第六章 机械组成原理
机械手的动力学方程机械手的动力学...
T1
= [D11
-
D
2 1
2
D22
]J&&1
(6.36)
现在，取定 d1 = d2 = 1 ，m1 = 2，而对于三个不同的 m2 值，分别求出各个 系数： m2 = 1，表示机械手无负载情况；m2 = 4 ，表示有负载；m2 = 100 ，表 示位于外太空( 无重力环境 )的机械手的负载。在外太空，没有重力负载，允许
等效惯量 D11 = [(m1 + m2)d12 + m2d22 + 2m2d1d2cos(θ2 )] D22 = m2d22
耦合惯量 D12 = m2d22 + m2d1d2cos(θ2 )
向心加速度系数 D111 = 0 D122 = - m2d1d2sin(θ2 ) D211 = m2d1d2sin(θ2 ) D222 = 0
拉格朗日算子 L 定义为系统的动能 K 与势能 P 的差
L=K–P
(6.1)
系统的动能和势能可以用任何能使问题简化的坐标系统来表示， 并不一定要使用笛卡尔坐标。
动力学方程通常表述为
Fi
=
d dt
¶L ¶q&i
-
¶L ¶qi
(6.2)
其中，qi是表示动能和势能的坐标值，q&i 是速度，而Fi是对应的力或 力矩，Fi是力还是力矩，这取决于qi是直线坐标还是角度坐标。这 些力、力矩和坐标分别称为广义力、广义力矩和广义坐标。
(6.23) (6.24)
(6.25)
(6.26) (6.27) (6.28) (6.29)
哥氏加速度系数
D112 = D121 = - m2d1d2sin(θ2)
(6.30)
第六章-机械可靠性设计原理
S
同样分析方法：
按应力始终小于强度这一条件计算。干涉区内任取
一点δ1，则：
P[(1
d
2
)
(1
d
2
)]
g(1)d
P(S 1)
1 f (S )dS
R P(S ) g( )[ f (S)dS]d
■理论要点:
可靠性设计
• 应力:导致失效的任何因素; 强度:阻止失效发生的任何因素。
• 应力f(s),强度g(δ), 量纲相同，可放在同一坐标系中。
解： 当零件强度标准差为81MPa时
z S 850 380 470 5.1512
2
2 S
422 812 91.2414
R 1(z) 1(5.1512) (5.1512) 0.9999999
当零件强度标准差为120MPa时
可靠性设计
z S 850 380 470 3.6968
2
1
z2
e 2 dz
2
例6－1 已知某零件的工作应力及材料强度均为正态分
布，且应力的均值μS=380MPa,标准差σS=42MPa,材料 强度的均值为850MPa，标准差为81MPa。
可靠性设计
试确定零件的可靠度。另一批零件由于热处理不佳及 环境温度的较大变化，使零件强度的标准差增大至 120MPa。问其可靠度如何？
R
exp
1 2
2s
2 s 2
5
指数
es
正态
N , 2
R 1 exp
1 2
2 s
s2 2
6
指数
es
,
R
1
s
可靠性设计
第三节 机械静强度的可靠性设计
起重机的机械组成及工作原理
起重机的机械组成及工作原理
起重机使用原理:滑轮组由定滑轮和动滑轮组成，每个定滑轮改变一次力的方向，每个动滑轮节省一半力，不同的起重机使用不同的原理，施工起重机的工作原理是杠杆原理。
驱动(桥式起重机)的工作原理是桥串的原理。
或者可以说是抛物线原理。
起重机是指在一定范围内对重物进行垂直升降和水平升降的多作用起重机械。
又名鹤。
起重机按结构通常分为悬臂式起重机和桥式起重机。
臂式起重机:包括塔式起重机、门式起重机、浮式起重机、自行起重机、由桅杆和臂架组成的桅杆起重机、沿墙运行的壁式起重机和安装在船舶甲板上的甲板起重机等。
桥式起重机:包括桥式起重机、门式起重机、托架桥式起重机和缆索桥式起重机(用载重缆索代替桥式起重机)等。
起重机是如何工作的?起重机主要由起升机构、运行机构、变幅机构、回转机构和金属结构组成。
起升机构是起重机的基本工作机构，多由悬挂系统和卷扬机组成，也可通过液压系统起吊重物。
2024版《机械设计基础》第六章齿轮传动
安全系数
在强度计算中引入安全系数，以保证齿轮 在极端工况下仍能安全可靠地工作。
齿轮疲劳寿命预测方法
疲劳寿命概念
齿轮在循环载荷作用下，经过一定次 数的应力循环后发生疲劳破坏的寿命。
影响因素
齿轮的疲劳寿命受多种因素影响，如 材料性能、制造工艺、润滑条件和使 用环境等。
预测方法
