清华大学机械原理-A-卷
《机械原理》(机械类)课程教学大纲
《机械原理》(机械类)课程教学大纲机械原理课程教学大纲引言：机械原理是一门机械工程的基础课程，旨在培养学生对机械原理及其应用的理论知识和实践能力。
本教学大纲旨在通过明确课程目标、内容和教学方法，为学生提供一个全面而结构化的学习指导。
一、课程概述1.1 课程名称：机械原理1.2 课程代码：MEP1011.3 学时分配：理论教学（48学时），实验教学（24学时）1.4 先修课程：近代物理学、高等数学、工程力学二、课程目标2.1 知识目标：- 掌握基本的机械原理理论，了解力学、静力学和动力学的基本概念和原理。
- 理解刚体和弹性体的力学行为，能够应用相关理论解决实际问题。
- 熟悉机械原理的应用领域和现代技术的发展趋势。
2.2 能力目标：- 具备分析和解决机械原理问题的能力，包括力学计算、力学模型建立和实验数据处理等。
- 能够运用机械原理知识进行工程设计和创新实践。
2.3 态度目标：- 培养学生正确的学习态度和科学精神，积极探索和应用机械原理知识。
- 提高学生的合作意识和创新思维，培养解决实际问题的能力。
三、教学内容3.1 理论教学：- 刚体力学：刚体的平衡条件、转动定律、角动量和动能等。
- 弹性体力学：胡克定律、弹性形变、应力应变关系和材料破坏等。
- 静力学：平面定位问题、静摩擦力和斜面问题等。
- 动力学：牛顿运动定律、动能和动量、碰撞和转动惯量等。
3.2 实验教学：- 使用力学实验设备进行实验操作，熟悉实验仪器的使用方法和实验数据的记录与分析。
- 开展机械原理实验，如测量刚体的转动惯量、胡克定律的验证和静力学问题的实验验证等。
四、教学方法4.1 理论教学：- 采用教师讲授、互动讨论和案例分析相结合的教学方法，注重理论与实际问题的结合。
- 利用多媒体技术辅助教学，展示实际应用和案例分析，提高学生的学习兴趣和理解能力。
4.2 实验教学：- 强调实践操作能力培养，引导学生通过实验掌握机械原理的基本原理和应用方法。
清华大学.机械原理9精编版
第9章 开式链机构
9.1 开式链机构的特点及应用 9.2 开式链机构的结构分析 9.3 开式链机构的运动学
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
9.1 开式链机构特点及应用
9.1.1 开式链机构的特点
• 开式运动链要成为有确定运动的 机构，常要更多的原动机。
• 开式运动链中末端构件的运动与闭式运动 链中任何构件的运动相比，更为任意和复 杂多样。
的重复的作业。
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
9.1.2 开式链机构的应用
利用开式运动链的特点，结合伺服控制和计算机的使用，开 式链机构在各种机器人和机械手中得到了广泛的应用。
多操作器协调工作 本田公司机器人
铆接机器人
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
9.2 开式链机构的结构分析
本节以机器人操作器为例， 介绍开式链机构的组成和结构．
器的一个给定位置和姿态，确定 一组关节参数，使末端执行器达 到给定的位置和姿态。
解的存在性? 多重解？
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
9.3.1 研究的主要问题
3）工作空间
在机器人运动过程中其操作 器臂端所能达到的全部点所构 成的空间，其形状和大小反映 了一个机器人的工作能力。
可达到的工作空间：机器人末 端执行器至少可在一个方位上 能达到的空间范围。
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
9.2.2操作器的自由度 1. 臂部自由度组合
直线及回转运动（1）
直线及回转运动（2）
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
9.2.2 操作器的自由度
结论：
• 为了使操作器手部能够达到空间任一指定位置，通用 的空间机器人操作器臂部应至少具有3个自由度。
清华大学机械原理课件第2章连杆机构 共93页PPT资料
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
曲柄摇杆机构 三种基本形式双曲柄机构
双摇杆机构
如何形成这三种基本形式？
