机械原理 西北工业大学讲解
合集下载
机械原理_西北工业大学第七版CH08
对心曲柄滑块机构有曲柄的条件： ① 连架杆长度≤连杆的长度； ② 连架杆为最短杆。
平面四杆机构的基本知识(3/5)
2.急回运动和行程速比系数 （1）急回运动 当主动件曲柄等速转动时，从动件摇杆摆回的平均速度大于 摆出的平均速度，摇杆的这种运动特性称为急回运动。 （2）行程速比系数K v2 180° ＋θ K= v = 1 180° －θ 结论 当机构存在极位夹角θ 时，机构便具有急回运动特性； 且θ 角越大，K值越大，机构的急回性质也越显著。 例8-5 牛头刨床机构 例8-6 对心曲柄滑块机构 例8-7 偏置曲柄滑块机构
平面四杆机构的设计(6/6)
（3）按给定的行程速比系数设计四杆机构 例8-18 曲柄摇杆机构 例8-19 曲柄滑块机构 例8-20 摆动导杆机构 4. 用实验法设计四杆机构
（1）按两连架杆的多对对应位置设计 （2）按预定的轨迹设计
§8-5 多杆机构
1.多杆机构的功用 （1）取得有利的传动角 （2）获得较大的机械利益
1.四杆机构的类型 （1）基本型式 曲柄摇杆机构 铰链四杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构
平行四边形机构 逆平行四边形机构
等腰梯形机构
（2）演化形式 其他型式的四杆机构可以认为是由基本型式的四杆机构演化 而来的，其演化方法有：
1）改变构件的形状及运动尺寸 2）改变运动副的尺寸
平面四杆机构的类型和应用(2/2)
§8-4 平面四杆机构的设计
1. 连杆机构设计的基本问题 连杆机构设计的基本问题是根据给定的要求选定机构的型式， 确定各构件的尺寸，同时还要满足结构条件、动力条件和运动连 续条件等。 （1）满足预定的运动规律的要求
例8-13 流量指示机构 例8-14 牛头刨床机构 （又称实现函数的问题)； 即满足两连架杆预定的对应位置要求 满足给定行程速比系数K的要求等。 （2）满足预定的连杆位置要求 即要求连杆能占据一系列预定位置 （又称刚体导引问题）。 例8-15 小型电炉炉门的开闭机构
机械原理西北工业大学
机械原理电子教案第一章绪论基本要求:1.明确机械原理课程的研究对象和内容，以及学习本课程的目的。
2.了解机械原理在培养机械类高级工程技术人才全局中的地位、任务和作用。
3.了解机械原理学科的发展趋势。
教学内容:1.机械原理课程的研究对象2.机械原理课程的研究内容3.机械原理课程的地位及学习本课程的目的4.机械原理课程的学习方法重点难点:本章的学习重点是机械原理课程的研究对象和内容，机器、机构和机械的概念，机器和机构的用途以及区别；了解机械原理课程的性质和特点。
1.1机械原理课程的研究对象机械是人类用以转换能量和借以减轻人类劳动、提高生产率的主要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。
机械工业是国民经济的支柱工业之一。
当今社会高度的物质文明是以近代机械工业的飞速发展为基础建立起来的，人类生活的不断改善也与机械工业的发展紧密相连。
机械原理（Theory of Machines and Mechanisms）是机器和机构理论的简称。
它以机器和机构为研究对象，是一门研究机构和机器的运动设计和动力设计，以及机械运动方案设计的技术基础课。
机器的种类繁多，如内燃机、汽车、机床、缝纫机、机器人、包装机等，它们的组成、功用、性能和运动特点各不相同。
机械原理是研究机器的共性理论，必须对机器进行概括和抽象内燃机与机械手的构造、用途和性能虽不相同，但是从它们的组成、运动确定性及功能关系看，都具有一些共同特征：（1）人为的实物（机件）的组合体。
（2）组成它们的各部分之间都具有确定的相对运动。
（3）能完成有用机械功或转换机械能。
凡同时具备上述3个特征的实物组合体就称为机器内燃机和送料机械手等机器结构较复杂，如何分析和设计这类复杂的机器呢？我们可以采取“化整为零”的思想，即首先将机器分成几个部分，对其局部进行分析。
机构是传递运动和动力的实物组合体。
最常见的机构有连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构、螺旋机构、开式链机构等。
机械原理课件第二章CH02西工大版
3×4－(2×5＋0) 2
§2-6 计算平面机构自由度时应注意的事项
F 3n (2 pl p h ) 3 5 (2 6 0) 3
F 3n (2 pl p h ) 3 3 ( 2 3 1) 2
F 3n (2 pl p h ) 3 4 (2 6 0) 0
§2-2 机构的组成
2、运动副
(1) 运动副定义
运动副：两个构件直接接触又能产生一定相对运动的活动联接。
组成机构的各构件之间必须有确定的相对运动，因此，构件的 联接既要使两个构件直接接触，又能产生一定的相对运动。
运动副元素：两构件上参与接触而构成运动副的表面(构成运动副 的点、线、面)。
转动副
移动副
?