基于疲劳累积损伤理论，结合齿轮的 受力分析和材料特性，采用试验或数 值模拟等方法预测齿轮的疲劳寿命。
确定合理的齿轮参数
包括模数、齿数、压力角、螺旋角等， 以满足传动比、承载能力和传动平稳 性等要求。
保证齿轮的精度和强度
通过合理的制造工艺和材料选择，确 保齿轮具有足够的精度和强度，以承 受传动过程中的载荷和冲击。
考虑润滑和冷却
为齿轮传动装置提供适当的润滑和冷 却，以减少磨损、降低温度和防止腐 蚀。
典型齿轮传动装置实例分析
齿轮热处理工艺选择及优化
退火
消除齿轮内部应力，降低硬度，便 于加工。
正火
提高齿轮硬度和强度，改善切削性 能。
淬火
使齿轮获得高硬度和高耐磨性，提 高齿轮使用寿命。
回火
消除淬火产生的内应力，稳定齿轮 尺寸，提高韧性。
齿轮制造工艺流程简介
01
02
齿轮毛坯加工
包括锻造、铸造、焊接等工艺， 获得齿轮的基本形状。
齿轮传动具有传动比准确、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等 优点。同时，齿轮传动也具有制造和安装精度要求高、成本较高等缺 点。
齿轮传动分类及应用
分类
根据齿轮的轴线相对位置，齿轮传动可分为平行轴齿轮传动、 相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动。根据齿轮的齿形，齿轮传 动又可分为直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿等。
《机械原理》笔记
《机械原理》*号内容第一章概论第一节本课程的研究内容什么是机器、机构?机器的三特征：１)由一系列的运动单元体所组成。
2)各运动单元体之间都具有确定的相对运动。
3）能转换机械能或完成有用的机械功以代替或减轻人们的劳动。
具有以上1、2两个特征的实体称为机构。
构件——由一个或多个零件连接而成的运动单元体。
零件——机器中的制造单元体。
第二节机构的分析与综合及其方法机构分析:对已知机构的结构和各种特性进行分析。
机构综合:根据工艺要求来确定机构的结构形式、尺寸参数及某些动力学参数。
机构综合的内容: 1.机构的结构综合2.机构的尺度综合3.机构的动力学综合。
机构的结构综合：主要研究机构的组成规律。
机构的尺度综合（或运动学综合）：研究已知机构如何按给定的运动要求确定其尺寸参数.概括为四类:(1)刚体导引:当机构的原动件做简单运动时，要求刚体连续地变换其位置。
(2)函数变换：使机构某从动件的运动参数为原动件运动参数的给定函数。
（3）轨迹复演：使连杆上某点的轨迹能近似地与给定曲线复合。
（4)瞬时运动量约束:按构件在某些特定位置时的运动量来设计机构的结构参数。
准点——符合预定条件的几个位置。
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。
减小结构误差的途径是：合理确定准点的分布。
可按契比谢夫零值公式配置准点。
第三节学习本课的方法1．注意基本理论与基本方法之间的联系2. 用工程观点学习理论与基本方法3．注意加强感性认识和实践性环节第二章机构的结构分析第一节概述构成机构的基本要素——构件运动副运动链运动副:两构件间直接接触且能产生某些相对运动的联接称为运动副。
约束---对构件间运动的限制。
运动副元素—运动副参加接触的部分。
空间运动副和约束的关系。
平面机构中只有Ⅳ级副和Ⅴ级副。
(为什么？）低副－-－副元素为面接触(如移动副、转动副);高副－－-－副元素为点(线）接触。
运动链---构件由运动副连接而成的系统。
机构—选定机架,给相应的原动件，其余构件作确定运动的运动链。
凿岩爆破工程精品课程讲义教程-6机械凿岩原理与凿岩机械
6 岩石对牙轮有很大的滚动阻力，牙轮便在钻头旋转 的摩擦阻力作用下绕自身的轴线自转。
装药机械
装药机械
装药机械
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深孔凿岩机械（牙轮钻机）
1 在我国中、大露天矿钻凿d200mm孔径以上的炮孔 ，广泛使用牙轮钻机。
2 属于旋转冲击式破碎岩石，机体通过钻杆给钻头施 加足够大的轴压力和回转扭矩。
3 牙轮钻头在岩石上边推进边回转，使牙轮在孔底滚 动中连续地切削、冲击破碎岩石。
4 被破碎的岩碴不断被压气从孔底吹至孔外，直至形成 炮孔。
按凿岩工具 破碎岩石的原理
冲击式凿岩
旋转式凿岩
冲击式凿岩