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
2.1.2 平面连杆机构的演化 1.转动副转化为移动副
当CD趋于无穷大时，机构变成了什么样？
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
n个构件组成的机构：
N n(n 1) 2
3. 机构中瞬心位置的确定 (1)通过运动副直接相联的两构件的瞬心 1)转动副相联
绝对瞬心 相对瞬心
2)移动副相联
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
3)平面高副相联 纯滚动
滚动+滑动
接触点M 公法线nn上
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
(2)不直接相联的两构件的瞬心
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
2.5.4 函数生成机构的设计
已知四杆机构中两固定铰链A、D的位置，要求所设计 的四杆机构两连架杆的转角能实现三组对应关系。
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
1.图解法(刚化反转法)
以AD为机架时，观察到ABCD的两个位置图 以CD为机架时，观察到ABCD的两个位置图
死点位置的利用：夹具
工件厚度有误差怎么办？
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
飞机起落架机构：
精密仪器与动分析
分析机构的位移（包括轨迹）、速度和加速度等运 动情况 目的：为机械运动和动力性能研究提供必要的依据。 位移→速度→加速度 方法： 图解法：简单方便，但精度有限。 解析法：计算精度高，但数学模型繁杂，计算工作量大。
精密仪器与机械学系 设计工程研究所
□曲柄存在条件 整转副？ 机架？
【盛世清北】清华大学机械工程系考研好考吗
【盛世清北】清华大学机械工程系考研好考吗难度解析考研难易主要看招生单位所处的地域、名气、排名等，因为报考生源不同。
一般来说发达地区特别是大城市的重点大学都难考，而非重点大学则相对好考。
关于清华大学机械工程系考研的难度：1、清华大学是【211/985高校】，所在城市位于【北京】，所以难度相对是比较大的。
2、考研难易还要看各人的备考：如果备考充分就不难，否则就难。
因为能否被录取是看初试和复试的分数排名；清华大学机械工程系研究生招生是一个不错的学院，深受考研人的追捧。
清华本校每年会有数千名研究生招生的名额，研究生报考录取比在3:1左右，难度中等，部分热门的研究生专业研究生报考录取比会更高一点。
学院简介机械工程是工业之母，是实现我国强国之梦的重要基石。
清华大学机械工程系始建于1932年，其前身为清华大学工学院机械工程学系，是清华最早成立的工科系之一。
1952年，院系调整，成立了清华大学机械制造系，之后历经变迁，机械系的广大教职工面向国家需求和机械工程的发展前沿方向，不断开拓新的领域，为国家科技进步和人才培养做出重要贡献,也造就了一支分布在机械工程学院各系（机械工程系，精密仪器系，热能工程系，汽车工程系，工业工程系）的机械工程优秀人才队伍，2012年12月27日，经学校批准，由原机械工程系和原精密仪器与机械学系中机械工程学科的教职工组建新的机械工程系（简称：机械系），并以其为主建设清华大学机械工程一级学科。
清华大学机械工程系迈上新的台阶，迎来了新的发展机遇。
目前机械系拥有包括5名院士在内的一支高水平教师队伍，有摩擦学国家重点实验室、先进成形制造教育部重点实验室、精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室、生物制造与快速成形技术北京市重点实验室、高端装备创新设计制造国际合作联合实验室等科研基地，还建有机械工程国家实验教学示范中心，数字化制造系统虚拟仿真国家实验教学示范中心，国家级工程实践教育中心，国家级工科机械基础教学示范中心，现代测试教学中心和创造性设计实验室等多个教学中心或基地。
郑文纬《机械原理》配套题库【名校考研真题】(平面机构的平衡)【圣才出品】
第10章平面机构的平衡一、选择题1．机械运转中，转子动平衡的条件是：回转件各不平衡质量产生的离心惯性力系的（）。
[西安交通大学2008研]A．合力等于零B．合力偶矩等于零C．合力和合力偶矩均为零D．合力和合力偶矩均不为零【答案】C2．达到动平衡的回转件（）是静平衡。