§2-6 计算平面机构自由度时应注意的事项
1、复合铰链
2、局部自由度 3、虚约束
§2-6 计算平面机构自由度时应注意的事项
1、复合铰链
两个以上构件在同一处(同一轴上)以转动副相联接称为复合铰链。
由m个构件组成的复合铰链，共有 (m-1) 个转动副。
F 3n (2 pl p h ) 3 5 (2 7 0) 1
3、虚约束
平面机构中虚约束的几种常见情况
④ 机构中对运动传递不起独立作用的对称部分所带入的约束为虚约束。
带虚约束的定轴轮系
F = 3n－(2pl＋ph) = 3×3－(2×3＋2) = 1
§2-6 计算平面机构自由度时应注意的事项
3、虚约束
平面机构中虚约束的几种常见情况
⑤ 在机构运动过程中，如果两构件上某两点的距离始终保持不变，则在
活塞
曲轴 气缸体
机械原理孙恒西北工业大学版第3章11844
• 例1 铰链四杆机构，设各构件的尺寸均已知，原动件2 的回转方向见图，求图示位置从动件4的角速度。 解：∵P24为构件2、4的瞬心， ∴ω1/ω2 = P14P24 / P12P24
例 2 凸轮机构，求从动件3的移动速度υ ∵ 过高副元素的接触点K作公法线nn ，则
nn 与瞬心连线P12P13的交点即为瞬心P23， 即P23为2、3两构件的等速重合点。
④当已知构件上两点的速度时，则该构件上其 它任一点的速度便可用速度影像原理求出。
注意构件ω方向的求法：
大小：ω=VCB / lBC 方向：将代表VCB矢量的bc移至机构图
的C点，根据VCB的方向可知ω 为逆时针方向。
2）加速度分析
加速度关系中也存在和速度影像原理一致的加速 度影像原理。
1．2 两构件重合点间的速度和加速度 分析
⑤矢量的点积
e1 e2 cos12 cos( 2 1 )
e i ei cos
e j e j sin
2
ee e 1
⑥其它基本关系
eet 0 e en 1
e1 e2t sin( 2 1 )
e1 e2 n cos( 2 1 )
2.平面机构运动分析----解析法
三、瞬心位置的确定 * 如果两构件通过运动副连接在一起，瞬心 位置很容易直接观察确定。（图3-2） * 两构件不直接接触，则它们的瞬心位置要 借助于“三心定理” （图3-3）
转动副: 移动副：
转动中心 垂直导路 无穷远处
作纯滚动： 在接触点
既滚动且滑动：
在过接触点的 公发线上
四、速度瞬心在机构速度分析中的应用
i cos 90 j sin 90 e 90
en
( et
) e
d 2e
例 2 凸轮机构，求从动件3的移动速度υ ∵ 过高副元素的接触点K作公法线nn ，则
nn 与瞬心连线P12P13的交点即为瞬心P23， 即P23为2、3两构件的等速重合点。
④当已知构件上两点的速度时，则该构件上其 它任一点的速度便可用速度影像原理求出。
注意构件ω方向的求法：
大小：ω=VCB / lBC 方向：将代表VCB矢量的bc移至机构图
的C点，根据VCB的方向可知ω 为逆时针方向。
2）加速度分析
加速度关系中也存在和速度影像原理一致的加速 度影像原理。
1．2 两构件重合点间的速度和加速度 分析
⑤矢量的点积
e1 e2 cos12 cos( 2 1 )
e i ei cos
e j e j sin
2
ee e 1
⑥其它基本关系
eet 0 e en 1
e1 e2t sin( 2 1 )
e1 e2 n cos( 2 1 )
2.平面机构运动分析----解析法
三、瞬心位置的确定 * 如果两构件通过运动副连接在一起，瞬心 位置很容易直接观察确定。（图3-2） * 两构件不直接接触，则它们的瞬心位置要 借助于“三心定理” （图3-3）
转动副: 移动副：
转动中心 垂直导路 无穷远处
作纯滚动： 在接触点
既滚动且滑动：
在过接触点的 公发线上
四、速度瞬心在机构速度分析中的应用
i cos 90 j sin 90 e 90
en
( et
) e
d 2e
西北工业大学机械专业机械原理课程ppt(第六章机械的平衡)
§6-2 刚性转子的平衡计算
为了使转子得到平衡，在设计时就要根据转子的结构，通过
计算将转子设计成平衡的。
1.刚性转子的静平衡计算
（1）静不平衡转子
