机械原理课件第一章绪论
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机械原理课件(第一章)讲解
机构是指一种用来传递与变换运
示
动和力的可动装置。
教 板
再如：
六自由度工业机器人
控制系统
二、本课程的研究内容
1. 机构结构分析的基本知识 a) 研究机构运动的可能性; b) 机构运动的确定性； c) 机构运动简图的绘制方法； d) 机构的组成原理和结构分类。
2. 机构的运动分析 从几何的观点研究机构上各点的轨迹、位移、速度、加
5. 机械传动系统运动方案的设计
讨论在具体机械设计时机构的选型、组合、变异及机械传动 系统运动方案的设计等问题。
按解决问题的性质，本课程研究内容又可分为两大类： 1)机构分析－对已有机构的研究。包括结构、运动和动力的分析。 2)机构综合－根据运动和动力性能的要求设计新的机构。包 括型综合、尺度综合、运动和动力综合。
指南车的发明，最早的记录还得从5000年前黄帝大战蚩尤的传说 说起。据说黄帝和蚩尤作战三年，在一次大战中，蚩尤在眼看就要失 败的时候，请来风伯雨师，放出大雾，霎时四野弥漫，使黄帝的军队 迷失前进的方向。
黄帝十分着急，只好命令军队停止前进，原地不动，并马上召集 大臣们商讨对策。大臣风后对黄帝说：“你看，为什么天上的北斗星， 斗转而柄不转呢? 我们能不能根据北斗星的原理，制造一种会指方向 的东西，有了这种东西就不怕迷失方向了。”黄帝把风后的这个想法 告诉众臣，大家议论了一番，都认为这是一个好办法。
内燃机中基曲柄滑块机构
凸轮5－阀门推杆6－机架9 齿轮2－齿轮1－机架9
凸轮机构 齿轮机构
我们称这些基本组合体为机构。
可见，机构也是人为的实物组合体，各部分 之间具有确定的相对运动。
内燃机
机器和机构的概念(5/6)
3. 机械
工件 定爪 动爪
机械原理课件第1章绪论
太空探险、水平钻探、深海采矿、打捞作业、血管清理
与其它学科的交叉渗透作用增强：与电子工程、计算 机科学、控制工程、材料科学、生物医学相互渗透， 诞生了若干新学科。如机械电子学、仿生机械学、机 器人机械学、机械CAD。
本学科的研究课题与日俱增: 新机构不断涌现-----如自控机构、机器人机构、仿生 机构、柔性及弹性机构、机电气液综合机构等。
湖南理工学院专用
作者： 潘存云教授
本课程研究机械的途径： ▲ 研究机械所具有的一般共性问题。如机构的组成
原理、机构运动学、机器动力学。
▲ 研究各种常用机构的运动和动力性能，以及它们 的设计 方法。
如何学习本课程？
▲ 着重搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握机构 分析与综合的基本方法。
▲ 注意把一般原理和方法与具体运用密切联系起来。 并用所学知识观察日常生活与生产遇到的各种机械。
▲设计新机构的方法。按一定几何条件和运动条件
3. 机器动力学 ▲分析机构的受力情况及力做功的情况；
▲分析机器在已知外力作用下的运动； ▲机器的调速和平衡方法。
湖南理工学院专用
作者： 潘存云教授
按解决问题的性质，研究内容又可分为两大类：
▲机构分析－对已有机构的研究。包括结构、运动 和力分析。
▲机构综合－设计新的机构。包括型综合、尺度综 合、运动和动力综合。
湖南理工学院专用
作者： 潘存云教授
注重理论联系实际
本课程并不是研究某种具体的机械，而是着重研究 一般机械的共性问题，即机构的结构分析和综合的基 本理论和基本的方法。这些基本理论和方法是紧密为 工程服务的。因此，在本课程的学习过程中，一方面 要注意这些理论和方法在理论上建立和推演的严密性 和逻辑性，另一方面更要注意这些理论和方法如何在 工程实际中的应用。此外还应随时留意日常生活和生 产中遇到的各种机械，以丰富自己的感性认识；并用 所学到的理论和方法认识分析这些机械，以加深理解， 使理论和实践相互促进。
与其它学科的交叉渗透作用增强：与电子工程、计算 机科学、控制工程、材料科学、生物医学相互渗透， 诞生了若干新学科。如机械电子学、仿生机械学、机 器人机械学、机械CAD。
本学科的研究课题与日俱增: 新机构不断涌现-----如自控机构、机器人机构、仿生 机构、柔性及弹性机构、机电气液综合机构等。