[浙江大学2006研]A．一定B．不一定C．有可能D．不可能【答案】A3．机构平衡研究的内容是（）。
[重庆大学2005研]A．驱动力与阻力间的平衡B．各构件作用力间的平衡C．惯性力系间的平衡D．输入功率与输出功率间的平衡【答案】C4．动平衡的条件是要求离心力系的____________。
[电子科技大学2006研]A．合力偶矩为0B．合力为0C．合力和合力偶矩均为0D．合力为0但合力偶矩不为0【答案】C5．作刚性转子动平衡实验时，平衡面（校正平面）最少应选（）[电子科技大学2004研]A．4个B．3个C．2个D．1个【答案】C6．达到静平衡的刚性回转件，其质心（）位于回转轴线上。
[东南大学2003研] A．一定B．不一定C．一定不【答案】A7．机械运转中，转子动平衡的条件是：回转件各不平衡质量产生的离心惯性力系的（）。
[西安交通大学2007研]A．合力等于零B．合力偶矩等于零C．合力和合力偶矩均为零D．合力和合力偶矩均不为零【答案】C8．当整个机构的惯性力得到平衡后，在机构的（）上将检测不到惯性力引起的振动。
[湖南大学2007研]A．机架B．回转构件C．配重D．平面运动构件【答案】A9．刚性回转件动平衡的条件是（）。
[山东大学2005研]A．总惯性力之和为零B．总惯性力矩之和为零C．总惯性力和总惯性力矩之和都为零【答案】C10．达到静平衡的刚性回转件，其质心（）位于回转轴线上。
[武汉科技大学2009研]A．一定B．一定不C．不一定【答案】A11．刚性转子动平衡的力学条件是（）。
[武汉理工大学2005研]A．惯性力系的主矢为零B．惯性力系的主矩为零C．惯性力系的主矢、主矩均为零【答案】C二、填空题1．轴向尺寸较大的回转件，应进行_________平衡，平衡时至少要选择_________个校正平面。
北京航空航天大学机械原理7系 机械原理复习题及参考答案
考试复习题及参考答案机械原理一、填空题：1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于。
2.同一构件上各点的速度多边形必于对应点位置组成的多边形。
3.在转子平衡问题中，偏心质量产生的惯性力可以用相对地表示。
4.机械系统的等效力学模型是具有，其上作用有的等效构件。
5.无急回运动的曲柄摇杆机构，极位夹角等于，行程速比系数等于。
6.平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角之和等于。
7.一个曲柄摇杆机构，极位夹角等于36º，则行程速比系数等于。
8.为减小凸轮机构的压力角，应该凸轮的基圆半径。
9.凸轮推杆按等加速等减速规律运动时，在运动阶段的前半程作运动，后半程作运动。
10.增大模数，齿轮传动的重合度；增多齿数，齿轮传动的重合度。
11.平行轴齿轮传动中，外啮合的两齿轮转向相，内啮合的两齿轮转向相。
12.轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置相对于机架都不改变，这种轮系是轮系。
13.三个彼此作平面运动的构件共有个速度瞬心，且位于。
14.铰链四杆机构中传动角γ为，传动效率最大。
15.连杆是不直接和相联的构件；平面连杆机构中的运动副均为。
16.偏心轮机构是通过由铰链四杆机构演化而来的。
17.机械发生自锁时，其机械效率。
18.刚性转子的动平衡的条件是。
19.曲柄摇杆机构中的最小传动角出现在与两次共线的位置时。
20.具有急回特性的曲杆摇杆机构行程速比系数k 1。
21.四杆机构的压力角和传动角互为，压力角越大，其传力性能越。
22.一个齿数为Z，分度圆螺旋角为β的斜齿圆柱齿轮，其当量齿数为。
23.设计蜗杆传动时蜗杆的分度圆直径必须取值，且与其相匹配。
24.差动轮系是机构自由度等于的周转轮系。
25.平面低副具有个约束，个自由度。
26.两构件组成移动副，则它们的瞬心位置在。
27.机械的效率公式为，当机械发生自锁时其效率为。
28.标准直齿轮经过正变位后模数，齿厚。
29.曲柄摇杆机构出现死点，是以作主动件，此时机构的角等于零。
清华大学机械原理英文 (4)
S+L<P+Q
Grashof
S+L>P+Q
Non-Grashof Double-rocker
(without fully rotate)
S+L=P+Q
Change-point
The shortest link
Double-crank