对于轴向尺寸较小的盘形转子(b/D <0.2)，其质量可近似认为 分布在同一回转平面内。这时其偏心质量在转子运转时会产生惯
性力，因这种不平衡现象在转子静态时就可表现出来， 故这类转 子称为静不平衡转子。
到破坏。
机娥平衡的目的及内容(2/3)
机械平衡的目的就是设法将构件的不平衡惯性力加以平衡， 以消除或减少惯性力的不良影响。
机械的平衡是现代机械的一个重要问题。对于高速高精密机 械尤为重要；但某些机械却是利用构件产生的不平衡惯性力所引 起的振动来工作的。对于此类机械则是如何合理利用不平衡惯性 力的问题。
刚性转子的平衡计算(4/4)
例1 内燃机曲轴 例2 双凸轮轴 刚性转子动平衡的条件：各偏心质量（包括平衡质量）产生 的惯性力的矢量和为零，以及这些惯性力所构成的力矩矢量和也 为零，即
ΣF＝0，
ΣM＝0
（3）动平衡计算 动平衡计算是针对结构动不平衡转子而进行平衡的计算。即
根据其结构计算确定其上需增加或除去的平衡质量，使其在设计 时获得动平衡。
例 动平衡机的工作原理
3．现场平衡
对于一些尺寸非常大或转速很高的转子，一般无法在专用动 平衡机上进行平衡。即使可以平衡，但由于装运、蠕变和工作温 度过高或电磁场的影响等原因，仍会发生微小变形而造成不平衡。 在这种情况下，一般可进行现场平衡。
现场平衡 就是通过直接测量机器中转子支架的振动，来确 定其不平衡量的大小及方位，进而确定应增加或减去的平衡质量 的大小及方位，使转子得以平衡。
1．静平衡实验 （1）实验设备
机械原理,孙恒,西北工业大学版第4章平面机构的力分析
第四章 平面机构的力分析
§4-1 作用在机械上的力和力分析的方法
1、作用在机械上的力： 驱动力----驱动机械运动的力 阻抗力----阻止机械运动的力 有效阻力（工作阻力）----有效功，（输出功） 有害阻力（摩擦力、介质阻力），----损失功 2、分析的目的和方法 目的：①确定运动副中的反力（大小和性质） ②确定机械上的平衡力（或平衡力偶），（即确定驱动力） 步骤：①求出各构件的惯性力和力偶，视为外加的力 ②根据静定条件将机构分解为若干构件组和平衡力系 （从最远的构件组，即外力全部已知的构件组开始） ③逐步推算到平衡力作用的构件
M f = f v ⋅ G ⋅ r = FR21.ρ
其中：
ρ = f v .r
称为摩擦圆半径
摩擦圆的概念： 1）以轴颈中心O 为圆心，以ρ为半径的圆。 2）在转动副中，只要发生相对转动，总反力 就总是切于摩擦圆，即轴承对轴颈的总反力 FR21始终相切于摩擦圆。 3）FR21对铰联中心所形成的摩擦力矩的方向 总是与相对角速度的方向相反。的确切方向 须从该构件的其它力平衡条件中得到。
3、什么是静力分析和动态静力分析： 静力分析----不计惯性力对机械进行力分析 动态静力分析----计入惯性力，利用达朗伯 原理（动静法）作力分析 方法： 图解法 解析法：矢量方程式法 直角坐标法（矩阵法） 复数法
§4-2 构件惯性力的确定
FIi-----i构件质心上的惯心力 FIi’--- i构件偏离质心某一点上的惯心力 mi -----各构件的质量 Jsi-----绕过质心轴的转动惯量 asi-----质心Si的加速度 αi-----角加速度
需水平驱动力F，：F，=G tan (α - φ)
图4-5----矩形螺纹：
等速拧紧螺母所需力矩： M = Fd2 / 2 = Gd2 tan(α + ϕ) / 2 等速放松螺母所需力矩： M ′ = Gd tan(α −ϕ) / 2 2
§4-1 作用在机械上的力和力分析的方法
1、作用在机械上的力： 驱动力----驱动机械运动的力 阻抗力----阻止机械运动的力 有效阻力（工作阻力）----有效功，（输出功） 有害阻力（摩擦力、介质阻力），----损失功 2、分析的目的和方法 目的：①确定运动副中的反力（大小和性质） ②确定机械上的平衡力（或平衡力偶），（即确定驱动力） 步骤：①求出各构件的惯性力和力偶，视为外加的力 ②根据静定条件将机构分解为若干构件组和平衡力系 （从最远的构件组，即外力全部已知的构件组开始） ③逐步推算到平衡力作用的构件
M f = f v ⋅ G ⋅ r = FR21.ρ
