机械原理课件第八版
机械原理课件第八版
欢迎来到机械原理课件第八版！通过这个课件，我们将一起探索机械原理的 基础知识，并深入了解物体的力学特性和运动力学的基本概念。
课件内容概述
本课件主要包括机械原理的基础介绍、物体的力学特性、运动和力学的基本 定义、质点、刚体和力的概念、平衡条件和动力学方程、应用实例和习题解 析，以及结论和要点。
结论和要点
通过学习本课件，我们希望大家能够掌握机械原理的基本概念和应用，并能 够将其应用于实际工程和设计中。
质点、刚体和力的概念
了解质点、刚体和力的概念对于机械原理的应用非常重要。我们将研究这些 概念以及它们的重要性。
平衡条件和动力学方程
学习平衡条件和动力学方程是理解机械原理的关键。我们将解释这些概念，并通过实例和习题进行深入探讨。
Hale Waihona Puke 应用实例和习题解析在这个部分，我们将通过实际的应用实例和习题解析来帮助大家更好地理解 机械原理的应用和实践。
机械原理基础介绍
在这个部分中，我们将介绍机械原理的基本概念和重要性，以及与机械设计 和工程相关的基础知识。
物体的力学特性
了解物体的力学特性对于理解机械原理至关重要。在这个部分中，我们将研 究物体的质量、惯性和重心。
运动和力学的基本定义
学习机械原理的关键是掌握运动和力学的基本概念。我们将详细讨论位移、速度、加速度和力的相关定义。
机械设计第八版(高等教育出版社)PPT课件
直线型特性线弹簧具有不变的刚 度；非直线性特性线弹簧具有变刚度， 称为变刚度弹簧。
弹簧特性线有：直线型、刚度渐 增型、刚度渐减型或几种的组合。
主讲：胡昌军
概述2
概述
三、弹簧变性能 弹簧变性能：是指弹簧变形后所储存的能量。 如加载曲线与卸载曲线不重合，则两者围成的面积，表示在弹簧变形 过程中，因摩擦消耗的能量。 摩擦消耗的能量越大，则弹簧的吸振能力越强。
荷性质等有关，见表15－2。
三、圆柱螺旋弹簧的制造
许用应力
螺旋弹簧的制造工艺包括：
卷制→挂钩的制作或端面圈的精加工→热处理→工艺试验及强压处理。
冷卷：用于簧丝直径 d＜8～10mm的弹簧。 卷制分为：
热卷：卷成后必须进行淬火、中温回火等处理。
强压处理可以提高弹簧的承载能力。
详细介绍
主讲：胡昌军
§15-3 圆柱螺旋弹簧的设计计算 §15-3圆柱螺旋弹簧的设计计算1
8G FD d243n8FGC3dn
最大工作载荷 Fmax 作用下的变形量λmax：
压缩弹簧和无初应力的拉簧：
m
a
x
8Fm a xC3n Gd
主讲：胡昌军
详细介绍
圆柱螺旋弹簧计算6
圆柱螺旋弹簧的设计计算
有初应力的拉簧：
max8(FmaG xFd0)C3n
弹簧的有效圈数 n：
压缩弹簧和无初应力的拉簧：
第十五章 弹簧
§15-1 概述 §15-2 圆柱螺旋弹簧的结构、材料、许用应力及制造 §15-3 圆柱螺旋弹簧的设计计算 §15-4 受变载荷圆柱螺旋弹簧的强度计算
主讲：胡昌军
§15-1概述
§15-1 概 述
1．弹簧的功用
弹簧是一种弹性的元件，它具有刚度小、变形大、在载荷作用下易产 生较大弹性变形等特点，在各类机械中应用十分广泛。
《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 西工大第八版第7章 机械的运转及其速度波动的调节
把具有等效转动惯量，作用有等效力矩的等效构件称
为机械系统的等效动力学模型。
13
Je Je (1)
Me Me (1,1,t)
d
[
J
e
(1
)
12
2
]
M
e
(1
,
1,
t
)1dt
Me
1
Je
个等对效于转一动个构单件自的由运度动机的械研系究统。的该运构动件学具研有究等，效Fi可转g.简动1化惯1-为量1 对Je，其其一
上作用有等效力矩Me。
等效转动惯量是等效构件具有的假想转动惯量，等效构件的 动能应等于原机械系统中所有运动构件的动能之和。
等效力矩是作用在等效构件上的一个假想力矩，其瞬时功率 应等于作用在原机械系统上的所有外力在同一瞬时的功率之和。
把具有等效转动惯量，其上作用有等效力矩的等效构件就称为 原机械系统的等效动力学模型。
(,) / 2]
M
Med () M
e (,)d
er
(
)
d
[
J
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2
2
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M
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dt
非线性微分方程
32
d[Je ()2 / 2] M e (,)d
1 2
2dJe ()
Je
( )d
Me
( , )d
i1 i
J ei J e (i1 ) J ei
29
选取齿轮3为等效构件,Je为常数
* Je
d
dt
2
2
dJ e
d
Me
Me ()
机械设计第八版西工课件
Ff为悬垂拉力，与链条松边的垂度和传动的布置方式有关。
在上述各式中，P 为传递的功率（kW)；v为链速(m/s)；q为单位长度链 条的质量(kg/m)。
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设计C时o，p链y节ri数gh以t取2为0偶19数-为2宜01，9这A样s可pose Pty Ltd.