湖南理工学院专用
作者： 潘存云教授
本课程研究机械的途径： ▲ 研究机械所具有的一般共性问题。如机构的组成
原理、机构运动学、机器动力学。
▲ 研究各种常用机构的运动和动力性能，以及它们 的设计 方法。
如何学习本课程？
▲ 着重搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握机构 分析与综合的基本方法。
▲ 注意把一般原理和方法与具体运用密切联系起来。 并用所学知识观察日常生活与生产遇到的各种机械。
▲设计新机构的方法。按一定几何条件和运动条件
3. 机器动力学 ▲分析机构的受力情况及力做功的情况；
▲分析机器在已知外力作用下的运动； ▲机器的调速和平衡方法。
湖南理工学院专用
作者： 潘存云教授
按解决问题的性质，研究内容又可分为两大类：
▲机构分析－对已有机构的研究。包括结构、运动 和力分析。
▲机构综合－设计新的机构。包括型综合、尺度综 合、运动和动力综合。
湖南理工学院专用
作者： 潘存云教授
注重理论联系实际
本课程并不是研究某种具体的机械，而是着重研究 一般机械的共性问题，即机构的结构分析和综合的基 本理论和基本的方法。这些基本理论和方法是紧密为 工程服务的。因此，在本课程的学习过程中，一方面 要注意这些理论和方法在理论上建立和推演的严密性 和逻辑性，另一方面更要注意这些理论和方法如何在 工程实际中的应用。此外还应随时留意日常生活和生 产中遇到的各种机械，以丰富自己的感性认识；并用 所学到的理论和方法认识分析这些机械，以加深理解， 使理论和实践相互促进。
机械原理第一章绪论PPT课件
机构(machanism)：用来传递 运动和力或改变运动形式的构 件系统
-
13
-
14
-
15
机械是机构与机器的总称。
机构和机器的区别：
•机构只是一个构件系统，而机 器除构件系统外，还包含电气、 液压等其它系统
• 机构只用来传递运动和力，而 机器除传递运动和力外，还具 有变换或传递能量、物料和信 息的功能
2)具有用瞬心法对高、低副机构进行速度分析，和用图 解法或解析法对Ⅱ级机构进行运动分析的基本技能。
3)具有按已知的几何条件和运动条件对几种主要的平面 机构进行运动设计的某些基本知识和能力。
4)初步具有确定简单机械运动方案的能力。
-
21
第一章 绪 论
5)具有按已知动力学条件分析和设计机械的某些基本 知识。
-
1
第一章 绪 论 (Introduction) §1-1 本课程研究的对象及内容
机械原理又称为机器理论与机构学。 机械原理 Theory of Machines and Mechanisms
机械原理的研究对象是机械(machinery) 。 机械原理是研究机构和机器的运动及动力特性，以及
机
是完成有用的机械功或者是搬运物品。
工作机器 例如：起重机、织布机、缝纫机、汽
器
车、飞机和金属切削加工机床等。
是用来获得和变换信息。例如：机械 信息机器 式积分仪、计帐机、机器人和绘图仪。
机器与其它装置的主要区别是：机器一定要作机械运动， 并通过运动来实现能量、物料和信息的变换
-
7
第一章 绪 论
现代机器通常由控制系统、信息测量和处理系统、动 力部分、传动部分及执行机构系统等组成。 机器的三个共同特点： 1、都是人为的实物组合； 2、各部分之间具有确定的相对运动； 3、用来变换或传递能量、物料和信息。
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机械是机构与机器的总称。
机构和机器的区别：
•机构只是一个构件系统，而机 器除构件系统外，还包含电气、 液压等其它系统
• 机构只用来传递运动和力，而 机器除传递运动和力外，还具 有变换或传递能量、物料和信 息的功能
2)具有用瞬心法对高、低副机构进行速度分析，和用图 解法或解析法对Ⅱ级机构进行运动分析的基本技能。
3)具有按已知的几何条件和运动条件对几种主要的平面 机构进行运动设计的某些基本知识和能力。
4)初步具有确定简单机械运动方案的能力。
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第一章 绪 论