其中：
ρ = f v .r
称为摩擦圆半径
摩擦圆的概念： 1）以轴颈中心O 为圆心，以ρ为半径的圆。 2）在转动副中，只要发生相对转动，总反力 就总是切于摩擦圆，即轴承对轴颈的总反力 FR21始终相切于摩擦圆。 3）FR21对铰联中心所形成的摩擦力矩的方向 总是与相对角速度的方向相反。的确切方向 须从该构件的其它力平衡条件中得到。
3、什么是静力分析和动态静力分析： 静力分析----不计惯性力对机械进行力分析 动态静力分析----计入惯性力，利用达朗伯 原理（动静法）作力分析 方法： 图解法 解析法：矢量方程式法 直角坐标法（矩阵法） 复数法
§4-2 构件惯性力的确定
FIi-----i构件质心上的惯心力 FIi’--- i构件偏离质心某一点上的惯心力 mi -----各构件的质量 Jsi-----绕过质心轴的转动惯量 asi-----质心Si的加速度 αi-----角加速度
需水平驱动力F，：F，=G tan (α - φ)
图4-5----矩形螺纹：
等速拧紧螺母所需力矩： M = Fd2 / 2 = Gd2 tan(α + ϕ) / 2 等速放松螺母所需力矩： M ′ = Gd tan(α −ϕ) / 2 2
西工大机械原理
西工大机械原理相关的基本原理1. 机械原理的概念和基本原理机械原理是研究机械运动和力学性质的基础学科，它是机械工程学的基础。
机械原理主要研究物体的静力学和运动学，通过分析物体受力和运动的规律，揭示物体的运动及其与力的关系。
机械原理的基本原理包括力的平衡条件、运动的基本规律和机械能守恒定律。
1.1 力的平衡条件力的平衡条件是描述物体在静力学平衡状态下，受力相互平衡的条件。
根据牛顿第一定律，物体在受力平衡时，其加速度为零。
力的平衡条件包括：•力的合成定律：力的合成定律指出，多个力共同作用在物体上时，可以用一个合力来代替它们的作用效果。
合力的大小等于各力合成后的结果，方向与合成后的力相同。
•力的分解定律：力的分解定律指出，一个力可以分解成两个或多个力的合力。
力的分解可以使力的分量在不同方向上的作用效果更容易计算。
1.2 运动的基本规律运动的基本规律是描述物体在运动过程中的性质和规律的基本原理。
运动的基本规律包括：•牛顿第一定律：牛顿第一定律也称为惯性定律，它指出，物体如果受力为零，则物体将保持静止或匀速直线运动。
•牛顿第二定律：牛顿第二定律描述了力与物体质量和加速度之间的关系。
它的数学表达式为F=ma，其中F表示物体所受合外力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。
•牛顿第三定律：牛顿第三定律也称为作用-反作用定律，它指出，任何两个物体之间的相互作用力大小相等、方向相反。
1.3 机械能守恒定律机械能守恒定律是描述机械系统中机械能守恒的基本原理。
机械能守恒定律包括：•动能定理：动能定理描述了物体动能的变化与所受力的关系。
动能定理的数学表达式为W=ΔK，其中W表示合外力对物体做的功，ΔK表示物体动能的变化量。
•重力势能：重力势能是物体在重力场中由于位置的变化而具有的能量。
重力势能的数学表达式为Ep=mgh，其中m表示物体的质量，g表示重力加速度，h表示物体的高度。
•弹性势能：弹性势能是物体由于形变而具有的能量。
机械原理课件第二章CH02西工大版
步骤
首先确定机构的构件数和运动副 类型，然后按照一定的比例画出 各构件之间的相对位置，最后用 线条和符号表示出各运动副的连
接关系。
意义
通过机构运动简图可以直观地了 解机构的运动特性和结构特点， 为后续的分析和设计提供基础。
03
平面连杆机构
平面连杆机构的组成与分类
组成
平面连杆机构由机架、连杆、曲 柄和摇杆等构件组成。
螺旋压力机
螺旋压力机是一种常见的螺旋机构，它由螺杆和螺母组成，通过旋 转螺杆来产生压力。
螺旋千斤顶
螺旋千斤顶是一种用于顶升重物的螺旋机构，它由螺杆和螺母组成 ，通过旋转螺杆来顶升重物。
万向联轴节机构
万向联轴节
万向联轴节是一种常见的万向联轴节机 构，它由两个叉形接头和一个十字轴组 成，可以实现两个轴之间的任意角度的 连接。
05 齿轮机构