当钎头在冲击力作用下凿到岩石上时，钎刃 便切入其中。此时，钎刃下方和旁侧的岩石 被破坏，形成一条凿沟A—A；随后将钎头 转动一个角度，再进行下一次冲击，形成第 二条凿沟B—B。若钎头的冲击力足够大， 转动角度适合，两条凿沟之间的扇形岩体， 在凿B—B凿沟的同时，就会被剪切破坏。 上述过程循环往复，钎头便不断凿碎岩石， 炮眼就可逐渐加深。但必须及时排除岩粉， 并对凿岩机施以轴向推力，使钎刃可靠地接 触眼底岩石，才能更有效地破岩。
炮孔种类的划分
炮眼按深度分为浅孔、中深孔和深孔3种。一般把深度小于5m的炮眼称为浅孔， 把深度在5m~15m之间的叫中深孔，而深度大于15m的炮孔称为深孔。钻凿不同 深度的炮眼应采用不同的凿岩机械，因此，凿岩机械可相应地分为浅孔凿岩机械、 中深孔凿岩机械和深孔凿岩机械。
液压钻车
TROCK712.TROCK812系列全液压钻车
第六章机械凿岩原理与凿岩机械
1
凿岩原理
2
凿岩机类型及其适用范围
机械原理教案
机械原理教案平面机构的组成原理分析 1.平面机构的组成原理任何机构中都包含原动件、机架和从动件系统三部分。
由于机架的自由度为零，每个原动件的自由度为1，而机构的自由度等于原动件数，所以，从动件系统的自由度必然为零。
杆组：自由度为零的从动件系统。
基本杆组：不可再分的自由度为零的构件组合称为基本杆组，简称基本组。
杆组的结构式为：l p n 23机构的组成原理：把若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上，就可组成新的机构，其自由度数目与原动件的数目相等。
在进行新机械方案设计时，可以按设计要求根据机构的组成原理，创新设计新机构。
在设计中必须遵循的原则：在满足相同工作要求的前提下，机构的结构越简单、杆组的级别越低、构件数和运动副的数目越少越好。
2．平面机构的结构分析对已有机构或已设计完的机构进行运动分析和力分析时，首先需要对机构进行结构分析，即将机构分解为基本杆组、原动件和机架，结构分析的过程与由杆组依次组成机构的过程正好相反。
通常称此过程为拆杆组。
拆杆组时应遵循的原则：从传动关系离原动件最远的部分开始试拆；每拆除一个杆组后，机构的剩余部分仍应是一个完整的机构；试拆时，按二级组试拆，若无法拆除，再试拆高一级别的杆组。
3．平面机构的高副低代法目的：为了使平面低副机构结构分析和运动分析的方法适用于含有高副的平面机构。
概念：用低副代替高副方法：用含两个低副的虚拟构件代替高副 高副低代必须满足的条件： 1.替代前后机构自由度不变 2.替代瞬时速度加速度不变对于一般的高副机构，在不同位置有不同的瞬时替代机构。
经高副低代后的平面机构，可视为平面低副机构。
第三章平面机构的运动分析和力分析基本要求：1．掌握速度瞬心的概念，平面机构速度瞬心的数目及确定方法，学会用速度瞬心法对现有机构进行速度分析；2．掌握用相对运动图解法对机构进行速度分析的方法；3．掌握机构运动分析的复数矢量法，了解矩陈法；4．掌握平面机构力分析中的动态静力分析法，能够对给出机构用解析法建模并进行机构运动分析和力分析。
第六章 轮式工程机械驱动桥
从上面的公式可以得到如下结论 1、当左右半轴转速不等时，角速度就不等，行星齿轮除 以角速度公转外，并以角速度’绕自身轴线自转，实现 差速作用； 杨忠炯制作
2、快速半轴增加的转速 （或角速度）等于慢速半轴 减少的转速（或角速度）， 快慢半轴转速（或角速度） 之和为差速器壳转速（或角 速度）的两倍，这一点是由 轮式机械差速成器的具体结 构决定的，因为左右半轴齿 轮齿数相等； 3、当=0， 1=- 2，相当于架修驱动桥时，刹住传动 轴，扳动车轮的情况，这时差速器由行星轮系变成了定轴 轮系； 4、当2=0， 1=2 ，相当于机械左轮陷入泥泞中，左 轮附着系数太小，就以两倍于差速器壳的转速旋转，右半 杨忠炯制作 轴不转，差速器成为速比为2的行星齿轮传动。
杨忠炯制作
轮式工程机 械驱动桥的 组成(五大部 分)：
主传动、差速器、半轴、轮边减速器、后桥壳。
杨忠炯制作
第一节
差速器
一、差速器原理 轮式工程机械动力由传动轴、主传动并经差速器传给左 右半轴，再由左右半轴传给轮边减速器进而传给轮胎。 轮胎式机械左右 两侧的驱动轮不 能由一根整轴驱 动。 因为轮式机械在 运行过程中，左右两 侧的驱动轮经常需要 以不同的角速度旋转。 差速器视频
为了提高工程机械的越野性能，克服普通差速器这 一不足，限滑差速器，带差速锁的差速器就属于前一种。
