重庆大学考研机械原理课件幻灯片
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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。
机械原理ppt课件
随着计算机科学、控制论、信息论等 学科的交叉融合，机械原理的研究领 域不断扩展，研究方法不断更新。
随着数学、力学等学科的发展，机械 原理开始形成较为完整的理论体系。
02
机构的结构分析
机构组成要素及运动副
机构组成要素
包括构件、运动副和约束等，是 机构的基本组成部分。
运动副
两构件直接接触并能产生一定相对 运动的连接称为运动副。根据接触 形式的不同，运动副可分为低副和 高副两类。
提高机械效率的方法
通过优化机械设计、采用高性能材料、降低摩擦和磨损等方式可 以提高机械效率。
机械的自锁
自锁现象的定义
自锁现象是指机械在某些特定条 件下，无法依靠自身力量进摩 擦系数、负载等因素有关。当机 械处于自锁状态时，无论输入多 大的力，机械都无法产生运动。
挠性转子的平衡方法
挠性转子的特点
与刚性转子相比，挠性转子在旋转过程中会发生弹性变形，导致不平衡量的动态变化。
挠性转子的平衡方法
主要包括影响系数法和模态平衡法。影响系数法通过测量和计算得到各校正平面上的不 平衡量，然后进行加重或去重操作；模态平衡法则针对挠性转子的振动模态进行平衡处
理。
机械速度波动的调节
感谢观看
克服自锁的方法
克服自锁的方法包括改变机械的 几何形状、增加驱动力矩、减小 负载等。在实际应用中，需要根 据具体情况选择合适的克服自锁
的方法。
06
机械的平衡与调速
机械平衡的目的及分类
机械平衡的目的
消除或减小因机械运动而产生的振动、噪音和不必要的动载荷，提高机械运转的平 稳性和可靠性。
机械平衡的分类
解析法的特点
精度高、适用范围广，可以处理复杂 机构的运动分析问题。
随着数学、力学等学科的发展，机械 原理开始形成较为完整的理论体系。
02
机构的结构分析
机构组成要素及运动副
机构组成要素
包括构件、运动副和约束等，是 机构的基本组成部分。
运动副
两构件直接接触并能产生一定相对 运动的连接称为运动副。根据接触 形式的不同，运动副可分为低副和 高副两类。
提高机械效率的方法
通过优化机械设计、采用高性能材料、降低摩擦和磨损等方式可 以提高机械效率。
机械的自锁
自锁现象的定义
自锁现象是指机械在某些特定条 件下，无法依靠自身力量进摩 擦系数、负载等因素有关。当机 械处于自锁状态时，无论输入多 大的力，机械都无法产生运动。
挠性转子的平衡方法
挠性转子的特点
与刚性转子相比，挠性转子在旋转过程中会发生弹性变形，导致不平衡量的动态变化。
挠性转子的平衡方法
主要包括影响系数法和模态平衡法。影响系数法通过测量和计算得到各校正平面上的不 平衡量，然后进行加重或去重操作；模态平衡法则针对挠性转子的振动模态进行平衡处
理。
机械速度波动的调节
感谢观看
克服自锁的方法
克服自锁的方法包括改变机械的 几何形状、增加驱动力矩、减小 负载等。在实际应用中，需要根 据具体情况选择合适的克服自锁
的方法。
06
机械的平衡与调速
机械平衡的目的及分类
机械平衡的目的
消除或减小因机械运动而产生的振动、噪音和不必要的动载荷，提高机械运转的平 稳性和可靠性。
机械平衡的分类
解析法的特点
精度高、适用范围广，可以处理复杂 机构的运动分析问题。
《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。
机械原理ppt课件
机械原理ppt课件
汇报人：
xx年xx月xx日
• 机械原理概述 • 机械系统组成 • 机械运动学与动力学 • 常用机构分析 • 机械系统设计 • 机械系统优化与仿真
目录
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规 律、力的传递和能量转换的一门 学科。
重要性
