s = h (1 ) h v = ω a = 0 Nhomakorabeaf
从动件在运动起始、中点 和终止点存在柔性冲击 适用于中速轻载场合
f
O
f/2
4h2/f2
c)五次多项式运动规律 表达式为
v = ds / dt = C1 2C2 3C3 2 4C4 3 5C5 4 a = dv / dt = 2C2 2 6C3 2 12C4 2 2 20C5 2 3 s = C0 C1 C2 2 C3 3 C4 4 C5 5
推程边界条件
在始点处：=0, s1=0, v1=0, a1=0； 在终点处： = Φ s2=h, v2=0, a2=0； 解得待定系数为
C0=0,C1=0,C2=0,C3=10h/Φ 3,C4=-15/ Φ4,C5=6h/ Φ5
位移方程式为
S=10hφ 3/ Φ3-15hφ4/Φ4+6hφ5/Φ5
第二节
凸轮机构基本运动参数设计
一、凸轮工作转角的确定
二、从动件运动规律设计
一、凸轮工作转角的确定
s
*从动件在远停处对应 的转角s——远停角。
h
0
0
120º
s
180º
300º
360º
120º
哈工大机械学基础第3章03bk
公式中不加“＋” 或 “－”
68
例1（习题3-16） 图示为一钟表轮系，已知: z2=60 ， z3=8， z4=64 ， z5=28 ， z6=42 ， z8=64 ，求z1 、 z7各为多少?
69
例2（例3-3 ） 如图所示轮系中，蜗杆的头数 z1=1 ，右旋，蜗轮的齿数 z2=26。一对圆锥齿轮z3 =20，z4=21。一对圆柱齿轮z5=21， z6=28 。若蜗杆为主动轮，转速 n1=1500r/min ，试求齿轮 6 的转速n6和转向。
一. 变位齿轮产生
当
范成法加工
Z<17
时，又要避免根切
改变刀具和被加工齿轮的 位置
形成变位齿轮
27
二. 变位齿轮形成
刀具相对齿轮毛坯作前or后移动
刀具原来位置
齿轮节圆（分度圆）
刀具节线
刀具后退位置 刀具中线
28
三. 变位齿轮分类：
标准齿轮
齿条节线（中线）
齿轮节圆（分度圆） 齿条中线
正变位齿轮
刀具 外移
' 标准渐开线圆柱齿轮 20
Ⅴ 渐开线齿轮正确连续啮合条件
21
1.一对渐开线齿轮正确啮合条件
m1 m2 m
1 2
标准渐开线齿轮
20
22
2.一对渐开线齿轮连续啮合条件
B1 B2 重合度： 1 pb
通常取 1.2
23
（习题3-2）需要传动比i=3的一对标准渐开线直齿圆柱齿轮外 啮合传动，现有三个渐开线标准圆柱直齿轮，齿数为z1=20， z2=z3=60，齿顶圆直径分别为da1=44mm， da2=124mm， da3=139.5mm。问哪两个齿轮能正确啮合？并求中心距a。
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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。
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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
机械设计哈工大第1-3章
课程地位：工程图学、力学、金属工艺学、机械工程材料学、热处理、互换性与测量、机械原理是其先修课程。 是机械类、近机类专业主干课程，具有承前启后的作用。
本课程的性质、地位和任务
课程性质：设计性课程 技术基础课
学习机械设计课的主要任务： 培养学生： 初步树立正确的设计思想。 掌握设计或选用通用机械零部件的基本知识、理论和方法。 具有计算、绘图、查阅与运用技术资料的能力。 掌握本课程实验知识，获得实验技能。 了解机械设计的新发展，培养创新设计能力。
6
机械的组成
机械的组成
机械的组成
机械的组成
机械的组成
机械的组成
机械的组成
01
原动机----
02
发动机（汽油机或柴油机）
03
传动部分----
04
离合器、变速箱、传动轴和差速器
05
执行部分-----
06
车轮、悬挂系统及底盘
07
控制系统----
08
转向盘和转向系统、排档杆 刹车及其踏板、离合器踏板及油门
2.3.6 材料的供应情况 在满足使用要求的前提下，尽可能选用库存材料，或当地材料、国产材料。
机械零件的结构工艺性
零件的结构应与生产条件、批量大小及尺寸大小相适应
大批生产及有大型 设备时：宜采用模锻毛坯； 形状复杂、尺寸大时：宜采用铸造毛坯。
单件生产或小批生产时：宜采用焊接毛坯或自由锻毛坯。
机械部件：
专用零件：气轮机的叶片；内燃机曲轴 通用零件：齿轮；螺栓
机械零件：
是机械制造过程中不可分拆的最小单元
1
1.1.2 机械设计课的研究对象：
简单机械的设计 典型零部件的设计
2
机械设计课的重点内容：
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。
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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。