齿轮机构的组成与分类
组成
齿轮机构主要由主动齿轮、从动齿轮和机架组成，通过齿间的相互作用传递动力和运动。
分类
根据齿轮的形状和旋转方向，齿轮机构可分为直齿、斜齿和锥齿等类型，每种类型又有多种不同的变 种。
齿轮机构的工作特性
传动效率
齿轮机构的传动效率高，能够实 现精确的传动比，且长期使用下
凸轮机构的工作特性
工作原理
凸轮机构通过凸轮的转动 或移动，使从动件产生预 期的运动规律。
运动特性
凸轮机构的运动特性取决 于凸轮的形状、从动件的 类型以及两者之间的相对 位置关系。
动力学特性
凸轮机构在传递运动和力 的过程中，会受到各种阻 力和惯性的影响，从而产 生一定的动态响应。
凸轮机构的设计与优化
设计步骤
凸轮机构的设计需要经过初步设计、 运动分析和动力学分析等步骤，以确 保机构能够实现预期的运动规律并具 有足够的稳定性。
机械原理ppt西北工业
若利用静力学的力系简化理论，求出惯性力系的主矢和主矩， 代替具体求解每一个质点的惯性力，将给解题带来方便。 因各构件的运动形式不同，惯性力系的简化有以下三种情况， 我们以曲柄滑块机构为例加以说明。
§4-2 构件惯性力的确定
1、一般力学方法 (续)
B
1 A
2 3
C
（1）作平面运动的构件 (如连杆2)
F —— 水平力 Ff21 —— 摩擦力
§4-3 运动副中摩擦力的确定
（1）摩擦力的确定 (续)
1）平面接触 FN21
2）槽面接触
θ
θ
3）半圆柱面接触
G FN21 = GF来自21 = f FN21 =fG
FN21 2
FN21 G2
FN21= G / sinθ
Ff21 = f FN21 = f G / sinθ
普通高等教育“十五”国家级规划教材
机械原理
Theory of Machines and Mechanisms
第七版 西北工业大学机械原理及
机械零件教研室
编
主编 孙桓 陈作模 葛文杰
第4章 平面机构的力分析
学习要求 §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 不考虑摩擦时机构的力分析 §4-5 考虑摩擦时机构的力分析
作业解析
学习要求
基本要求
了解机构中作用的各种力及机构力分析的目的和方法。 掌握构件惯性力的确定方法。 能对几种常见运动副中的摩擦力及总反力进行分析和计算。 能用图解法对平面Ⅱ级机构进行动态静力分析。
本章重点
运动副中摩擦力及总反力的确定。 不考虑摩擦时机构的动态静力分析。
§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
1、一般力学方法 (续)
B
1 A
2 3
C
（1）作平面运动的构件 (如连杆2)
F —— 水平力 Ff21 —— 摩擦力
§4-3 运动副中摩擦力的确定
（1）摩擦力的确定 (续)
1）平面接触 FN21
2）槽面接触
θ
θ
3）半圆柱面接触
G FN21 = GF来自21 = f FN21 =fG
FN21 2
FN21 G2
FN21= G / sinθ
Ff21 = f FN21 = f G / sinθ
普通高等教育“十五”国家级规划教材
机械原理
Theory of Machines and Mechanisms
第七版 西北工业大学机械原理及
机械零件教研室
编
主编 孙桓 陈作模 葛文杰
第4章 平面机构的力分析
学习要求 §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 不考虑摩擦时机构的力分析 §4-5 考虑摩擦时机构的力分析
作业解析
学习要求
基本要求
了解机构中作用的各种力及机构力分析的目的和方法。 掌握构件惯性力的确定方法。 能对几种常见运动副中的摩擦力及总反力进行分析和计算。 能用图解法对平面Ⅱ级机构进行动态静力分析。
本章重点
运动副中摩擦力及总反力的确定。 不考虑摩擦时机构的动态静力分析。
§4-1 机构力分析的任务、目的和方法
机械原理西北工业大学第七版CH01——机械原理课件资料文档
13
传动系统运动方案的设计等问题。
8
本课程的地位、任务及作用
（1）地位