5)具有按已知动力学条件分析和设计机械的某些基本 知识。
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1
第一章 绪 论 (Introduction) §1-1 本课程研究的对象及内容
机械原理又称为机器理论与机构学。 机械原理 Theory of Machines and Mechanisms
机械原理的研究对象是机械(machinery) 。 机械原理是研究机构和机器的运动及动力特性，以及
机
是完成有用的机械功或者是搬运物品。
工作机器 例如：起重机、织布机、缝纫机、汽
器
车、飞机和金属切削加工机床等。
是用来获得和变换信息。例如：机械 信息机器 式积分仪、计帐机、机器人和绘图仪。
机器与其它装置的主要区别是：机器一定要作机械运动， 并通过运动来实现能量、物料和信息的变换
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7
第一章 绪 论
现代机器通常由控制系统、信息测量和处理系统、动 力部分、传动部分及执行机构系统等组成。 机器的三个共同特点： 1、都是人为的实物组合； 2、各部分之间具有确定的相对运动； 3、用来变换或传递能量、物料和信息。
孙恒《机械原理》课件讲义
学时：课堂教学：5学时，习题课：1学时；实验：机构运动简图测绘，2学时。
机构结构分析的内容及目的 机构的组成 机构运动简图 机构具有确定运动的条件 平面机构自由度的计算 平面机构的组成原理、结构分类 及结构分析
§2-1 机构结构分析的内容及目的
1、研究机构的组成及机构运动简图的画法 ; 2、了解机构具有确定运动的条件； 3、研究机构的组成原理及结构分类。
2）确定机架 3）确定各构件之间的运动副种类
“两两分析相对运动” 4）代表回转副的小圆，其圆心必须与相对运动
回转中心重合。代表移动副的滑块，其导路 方向必须与相对运动方向一致。 5）比例、符号、线条、标号
§2-5 平面机构自由度的计算
1. 平面机构的自由度：机构所具有的独立运动。 2. 平面机构的自由度计算公式
2. 要除去局部自由度( F' ) 局部自由度：某些不影响机构运动的自由度。
3. 要除去虚约束( p' ) 虚约束:在机构运动中，有些约束对机构自由度的影响
是重复的。
3. 要除去虚约束( p' ) 虚约束:在机构运动中，有些约束对机构自由度的影响
是重复的。 •机构中的虚约束常发生在下列情况：
1）如果转动副联接的是两构件上运动 轨迹相重合的点，则该联接将带入 1个虚约束。
本章结束
第二章 机构的结构分析
基本要求：了解机构的组成；搞清运动副、运动链、约 束和自由度等基本概念；能绘制常用机构的 运动简图；能计算平面机构的自由度；对平 面机构组成的基本原理有所了解。
重 点：运动副和运动链的概念；机构运动简图的绘 制；机构具有确定运动的条件及机构自由度 的计算。
难 点：在机构自由度的计算中有关虚约束的识别及 处理问题。
机构结构分析的内容及目的 机构的组成 机构运动简图 机构具有确定运动的条件 平面机构自由度的计算 平面机构的组成原理、结构分类 及结构分析
§2-1 机构结构分析的内容及目的
1、研究机构的组成及机构运动简图的画法 ; 2、了解机构具有确定运动的条件； 3、研究机构的组成原理及结构分类。
2）确定机架 3）确定各构件之间的运动副种类
“两两分析相对运动” 4）代表回转副的小圆，其圆心必须与相对运动
回转中心重合。代表移动副的滑块，其导路 方向必须与相对运动方向一致。 5）比例、符号、线条、标号
§2-5 平面机构自由度的计算
1. 平面机构的自由度：机构所具有的独立运动。 2. 平面机构的自由度计算公式
2. 要除去局部自由度( F' ) 局部自由度：某些不影响机构运动的自由度。
3. 要除去虚约束( p' ) 虚约束:在机构运动中，有些约束对机构自由度的影响
是重复的。
3. 要除去虚约束( p' ) 虚约束:在机构运动中，有些约束对机构自由度的影响
是重复的。 •机构中的虚约束常发生在下列情况：