杨忠炯制作
现代的轮式自行式铲运 机的差速器，前桥多采用 带气控差速成锁的普通差 速器（如图6-2所示），后 桥多采用牙嵌自锁式差速 器，亦称牙嵌式自由轮差 速器。当一侧车轮打滑， 后者可自动将扭矩全部传 到另一侧车轮，无需操纵， 国外常称之为不打滑型 （NoSPIN型）。 这种牙嵌离合器式差速锁结构简单、制造容易。但 要在打滑停车后或即将过泥泞路时，停车接合。行驶到 杨忠炯制作 良好地面时及时分离，并且不宜接合过早与分离过晚。
机械设计键连接解析
1．键联接的类型选择
根据联接的工作和使用要求，结合各类键联接的特点选择键的 类型（传递转矩要求、对中性要求、轴上零件是否要求滑移、 轴上零件位置要求，是否要求承受轴向力），一般优先选用 普通平键的A型键，再考虑C型键 。
2．键尺寸的选择 包括截面尺寸（键的宽度b、高度h）和长度L。 根据轴的直径，从标准中选择确定b和h；根据轴上零件的
轮毂宽度B来初定键的长度，再标准化。
L B 5 ~ 10mm
但导向平键则按轮毂的长度及其移动距离确定键长。 键的标记示例：键（B或C）20×90 GB1096-79
3．平键联接的强度校核
1）受力情况
挤压力：N·d/2=T
2）失效形式及计算准则
普通平键联接（静联接）： 工作面压溃，按挤压强度 准则计算，即σP≤[σ]p；
槽及尖角，减少了应力集中，故可传递较大的转矩。
（2）弹性环联接
弹性环联接（亦称胀紧联接）是利用轴、毂孔和锥形弹性环 之间接触面上产生的摩擦力来传递转矩和轴向力的。
(3)圆锥面过盈联接——轴端 液压装卸法：装、卸时注入高压油（过盈量大、重载） 螺纹联接:毂微量移动（过盈小、轻载）
9.2 销 联 接
强度计算公式
假定：①工作面上受力均匀，且各个齿受力均匀；
②挤压力N作用在平均直径处dm。
静联接： P
2000 T
zhld m
p
动联接：p 2000 T p
zhld m
§9 其它联接
9.1 无键联接
凡是不用键或花键的轴毂联接，统称为无键联接。 （1）型面联接 型面联接装拆方便，能保证良好的对中性；联接面上没有键
其设计为选择性设计，包括类型选择和尺寸选择，然后进行强 度校核。 1．类型选择 2．尺寸选择 根据轴径D，按标准确定zxDxdxb（齿宽），同时确定定心 方式。 3．强度校核计算 受力：与平键受力相同 失效形式：压溃（静联接），磨损（动联接） 计算准则：挤压强度准则σP≤[σ]p； 耐磨性准则p≤[p] 。
机械原理典型例题第六章齿轮
(6)当渐开线圆柱齿轮的齿数少于 时，可采用___A_的办法来避免根切。 A. 正变位 B. 负变位 C. 减少切削深度
(7)一对渐开线直齿圆柱标准齿轮的实际中心距大于无侧隙啮合中心距时， 啮合角___A_分度圆上的压力角，实际啮合线____B_。 A. 大于 B. 小于 C. 等于 A. 变长 B.变短 C.不变
角为20°，其余参数(包括齿数、模数、压力角、齿制、齿宽等)
均相等，则该两对齿轮传动时的重合度相等。 X
(13)渐开线直齿圆锥齿轮的标准参数取在齿宽中点处。X (14)直齿圆锥齿轮背锥上的齿廓曲线是球面渐开线. X
17
3.填空题：
1）渐开线直齿圆柱齿轮传动的主要优点为 定传动比、可,和分性 。
2）渐开对线于齿在廓恒上定K转点矩的的压传力动角中应，是轮齿间正压力的大所小夹和的方锐向角始，终齿不廓变上各点
15
2.判断题：
(1)一对能正确啮合传动的渐开线直齿圆柱齿轮，其啮合角一定为20°。X (2)渐开线标准齿轮的齿根圆恒大于基圆。 X (3)影响渐开线齿廓形状的参数有Z、α等，但同模数无关。 X (4) m,α，ha*,c*都是标准值的渐开线直齿圆柱齿轮，一定是标准直齿圆
柱齿轮。 X (5)渐开线直齿圆柱外齿轮，不管是标准的，还是变位的，其齿顶压力角
(1)轮坯由滚齿机传动机构带动，以w=1/22.5rad/s的角 速度转动。在切制标准齿轮时，滚刀轴向截面的齿条 中线相对于轮坯中心的距离L应等于多少？这时滚刀轴 向截面齿条移动速度V刀等于多少？
（2）如滚刀位置和齿条移动速度不变，而轮坯的角速 度w=1/23.5rad/s，则此时被切齿数为多少？它相当于 哪种变位齿轮？变位系数x为多少？
机械原理 第六章 机械的平衡
二. 刚性转子的动平衡计算(Dynamic balance)
1. 动不平衡
——在转子运动的情况下才能显示出来的不平衡现象。
对于 b/D>0.2 的转子，其质量不能