机械原理是机械工程学科的基础 ，对于机械设计、制造、维修和 性能优化具有重要意义。
01
02
03
汽车工业
汽车中的发动机、变速器 和底盘等关键部件的设计 和制造都涉及到机械原理 的应用。
航空航天
飞机和火箭等航空航天器 的设计和制造进程中，需 要运用机械原理来确保其 稳定性和可靠性。
机器人技术
机器人技术中需要运用机 械原理来设计机器人的运 动机构和控制机构，实现 精确的运动控制。
02
总结词
具有较大的传递力矩的能力。
详细描写
由于连杆机构中的构件之间是接触传递运动和力的，因此 能够承受较大的力矩，适用于传递较大功率的场合。
总结词
可以实现多种复杂的运动轨迹。
详细描写
通过改变连杆机构的构件尺寸、运动副的配置以及输入构 件的运动规律，可以实现多种复杂的运动轨迹，如往复摆 动、连续曲线等。
总结词
适用于高速、中等到重载的传动场合。
详细描写
凸轮机构适用于高速、中等到重载的传动场合，因为凸 轮与从动件之间的接触面积较小，能够承受较大的单位 压力，同时也能实现高速运动。
齿轮机构
总结词
实现回转运动最常用的一种机构。
详细描写
齿轮机构是实现回转运动最常用的机构之一，由两个或多 个齿轮通过齿廓相互啮合来实现回转运动，具有较高的传 动效率和精度。
汇报人：
xx年xx月xx日
• 机械原理概述 • 机械系统组成 • 机械运动学与动力学 • 常用机构分析 • 机械系统设计 • 机械系统优化与仿真
目录
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规 律、力的传递和能量转换的一门 学科。
重要性
机械原理是机械工程学科的基础 ，对于机械设计、制造、维修和 性能优化具有重要意义。
01
02
03
汽车工业
汽车中的发动机、变速器 和底盘等关键部件的设计 和制造都涉及到机械原理 的应用。
航空航天
飞机和火箭等航空航天器 的设计和制造进程中，需 要运用机械原理来确保其 稳定性和可靠性。
机器人技术
机器人技术中需要运用机 械原理来设计机器人的运 动机构和控制机构，实现 精确的运动控制。
02
总结词
具有较大的传递力矩的能力。
详细描写
由于连杆机构中的构件之间是接触传递运动和力的，因此 能够承受较大的力矩，适用于传递较大功率的场合。
总结词
可以实现多种复杂的运动轨迹。
详细描写
通过改变连杆机构的构件尺寸、运动副的配置以及输入构 件的运动规律，可以实现多种复杂的运动轨迹，如往复摆 动、连续曲线等。
总结词
适用于高速、中等到重载的传动场合。
详细描写
凸轮机构适用于高速、中等到重载的传动场合，因为凸 轮与从动件之间的接触面积较小，能够承受较大的单位 压力，同时也能实现高速运动。
齿轮机构
总结词
实现回转运动最常用的一种机构。
详细描写
齿轮机构是实现回转运动最常用的机构之一，由两个或多 个齿轮通过齿廓相互啮合来实现回转运动，具有较高的传 动效率和精度。
重庆大学机械原理例题选集PPT课件
解 (1)作机构运动简图
选取长度比例尺l
lAB/AB m/mm ，作出机 构运动简图。
.
400
45
A
1 E
2
1 B
4
180 5
6
F
400
lAB140 lBC420 lCD420
C 3 D
14
(2)速度分析
A
求vC 点C、B为同一构件上
的两点 vCvBvCB
1 E
1 B
4
5
大小 ? 1lAB ?
d e A
B2
.
C2 θ B1
H C1 d
7
例5 求图示六杆机构的速度瞬心。 解
瞬心数N6(65) 215
(1) 作瞬心多边形圆 P24
(2)直接观察求瞬心
(3)三心定理求瞬心
1
P36
P26
P34
6
2
P35
P25
3
2
P23
P12
5
3 P13
4
P46 4 P45
5
P14 . 1
P15
P16
6
8
P56
等效转动惯量中占的比例大。
等效阻力矩为
4
3 r3
M rF rr3 1 3F rr3 zz1 2zz2 3F 1rr3 2
等效驱动力矩MdM1，整个传动系统的等效力矩为 M eM dM rM dF 1rr32
.