避免使用过渡链节，因为过渡链节会使链的承 载能力下降。
滚子链的规格和主要参数
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§9-6 滚子链传动的设计计算 §9-7 链传动的布置、张紧和润滑
链传动的特点及应用
链传动是依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。
特点及应用1
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Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
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滚子链链轮的结构和材料
度的链传动中，链传动的承载能力主要取决于链板的疲劳强度；随着链轮
转速的增高，链传动的多边形效应增大，传动能力主要取决于滚子和套筒
1机械设计总论-机械设计第八版西北工业大学机械原理及机械零件教研室ppt课件
§2-5 机械零件应满足的基本要求
（四〕经济性要求
零件的经济性首先表现在零件本身的生产成本上。设计零件时， 应力求设计出耗费〔包括钱财、制造时间及人工〕最少的零件。
螺纹的断裂.swf
要降低零件的成本，首先要采用轻型的零件结构，以降低材料 消耗；采用少余量或无余量的毛坯或简化零件结构，以减少加工工 时。这些对降低零轮齿根部的折件断.swf 成本均有显著的作用。工艺性良好的结构就意 味着加工及装配费用低，所以工艺性对经济性有着直接的影响。
（一〕整体断裂
零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时，由于某一危险 截面上的应力超过零件的强度极限而发生的断裂，或螺纹的断裂.swf者零件在受变 应力作用时，危险截面上发生的疲劳断裂均属此类。例如螺栓的断 裂、齿轮轮齿根部的折断等。
轮齿根部的折断.swf
轮齿根部的折断.swf
螺纹的断裂.swf
§2-4 机械零件的主要失效形式
（四〕破坏正常工作条件引起的失效
有些零件只有在一定的工作条件下才能正常地工作。例如： 螺纹的断裂.swf
液体摩擦的滑动轴承，只有在存在完整的润滑油膜时才能正常 地工作；带传动，只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时 才能正常地工作轮齿根部的折断.swf；高速转子，只有其转速与系统的固有频率错 开时才能正常地工作等。如果破坏了这些必备的条件，则将发 生不同类型的失效。例如：滑动轴承将发生过热、胶合、磨损 等形式的失效；带传动将发生打滑的失效；高速转子将发生共 振从而使振幅增大，以致引起断裂的失效等。
（一〕避免在预定寿命期内失效的要求
3．寿命
螺纹的断裂.swf
• 有的零件在工作初期虽然能够满足各种要求，但在工作一定 时间后，却可能轮齿根部的折断.swf由于某些原因而失效。这个零件正常工作延续 的时间就叫零件的寿命。 • 影响零件寿命的主要原因有：材料的疲劳，材料的腐蚀以及 相对运动零件接触表面的磨损。
机械原理第八版第四章
2
2r 2R
轴端接触面
取环形微面积 ds = 2πρdρ， 设 ds 上的压强p为常数，则其正压 力dFN = pds ，摩擦力dFf = fdFN = fρds， 故其摩擦力矩 dMf为
dMf = ρdFf = ρfpds
运动副中摩擦力的确定(7/8)
总摩擦力矩Mf为 R Mf =∫r ρ fpds = 2π f ∫r pρR2dρ 1）新轴端 对于新制成的轴端和轴承，或很少相对运动的 各接触面压强处处相等, 即 p=G/[π (R2-r2)] = 常数， 轴端和轴承， ,则 2 Mf = fG(R3-r3)/(R2-r2) 3 2）跑合轴端 轴端经过一定时间的工作后，称为跑合轴端。 此时轴端和轴承接触面各处的压强已不能再假定为处处相等。而 较符合实际的假设是轴端与轴承接触面间处处等磨损，即近似符 合 pρ＝常数的规律。则 Mf = 2πf∫r (R pρ) ρdρ