再视为分布在同一平面内，即使质 心在回转轴线上，由于各惯性力不 在同一回转平面内，所形成惯性力 偶仍使转子处于不平衡状态。
m1 m2
工程中符合这种条件的构件有:多缸平衡 加装平衡配重，可以平衡 由 m B 所产生的离心惯性力和滑 块的一部分往复移动惯性力。
总
结
基本要求：掌握刚性转子的静平衡、动平衡的原理和方法；了 解平面四杆机构的平衡原理。 重 难 点：掌握刚性转子的静平衡、动平衡的原理和方法。 点：刚性转子动平衡概念的建立。
分别按每个平衡基面建立质径积的平衡方程式，用图解法求 解出两平衡基面的平衡质量的大小及方位。
II
F2
F2II
m2 r2
I
F1II
r3 m3 F3
F2I
r1
F1I
F3II l3 l2
m1
F1
F3I l1 L
m3 I r3 I mbI rbI
m3 II r3 II
m2 I r2 I m1 I r1 I
2)利用平衡质量平衡 S’1 m1 图示机构中，构件2的质量m2可以 A 1 用两个集中在B和C两点的两个质 量替换：
m'
添加平衡质量m’、m”之 后，使机构的质量中心落在AD 连线上固定点S处。使机构达到 平衡。
2. 部分平衡 1)利用非对称机构平衡 利用两组非对称机构，运动 过程所产生的惯性力方向相反， 互相抵消一部分。
静平衡条件
me = mbrb + m1r1 + m2r2= 0
第六章机械分离萃取与浸出设备
过滤过程的机理
滤饼过滤(表面过滤)：过滤介质为织物、 多孔材料或膜等，孔径可大于最小颗粒 的粒径。过滤初期，部分小颗粒可以进 入或穿过介质的小孔，后因颗粒的架桥 作用使介质的孔径缩小形成有效的阻挡。
被截留在介质表面的颗粒形成滤渣层（滤饼），透过滤饼层的 则是被净化了的滤液。 随着滤饼的形成，真正起过滤介质作用的是滤饼，而非过滤介 质本身，故称作滤饼过滤。 滤饼过滤主要用于含固量较大（>1%）的场合。
转筒真空过滤机
过滤操作：转筒旋转一周，每一个扇形过滤室依次完成真空 过滤、洗涤、脱水、吸干滤饼和压缩空气吹松、刮刀卸料、 反吹清洗表面等全部操作，相应分为过滤区、洗涤脱水区、 卸料区和表面再生区等几个不同的工作区域。
转筒转速多在0.1～3 r/min，浸入悬浮液中的吸滤面积约占总 表面的30～40%。滤加压送入或借真空泵进 行抽吸，滤液穿过滤布进入丝网构成的 中空部分并汇集于下部总管流出，颗粒 则沉积在滤布上形成滤饼，当滤饼达到 一定厚度时停止过滤。视悬浮液的性质 和操作压强的大小，滤饼厚度通常在 5~35mm之间。
滤浆
3
1
滤液 2
淤泥
过滤结束后，根据要求可通入洗涤液对滤饼进行洗涤，洗涤 液的行程和流通面积与过滤终了时滤液的行程和流通面积相 同，在洗涤液与滤液的性质接近的情况下，洗涤速率约为过 滤终了时速率。可用振动或压缩空气及清水等反吹卸滤渣。
板框压滤机的操作压强一般在0.3~1.0Mpa之间。 优点：结构简单紧凑，过滤面积大并可承受较高的压差。
缺点：间歇式操作，所费的装、折、清洗时间较长，劳动强 度大，生产效率较低。
板框式压滤机主要用于含固量较多的悬浮液过滤。
板框压滤机
XAZ /2000-UB系列
机械设计基础课件 第六章 带传动
O1 n1
F0 F1 O2
30/115
工作中
第三节 带传动工作情况分析
有效拉力 F 由工作条件确定
31/115
1000P F v
带轮之间的产生的摩擦力也越大 有效拉力可否无限大？
功率 圆周速度
带速一定时，传递的功率越大，有效拉力越大，要求带与
带 传 动
摩擦型 传动
带剖面
V 带
多楔带 圆形带
具体应用
窄形V带、
汽车V带、
宽V带等
啮合型 传动
同步带
第二节 带传动类型及工作原理
二、摩擦型带传动 传动带张紧在主、从动轮上产生张紧力 带与两轮的接触面间产生摩擦力 主动轮旋转时，正压力产生摩擦力拖拽带 运动，同样带拖拽从动轮旋转
14/115
d1
d2
第二节 带传动类型及工作原理
类型： 按带的截面形状，分为 平带传动 V带传动 多楔带传动 圆形带传动等具体型式。
15/115
第二节 带传动类型及工作原理
截面为矩形 内表面为工作面 带挠性好 带轮制造方便 适合于两轴平行，转向相同的
平带传动
16/115
远距离传动 轻质薄型的平带广泛用于高速 传动，中心距较大等场合
许多工作机的转速需要能根据工作要求进行调整， 而依靠原动机调速往往不经济，甚至不可能，而用 传动装臵很容易达到调整速度的目的
传动装置
（3） 改变运动形式