Opposite to the shortest link
Adjacent to the shortest link
3.4 Characteristics Analysis of four-bar linkages
1. The Grashof condition(曲柄存在条件) 2. Fourbar Quick-Return （急回特性） 3. Transmission angle & Pressure angle
批注本地保存成功开通会员云端永久保存去开通
Chapter 3 planar linkage
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 Types of the four-bar linkages Variation of revolute four-bar mechanism Application of the linkages Characteristics Analysis of four-bar linkages Velocity analysis by the Method of instant centers Kinematic synthesis of four-bar linkages
1. Replacing a revolute pair with a sliding pair
清华大学机械原理 (4)
以最短杆AB为机架
双曲柄机构
以最短杆AB相邻构件AD为机架
曲柄摇杆机构
以最短杆AB相邻构件BC为机架
曲柄摇杆机构
以最短杆AB对面构件CD为机架
双摇杆机构
杆长条件不成立时
Grashoff 定理
双摇杆机构
a+e<b
急回特性：表示回程所用Байду номын сангаас间小于工作行程所用时间
行程速比系数 K
极位夹角 q（锐角）
2.5.3 函数生成机构的设计
已知固定铰链点A、D，设计四杆机构，使得两个连 架杆可以实现三组对应关系
函数生成机构
？
刚体导引机构
d
刚化反转法
以CD杆为机架时看到的四杆机构ABCD的位置相当 于把以AD为机架时观察到的ABCD的位置刚化，以D 轴为中心转过 1 2 得到的。
低副可逆性； 机构在某一瞬时，各构 件相对位置固定不变， 相当于一个刚体，其形 状不会随着参考坐标系 不同而改变。
综合（synthesis）
2.5.1 平面连杆机构设计的基本问题
问题一：刚体导引机构设计 引导一个刚体实现一系列给定位置
问题二：函数生成机构设计
主、从动连架杆运动规律具有给定的函数关系
问题三：轨迹生成机构设计
机构中某点可以实现预期的运动轨迹
平面连杆机构设计方法：
图解法
解析法 实验法
第2章
连杆机构
若干刚性构件通
过低副联接而成的机
构，称为连杆机构。
第2章
连杆机构
2.1 平面连杆机构的类型 2.2 平面连杆机构的工作特性 2.3 平面连杆机构的特点及功能 2.4 平面连杆机构的运动分析 2.5 平面连杆机构的运动设计 2.6 空间连杆机构简介
清华大学机械原理课件--第5章轮系机构
1
1
2
3
32
SK360普通车床
4
4
走刀丝杠的三星轮换向机构
平面定轴轮系（各齿轮轴线相互平行）
第5章 轮系
i12
1 2
z2 z1
i34 4 3zz3 4
i2'3
2 3
z3 z2'
i45 5 4z z5 4
i15 15 (1)3
z2z3z5
z1z2'z3'
z2 z3 z5 z1 z2' z3'
第5章 轮系
1. 将混合轮系分解为几个基本轮系； 2. 分别计算各基本轮系的传动比； 3. 寻找各基本轮系之间的关系； 4. 联立求解。
行星轮 系杆
中心轮
周转轮系 定轴轮系
第5章 轮系
例3：z1=20，z2=30， z2’=20， z3=40， z4=45， z4’=44，
z5=81， z6=80 求： i16
z2z3 z1z2
18701.875 2824
1 H 1.875 0H
i1H H 1 11.8752.875
第5章 轮系
H 3
H 1
周转轮系传动比计算方法
周转轮系
- H
转化机构：假想的定轴轮系
第5章 轮系
上角标 H 正负号问题
i1Hn 1 n H i1 n
计算转化机构的传动比 计算周转轮系传动比
i1H n
SK360普通车床
国产红旗轿车自动变速机构
第5章 轮系
第5章 轮系
第5章 轮系
第5章 轮系
第5章 轮系
第5章 轮系
第5章 轮系
第5章 轮系
5.3.4 在机构尺寸和重量较小的条件下，实现大功率传动