1）如果转动副联接的是两构件上运动 轨迹相重合的点，则该联接将带入 1个虚约束。
本章结束
第二章 机构的结构分析
基本要求：了解机构的组成；搞清运动副、运动链、约 束和自由度等基本概念；能绘制常用机构的 运动简图；能计算平面机构的自由度；对平 面机构组成的基本原理有所了解。
重 点：运动副和运动链的概念；机构运动简图的绘 制；机构具有确定运动的条件及机构自由度 的计算。
难 点：在机构自由度的计算中有关虚约束的识别及 处理问题。
机械原理课件：第1章绪论
研究机械运动的规律和特性。
力学
研究机械受力和运动的关系。
动力学
研究机械力的产生和传递。
机械的自由度及数目。
2 类型
包括平动副、回转副和滚动副等。
机械的机构及其分类
齿轮机构
通过齿轮传递和变换运动。
凸轮机构
通过凸轮来控制运动。
连杆机构
通过连杆来传递运动。
机械传动方式的分类及特点
齿轮传动 带传动 链传动
效率高，传动精度高。 结构简单，吸振能力强。 传动稳定，承载能力大。
机械的运动规律
机械运动遵循牛顿运动定律，同时机械能守恒和机械功的计算也是机械运动规律的重要内容。
机械简化分析方法
1
静态平衡法
分析物体处于静止状态下的平衡条件。
2
动态平衡法
分析物体在运动状态下受力和力矩的平衡条件。
机械原理课件：第1章绪 论
机械原理是研究机械的基本概念、运动规律和设计原则的科学。本章介绍了 机械原理的研究对象、基本量和关系，以及机械的自由度、机构和传动方式 的分类。
什么是机械原理？
机械原理是一门研究机械运动规律和相互作用原理的学科，对于机械设计和 工程实践具有重要意义。
机械的基本概念
运动学
3
虚功原理
利用物理量的变化来求解未知数量。
机械设计的目标和要求
机械设计的目标是根据实际需求设计出满足功能和性能要求的机械产品。
力学
研究机械受力和运动的关系。
动力学
研究机械力的产生和传递。
机械的自由度及数目。
2 类型
包括平动副、回转副和滚动副等。
机械的机构及其分类
齿轮机构
通过齿轮传递和变换运动。
凸轮机构
通过凸轮来控制运动。
连杆机构
通过连杆来传递运动。
机械传动方式的分类及特点
齿轮传动 带传动 链传动
效率高，传动精度高。 结构简单，吸振能力强。 传动稳定，承载能力大。
机械的运动规律
机械运动遵循牛顿运动定律，同时机械能守恒和机械功的计算也是机械运动规律的重要内容。
机械简化分析方法
1
静态平衡法
分析物体处于静止状态下的平衡条件。
2
动态平衡法
分析物体在运动状态下受力和力矩的平衡条件。
机械原理课件：第1章绪 论
机械原理是研究机械的基本概念、运动规律和设计原则的科学。本章介绍了 机械原理的研究对象、基本量和关系，以及机械的自由度、机构和传动方式 的分类。
什么是机械原理？
机械原理是一门研究机械运动规律和相互作用原理的学科，对于机械设计和 工程实践具有重要意义。
机械的基本概念
运动学
3
虚功原理
利用物理量的变化来求解未知数量。
机械设计的目标和要求
机械设计的目标是根据实际需求设计出满足功能和性能要求的机械产品。
机械原理课件
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
3
只怕一日曝十日寒 与君共勉
机器具有确定的相对运动、完成机械功或转换机械能的组合体 机构具有确定的相对运动组合体，是机器所共有的组成部分 构件运动的单元 零件制造的单元
二、学习内容
1.常用机构－机械原理
连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构…
2.通用零件（设计与计算）－机械设计
联接：螺纹联接、键联接、销联接… 传动: 带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动 轴与轴系零部件: 轴、轴承、联轴器 其它: 弹簧…
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
4
只怕一日曝十日寒 与君共勉
机器由机构(连杆机构、凸轮机构、齿轮机构)组成
机构由构件（运动单元）组成，
运动单元： 1.箱体 2.活塞 3.连杆 4.曲轴 5、6.齿轮 7.凸轮 8.推杆