22
例1 已知机构各构件
的尺寸、各转动副的半径r
和当量摩擦系数fv、作用在 构件3上的工作阻力G及其作
b
.
C 2
2
3
3
D p
e4(e5)
选取长度比例尺l
lAB/AB m/mm ，作出机 构运动简图。
.
400
45
A
1 E
2
1 B
4
180 5
6
F
400
lAB140 lBC420 lCD420
C 3 D
14
(2)速度分析
A
求vC 点C、B为同一构件上
的两点 vCvBvCB
1 E
1 B
4
5
大小 ? 1lAB ?
d e A
B2
.
C2 θ B1
H C1 d
7
例5 求图示六杆机构的速度瞬心。 解
瞬心数N6(65) 215
(1) 作瞬心多边形圆 P24
(2)直接观察求瞬心
(3)三心定理求瞬心
1
P36
P26
P34
6
2
P35
P25
3
2
P23
P12
5
3 P13
4
P46 4 P45
5
P14 . 1
P15
P16
6
8
P56
等效转动惯量中占的比例大。
等效阻力矩为
4
3 r3
M rF rr3 1 3F rr3 zz1 2zz2 3F 1rr3 2
等效驱动力矩MdM1，整个传动系统的等效力矩为 M eM dM rM dF 1rr32
.
22
例1 已知机构各构件
的尺寸、各转动副的半径r
和当量摩擦系数fv、作用在 构件3上的工作阻力G及其作
b
.
C 2
2
3
3
D p
e4(e5)
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。
2024版机械原理教程全套课件pdf
空间连杆机构的特点
空间连杆机构具有结构紧凑、运动灵活、能够实现复杂空间运动等优点。但同时也存在制造 困难、装配调整复杂等缺点。
2024/1/28
空间连杆机构的应用
空间连杆机构广泛应用于航空航天、机器人、汽车等领域，如飞机起落架收放机构、机器人 手臂关节等。
24
06
凸轮机构
Chapter
2024/1/28
摩擦轮传动的优缺点分析 优点包括传动平稳、噪音小、结构简单等；缺点 包括传动效率低、磨损严重、需要定期维护等。
2024/1/28
13
带传动
2024/1/28
带传动的原理和特点 利用张紧在带轮上的带与带轮之间的摩擦力或啮合来传递 运动和动力，具有结构简单、传动平稳、噪音小等特点。
带传动的应用和分类 广泛应用于各种机械传动系统中，根据带的形状和传动原 理可分为平带传动、V带传动、多楔带传动等。
研究机械系统在力作用下的运动规律和性能的科学。
机械系统动力学的研究对象
包括机构、机器、机器人等各种机械系统。
机械系统动力学的研究内容
主要包括机械系统的运动学、动力学、振动、稳定性等方面的研究。
2024/1/28
18
机械系统运动方程的建立与求解
01
02
03
运动方程的建立
根据牛顿第二定律和达朗 贝尔原理，建立机械系统 的运动方程。
2024/1/28
01 02 03 04
滑块机构
由连杆与滑块通过移动副连接而 成，如曲柄滑块机构、正弦机构 等。
特性
平面连杆机构具有结构简单、制 造方便、工作可靠、承载能力强 等优点，广泛应用于各种机械设 备中。
22
平面连杆机构的设计方法与步骤
机械原理考研PPT讲解
提
1. 掌握定轴轮系、周转轮系、 复合轮系传动比的计算方法。 2. 了解行星轮系中均布行星 轮数目与各轮齿数、传动比 的关系。
要
3. 齿轮系的功用。
(a) 平行轴轮系
Hale Waihona Puke 图9F01 定轴轮系9.1
齿轮系是指由一系列齿轮所
组成的齿轮传动系统，简称轮系 。 9.1.1 定轴轮系
概
述
平面轮系
5 2 4 3
1
2
2" Z2''=20
H Z1=36 4 Z4=84
5
所组成轮系的传动比为
3 0
1 3
1 H i 4 H
H 14 H 1 H 4
Z 2 Z 4 28 84 3.267 Z1 Z 2 36 20
1 H 2 Z 2 Z3 i (1) 3 H Z1 Z 2
H 13