机械原理是研究机械基础理论的一门科学，是机械类各专业 的一门主干技术基础课程，在创新设计机械所需的知识结构中也 占有核心地位。
（2）任务
本课程的任务是使学生掌握机构学和机器动力学的基本理论、 基本知识和基本技能，学会各种常用基本机构的分析和综合方法， 并具有按照机械的使用要求进行机械传动系统方案设计的初步能力。
因此，在学习本课程时应注意掌握基本的概念、原理及机构 的分析与综合的方法。
10
பைடு நூலகம் 注重理论实际
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。
机床用来变换物料的状态； 汽车、起重机用来传递物料； 计算机用来变换信息。 由于各种机器的主要组成部分都是各种机构，所以可以说， 机器乃是一种可用来变换或传递能量、物料与信息的机构组合。 机器按其用途可分为两类：凡将其他形式的能量转换为机械 能的机器称为原动机；凡利用机械能来完成有用功的机器称为工 作机。
11
初步建立工程观点
本课程要用到很多与工程有关的名词、符号、公式、标准及 参数和对机械研究的一些常用的简化方法，如倒置、反转、转化、 当量、等效、代换等。 在机构分析与综合中，除解析法外还介 绍图解法、实验法以及试凑等一些工程中实用的方法。
传动系统运动方案的设计等问题。
8
本课程的地位、任务及作用
（1）地位
机械原理是研究机械基础理论的一门科学，是机械类各专业 的一门主干技术基础课程，在创新设计机械所需的知识结构中也 占有核心地位。
（2）任务
本课程的任务是使学生掌握机构学和机器动力学的基本理论、 基本知识和基本技能，学会各种常用基本机构的分析和综合方法， 并具有按照机械的使用要求进行机械传动系统方案设计的初步能力。
因此，在学习本课程时应注意掌握基本的概念、原理及机构 的分析与综合的方法。
10
பைடு நூலகம் 注重理论实际
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。
机床用来变换物料的状态； 汽车、起重机用来传递物料； 计算机用来变换信息。 由于各种机器的主要组成部分都是各种机构，所以可以说， 机器乃是一种可用来变换或传递能量、物料与信息的机构组合。 机器按其用途可分为两类：凡将其他形式的能量转换为机械 能的机器称为原动机；凡利用机械能来完成有用功的机器称为工 作机。
11
初步建立工程观点
本课程要用到很多与工程有关的名词、符号、公式、标准及 参数和对机械研究的一些常用的简化方法，如倒置、反转、转化、 当量、等效、代换等。 在机构分析与综合中，除解析法外还介 绍图解法、实验法以及试凑等一些工程中实用的方法。
机械原理西北工业大学第七版CH07——机械原理课件资料文档
积分得
Jedω/dt＝Me
ω＝ω0＋αt
φ＝φ0＋ω0t＋αt2/2
15
机械运动方程式的求解(4/5)
2．等效转动惯量是常数，等效力矩是速度的函数
（1）机械系统实例及其运动方程式 如用电动机驱动的搅拌机系统，则 Je＝常数， Me(ω)＝Med(ω) －Mer(ω)，其运动方程式为
Me(ω）＝ Jedω /dt
第七章 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
返1 回
§7-1 概 述
1．本章研究的内容及目的 （1）研究在外力作用下机械真实运动规律的求解
机械速度波动的调节就是要设法减小机械的运转速度不均匀 系数δ，使其不超过许用值， 即
δ ≤[δ ]
机械的周期性波动调节的方法就是在机械中安装飞轮——具 有很大转动惯量的回转构件。
（2）飞轮调速的基本原理
飞轮调速是利用它的储能作用，在机械系统出现盈功时，吸 收储存多余的能量，而在出现亏功时释放其能量，以弥补能量的 不足，从而使机械的角速度变化幅度得以缓减，即达到调节作用。
2．机械运转的三个阶段
（1）起始阶段 机械的角速度ω由零渐增至ωm，其功能关系为
Wd＝Wc＋E
3
（2）稳定运转阶段
• 周期变速稳定运转
ωm＝常数，而ω 作周期性变化；
在一个运动循环的周期内，Wd＝Wc。 • 等速稳定运转
ω＝ωm＝常数， Wd≡Wc 。
（3）停车阶段