其功为正功， 称为驱动功或输入功。 （2）阻抗力 阻止机械运动的力。 其特征： 与其作用点的速度方向相反或成钝角； 其功为负功，称为阻抗功。 1）有效阻力 （工作阻力） 其功称为有效功或输出功； 2）有害阻力 （非生产阻力） 其功称为损失功。
§4-3 运动副中摩擦力的确定
1．移动副中摩擦力的确定 （1）摩擦力的确定 移动副中滑块在力F 的作用下右移时, 所受的摩擦力为 Ff21 = f FN21 FN21 1
FR21
φ
FN21
Ff21
1 2
v12 F
运动副中摩擦力的确定(5/8)
二、转动副总反力的确定 1）根据力的平衡条件，确定不计摩擦时总反力的方向； 2）计摩擦时的总反力应与摩擦圆相切； ρ = fv r 3）总反力FR21 对轴心之矩的方向必与轴颈1相对轴承2的相对 角速度的方向相反。 G
机械原理（第8版）
机械原理（第8版）第1章绪论§1-1 本书研究的对象及内容§1-2 学习机械原理课程的目的§1-3 如何进行机械原理课程的学习§1-4 机械原理学科发展现状简介第2章机构的结构分析§2-1 机构结构分析的内容及目的§2-2 机构的组成及分类§2-3 机构运动简图§2-4 机构具有确定运动的条件及最小阻力定律§2-5 机构自由度的计算§2-6 计算平面机构自由度时应注意的事项§2-7 平面机构的组成原理、结构分类及结构分析§2-8 机构结构的型综合及其设计思考题及练习题阅读参考资料第3章平面机构的运动分析§3-1 机构运动分析的任务、目的和方法§3-2 用图解法作机构的运动分析§3-3 用解析法作机构的运动分析思考题及练习题阅读参考资料第4章平面机构的力分析§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 考虑摩擦时机构的受力分析§4-5 不考虑摩擦时机构的动态静力分析思考题及练习题阅读参考资料第5章机械的效率和自锁§5-1 机械的效率§5-2 机械的自锁思考题及练习题阅读参考资料第6章机械的平衡§6-1 机械平衡的目的及内容§6-2 刚性转子的平衡计算§6-3 刚性转子的平衡实验§6-4 转子的许用不平衡量和许用不平衡度§6-5 平面机构的平衡思考题及练习题阅读参考资料第7章机械的运转及其速度波动的调节§7-1 概述§7-2 机械的运动方程式§7-3 机械运动方程式的求解§7-4 稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节§7-5 机械的非周期性速度波动及其调节§7-6 考虑构件弹性时的机械运转简介思考题及练习题阅读参考资料第8章连杆机构及其设计§8-1 连杆机构及其传动特点§8-2 平面四杆机构的类型及应用§8-3 平面四杆机构的基本知识§8-4 平面四杆机构的设计§8-5 平面多杆机构§8-6 空间连杆机构简介思考题及练习题阅读参考资料第9章凸轮机构及其设计§9-1 凸轮机构的应用及分类§9-2 推杆的运动规律§9-3 凸轮轮廓曲线的设计§9-4 凸轮机构基本尺寸的确定§9-5 凸轮机构的分析与反求设计§9-6 高速凸轮机构简介思考题及练习题阅读参考资料第10章齿轮机构及其设计§10-1 齿轮机构的特点及类型§10-2 齿轮的齿廓曲线§10-3 渐开线齿廓及其啮合特点§10-4 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸§10-5 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动§10-6 渐开线齿廓的切制原理与根切现象§10-7 渐开线变位齿轮简介§10-8 斜齿圆柱齿轮传动§10-9 直齿锥齿轮传动§10-10 蜗轮蜗杆传动§10-11 其他齿轮传动简介§10-12 齿轮机构动力学简介思考题及练习题阅读参考资料第11章齿轮系及其设计§11-1 齿轮系及其分类§11-2 定轴轮系的传动比§11-3 周转轮系的传动比§11-4 复合轮系的传动比§11-5 轮系的功用§11-6 行星轮系的效率§11-7 