本课程的特点及学习方法。
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
8
只怕一日曝十日寒 与君共勉
(齿轮机构)由三个构件组成－1、5、6)
构件由零件（制造单元）组成。 (齿轮5由许多零件组成)
构件5← (齿轮5)
齿轮
→传动件
轴、轴承、套筒等 →轴系零件 最基本的通 用零件
键
→联接件
图1-1 单缸内燃机
贵有恒何必三更眠五更起，最无益
5
只怕一日曝十日寒 与君共勉
概念：
构 件：运动单元体 零 件：制造单元体（构件可由一个或几个零件组成）。 机 架：机构中相对不动的构件 原动件：驱动力（或力矩）所作用的构件。→输入构件 从动件：随着原动构件的运动而运动的构件。→输出构件 机 构：能实现预期的机械运动的各构件（包括机架）基本 组合体。
通用零件：机械中普遍使用的零件，如螺栓、齿轮、轴等。
《机械原理》-第一章-哈工大精品课程
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
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
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
§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
机械原理ppt
F = 3×n - （2pl+ph)-F'
虚约束及其去除方法 虚约束是指机构中某些运动副代入得对机构运动
其重复约束作用的约束，其数目以p´表示。 除去虚约束的方法：
先将机构中引入虚约束的运动副或运动链部分除 去，再来计算机构的自由度。
或从机构的约束数中减去虚约束数目p´。 F = 3×n - （2pl+ph-p')-F'
位 置 ， 因 P13 为 机 构 3 的绝对瞬心，则有
3
vB l BP13
2l AB l
BP13
2.56rad / s
vC l CP133 0.4m / s vE l P13E3 0.357m / s
3）定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置，因 BC线上速度最小之点必与P13点的距离最近，故 从P13 引BC的垂线交于点E。由图可得
4）定出VC =0 时机构的两个位置，量出
1 26.4
2 226.6
已 知 ： 图 示 导 杆 机 构 尺 寸 ： lAB=0.051m ， lAC=0.114m, ω1 =5rad/s。试用瞬心法确定：机构在 图示位置导杆3的角速度ω3的大小和方向。
通过自由度计算判断图示运动链是否有确定运动 （图中箭头所示构件为原动件）。如果不满足有确定 运动的条件，请提出修改意见并画出运动简图。
n=4, PL=6, PH=0, F= 3n-2PL -PH=3×4－2×6-1×0=0
F=3×10－2×13－2－1=1
计算下列各运动链的自由度，并指出其中是否 有复合铰链、局部自由度、虚约束（应说明属于哪 一类虚约束）。最后判断该机构是否有确定运动 （图中箭头所示构件为原动件），为什么？
若构成的是相对不可动的系统，则为珩架或结构 体，即蜕变为一个构件。运动链有首末封闭的闭链， 也有未封闭的开链。运动链还有平面运动链和空间运 动链之分。
虚约束及其去除方法 虚约束是指机构中某些运动副代入得对机构运动
其重复约束作用的约束，其数目以p´表示。 除去虚约束的方法：
先将机构中引入虚约束的运动副或运动链部分除 去，再来计算机构的自由度。
或从机构的约束数中减去虚约束数目p´。 F = 3×n - （2pl+ph-p')-F'
位 置 ， 因 P13 为 机 构 3 的绝对瞬心，则有
3
vB l BP13
2l AB l
BP13
2.56rad / s
vC l CP133 0.4m / s vE l P13E3 0.357m / s
3）定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置，因 BC线上速度最小之点必与P13点的距离最近，故 从P13 引BC的垂线交于点E。由图可得
