机械原理西北工业大学版

3）如何绘制机构运动简图的问题。
（2）机构的运动分析 介绍对机构进行运动分析（包含位移、速度及加速度分析）的 基本原理及方法。 （3）机器动力学 1）分析机器在运转过程中其各构件的受力情况，以及这些力 的作功情况。
有关机械的基本理论(2/2)
2）研究机器在已知外力作用下的运动、机器速度波动的调节 和不平衡惯性力的平衡问题。 （4）常用机构的分析与设计 研究常用机构（如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等）的类 型、工作原理及运动特性分析和机构设计的基本原理及方法。
基本要求：明确本课程研究的对象和内容，以及在 培养高级技术人才全局中的地位、任务和作用。对 机械原理学科的发展趋势有所了解。
重 点：介绍本课程研究的对象和内容。
培养学生掌握机械设计与分析的基本理论、基本 知识和基本技能，具有初步拟定机械系统运动方案的 分析和设计的能力，并增强从事机械技术工作的适应 性和拥有一定的开发创新能力。
（5）机械传动系统运动方案的设计
研究在进行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。
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。
认真对待教学的每一个环节
本课程全部教学工作的完成，需要自学、听课、习题课、实 验课、课后作业、答疑和考试，以及课程设计等教学环节。要学 好这门课，必须对每个教学环节予以充分重视。
§1-4 机械原理学科发展现状简介
随着宇航技术、核技术、海洋开发等高新技术的发展和计算
机技术的普遍应用，极大的促进了机械行业的迅猛发展。这也 带动了机械原理学科的发展。因此，近些年来机械原理学科也 创立了不少新的理论和研究方法，开拓了一些新的研究领域， 出现了很多新的研究分支，主要表现在： 1.在20世纪末发展起来的计算机辅助机构分析与设计将更为 完善。将机构学知识结合人工智能理论，构建机构分析与设计 的专家系统，将得到进一步发展。
基于Web的远程网络机构设计系统已出现，利用世界各地的
专家知识和经验，开展多专家协同的异地设计，在本世纪将推 动机构学理论的高速发展。
2.对机构学的基础理论研究将有新的进展和突破。
以智能机械和微机械为代表的新型机械系统，将需要构建
新的机构学理论。 例如，微型机械并不是将传统机械直接微型化，而是涉及 多学科的综合技术的应用。目前已研制出 210m×100m的滑 块，直径为60m的静电电机，由原子直接排列而成的纳米齿轮， 供情报收集的"蚊子机器人"等等。而微型人造卫星、可在人的血
管中爬行的机器人以及进行眼科手术的微型机械手等也都已经
或即将见诸应用。它们的出现，推源自了处于机械原理学科前沿 的微型机构学分支的产生。
3. 机构学研究已渗透到生物学研究领域，仿生机构将得到 进一步完善和发展。
通过对人的手指、手腕和手臂的研究，已研制出各种多自
由度的机械假手，造福人类。另外，通过研制蛇形机构来探测管
机械原理
Theory of Machines and Mechanisms
皖西学院机械与电子工程学院 宋诚生
目 录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
绪论 机构的结构分析 平面机构的运动分析 平面机构的力分析 机械的效率和自锁 机械的平衡 机械的运转及其速度波动的调节
第八章 平面连杆机构及其设计 第九章 凸轮机构及其设计 第十章 齿轮机构及其设计 第十一章 齿轮系及其设计 第十二章 其他常用机构 第十三章 机械系统的方案设计
操 作 机 示 教 板
控制系统
§1-2
学习本课程的目的
课程地位，任务及作用 学习目的
§1-3
如何进行本课程的学习
掌握本课程的特点 注重理论联系实际
逐步建立工程观点
认真对待每个教学环节
机器和机构的概念
（1）机构
机构 是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置。 如常 见的机构有齿轮机构、连杆机构、带传动机构、链传动机构、凸 轮机构、螺旋机构等。 这些机构一般认为是由刚性构件组成的。而现代机构中除了 刚性构件以外，还可能有弹性构件、柔性构件和电、磁、液、气、 声、光……等元件。 故这类机构称为广义机构；而由刚性构 件组成的机构就称为狭义机构。