行星轮系的类型选择及设计的基本知识§11-8 其他新型行星齿轮传动简介思考题及练习题阅读参考资料第12章其他常用机构§12-1 棘轮机构§12-2 槽轮机构§12-3 擒纵机构§12-4 凸轮式间歇运动机构§12-5 不完全齿轮机构§12-6 星轮机构§12-7 非圆齿轮机构§12-8 螺旋机构§12-9 带有挠性元件的传动机构§12-10 组合机构§12-11 含有某些特殊元器件的广义机构思考题及练习题阅读参考资料第13章机器人机构及其设计§13-1 概述§13-2 机器人的分类及主要技术指标§13-3 机器人机构的运动分析§13-4 机器人机构的静力和动力分析§13-5 机器人机构的设计思考题及练习题阅读参考资料第14章机械系统的方案设计§14-1 概述§14-2 机械工作原理的拟定§14-3 执行构件的运动设计和原动机的选择§14-4 机构的选型和变异§14-5 机构的组合§14-6 机械系统方案的拟定§14-7 机械系统方案拟定举例§14-8 现代机械系统发展情况简介思考题及练习题阅读参考资料参考文献。
机械原理课件第八版ppt课件
连杆机构
凸轮机构
齿轮机构
一部机器可能包含多种类型的机构，也可能只包含一种机构。
什么是机构呢？
机构可以定义为：是一个具有确定的机械运动的构件
系统，或称它是用来传递运动和动力的可动装置。
15
“机械原理”是一门从力学原理的角度研究机械的组成 、分析与设计基本理论的课程，是一门技术基础课。
在《机械原理》课程中要研究以下内容： 1、机构的分析
机械原理
第一章 绪论
哈尔滨工业大学对象与内容
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？
2
普通车床
3
数控车床
4
主轴
数控铣床， 这是一种 机器，主 要用来加 工平面和 曲面。
安装 铣刀 工作台
5
锯床
6
7
数控剪板机
31
50mm 38mm
短程地对地导弹电舵机
50mm
50mm
直流伺服电机（100W）
重量<0.7 kg 额定输出扭矩 45 Nm 最大输出扭矩 80 Nm
电动机转速 4200 rpm 输出转速 13 rpm
32
执行机构用于实现机器的功能，如机床的刀架、机器人的手爪等。
该机器人的手爪协调运动夹持球体实现任 意运动，这是一种智能型机器人。
12
美国山迪亚国家实 验室的科学家，成 功研制了相信是世 界最小的微型机械 人，这微型机械人 体积只有四分之一 立方寸，体重小於 一盎司。
世界最小的微型机械人 World's smallest robot
13
什么是机器呢？ 机器是一种人为实物组合的具有确定机械运动
机械原理 西工大第八版第3章 平面机构的运动分析
ω2
VP13
ω
3、平面高副机构 凸轮机构：已知：机构尺寸及 ω1 求：v2
• 解：①按比例作图 ② 求瞬心 ③v2 = vP12 = ω1lP12P13
ω
∞
§3-3 用矢量方程图解法作机构的速度 及加速度分析
1. 基本原理和作法 （1）同一构件上两点间的运动矢量关系
vC＝vB＋vCB t n aC＝aB+aCB＝aB＋aCB ＋aCB
第三章
平面机构的运动分析
§3-1 机构运动分析的任务、目的和方法 §3-2 用速度瞬心法作机构的速度分析
§3-3 用矢量方程图解法作机构的速度及 加速度分析
§3-4 综合运用瞬心法和矢量方程图解法 对复杂机构进行速度分析 §3-5 用解析法作机构的运动分析 返回
§3-1 机构运动分析的任务、目的和方法
例3-1 平面铰链四杆机构 解 K＝6 P12 P13 P23
P14 P24 P34
（
（
练习
（
∞
∞
（
二、速度瞬心在机构速度分析中的应用 1、铰链四杆机构
已知图示机构尺寸，构件1以等角速度ω1回转，求： ω3、 ω2、vc…
解：①按一定比例μl（m/mm）作机构简图
②求瞬心 ③求ω3 ∵P13为杆1、3的 瞬心而得：
1） 速度多边形及加速度多边形； 2） 速度影像及加速度影像。
（2）两构件上重合点间的运动矢量关系 vD5＝vD4＋vD5D4 k r aD5＝aD4＋aD5D4 ＋aD5D4