H 1 H 3
Z2
Z2'
3 0代入上式
1 H Z 2 Z 3 101 99 0 H Z 1 Z 2' 100 100
H Z1
Z3
1 9999 1 i1H 1 H 10000 10000
H 13
H 1 H 3
H
1 i1H 1 3 2 H
Z3
Z1
图9.3F02 外齿轮周 转轮系的传动比
H 1 iH1 1 2
可见，该周转轮系可以实现 范围很大的传动比 。
例4
图9.3F02所示的外啮合周转轮系中，若Z1=100， Z2=50，
Z2'=90， Z3=60，求系杆 H 与齿轮 1 之间的传动比 i1H。
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。
机械原理完整ppt课件-2024鲜版
2024/3/28
31
计算机辅助设计在机械原理中的应用
CAD软件介绍
讲解CAD软件的基本功能、操作界面及常用命令，展示如何利用 CAD软件进行机械零件的设计。
三维建模与装配
介绍三维建模的基本概念和方法，演示如何利用CAD软件建立机械 零件的三维模型，并进行虚拟装配。
工程图生成与标注
讲解如何从三维模型生成工程图，以及如何进行尺寸标注、技术要求 等信息的添加。
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
微器等。
16
04 连杆机构与凸轮机构
2024/3/28
17
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20 Nhomakorabea4/3/28
1
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
2024/3/28
2
01 机械原理概述
2024/3/28
2024/3/28
6
机械原理的发展历程和趋势
2024/3/28
• 现代机械原理的发展：随着计算机技术和仿真技 术的广泛应用，机械原理的研究方法和手段不断 更新和完善。
7
机械原理的发展历程和趋势
机械原理课件试讲ppt
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
机器的特征： 1. 它们是由零件人为装配组合而成的实物体； 2. 各实物体之间具有确定的相对运动； 3. 能完成有用的机械功或转化机械能。 机构的特征：机构具有机器特征中的前两个特征。 机器与机械的共有特征决定了机器与机构可以统称为机械。 本课程研究的内容： 1. 机构结构分析的基本知识 2. 机构的运动分析 3. 机器动力学 4. 常用机构的分析与设计 5. 机构的选型及机械传动系统的设计 本课程研究的内容可以概括为两个方面，第一是介绍对已有机械进行 结构、运动和动力分析的方法，第二是探索根据运动和动力性能方面的要 求设计新机械的途径。
2. 局部自由度 在有些机构中，某些构件所产生的局部运动，并不影响其他构件的运 动。我们把这种局部运动的自由度称为局部自由度，如图所示。在计算机 构的自由度时，应从机构自由度的计算公式中将局部自由度减去。 对于图示凸轮机构自由度为
F=3×3-(2×3+1)-1=1
凸轮机构三维实体图
图2-12
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
3. 虚约束 在机构中，有些运动副带入的约束，对机构的运动实际上不起约束作 用，我们把这类约束称为虚约束。在计算机构的自由度时应将这类虚约束 除去。 机构中的虚约束常发生在下列情况： 1) 在机构中如果两构件用转动副联接其联接点的运动轨迹重合，则该 联接将带入1个虚约束。如图2—14所示的机构简图。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
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度，且为代数量。