4）定出VC =0 时机构的两个位置，量出
1 26.4
2 226.6
已 知 ： 图 示 导 杆 机 构 尺 寸 ： lAB=0.051m ， lAC=0.114m, ω1 =5rad/s。试用瞬心法确定：机构在 图示位置导杆3的角速度ω3的大小和方向。
通过自由度计算判断图示运动链是否有确定运动 （图中箭头所示构件为原动件）。如果不满足有确定 运动的条件，请提出修改意见并画出运动简图。
n=4, PL=6, PH=0, F= 3n-2PL -PH=3×4－2×6-1×0=0
F=3×10－2×13－2－1=1
计算下列各运动链的自由度，并指出其中是否 有复合铰链、局部自由度、虚约束（应说明属于哪 一类虚约束）。最后判断该机构是否有确定运动 （图中箭头所示构件为原动件），为什么？
若构成的是相对不可动的系统，则为珩架或结构 体，即蜕变为一个构件。运动链有首末封闭的闭链， 也有未封闭的开链。运动链还有平面运动链和空间运 动链之分。
机械原理课件 ①第一章 绪论【050921完成稿】
第一章 绪 论
§1-1 机械原理的研究对象及基本概念 §1-2 机械设计概述 §1-3 机械原理课程的地位和作用 一、机械原理课程的地位和作用
1．性质： 2．任务： 3．地位：
培养机械类高级工程技术人才 培养学生开发创新能力
T北he京ory理o工f M大a学chi机ne械s a与nd车M辆ec工ha程ni学sm院s
第一章 绪 论
§1-1 机械原理的研究对象及基本概念 ※注意：一部机器中可以包括不同种类的许多机构
而一种机构可以出现在不同的机器中 例如：
连杆机构——主体机构
单缸四冲程内燃机： 凸轮机构——配气机构
齿轮机构——协调机构
内燃机主体机构
曲 柄 滑 块 机 构： 冲
床
运输机
T北he京ory理o工f M大a学chi机ne械s a与nd车M辆ec工ha程ni学sm院s
T北he京ory理o工f M大a学chi机ne械s a与nd车M辆ec工ha程ni学sm院s
第一章 绪 论
强调以下几点： 1．掌握好技术基础课程的特点 2．树立工程观念 3．建立“相对运动”概念 4．师生双边活动关系
有几点要求和说明： 1．按时交纳作业（注明所在班级、学号及姓名） 2．统一使用白纸（8开或16开）做作业 3．成绩：【平时：20% ；考试：80% 】
三、机电一体化技术在机械运动方案设计中的作用
如机床主轴：
电主轴——零转动
机电一体化技术
（无机械传动）
普通主轴——电机 传动箱 主轴
（有机械传动）
T北he京ory理o工f M大a学chi机ne械s a与nd车M辆ec工ha程ni学sm院s
第一章 绪 论
§1-1 机械原理的研究对象及基本概念 §1-2 机械设计概述 §1-3 机械原理课程的地位和作用 一、机械原理课程的地位和作用
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
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
机械原理tu01-绪论-1
介绍几种常 用的机构
连杆机构
步进式搬运机
连杆曲线凸轮机构e321
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每天只看目标，别老想障碍
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3、
。20.1 0.1508: 53:070 8:53Oct-2015-Oct-20
宁愿辛苦一阵子，不要辛苦一辈子
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4、
。08:5 3:0708: 53:070 8:53Thursday, October 15, 2020
• •
积极向上的心态，是成功者的最基本要素 5、
。20.1 0.1520. 10.150 8:53:07 08:53:0 7Octobe r 15, 2020
第一章 概论
第一节 本课程的研究内容
*什么是机器、机构？