k 哥氏加速度的大小：aD5D4 ＝2ω4vD 5D4 ；
方向：将vD5D4沿ω4转过90°的方向。
用矢量方程图解法作机构的速度 及加速度分析(2/2)
机械原理第八版第二章
§2-3 机构运动简图
在对现有机械进行分析或设计新机器时，都需要绘出其机构 运动简图 一、机构运动简图
1.影响构件运动的因素
机构中各构件的运动是由原动件的运动规律、各运动副的类
型和机构的运动尺寸（确定各运动副相对位置的尺寸）决定的。
与构件的实际形状（高副机构运动副元素除外）、断面尺寸、 组成构件的零件数目及固连方式无关
表示方法将各部分画出，即可得机构运动简图
§2-3 机构运动简图
4.标示 应注明比例尺及单位：μl=实际尺寸/图示尺寸 mm/mm 机架画出阴影线 原动件要画出表示运动方向的箭头 构件用阿拉伯数字编号 运动副位置处用大写字母标示
§2-3 机构运动简图
【例2-1】 活塞泵机构运动简图绘制 【例2-2】 内燃机机构运动简图绘制
2.铰链五杆机构 ⑴ 给定1个独立运动 ⑵ 给定2个独立运动
§2-4 机构具有确定运动的条件
二、机构具有确定运动的条件 1.机构的自由度 机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称为
机构的自由度，其数目常用F表示
2.机构具有确定运动的条件
机构的原动件数目应等于机构的自由度数目F
如果原动件数<F，则机构的运动将不确定 如果原动件数>F，则会导致机构最薄弱环节的损坏
局部自由 度 局部自由度
复合铰链 虚约束
§2-7 平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
一、平面机构的组成原理
1.基本杆组 不能再拆的最简单的自由度为零的构件组称为基本杆组，简 称杆组 2.机构的组成原理 任何机构都可看作是由若干个基本杆组依次连接于原动件、 机架或基本杆组上而构成的，这就是机构的组成原理
②除去相同约束的运动副、虚约束和局部自由度
机械原理第八版第二章讲解
§2-2 机构的组成及分类
⑷ 运动副分类 ① 根据运动副引入的约束度的不同分
Ⅰ级副、Ⅱ级副、…Ⅴ级副
② 根据运动副元素的不同分
高副、低副
③ 根据构成运动副的两构件之间的相对运动不同分
转动副（回转副或铰链）、移动副、螺旋副、球面副
2
3
1
4
2 3
1 4
Байду номын сангаас平面闭式运动链 空间闭式运动链
23
1
4
平面开式运动链
4
3
5
2 1
空间开式运动链
§2-2 机构的组成及分类
4.机构 ⑴ 机构
2 从动件
具有固定构件的运动链称为机构
3
⑵ 机构的组成
4
机构中的固定构件称为机架
1原动件
机架
机构中按给定的已知运动规律独立运动的构件称为原动件
常在其上画表示运动方向的箭头
二、机构运动简图的绘制 1.分析机构 ⑴ 首先确定原动件和执行构件（最后输出运动的构件） ⑵ 然后沿着运动传递路线从原动件开始搞清楚原动件的运动 是如何经过传动部分传递到执行构件的 ⑶ 最后搞清楚机构由多少构件组成、各构件间运动副的类型 以及各运动副所在的相对位置（转动副的转动中心、移动副的方 位直线、高副的接触点）
第二章 机构的结构分析
§2-1 机构结构分析的内容及目的 §2-2 机构的组成及分类 §2-3 机构运动简图 §2-4 机构具有确定运动的条件 §2-5 机构自由度的计算 §2-6 计算平面机构自由度时应注意的事项 §2-7 平面机构的组成原理、结构分类及结构分析
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机械原理第八版课后练习答案(西工大版)(孙恒等)ppt课件
编辑版pppt
2-14 图示是为高位截肢的人所设汁的一种假肢膝关节机构。该机构能保持人行走的稳定性。 若以胫骨 1 为机架，试绘制其机构运动简图和计一算其自由度，并作出大腿弯曲时的机构运 动简图。 解 把胫骨 l 相对固定作为机架．假肢膝关节机构的机构运动简图如图
1)取比例尺绘制机构运动简图 2)分析是否能实现设计意图