机械原理801考研真题_填空,选择,简答题
填空题1．由Ｍ个构件组成的复合铰链应包括_____个运动副。
【武汉科技大学】2．在平面中,不受约束的构件自由度数等于_____，两构件组成移动副后的相对自由度等于_____。
【武汉理工大学】3．在机构中按给定的已知运动规律运动的构件称为_____；使机构的位置得以确定必须给定的独立广义坐标的数目称为是_____；为了使机构具有确定的运动，应使_____。
【西北工业大学】4．高副低代必须满足的条件是_____。
【青岛大学2010】5．运动链与机构的区别是_____。
【华东理工大学2005】6．根据机构的组成原理，任何机构都可以看成是由_____、_____以及_____所组成。
【重庆大学2004】7．铰链五杆机构是_____级机构【湖南大学2005】8．相对瞬心与绝对瞬心的相同点是_____，不同点是_____；在由Ｎ个构件组成的机构中，有_____个相对瞬心，有_____个绝对瞬心。
【西北工业大学】9．速度瞬心是两构件上的瞬时相对速度为_____，瞬时绝对速度_____的重合点。
【山东大学2005】10．下图所示两种情况下，载荷Ｑ及摩擦系数ｆ均相同，则转动件１时所需力矩为Ｍ１_____Ｍ２。
（填＜、＝或＞）。
【清华大学】11．移动副的自锁条件是_____；转动副的自锁条件是_____；从效率的观点出发，机械的自锁条件是_____。
【哈尔滨工业大学2004】12．下两图所示转子中，Ｓ为总质心，图１中的转子具有_____不平衡，图２中的转子具有_____不平衡。
【哈尔滨工业大学2004】13．质径积是指转子的_____与_____的乘积；残余不平衡质径积相同，但质量不同的转子，质量_____的转子的平衡精度高。
【湖南大学2005】14．某机器主轴平均角速度ωｍ＝１００ｒａｄ／ｓ，机器运转的速度不均匀系数δ＝０．０５，则该机器的最大角度ωｍａｘ等于_____ｒａｄ／ｓ，最小角速度ωｍｉｎ等于_____ｒａｄ／ｓ。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
清华大学机械原理A 卷
1. 凡是驱动机械产生运动的力统称为 力，其特征是该力与其作用点的速度方向 或成 ，其所作的功为 。
A ．驱动；
B ．平衡；
C ．阻抗；
D ．消耗功；
E ．正功；
F ．相同；
G ．相反；
H ．锐角；
I ．钝角；
J ．负功 答：AFHE
2. 简述进行质量代换需要满足的三个条件？动代换和静代换各应满足什么条件？ 答：质量代换法需满足三个条件：
1、 代换前后构件的质量不变；
2、 代换前后构件的质心位置不变；
3、 代换前后构件对质心轴的转动惯量不变；
其中：动代换需要满足前面三个条件；静代换满足前两个条件便可。
3. 什么是当量摩擦系数？分述几种情况下的当量摩擦系数数值。
答：为了计算摩擦力简便，把运动副元素几何形状（接触面形状）对运动副的摩擦力的影响因素计入到摩擦系数中，这种转化后的摩擦系数称为当量摩擦系数。
对单一平面 f f V =；槽角为θ2时θ
sin f f v =；半圆柱面接触时kf f V =，2/~1π=k
4．移动副中总反力的方位如何确定？
答：1）总反力与法向反力偏斜一摩擦角2）总反力的偏斜方向与相对运动方向相反。
5. 移动副的自锁条件是 驱动力作用在移动副的摩擦角内 。
6. 转动副的自锁条件是 驱动力臂≤摩擦圆半径 。
7. 判定机械自锁的条件有哪些？
答：1)驱动力位于摩擦锥或摩擦圆内；
2）机械效率小于或等于0
3）能克服的工作阻力小于或等于0
8.判断对错，在括号中打上 √ 或 ×：
在机械运动中，总是有摩擦力存在，因此，机械功总有一部分消耗在克服摩擦力上。
（√ ）
分析与计算：
1.图示为一曲柄滑块机构的a)、b)、c)三个位置，F为作用在活塞上的力，转动副A及B上所画的虚线小圆为摩擦圆，试决定在此三个位置时作用在连杆AB 上的作用力的真实方向（构件重量及惯性力略去不计）。
2. 图示为一摆动推杆盘形凸轮机构，凸轮1沿逆时针方向回转，F为作用在推杆2上的外载荷，试确定各运动副中总反力（F R31、F R12及F R32）的方位（不考虑构件的重量及惯性力，图中虚线小圆为摩擦圆，运动副B处摩擦角φ如图所示）。
3. 图示为一带式运输机，由电动机1经带传动及一个两级齿轮减速器，带动运输带8。
设已知运输带8所需的曳引力P=5500N，运送速度u=1.2m/s。
带传动（包括轴承）的效率η1=0.95,。