21
差动轮系
1、 n 和H三者需要有两个为已知值，才能求解。
行星轮系
其中一个中心轮固定(例如中心轮n固定，即n0)
i1Hn
H 1
H n
1 H 0 H
1 1 H
i1Hn 1 i1H , i1H 1 i1Hn
定义 正号机构—转化机构的传动比符号为“”。 负号机构—转化机构的传动比符号为“”。
第四章 轮系及其设计
由一系列齿轮组成的齿轮传动系统称为轮系(Gear train)。
轮系应用举例
导弹发射快速反应装置
1
汽车后轮中的传动机构
2
第一节 轮系的类型
某些齿轮几何轴线 有公转运动
轮系
所有齿轮几何轴 线位置固定
定轴轮系 周转轮系 复合轮系
平面定轴轮系 空间定轴轮系 行星轮系(F1)
差动轮系(F2)
回转轴线有公转运动
中心轮(Central gear)K，又称为太阳轮(Sun gear) 系杆 (Crank arm)H，又称为行星架(Planet carrier)
输入输出构件 中心轮和系杆
基本构件 (Fundamental member)
两者回转轴线位 置固定并且重合
按基本构件的不同，周转轮系还可分为2KH型周转 轮 系 ， 3K 型 周 转 轮 系 等 。 在 工 程 实 际 中 应 用 最 多 的 是 2KH型的行星轮系。
13 3
n5
n5
28
复合轮系传动比
i15
n1 n5
21.24
齿轮5与齿轮１转向相同
38
例6 图示轮系中，已知1和5均为单头右旋蜗杆，各
轮齿数为z1 101，z2 99，z2 z4，z4 100，z5 100，
n11rmin，方向如图。求nH的大小及方向。
解 区分基本轮系
差动轮系 2、3、4、H
H
O1
O1 O3
O2 H
OH
1
1
1
3
2H
3H
O2
2
O3 O1
1H
1
32
O2
O1
H
O3
1
18
周转轮系转化机构中各构件的角速度
构件代号 原角速度
1
1
2
2
3
3
H
H
在转化机构中的角速度 (相对于系杆的角速度)
1H1H
2H2H 3H3H HHHH
周转轮系中所有基本构件的回转轴共线，可以根据周 转轮系的转化机构写出三个基本构件的角速度与其齿数之 间的比值关系式。已知两个基本构件的角速度向量的大小 和方向时，可以计算出第三个基本构件角速度的大小和方 向。
20
注意事项 ⑴ i 1Hn是转化机构中1轮主动、n轮从动时的传动比，其
大小和符号完全按定轴轮系处理。正负号仅表明在该轮系 的转化机构中，齿轮1和齿轮n的转向关系。
⑵ 齿数比前的“”、“”号不仅表明在转化机构 中齿轮1和齿轮n的转向关系，而且将直接影响到周转轮 系传动比的大小和正负号。
⑶ 1、 n 和H是周转轮系中各基本构件的真实角速
1
10100 10000
1 100
iH1 100
系杆H与齿轮１转向相反
30
结论 当各轮齿数相差很小时，周转轮系可获得很大的传动 比。 周转轮系输出构件的转向既与输入运动转向有关，又 与各轮齿数有关。 周转轮系各轮的转向应通过计算确定。
31
例2 图示轮系 ，已知z115，z225，z220，z360， n1200rmin，n350rmin，试求系杆H的转速nH的大小和 方向，⑴ n1、n3转向相同时；⑵ n1、n3转向相反时。
double planet carrier)
主周转轮系的系杆内有一个副 周转轮系，至少有一个行星轮 同时绕着3个轴线转动
34
1. 复合轮系传动比的计算方法
⑴ 正确区分基本轮系；
⑵ 确定各基本轮系的联系；
⑶ 列出计算各基本轮系传动比的方程式；
⑷ 求解各基本轮系传动比方程式。
基本周转轮系
区分基本周转轮系的思路
前一基本轮系的输出构件为后 一基本轮系的输入构件
串联型复合轮系(Series combined gear train)
封闭型复合轮系(Closed combined gear train)
轮系中包含有自由度为2的差 动轮系，并用一个自由度为1 的轮系将其三个基本构件中的 两个联接封闭