内燃机工作示意图
凸轮机构
曲柄滑块机构 齿轮机构
*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减）轻能具人转们有换的机以劳械动上能。1或、完成2有两用个的特机械征功以代替或
机械原理课件-绪论
发 采用的青铜轴瓦和金属人字圆柱齿轮，在我国东汉年代的文物中都可以
明 找到它们的原始形态。
创
侯风地动仪
造
中国公元前3世纪，欧洲 公元11-12世纪
连机碓：中国公元3世 纪，欧洲公元1600年 指南车：齿轮传动
和离合器
计里鼓车：齿 轮及凸4 轮机构
机械发展的历史回顾
18世纪初以蒸汽机的出现为代表产生了第一次产业革命， 人们开始设计制造各种各样的机械，例如纺织机、火车、汽 轮船。
3.高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭；循输环出运连动续的的结旋果转，运使动曲轴 4.活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。 14
内燃机的工作过程：
进气 压缩 爆炸 排气
潘存云教授研制
设计：潘存云
内燃机各部分的作用：
活塞的往复运动通过连杆转变为曲 轴的连续转动，该组合体称为：
曲柄滑块机构
凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为： 凸轮机构 两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动 作，称为：齿轮机构
10
有关机械的几个问题
➢什么是机械？其含义包括哪些？ ➢各行各业的机器组成有没有共同的特点？
能否进行总结？ ➢其共同特征或者共同之处在何处？
能否进行专门研究？
机械原理课程授课目的是什么？
11
§0－1 本课程研究的对象
本课程研究对象为：机械
什么叫机械？
机械－人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的
最优？ 最合理方案
27
§0－3 课程的性质和学习方法
课程性质： 技术基础课 作用： 承前启后
作为一名工程技术人员，同学们在今后的工 作岗位上将会接触各种各样的通用或专用机 械，因此必须掌握机械方面的基础知识。
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运动鞋刹车机构
出气口
火花塞 进气口
凸轮机构
连杆机构
齿轮机构
单缸四冲程内燃机
工 作 循 环
进气冲程 压缩冲程 膨胀冲程 排气冲程
自动装卸机
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 装置，或称它是用来传递运动和动力的可动装置。
结论：机械是机器与机构的总称。
机械
机器 机构
(机械)结论： 构件 ① 人为实物的组合体； ② 各实物间具有确定的相对运动(不会乱动)； ③ (机器)能转换能量形式或代替人作有益的机械功。
修改为： ① 由若干构件组成； ② 各构件间具有确定的相对运动； ③ 能做有益功或转换机械能。
二、本门课程的研究内容 1. 机械设计的主要阶段
1-3 本课程的地位和作用
机械原理课程的核心：机械运动方案设计 机械原理课程的定位：学习解决机械系统中的 执行机构及其系统运动方案设计的基本理论与方 法，重点是执行机构及其系统的运动方案设计。 机械原理课程任务：为机械系统的运动方案设 计奠定坚实的理论、方法与技能的基础。
1-3 本课程的地位和作用
况——确定构件的型式和尺寸。 ⑤ 机械的机构结构设计（总装图）； ⑥ 机械的零件设计（零件图）； ⑦ 机器速度波动的调节及机械的平衡。
2. 本门课程的研究内容 ① 各种机构的分析问题
★ 机构的结构分析，即研究机构的组成原理、机构运 动的可能性及确定性条件；
★ 机构的运动分析，即研究在给定原动件运动的条件 下，机构各点的轨迹、位移、速度和加速度等运动特性；
根据机器工作类型的不同，机器一般可以分为动力 机器、工作机器和信息机器三类。
动力机器的功用是将任何一种能量变换成机械能， 或者将机械能变换成其它形式的能量。例如，内燃机、 涡轮机、电动机、发电机等。 能量转换