5/115
原动机的输出轴常为等速回转运动,而工作机要求的 运动形式则是多种多样的,如直线运动, 螺旋运动,间 歇运动等,靠传动装臵可实现运动形式的改变 （4） 增大转矩 工作机需要的转矩往往是原动机输出转矩的几倍或 几十倍，减速传动装臵可实现增大转矩的要求 （5） 动力和运动的传递和分配 一台原动机常要带动若干个不同速度,不同负载的工 作机,这时传动装臵还起到分配动力和运动的作用。
机械原理知识点归纳总结范文
机械原理知识点归纳总结范文第一章绪论基本概念：机器、机构、机械、零件、构件、机架、原动件和从动件。
第二章平面机构的结构分析机构运动简图的绘制、运动链成为机构的条件和机构的组成原理是本章学习的重点。
1.机构运动简图的绘制机构运动简图的绘制是本章的重点，也是一个难点。
为保证机构运动简图与实际机械有完全相同的结构和运动特性，对绘制好的简图需进一步检查与核对（运动副的性质和数目来检查）。
2.运动链成为机构的条件判断所设计的运动链能否成为机构，是本章的重点。
运动链成为机构的条件是：原动件数目等于运动链的自由度数目。
机构自由度的计算错误会导致对机构运动的可能性和确定性的错误判断，从而影响机械设计工作的正常进行。
机构自由度计算是本章学习的重点。
准确识别复合铰链、局部自由度和虚约束，并做出正确处理。
(1)复合铰链复合铰链是指两个以上的构件在同一处以转动副相联接时组成的运动副。
正确处理方法：k个在同一处形成复合铰链的构件，其转动副的数目应为(k-1)个。
(2)局部自由度局部自由度是机构中某些构件所具有的并不影响其他构件的运动的自由度。
局部自由度常发生在为减小高副磨损而增加的滚子处。
正确处理方法：从机构自由度计算公式中将局部自由度减去，也可以将滚子及与滚子相连的构件固结为一体，预先将滚子除去不计，然后再利用公式计算自由度。
(3)虚约束虚约束是机构中所存在的不产生实际约束效果的重复约束。
正确处理方法：计算自由度时，首先将引入虚约束的构件及其运动副除去不计，然后用自由度公式进行计算。
虚约束都是在一定的几何条件下出现的，这些几何条件有些是暗含的，有些则是明确给定的。
对于暗含的几何条件，需通过直观判断来识别虚约束；对于明确给定的几何条件，则需通过严格的几何证明才能识别。
3.机构的组成原理与结构分析机构的组成过程和机构的结构分析过程正好相反，前者是研究如何将若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上，以组成新的机构，它为设计者进行机构创新设计提供了一条途径；后者是研究如何将现有机构依次拆成基本杆组、原动件及机架，以便对机构进行结构分类。
机械工艺制造基础课程第六章-2
2）制造基准 工序基准：在工序 简图上用来确定本 B 工序加工表面加工 后的尺寸、形状、 位置的基准。 工序 尺寸的起点也是工 序基准。
a A E
O
b C D E
F
O O
F
O
a)
b)
定位基准：是工件在夹具或机床上定位时，
用以确定工件在工序尺寸方向上相对于刀具的 正确位置的基准。 度量基准：用于检验已加工表面的尺寸及各 表面之间位置精度的基准。 装配基准：在机器装配中， 用于确定零件或 部件在机器中正确位置的基准。 必须指出，作为定位基准的点或线，总是以具 体表面来体现的，这种表面称为基面。
工件装夹方法
直接找正装夹—— 精度高，效率低，对工人技术水平 高 划线找正装夹—— 精度不高，效率低，多用于形状复 杂的铸件 夹具装夹—— 精度和效率均高，广泛采用
找正线
加工线
直接找正安装
flash
毛坯孔
划线找正安装
flash
工件在夹具上装夹（滚齿夹具）
基准及其分类 按基准的作用不同，常 把基准分为设计基准和 制造基准两大类。 1）设计基准 在设计零件图样时， 用 以确定其他点、线、面 位置的基准称为设计基 准。
◆互为基准原则 【例】主轴零件精基准选择
轴径 轴径 锥孔
◆自为基准原则 【例】床身导轨面磨削加工
主轴零件精基准选择
导轨磨削基准选择
【例】铰孔、拉孔、研磨 【例】浮动镗刀块镗孔
外圆研磨示意图
浮动镗刀块
1—工件 2—镗刀块 3—镗杆
◆便于装夹原则——所选择的精基准，应能保证工件定位准 确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便。
欠定位
工件加工时必须限制的自由度未被完全限制，称为欠定 位。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。