ω由ωm渐减为零；E＝－Wc 。
20
机械的周期性速度波动及其调节(4/6)
西工大机械原理课件CH
03
螺旋机构分类
根据螺旋机构的用途和结构形式，可 以分为普通螺旋机构和差动螺旋机构 等类型。
04
普通螺旋机构
普通螺旋机构的螺杆和螺母通常都是 单头的，用于实现精确的直线或回转 运动。
螺旋机构
螺旋机构定义
螺旋机构是一种通过螺旋副（即螺纹） 实现运动和动力传递的装置，通常由 螺杆和螺母组成。
01
差动螺旋机构
机构是由若干个构件通过一定的方式 联接而成的，构件可以是刚性的或柔 性的，联接方式可以是运动副或柔性 联接。
机构的分类
机构可以根据不同的分类标准进行分 类，如根据运动形式可以分为平面机 构和空间机构，根据机构的结构可以 分为单环机构和多环机构等。
机构的组成和分类
机构的组成
机构是由若干个构件通过一定的方式 联接而成的，构件可以是刚性的或柔 性的，联接方式可以是运动副或柔性 联接。
机械系统的动态特性分析
动态特性分析的意
义
了解机械系统的动态特性是优化 设计、控制和性能评估的基础， 有助于提高系统的稳定性和可靠 性。
动态特性分析的方
法
通过实验和仿真方法，分析机械 系统的动态特性，包括固有频率、 阻尼比、振型等参数。
动态特性分析的应
用
将动态特性分析应用于实际机械 系统，优化系统的动态性能，提 高系统的响应速度和稳定性。
空间连杆机构
空间连杆机构是由三个或更多个 刚性构件通过低副连接，构件之 间的相对运动轨迹为空间的机构。
凸轮机构
凸轮机构定义
凸轮机构是由一个凸轮和至少一个从动件组成的高副机 构，其中凸轮是一个具有曲线轮廓的主动件，而从动件 则是由凸轮轮廓控制的构件。
凸轮机构特点
凸轮机构可以实现复杂的运动规律和运动轨迹，结构简 单紧凑，工作可靠，传动效率高，因此在自动化装置和 各种机械中得到了广泛应用。
- 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)。
作者： 潘存云教授
分析自动洗衣机的组成：
控制器(控制)
潘存云教授研制 潘存云教授研制
波轮(工作)
电动机(原动)
带(传动)
减速器(传动)
湖南理工学院专用 作者： 潘存云教授
机构的共有特征： ①人造的实物组合体；
同理，通过对典型机构进行分析可知：
②各部分有确定的相对运动； ③用来传递力或实现运动的转换。 机构的分类：通用机构和专用机构。
强调代替人类完成有用工作
湖南理工学院专用
作者： 潘存云教授
机器的共有特征： ①人造的实物组合体； ②各部分有确定的相对运动； ③代替或减轻人类劳动完成有用功或实现能量 的转换
机器的作用
机器的分类： 原动机－实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机）
种类有限
工作机－完成有用功（如机床等） 种类繁多
湖南理工学院专用
第一章
绪
论
§1－1 本课程研究的对象和内容
§1－2 本课程在教学中的地位
§1－3 课程的性质和学习方法
§1－4 机械原理学科发展现状简介
湖南理工学院专用
作者： 潘存云教授
§1－1 本课程研究的对象和内容
顾名思义，本课程研究对象为：机械 机械－人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的 组合体。 原理－机械的组成原理、工作原理、分析和设计原理(方法)等。 任何机械都经历了：简单→复杂的发展过程。 起重机的发展历程： 斜面 →杠杆 →起重轱辘 →滑轮组 →手动(电动)葫芦 →现代起重机 （包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、 卷扬机、叉车、电梯－电脑控制）。
湖南理工学院专用 作者： 潘存云教授
§1－3 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。
先修课程：高等数学、普通物理、工程制图、理论力学
同时，通过本课程的学习，可为今后学习诸如机械 设计、机床夹具设计、机床、机械制造工艺学等专 业课程打下基础， 课程的特点： 本课程是一门技术基础课，其研究对象是在生产实际中广泛应用的机械，所要解决的问题大
