[西北工业大学国家精品课程]机械原理-PPT课件完整版.pptx

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西北工业大学【国家精品教程】机械原理（课件完整版）第一章第二章第三章第四章第五章第六章目录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及自锁机械的平衡目录第七章机械的运转及其速度波动的调第八章平节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目录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工业机器人机构及其设计绪论第一章本课程研究的对象及内学习本课程的目的1-1容1-21-3如何进行本课程的学习返回本课程研究的对象及内容1-11研究对象操作机示教板机械是机构和机器的总称。

机构是指一种用来传递和与力变的换可运动装置。

机器是指一种执可行用机来械变运换动和装传置递，能量、物料和信息。

实例：

内燃工件六自机自动装卸装置由度工业机器人2研究内容有关机械的基本理论控制系统1-2学习本课程的目的课程性质、任务及作用机械未来发展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见装的置机。

构如有常带传动机构、链传动机构、齿轮机构、凸轮机旋构机、构螺等等。

这些机构一般被认为是由刚性件组成的。

而刚现性代件机以构外中，除还了可能有弹性件和电、磁、液、气、声、光等件元。

故这类机构称为广义机构；而由刚性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，可用来物变料换和信传息递能。

量、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；计算机用来变换信息。

由于各种机器的主要组成部分都是各种机机构器。

乃所是以一可种以可说用，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能机的械机器称为原动机；凡利用机械能来完成有用功的机器称作为机工。

（3）机器的结构传统的机器由如下三个部分组原成动：

部传动部执行部现分代机器一般由分如下四个部分组分成：

原动部分传动部分机器和机构的概念（3/3）执行部分控制部分而现代先进的机器则由以下五个部分组成：

位形检测控制系统动驱-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，以及具机有构确定运动的条件。

2）研究机构的组成原理及机构的结构分类。

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、速度及加速度分基析本）原的理及方法。

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，以及这的些作力功情况。

有关机械的基本理论（2/2）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）型的类、工作原理及运动特性分析和机构设计的基本原理及方法。

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、变异及传机动械系统运动方案的设计等问题。

机械未来发展的两个方向：

1微机械2智能机械实例：

微小机器人内窥镜系统智能机器人本课程的地位、任务及作用

（1）地位机械原理课程是研究机械基础理论的一门科学，是机械专类业各的一门主干技术基础课程，在创新设计机械所需的知识结中构也占有核心地位。

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基论本、知识和基本技能，学会各种常用基本机构的分析和综合方并法具，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，本课程不仅为学习生相关技术基础和专业课程起到承前起后的作用，而且为今从后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用作。

掌握本课程的特点本课程要用到理论力学等先修课程的知识。

但并不是这些程的简课单重复和堆砌，而是要学生运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不同，于也专业课，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。

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。

注重理论联系实际本课程是着重研究一般机械的共性问题，即机构的结构分和综析合的基本理论及方法。

这些理论和方法是紧密为工程服务的。

在学习过程中要注意这些理论和方法：

1在理论上建立和推演的严密性和逻辑性；2如何在工程实际中的应用；3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，并用它们认识分析这些机械，以加深理解。

初步建立工程观点本课程要用到很多与工程有关的名词、符合、公式、标准参数及和一些简化方法，如倒置、反转、转化、当量、等效、代换等等。

在机构分析与综合中，除解析法外还介绍图解法、实验法以及试凑法等一些工程中实用的方法。

在学习时应注意：

对名词应正确理解其含义，对公式应着重于应用，而对法则方着重掌握其基本原理和作法。

实际工程问题都是涉及多方面的因素的问题，其求解可采多种用方法，其解一般也不是唯一的。

这就要求设计者具有分析判、断学严、谨决策、的一丝能不力苟，的要工养作成作综合分析、全面考虑问题的习惯和科风。

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、习题验课课、课实后作业、答疑和考试，以及课程设计等教学环节。

要学好这门课，首先必须对每个教学环节予以充分重次，视还。

要其转变被动学习方式为自主学习方式。

大学学习应该是学生在教师指导下充分利用学校的教学源进资行自主学习。

国家机械基础课程教学基地开放式教学环境（地点：

航空楼D308D318）机械创新设计教学中心开放课程学习室和网络教学环境第二章机构的结构分析2-12-22-32-42-52-62-7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机构自由度的计算计算平面机构自由度时应注意的事项虚约束对机构工作性能的影响及机构结构的合理设计2-8平面机构的组成原理、结构分类及结构分平面机构中的高副低代析2-92011-06-24返回机构结构分析的内容及目2-1的主要内容及目的是：

研究机构的组成及机构运动简图的画法了解；机构具有确定运动的条件；研究机构的组成原理及结构分类。

2-2机构的组成1.构件气缸体连杆体体任何机器都是由许活塞多零件组合而的。

成零件是机器中的一个独立制造单元体；齿轮构件往往是由若干零件刚性地联接在一起的独立运动的整连杆体连杆头曲轴真实连杆螺栓螺母垫圈连杆头从运动来看，任何机器都是由若构干件个组合而成的。