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
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回章首§6-2 平面机构的运动简图§6-3 机构的类型§6-1 机器的组成第六章机械组成原理§6-4 机构应用回章首机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息。
机器由、和组成。
§6-1 机器的组成电动大门示意图汽车、火车、拖拉机、起重机、坦克、飞机、车床、铣床、刨床、机器人、传真机、打印机等原动机机械运动系统控制系统机器组成示意图首首机器组成示意图原动机传动装置工作执行装置控制系统首电动大门示意图门柱减速器电动机连杆机构大门围墙首（1）电动机：把电能转换为机械能的机器（2）内燃机：把热能转换为机械能的机器（3）一次能源型原动机：直接利用自然界中能源的机器1.原动机把其它形式的能量转化为机械能的机器。
原动机为机器的运转提供动力分类首(图)电动机、内燃机、风力机首2.机械运动系统机器的传动系统和工作执行系统统称机械的运动系统装载车和汽车吊对比图回章首3.机械的控制系统（1）电气控制系统的基本要求（2）控制对象（3）机械控制系统的发展趋势软件伺服控制原理框图1）满足机械的动作要求或工艺条件。
2）电气、电子元件合理，工作安全可靠。
3）停机时，控制系统的电子元器件不应长期带电。
4）有较强的抗干扰能力，避免误操作现象发生。
5）便于维护与管理，经济指标好。
6）使用寿命长。
7）自动控制系统中应设置紧急手动控制装置。
1）对原动机进行控制三相异步电三相异步电机控制电路原理图2）对电磁铁的控制直流电机的控制电路原理图回章首机控制电路原理图三相异步电机控制电路原理图回章首机的控制电路原理图直流电机的控制电路原理图回章首软件伺服控制原理框图微型计算机D/A 转换A/D 转换伺服放大器伺服电机速度发电机脉冲编码器回章首§6-2平面机构的运动简图1.构件的基本概念2.运动副的基本概念3.运动链4.机构5.机构运动简图6.平面机构的自由度计算回章首1. 构件的基本概念（1）零件：指组成机器的最小制造单元。
（2）构件：指组成机器的最小运动单元。
构件可能是一个零件，也可能是几个零件的刚性组合。
构件回章首构件回章首转动副：两构件之间的相对运动为转动移动副：两构件之间的相对运动为移动运动副元素：形成运动副的点、线、面部分元素运动副的代表符号：在绘制机构运动简图时常用圆圈表示转动副，方块表示移动副，两曲线表示高副。
2. 运动副的基本概念两构件之间的可动联接，叫做运动副按接触方式按两构件之间的相对运动方式低副：两构件之间以面接触形式形成的运动副高副：两构件之间以点或线形式接触而形成的运动副分类运动副表示方法回章首运动副表示方法回章首3. 运动链分类运动链是若干构件通过运动副相联接后组成的可动系统1）按构件间的相对运动方式2）按各个构件是否封闭平面运动链：各构件在一个平面或平行平面内运动的运动链，称为平面运动链。
空间运动链：各构件不在一个平面或平行平面内运动的运动链，称为空间运动链。
闭链：各构件首尾封闭的运动链，称为闭链。
开链：各构件首尾不封闭的运动链，称为开链。
运动链的表示方法回章首运动链表示方法图（a）为闭链；图（b）为开链；图（c）不是运动链，为桁架。
（构件间无相对运动）回章首4.机构机构是具有一个固定构件的可动运动链。
图（a ）中，固定构件4，可得到闭链机构。
图（b ）中，固定构件1，可得到开链机构。
回章首5.机构运动简图用简单的线条和运动副的代表符号表示机器的组成情况和运动情况的图形,如按比例尺画出，则称之为机构运动简图。
否则为机构示意图长度比例尺或m/mm)mm ()m (图中尺寸实际尺寸=l μ（1）画法：1）找出原动件和从动件2）使机构缓缓运动，观察其组成情况和运动情况3）沿主—从动件的传递路线找出构件数目和运动副的数目与种类4）选择大多数构件所在平面为投影面5）测量各运动副之间的尺寸，用运动副表示各构件的联接，选比例尺画出各构件，从而完成机构运动简图的设计。
（2）实例：鄂式破碎机的机构运动简图回章首鄂式破碎机的机构运动简图回章首自由构件在平面内有三个自由度，n 个构件有3n 个自由度。
与其它构件联接后就受到约束。