双重系杆型复合轮系 (Combined gear train with
14
2KH型行星轮系 32
H 1
15
3K型周转轮系 4 2 2 3
H 1
16
二、周转轮系的传动比计算 1. 周转轮系传动比计算的基本思路 原周转轮系的
转化机构
转化
周转轮系
假想的定轴轮系
转化机构的特点 各构件的相对运动关系不变
转化方法
给整个机构加上一个公共角速度(H)
17
3 2
H
32
3
O2
2
H OO3H
3
H
1
6
差动轮系 Differential gear train
2
3
H
1
7
复合轮系 Combined gear train
1
3
H
O
O
2 2
4
8
复合轮系 Combined gear train
2 35 6
H1 1
H2 4
9
第二节 定轴轮系的传动比
定义 轮系输入轴的角速度(或转速)与输出轴的角速
解 该轮系为负号机构的差动轮系n
i1H3
n1 nH n3 nH
z2z3 z1z2
25 60 5 15 20
nH
n1
5n3 6
n1、n3转向相同时
2 2 3
H 1
nH
200 5 50 6
75r/min 系杆H与齿轮1、3转向相同
n1、n3转向相反时
nH
200 550 6
25 r/min 3
系杆H与蜗轮2转向相同
r/
min
41
第五节 行星轮系的效率
H 1n
1.0
1H
H1
0.9 0.8
H1 1H
0.7
0.6
正号机构
H1 1H
负号机构
0.2 0.1
-10 -5 -2 -1 -0.5 -0.2 0 0.2 0.5 1 2
-0.1 -0.2 -0.5 -1 -2 -5 5
2 1 0.5
11 6
3 2 1.5 1.2 1 0.8 0.5 0 -1
2K-H型行星轮系效率曲线
5 10 i1H
0.2 0.1 iH1
-4
-9
i
H 1n
42
结论 1. 对于2KH型行星轮系负号机构，i1H1。无论是中 心轮1主动还是系杆H主动，轮系的效率均高于其转化机
z124 ， z233 ， z221 ， z378 ， z318 ， z430 ， z578 ， 求 传 动 比i15。
2
5
4
2
1
3
3
解 区分基本轮系
差动轮系 22、1、3、5(H)
差动轮系
定轴轮系 3、4、5
组合方式 封闭
定轴轮系传动比
i35
n3 n5
z5 z3
78 13 18 3
13 n3 3 n5
1
5
定轴轮系 1、 2、1、5、
6
5、4
1 n1
5
组合方式 封闭
定轴轮系传动比
i12
n1 n2
z2 z1
3
2 2 4
4
H
n2
n2
n1 i12
1 r/ min 99
蜗轮2转动方向向下
差动轮系
39
差动轮系 2、3、4、H 定轴轮系 1、 2、1、5、
5、4
1 6 1 n1
5 5
组合方式 封闭
定轴轮系传动比
z2z3 z1 z 2
正号机构
27
2
2
3
H 1
i1H3
1 H 3 H
z2z3 z1 z 2
正号机构
28
H
2
1
2 3
i1H3
1 H 3 H
z2z3 z1 z 2
正号机构
29
例 1 图 示 轮 系 ， 已 知 z1100 ， z2101 ， z2100 ， z399 ， 求 传 动 比 iH1 。 又 若 z3100 ， 其 它 各 轮 齿 数 不 变 ， iH1又为多少？
中心轮
啮合
系杆
支 承 行星轮
啮合
中心轮
几何轴线与系杆重合
几何轴线与系杆重合
35
2. 复合轮系传动比计算举例
例4 图示轮系，各轮齿数分别 为 z120 ， z240 ， z220 ， z330 ， z480，求轮系的传动比i1H。
解 区分基本轮系
1
3
H
O
O
行星轮系 2、3、4、H 定轴轮系 1 、2
22
常见2KH型周转轮系及其 转化机构传动比计算
32 H
1
i1H3
1 3
H H
z3 z1
负号机构
23
2
3
H
1
i1H3
1 3
H H
z3 z1
负号机构
24
3
2 2 H
1
i1H3
1 3
H H
z2z3 z1 z 2
负号机构