f 33241 0不合理
∵ f 0，可改为
2-12 图示机构为一凸轮齿轮连杆组合机构，试绘制其机构示意简图并计算自由度。
解：
编辑版pppt
f 38210211 2-16 试计算图示凸轮-连杆组合机构的自由度
解： （b）
f 342511
(2)速度分析： 以 C 为重合点，有
vC2= vB+ vC2B= vC3+ vC2C3
大小 ?ω1lAB
?0’
方向 ? ┴AB ┴BC //BC
以μl作速度多边形图 (b)，再根据速度影像原理，作△bde∽／△BDE 求得 d 及 e，由图可得 vD=μvpd=0．23 m／s
vE=μvpe=0.173m/s ω2=μvbc2/lBC=2 rad/s(顺时针)
F=3n- (2pl+ph- p’)- F’ =3×6- (2ⅹ7+2-1)- 2=1 上述两种结构的机构虽然自由度均为一，但在性能上却各有千秋：前者的结构较复杂，但没 有虚约束，在运动中不易产生卡涩现象；后者则相反，由于有一个虚约束，假如不能保证在
运动精度要求 较高。 （c）
（2 分）
（2 分） （2 分）
机械设计第八版课件(高等教育出版社)
A －箱体的散热面积(m2)，可按下式近似计算，
有散热片时：
油的温升：
a A 0.33 100
1.75
（a－传动的中心距） ＜60～70℃
1000 P1 (1 ) t1 t 0 hA
主讲：胡昌军
* 散热措施
自然冷却的热平衡温度过高时，可采用以下措施：
1） 在箱体外表面加散热片以增大散热面积。 2）在蜗杆轴端加装风扇以加速空气流通（图9－9a）。 3）在油池内安装冷却管路。 （图9－9b） 4）采用压力喷油循环润滑（安装散热器） （图9－9c） 。
蜗杆传动概述
阿基米德蜗杆（ ZA蜗杆）（图9－2a） 其齿面一般是在车床上用直线刀刃的 （ZI蜗杆）（图9－2b） 普通圆柱蜗杆传动 渐开线蜗杆 车刀切制而成，车刀安装位臵不同， 加工出的蜗杆的齿廓形状不同。 法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）（图9－2c） 圆弧圆柱蜗杆传动
圆柱蜗杆传动
（图9－1a）
环面蜗杆传动
（图9－1b）
蜗杆的外形是圆弧回转面，同时啮合的齿数多，传动平稳；
齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高； 重合度大；承载能力和效率较高。
锥蜗杆传动
（图9－1c）
本章主要介绍普通圆柱蜗杆及其设计。 三、蜗杆传动的精度等级 分为12个精度等级，常用5～9级，精度等级的选择参见表9－1。
主讲：胡昌军
蜗杆传动的类型2
1）传动比大，一般 i =10~80，最大可达1000；
2）重合度大，传动平稳，噪声低； 3）结构紧凑，可实现反行程自锁； 4）齿面的相对滑动速度大，效率低； 主要用于中小功率，间断工作的场合。 广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。
二、蜗杆传动的类型
（虚拟现实中的蜗杆传动）
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两用折叠椅
外环
双曲面滚柱加载器
内环
同向传动齿轮
叶片差速泵
本章结束
飞船与火箭对接
EJ2000的尾喷口
执行机构用于实现机器的功能，如机床的刀架、机器人的手爪等。
该机器人的手爪协调运动夹持球体实现任 意运动，这是一种智能型机器人。
全方位准椭球齿轮柔性关节
控制系统用于实现机器执行机构之间的工作协调，
或者各机器之间的工作协调。
控制模式 原动机 传动机构 执行机构
控制系统
原动机 原动机
传动机构 控制系统 传动机构
从电源形式看，电动机有使用交流电源的交流电动机和使用直流电源 的直流电动机
从控制形式看，有输出位移、速度都不可控制的电动机，有输出位移、 速度、力矩可以控制的控制电动机。
这是最常用的交流异步电动机
这是步进电机，它可以按输入的电脉 冲数回转相应的角度。
这是伺服电动机，它可以精确的控制电动机的输出位移和转速。
机械原理
第一章 绪论