工作机器的功用是完成有用的机械功或搬运物品。 例如，金属切削机床、轧钢机、织布机、包装机、汽车 、机车、飞机、起重机、输送机等。 做功、代替人劳动
信息机器的功用是完成信息的传递和变换，例如： 复印机、打印机、绘图机、传真机、照相机等。
现代机器通常由四个部分 组成：原动机、传动机构、执 行机构和控制系统。
机器：是一种人为实物组合的、具有确定机械运动 的系统，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。
钳物机构
钳物机构
开窗机构
机械设计的一般进程
◆ 产品规划阶段
中心任务是：需求分析、市场预测、可行性分析，设 计参数及制约条件，最后给出详细的设计任务书，作为设 计、评价和决策的依据。
◆ 方案设计阶段
完成产品功能分析、功能原理求解和评价决策，以得 到最佳功能原理方案，并由此最后完成机械运动方案的设 计。
◆ 详细设计阶段
将机械运动简图具体化为机器及零部件的合理结构， 也就是要完成产品的总体设计(装配设计)、部件和零件 设计，完成全部生产图纸并编制设计说明书等有关技术 文件。
技术基础课程
理论基础课程
专业课程
机械原理课程是机械类专业承上启下的桥梁， 是进入工程殿堂的门栏
本章结束
机械原理 机械
机器
机构
混凝土切缝机—建筑机械，机器
砌块成型机—建筑机械，机器
弹性(氨纶)纱线整经机 —纺织机械，机器
塑杯成型灌装封切机—轻工机械，机器
带式运输机—运输机械，机器
胶体磨—化工机械，机器
安装铣刀 工作台
普通车床—加工机械，机器
车用千斤顶—起重 机械，机构
主轴
卧式铣床—加工机械，机器 供应托盘运输车
机械原理
吴波
2015年02月
1. 课堂纪律
9. 课件——网站
2. 做实验
3ห้องสมุดไป่ตู้ 做作业、交作业
4. 点名
5. 平时成绩
6. 考试 ❖西北工业大学主编
7. 参考书 ❖上海交通大学主编
❖哈尔滨工业大学主编
8. 习题集——机械设计习题集
高等教育出版社 侯玉英主编
§1-1 本课程的研究对象与内容 一、研究对象
◆ 改进设计阶段
主要任务是根据产品在试验、使用、鉴定中所暴露 的问题，进一步作相应的技术完善工作，使产品的效能、 可靠性和经济性得到提高，更具生命力。
机械设计的主要阶段： ① 提出设计任务；包括 产品的用途，主要性能指标，生产成本、批量，生
产日期等。 ② 机械总体方案设计； ③ 机械的运动设计； ④ 机械的动力设计；动力分析——各构件的受力情
2）本门课程中对机械研究主要通过二大内容进行
◆机器和机构的共性问题（研究）：机构的组成理 论、机构运动学、及其动力学等；
◆各种常用机构的性能及设计方法、机械系统方案 设计问题等
3）要注意培养自己运用所学的基本理论和方法去发 现、分析和解决工程实际问题的能力
4）工程问题一般是涉及多因素的综合问题，所以要 养成综合分析、全面考虑问题的习惯。
④ 机构的选型及机械运动系统设计的基本知识
§1-2 机械原理课程的学习目的、作用和学习方法 1、目的与作用
一、认识机械，了解机械 二、掌握方法，分析机械 三、开阔思路，设计和创新机械 四、更新观念，发展机械学科
2、如何进行本门课程的学习
1）着重搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握机构 分析和综合的基本方法
—运输机械，机构
四 缸 十 六 气 门 内 燃 机
轿车内部机械结构
凸轮轴磨削机床
凸轮轴
主旋翼
尾 旋 翼
美国西科斯基公司生产的 “黑鹰”直升机
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。
★ 机构的力分析，即研究机构各运动副中力的计算方 法、摩擦及机械效率问题。
② 常用机构的分析与设计问题
常用机构：齿轮机构、凸轮机构和连杆机构。将用大 量篇幅讨论这三大常用机构的特点、设计理论和设计方法。
③ 机器动力学问题 ★ 在已知力作用下机械的真实运动规律； ★ 机器运转过程中速度波动的调节问题； ★ 机械运转过程中所产生惯性力系的平衡问题。