21
差动轮系
1、 n 和H三者需要有两个为已知值，才能求解。
行星轮系
其中一个中心轮固定(例如中心轮n固定，即n0)
i1Hn
H 1
H n
1 H 0 H
1 1 H
i1Hn 1 i1H , i1H 1 i1Hn
定义 正号机构—转化机构的传动比符号为“”。 负号机构—转化机构的传动比符号为“”。
第四章 轮系及其设计
由一系列齿轮组成的齿轮传动系统称为轮系(Gear train)。
轮系应用举例
导弹发射快速反应装置
1
汽车后轮中的传动机构
2
第一节 轮系的类型
某些齿轮几何轴线 有公转运动
轮系
所有齿轮几何轴 线位置固定
定轴轮系 周转轮系 复合轮系
平面定轴轮系 空间定轴轮系 行星轮系(F1)
差动轮系(F2)
回转轴线有公转运动
中心轮(Central gear)K，又称为太阳轮(Sun gear) 系杆 (Crank arm)H，又称为行星架(Planet carrier)
输入输出构件 中心轮和系杆
基本构件 (Fundamental member)
两者回转轴线位 置固定并且重合
按基本构件的不同，周转轮系还可分为2KH型周转 轮 系 ， 3K 型 周 转 轮 系 等 。 在 工 程 实 际 中 应 用 最 多 的 是 2KH型的行星轮系。
13 3
n5
n5
28
复合轮系传动比
i15
n1 n5
21.24
齿轮5与齿轮１转向相同
38
例6 图示轮系中，已知1和5均为单头右旋蜗杆，各
轮齿数为z1 101，z2 99，z2 z4，z4 100，z5 100，
n11rmin，方向如图。求nH的大小及方向。
解 区分基本轮系
差动轮系 2、3、4、H
H
O1
O1 O3
O2 H
OH
1
1
1
3
2H
3H
O2
2
O3 O1
1H
1
32
O2
O1
H
O3
1
18
周转轮系转化机构中各构件的角速度
构件代号 原角速度
1
1
2
2
3
3
H
H
在转化机构中的角速度 (相对于系杆的角速度)
1H1H
2H2H 3H3H HHHH
周转轮系中所有基本构件的回转轴共线，可以根据周 转轮系的转化机构写出三个基本构件的角速度与其齿数之 间的比值关系式。已知两个基本构件的角速度向量的大小 和方向时，可以计算出第三个基本构件角速度的大小和方 向。
20
注意事项 ⑴ i 1Hn是转化机构中1轮主动、n轮从动时的传动比，其
大小和符号完全按定轴轮系处理。正负号仅表明在该轮系 的转化机构中，齿轮1和齿轮n的转向关系。
⑵ 齿数比前的“”、“”号不仅表明在转化机构 中齿轮1和齿轮n的转向关系，而且将直接影响到周转轮 系传动比的大小和正负号。
⑶ 1、 n 和H是周转轮系中各基本构件的真实角速
1
10100 10000
1 100
iH1 100
系杆H与齿轮１转向相反
30
结论 当各轮齿数相差很小时，周转轮系可获得很大的传动 比。 周转轮系输出构件的转向既与输入运动转向有关，又 与各轮齿数有关。 周转轮系各轮的转向应通过计算确定。
31
例2 图示轮系 ，已知z115，z225，z220，z360， n1200rmin，n350rmin，试求系杆H的转速nH的大小和 方向，⑴ n1、n3转向相同时；⑵ n1、n3转向相反时。
double planet carrier)
主周转轮系的系杆内有一个副 周转轮系，至少有一个行星轮 同时绕着3个轴线转动
34
1. 复合轮系传动比的计算方法
⑴ 正确区分基本轮系；
⑵ 确定各基本轮系的联系；
⑶ 列出计算各基本轮系传动比的方程式；
⑷ 求解各基本轮系传动比方程式。
基本周转轮系
区分基本周转轮系的思路
前一基本轮系的输出构件为后 一基本轮系的输入构件
串联型复合轮系(Series combined gear train)
封闭型复合轮系(Closed combined gear train)
轮系中包含有自由度为2的差 动轮系，并用一个自由度为1 的轮系将其三个基本构件中的 两个联接封闭
双重系杆型复合轮系 (Combined gear train with