哈尔滨工业大学
2004年2月
§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？
普通车床
数控车床
主轴
数控铣床， 这是一种 机器，主 要用来加 工平面和 曲面。
安装 铣刀
工作台
锯床
数控剪板机
数控压弯机
连杆机构
凸轮机构
齿轮机构
一部机器可能包含多种类型的机构，也可能只包含一种机构。
什么是机构呢？
机构可以定义为：是一个具有确定的机械运动的构件
系统，或称它是用来传递运动和动力的可动装置。
“机械原理”是一门从力学原理的角度研究机械的组成 、分析与设计基本理论的课程，是一门技术基础课。
在《机械原理》课程中要研究以下内容： 1、机构的分析
美国山迪亚国家实 验室的科学家，成 功研制了相信是世 界最小的微型机械 人，这微型机械人 体积只有四分之一 立方寸，体重小於 一盎司。
世界最小的微型机械人 World's smallest robot
什么是机器呢？
机器是一种人为实物组合的具有确定机械运动 的装置，它用来完成有用功、转换能量或处理信息， 以代替或减轻人类的劳动。
§1-2 现代化机器的组成
一台典型的现代化机器是由四个部分组成的，即 原动机、传动机构、执行机构和控制系统。
原动机
机
传动机构
器
执行机构
控制系统
原动机用于提供动力
化石燃料
水能 风能 太阳能
内燃机 外燃机 水轮机 风力机 太阳能电池
发电机
化石燃料 化石燃料 水能 风能
内燃机 外燃机 水轮机 风力机
在传动机构中一般首先与电机联接的是减速机构，最常用的是各种类型的 减速器、变速器等。
锥齿轮减速器
圆柱齿轮减速器
摆线针轮减速器
50mm 38mm
短程地对地导弹电舵机
50mm
50mm
直流伺服电机（100W）
重量<0.7 kg 额定输出扭矩 45 Nm 最大输出扭矩 80 Nm
电动机转速 4200 rpm 输出转速 13 rpm
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。
液压原动机:
液压原动机的形式是：液压马达和液压油缸。
液压马达输出回转运动，液压油缸输出往复直线运动。
BM型摆线液压马达
液压油缸
气动原动机:
气动原动机的形式是：气动马达和气缸。
气动马达输出回转运动，气缸输出往复直线运动。
叶片马达
柱塞马达Βιβλιοθήκη 气缸有导杆气缸无导杆气缸
传动机构将运动和动力传递或变换给执行机构
（1）机构的结构分析 研究机构的组成原理，即机构组成的一般规律。
研究机构运动的可能性与确定性的条件。 （2）机构的运动分析 研究在给定原动件运动的条件下，机构各点的轨迹、 位移、速度、加速度等运动特性。
（3）机构的力分析
研究机构的各构件和运动副中力的计算、摩擦及效率 问题。 2、常用机构的设计问题 主要研究：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运 动机构等的设计理论和设计方法。
3、机械系统运动方案设计 主要研究：如何根据机器的功能来确定运动方案。
4、机械动力学问题
主要研究：机械系统的真实运动规律、机械的调速和 机构的平衡。
研究内容： 机械设计的一般过程：
需求 分析
确定 工艺方案
确定 工艺参数
机械方案 设计
机械方案 运动分析
机械 造型设计
机械结构 设计
机械工作 能力设计
机械方案 动力分析
机器 机器 机器 机器
电动机
机器
电动机 电动机
液压马达
泵
机器
液压缸
空气压缩机
气压马达 气缸
机器
常用原动机形式
原动机主要有电动、液动、气动三种形式
从运动形式来划分有回转、往复直线和步进等多种运动形式
电动原动机:
电动原动机的形式是：电动机
从运动形式看，电动机有输出转动的回转电动机和输出往复移动的直 线电动机
执行机构 执行机构
§1-3 设计与创新
一、设计
设计本身就是一种创造性劳动 设计是基础理论，应用技术和实践经验综合应用的过程
30米/分
超声波 发生器
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