9
10
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 各部分协调动作的结果： 化学能 机械能
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。
称综合而非设计的理由： 在解决机构的设计问题时， ▲仅限于根据运动和动力要求，确定机构各部分与运 动相关的尺寸； ▲不涉及各个具体零件的强度计算，具体形状和结构、 材料选择等因素； ▲设计结果是机构运动简图，而非工程化的设计图。 方案设计 本课程要解决的问题 机械设计 结构设计 属于机械设计课程的范畴
机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不
同） ，故统称为机械。人造的组合体、有确定的相对运动
湖南理工学院专用
作者： 潘存云教授
§1－2 本课程的研究内容
1. 机构结构分析 基本知识 ▲研究机构运动的可能性; 能否运动 ▲机构运动的确定性；下一个位置和运动方向是否唯一 ▲机构运动简图的绘制方法；用简单图形表示复杂机构 ▲机构的组成原理和结构分类。 2. 机构的运动学 ▲机构上某些特殊点的位置、速度、加速度的求法 和机构的运动规律； 不考虑引起机构运动的力的作用，仅从几何的观点来研究 ▲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
2.工件自动载送装置
工件 定爪 动爪
档块
滑杆
含带传动机构、蜗杆 传动、凸轮机构、连 杆机构等。 滑杆左移时，夹持器 将工件夹住。
装配夹具 工件载送器
潘存云教授研制
蜗杆传动 连杆机构
带传动
凸轮机构 电动机
滑杆带着工件右移时， 夹持器动爪受挡块的 压迫将工件松开，工 件落入载送器被传送 到下一道工序。
一般而言， 机械是机器和机构的总称
机械
湖南理工学院专用
机构 机器
作者： 潘存云教授
湖南理工学院专用
作者： 潘存云教授
机构－能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件 实物的组合体。如：连杆机构、凸轮机构、 齿轮机构等。种类有限 机器－根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组合 体。
如 : 缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用 机器、起重机等。
作者： 潘存云教授
机构 机械
机器 原动机
工作机
工作机的组成：
原动部分－是工作机动力的来源，最常见的是电动机 和内燃机。 工作部分－完成预定的动作，位于传动路线的终点。 传动部分－联接原动机和工作部分的中间部分。
控制部分－保证机器的启动、停止和正常协调动作。
其关系如下
原动机
传动 控制
工： 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。
湖南理工学院专用 作者： 潘存云教授
机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但 具有相同的基本特征。
湖南理工学院专用
作者： 潘存云教授
典型机器的分析：
3
4 2
1.内燃机
组 成 ： 汽缸体1、 活 塞 2 、 进 气 阀 3 、 排气阀4、 连 杆 5 、 曲 轴 6 、 凸 轮 7 、 顶 杆 8 、 齿轮9、10
8 7
潘存云教授研制
通用机构---用途广泛，如齿轮机构、连杆机构等。 专用机构---只能用于特定场合，如钟表的擒纵机构。
机构 机械 机器
湖南理工学院专用
通用机构 专用机构 原动机 工作机
作者： 潘存云教授
本课程研究重点：通用机构 机器与机构的关系：由两个实例推广到一般 任意复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组合而 成的。实际机器的种类有成千上万种，但机构的种类确有限。类似关系：化合物与化学元素 由机器与机构的共有特征可知：