（2）机器 机器 是指一种执行机械运动装置，可用来变换和传递能量、 物料和信息。 例如： 电动机、内燃机用来变换能量；
机器和机构的概念(2/3)
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、打印机用来变换信息。 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。
选用教材： 孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理（第八版）. 北京：高等 教育出版社.2013. 注：本课件是在西北工业大学葛文杰教授编写的原课件基 础上整理的，在此表示衷心感谢！ 参考资料： [1] 郑文纬，吴克坚.机械原理（第七版）.北京： 高等教育出 版社.1997. [2] 申永胜.机械原理教程（第二版）.北京：清华大学出版 社.2006. [3] 邹慧君.机械原理课程设计手册（第二版）.北京：高等教 育出版社. 2010. [4] 陈作模.机械原理学习指南(第五版). 北京：高等教育出版 社.2008. [5] 葛文杰.机械原理作业集（第三版）.北京：高等教育出版 社.2013.
道故障；研究鱼游机构来解决深水探测问题；研制各种类型的两
足、四足、六足步行机，完成各种地形甚至是其他星球表面的探 测任务。这些研究有利于创造出新颖的、具有特殊功能的新机构 来。 以上分析仅是本门学科新近发展的一部分。机械原理研究
内容的丰富和发展将对机械工程领域的高新技术发展，起着决定
性的作用。
小 结
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。
第一章 绪 论
§1-1 本课程研究的对象及内容 §1-2 学习本课程的目的 §1-3 如何进行本课程的学习 §1-4 机械原理学科发展现状简介
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§1-1
1．研究对象
本课程研究的对象及内容
机械是机构和机器的总称。 机构是指一种用来传递与变换运动 和力的可动装置。 机器是指一种执行机械运动装置， 可用来变换和传递能量、物料和信息。 实例： 内燃机 工件自动装卸装置 六自由度工业机器人 2．研究内容 研究内容是有关机械的基本理论问 题。
（3）作用
在培养高级机械工程技术人才的全局中，本课程不仅为学生 学习相关技术基础和专业课程起到承前起后的作用，而且为今后 从事机械设计和研究工作起到增强适应能力和开发创新能力的作 用。
掌握本课程的特点
本课程要用到物理、数学、力学、机械制图、工程材料及机 械制造基础等先修课程的知识，尤其是理论力学的知识。但并不 是这些课程的简单重复和堆砌，而是要引导学生如何应用所学的 知识解决工程实际中所遇到的问题。 所以本课程的学习不同于理 论课程的学习，也不同于专业课，而具有一定的理论系统性及逻 辑性和较强的工程实践性的特点。 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。
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。 在学习时，对名词应正确理解其含义，对公式应着重于应用， 而对方法则着重掌握其基本原理和作法。 另外，实际工程问题涉及多方面的因素，其求解可采用多种 方法，其解一般也不是唯一的。这就要求设计者具有分析、判断、 决策的能力，要养成综合分析、全面考虑问题的习惯和科学严谨、 一丝不苟的工作作风。
（3）机器的结构
传统的机器由如下三个部分组成：
原动部分
传动部分
执行部分
现代机器一般由如下四个部分组成：
机器和机构的概念(3/3)
原动部分
传动部分 控制部分
执行部分
而现代先进的机器则由以下五个部分组成：
位形检测 控制系统 驱动-传动机构 智能系统 执行机构 工作系统
有关机械的基本理论
（1）机构的结构分析 1）研究机构是怎样组成的，其组成对运动的影响，以及机构 具有确定运动的条件。 2）研究机构的组成原理及机构的结构分类。