一个平面低副提供2个约束，个低副提供2个约束;一个平面高副提供1个约束，个高副提供个约束，则机构自由度为：F =6.平面机构的自由度计算l P l P h P h P hL 23P P n --（2）机构具有确定运动的条件（1）自由度计算机构的自由度等于机构的原动件数目，机构具有确定的运动。
机构的自由度由机构的属性决定，而机构的原动件由人来确定。
首物体在平面坐标系中的运动首机构具有确定运动的条件图（a）中，F=1，有一个原动件即有确定的运动图（b）中，F =2，有二个原动件即有确定的运动首§6-3 机构的类型1.机构的基本型2.机构的组合1)机构的基本型（一）2)机构的基本型（二）首1)机构的基本型（一）（1）全转动副四杆机构的基本型（2）含有一个移动副四杆机构的基本型（3）含有二个移动副四杆机构的基本型（4）圆柱齿轮传动机构的基本型（5）圆锥齿轮传动机构的基本型（6）蜗杆传动机构的基本型（7）内啮合行星齿轮传动机构的基本型（8）直动从动件平面凸轮机构的基本型（9）摆动从动件平面凸轮机构的基本型首（1）全转动副四杆机构的基本型曲柄摇杆机构的机构简图首（2）含有一个移动副四杆机构的基本型曲柄滑块机构的机构简图。
首（3）含有二个移动副四杆机构的基本型正弦机构的机构简图首（4）圆柱齿轮传动机构的基本型圆柱齿轮传动机构的基本型（5）圆锥齿轮传动机构的基本型首斜齿圆锥齿轮传动机构和曲齿圆锥齿轮传动机构（6）蜗杆传动机构的基本型首延伸渐开线圆柱蜗杆传动机构，渐开线圆柱蜗杆传动机构首（7）内啮合行星齿轮传动机构的基本型摆线针轮传动机构、谐波传动机构、内平动齿轮传动机构、活齿传动机构首（8）直动从动件平面凸轮机构的基本型直动从动件平面凸轮机构的基本型首（9）摆动从动件平面凸轮机构的基本型摆动从动件平面凸轮机构的基本型回章首2)机构的基本型（二）（17）间歇运动机构的基本型（15）螺旋传动机构的基本型（16）电磁传动机构的基本型（14）液、气传动机构的基本型（12）带传动机构的基本型（13）链传动机构的基本型（11）摆动从动件圆柱凸轮机构的基本型（10）直动从动件圆柱凸轮机构的基本型首圆柱凸轮机构的基本型首带、链传动机构的基本型a)带传动b) 链传动首液、气传动的基本型回章首传动机构的基本型图b) 电磁传动机构的基本型a)螺旋传动机构的基本型传动机构的基本型首间歇运动机构的基本型a) 为外棘轮机构的基本型，b) 为外槽轮机构的基本型首2.机构的组合各种机构的巧妙组合是机械创新设计的重要手段之一。
其组合方法可分为各类基本机构的串行联接、并行联接、封闭式联接、叠加联接五种。
不同的联接方式所产生的机构系统不同，串行联接、并行联接、混合联接、叠加联接所组成的机构系统称为机构组合系统，封闭式联接所组成的机构系统称为组合机构系统。
回章（1）机构的串联组合首串联组合: 前一个机构的输出构件与后一个机构的输入构件联接在一起。
特征: 基础机构和附加机构都是单自由度机构，组合后各机构的特征保持不变。
串联组合方法:I型串联: 联接点选在作简单运动的构件上.II型串联: 联接点选在作复杂平面运动的构件上。
机构的串联组合框图串联机构示意图首机构的串联组合框图a) I 型串联b) II 型串联机构1机构2机构1机构2首a)图：齿轮、组成的齿轮机构为附加机构，连杆机构ABCD 为基础机构。
附加齿轮机构中的输出齿轮2与基础连杆机构输入件AB 固接，形成I 型串联机构。
B)图：齿轮、和系杆OA 组成的行星轮系机构为基础机构，滑块机构ABC 为附加机构。
曲柄AB 与作复杂平面运动的行星轮固接，称为II 型串联机构串联机构示意图a) b)1Z 2Z 1Z 2Z（2）机构的并联组合首并行联接:若干个单自由度基本机构的输入构件连接在一起，保留各自的输出运动；或若干个单自由度机构的输出构件连接在一起，保留各自的输入运动；或有共同的输入构件与输出构件的联接。
特征:各基本机构具有相同的自由度，且各机构特征不变。
并联组合中。
各基本机构的特性不变，其组合结果仍为机构的组合系统。
I型并联各机构有共同的输入件，保留各自输出运动的联接方式；II型并联:各机构有不同的输入件，保留相同输出运动的联接方式；III型并联:各机构有共同的输入运动和共同的输出运动的联接方式.首并联组合示意框图a)I 型并联b)II 型并联c)III 型并联图6-26 并联组合示意框图机构1机构j 机构1机构j 机构1机构j首并联组合机构示意图首（3）机构的封闭式联接组合机构的封闭式组合示意框图封闭组合机构示意图。