2-2机构的组成2.运动副运动副是两构件直接接触而构成的可动联接。

运动副元素为两构件参与接触而构成运动副的例轴与轴承、滑块与导轨、两轮齿表面。

啮合。

圆柱面与圆孔面棱柱面与棱孔面两轮轮齿曲面空间两构件构成的运动副，其自由度f和约束数s满足f+s=6机构的组成（2/4）

（1）运动副的分类1）按其引入的约束数目分：

级副、级副、级副。

2）按其接触形式分高副：

点、线接触的运动副低副：

面接触的运动副转动副（回转副或铰3）按其相对运动形式分链）移动副螺旋副球面副还可分为平面运动副与空间运动副两类。

机构的组成（3/4）

（2）运动副符号运动副常用规定的简单符号来表达（GB44608各4）种。

常用运动副模型常用运动副的符号表3.运动链构件通过运动副的联接而构成的相对可动的系统。

闭式运动链（简称闭链）开式运动链（简称开链）13223352413414412平面闭式运动链空间闭式运动链平面开式运动链空间开式运动链1原动件3机构的组成（4/4）4.机构动链称为机构。

具有固定构件的运机架一机般构机中架的相固对定地构面件固；定不动，但当机构安装在运动的机械上时则是运动的。

原动件按独给立定运已动知的运构动件规；律常以转向箭头表示。

从动其件运动规机律构决中定其于余原活动件构的件运。

动规律和机构的结构及构件的尺寸。

构机构常分为平面机构和空间机两类，其中平面机构应用最为广泛。

2从动件34机架平面铰链四杆机构原动2件从动件1机架4空间铰链四杆机构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，都需要绘出其机运构动简图。

1.何谓机构运动简图？

例内燃机机构运动简图。

机构运动简图根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定各出运动副的位置，采用运动副及常用机构运动简图符号和构件的表示方法，将机构运动传递情况表示出来的简化图形。

机构示意图不严格按比例绘出的，只表示机械结构状况简的图。

机构运动简图（2/2）2.机构运动简图的绘制绘制方法及步骤：

（1）搞清机械的构造及运动情况，沿着运动传组递成路机线构，的查构明件数目、运动副的类别及其位置；

（2）选定视图平面；（3）选适当比例尺，作出各运动副的相对位置，再画出动各副运和机构的符号，最后用简单线条连接，即得机构运动简图。

举例：

内燃机机构运动简图绘制颚式破碎机机构运动简图绘制子：

2-4机构具有确定运动的条件先一来个看机两构个在例什么条件下才能实现确定的运动呢？

例1铰链四杆机构若给定机构一个独立运动，则机构的运动完全确定；若给定机构两个独立运动，则机构的最薄弱环节损坏。

例2铰链五杆机构若给定机构一个独立运动，则机构的运动不确定；若给定机构两个独立运动，则机构的运动完全确定。

机构的自由度机构具有确定运动时所必须给定的独动立参运数的数目，其数目用F表示。

结机构具有确定运动的条件论是：

机构的原动件数目应等于机构的自由度数目。

机构具有确定运动的条件（2/2）结论：

机构具有确定运动的条件是：

机构原动件数目应等机构的于自由度的数目。

如果原动件数F,则会导致机构最薄弱环节的损坏。

2-5机构自由度的计算1.平面机构自由度的计算324123

（1）计算公式F3n（2plph）145式中：

n为机构的活p动l为构机件构数的目低；副数目；ph为机构的高副数目。

（2）举例1）铰链四杆机构F3n（2plph）3324012）铰链五杆机构F3n（2plph）34250211机构自由度的计算（2/4）10C3）内燃机机构F3n（2plph）3627312.空间机构自由度的计算

（1）一般空间机构自由度的计算38,914AB7D18设一空间机构共有n个活动构件，pi个i级运动副，其约束数B2C为i（iF=1,26,n5），（则5p54p43p32p2p1）6nipi5i=131D例1空间四杆机构解F6n65p3545p423p3311A4机构自由度的计算（3/4）

（2）含公共约束的空间机构自由度的计算公共约束是指机构中所有构件均受到的共同的约束，以m表示。

5i=m+1由上式可知，公共约束m=0、1、2、3、4。

故相应的机构称分为别0族、1族、2族、3族、4族机构（五类）。

例2楔形滑块机构解因此机构为全移动副平面机m构，4故，则F（6m）n（5m）p5（64）2（54）31例2滚子推杆凸轮机构计算平面机构自由度时应注意的事项（3/6）解滚子绕其轴线的转动为一个局部由自度，在计算机构自由度时，应将F公从式计中算减去，即F3n（2plph）F故凸轮机构的自由度为F33（231）113.要除去虚约束虚约束是指机构中某些运动机副构带运入动的起对重复约束作用的约束，以p表示。

例3平行四边形四杆机构F3n（2plph）F33（240）01计算平面机构自由度时应注意的事项（4/6）当增加一个构件5和两个转动副E、F，且BEAF，则束。

F3n（2plph）F34（260）00原因：

构件5和两个转动副E、F引入的一个约束为虚约在计算机构的自由度时，应从机构的约束数中减去虚约目束数p，故F3n（2plphp）F如平行四边形五杆机构的自由度为F34（2600）01计算平面机构自由度时应注意的事项（5/6）4机构中的虚约束常发生的几种情况1轨迹重合的情况在机构中，如果用转动副联接两的个是构件上运动轨迹相重合的点，该接联将带入1个虚约束。

例如椭圆仪机构（图9中0：

，CBACD