14
2KH型行星轮系 32
H 1
15
3K型周转轮系 4 2 2 3
H 1
16
二、周转轮系的传动比计算 1. 周转轮系传动比计算的基本思路 原周转轮系的
转化机构
转化
周转轮系
假想的定轴轮系
转化机构的特点 各构件的相对运动关系不变
转化方法
给整个机构加上一个公共角速度(H)
17
3 2
H
32
3
O2
2
H OO3H
3
H
1
6
差动轮系 Differential gear train
2
3
H
1
7
复合轮系 Combined gear train
1
3
H
O
O
2 2
4
8
复合轮系 Combined gear train
2 35 6
H1 1
H2 4
9
第二节 定轴轮系的传动比
定义 轮系输入轴的角速度(或转速)与输出轴的角速
解 该轮系为负号机构的差动轮系n
i1H3
n1 nH n3 nH
z2z3 z1z2
25 60 5 15 20
nH
n1
5n3 6
n1、n3转向相同时
2 2 3
H 1
nH
200 5 50 6
75r/min 系杆H与齿轮1、3转向相同
n1、n3转向相反时
nH
200 550 6
25 r/min 3
系杆H与蜗轮2转向相同
r/
min
41
第五节 行星轮系的效率
H 1n
1.0
1H
H1
0.9 0.8
H1 1H
0.7
0.6
正号机构
H1 1H
负号机构
0.2 0.1
-10 -5 -2 -1 -0.5 -0.2 0 0.2 0.5 1 2
-0.1 -0.2 -0.5 -1 -2 -5 5
2 1 0.5
11 6
3 2 1.5 1.2 1 0.8 0.5 0 -1
2K-H型行星轮系效率曲线
5 10 i1H
0.2 0.1 iH1
-4
-9
i
H 1n
42
结论 1. 对于2KH型行星轮系负号机构，i1H1。无论是中 心轮1主动还是系杆H主动，轮系的效率均高于其转化机
z124 ， z233 ， z221 ， z378 ， z318 ， z430 ， z578 ， 求 传 动 比i15。
2
5
4
2
1
3
3
解 区分基本轮系
差动轮系 22、1、3、5(H)
差动轮系
定轴轮系 3、4、5
组合方式 封闭
定轴轮系传动比
i35
n3 n5
z5 z3
78 13 18 3
13 n3 3 n5
1
5
定轴轮系 1、 2、1、5、
6
5、4
1 n1
5
组合方式 封闭
定轴轮系传动比
i12
n1 n2
z2 z1
3
2 2 4
4
H
n2
n2
n1 i12
1 r/ min 99
蜗轮2转动方向向下
差动轮系
39
差动轮系 2、3、4、H 定轴轮系 1、 2、1、5、
5、4
1 6 1 n1
5 5
组合方式 封闭
定轴轮系传动比
z2z3 z1 z 2
正号机构
27
2
2
3
H 1
i1H3
1 H 3 H
z2z3 z1 z 2
正号机构
28
H
2
1
2 3
i1H3
1 H 3 H
z2z3 z1 z 2
正号机构
29
例 1 图 示 轮 系 ， 已 知 z1100 ， z2101 ， z2100 ， z399 ， 求 传 动 比 iH1 。 又 若 z3100 ， 其 它 各 轮 齿 数 不 变 ， iH1又为多少？
中心轮
啮合
系杆
支 承 行星轮
啮合
中心轮
几何轴线与系杆重合
几何轴线与系杆重合
35
2. 复合轮系传动比计算举例
例4 图示轮系，各轮齿数分别 为 z120 ， z240 ， z220 ， z330 ， z480，求轮系的传动比i1H。
解 区分基本轮系
1
3
H
O
O
行星轮系 2、3、4、H 定轴轮系 1 、2
22
常见2KH型周转轮系及其 转化机构传动比计算
32 H
1
i1H3
1 3
H H
z3 z1
负号机构
23
2
3
H
1
i1H3
1 3
H H
z3 z1
负号机构
24
3
2 2 H
1
i1H3
1 3
H H
z2z3 z1 z 2
负号机构