机械原理
机械原理(全套15PPT课件)
从动件的常用运动规律
等速运动规律
从动件匀速运动，产生刚性冲击
等加速等减速运动规律
从动件分段匀变速运动，产生柔性冲击
简谐运动规律（余弦加速度运动规律）
从动件按余弦规律加速运动，无冲击
正弦加速度运动规律
从动件按正弦规律加速运动，无冲击
平面四杆机构的设计
按照给定的连杆位置设计四杆机构
按照给定的运动轨迹设计四杆机构
作图法、解析法
作图法、解析法
按照给定的急回特性设计四杆机构
按照给定的传动角设计四杆机构
作图法、解析法
作图法、解析法
05 凸轮机构及其设 计
凸轮机构的应用和分类
凸轮机构的应用
自动机械、操纵控制、传动装置等
凸轮机构的分类
重要性
机械原理是机械工程学科的基础 ，对于理解和分析机械系统的运 动、力和能量传递过程具有重要 意义。
机械原理的研究对象和内容
研究对象
机械系统，包括机构、传动、控制等 方面。
研究内容
机构的结构分析、运动分析、力分析 、动力学分析、优化设计等。
机械原理的发展历程和趋势
发展历程
从简单机械到复杂机械系统，从经验设计到基于科学计算的设计。
机械原理(全套15PPT课件)
contents
目录
• 机械原理概述 • 机构的结构分析 • 平面机构的运动分析 • 平面连杆机构及其设计 • 凸轮机构及其设计 • 齿轮机构及其设计
01 机械原理概述
机械原理的定义与重要性
定义
机械原理是研究机械系统中力的 传递、转换和效应的基本规律和 原理的学科。
具有急回特性、死点位置、压力角和 传动角等特性，这些特性对机构的运 动性能和动力性能有重要影响。
《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。
机械原理介绍
机械原理介绍
机械原理是研究机械运动和力学性能的学科。
它研究力和运动之间的关系，以及通过机械传动装置将能量从一处转移到另一处的方式。
机械原理主要包括以下几个方面的内容。
一、力的分析：力是机械运动的基础，机械原理研究了力的大小、方向和作用点对机械系统的影响。
通过分析力的作用，可以确定机械系统的平衡条件和运动方式。
二、力的传递和转换：机械装置通过传递和转换力来实现能量的转移。
机械原理研究了不同类型的机械传动方式，如齿轮传动、皮带传动和链传动等，以及力的转换方式，如杠杆原理、滑块机构和凸轮机构等。
三、运动的分析：机械原理研究了机械系统的运动规律和运动学特性。
通过分析运动学参数，如速度、加速度和位移，可以确定机械系统的运动方式和运动轨迹。
四、平衡和稳定性：机械原理研究了机械系统的平衡和稳定条件。
通过分析系统的受力平衡条件，可以确定系统的平衡位置和平衡状态。
五、摩擦和磨损：机械原理研究了机械系统中的摩擦和磨损问题。
摩擦会使机械系统的能量损失，而磨损则会导致机械零件的损坏。
通过研究摩擦力和磨损机制，可以减少能量损失和零
件磨损，提高机械系统的效率和寿命。
总之，机械原理是机械工程的基础学科，它提供了研究和设计机械系统的理论和方法。
通过应用机械原理，可以解决机械系统的力学问题，提高机械系统的性能和可靠性。
简单的机械原理
简单的机械原理
机械原理是指机械运动和力学运动的基本规律和原理。
在机械系统中，有许多常见的原理，这些原理包括：
1. 杠杆原理：杠杆原理是指通过杠杆的变换，可以改变力的作用点、作用方向或作用大小。
例如，当一根杠杆左侧施加一个小力时，右侧可以产生较大的力。
2. 轮轴原理：轮轴原理是指通过轮轴的转动运动，可以将力传递到其他地方。
例如，车辆的轮子通过轮轴的转动将引擎的动力传递到地面，使车辆前进。
3. 齿轮原理：齿轮原理是指通过齿轮的啮合，可以改变转速和转矩。
通过齿轮传动可以实现不同的速度比和扭矩转换。
4. 斜面原理：斜面原理是指通过斜面的倾斜角度，可以减小物体上的重力。
斜面可以降低需要施加在物体上的力的大小。
5. 曲柄连杆机构原理：曲柄连杆机构原理是指通过曲柄和连杆的配合，将旋转运动转换为往复直线运动。
这在内燃机中广泛应用，将活塞的往复运动转换为输出动力。
6. 水平平衡原理：水平平衡原理是指在一个平衡系统中，当系统的重心位于支持点的正上方时，系统保持稳定。
这在吊车等工程机械中是非常重要的原理。
以上是一些简单的机械原理，它们在实际生活和工程中都有广泛的应用。
一些机械的工作原理
一些机械的工作原理
1. 摩擦力原理：根据两个物体之间的摩擦力，机械可以转动或运动。
例如，摩擦力可以使螺丝刀可以旋转并拧紧螺丝。
2. 杠杆原理：基于一个支点和应用力点的位置关系，杠杆可以增加或减少力量的大小。
例如，撬棍可以利用杠杆原理来轻松地提起重物。
3. 电动机原理：电动机利用电流通过线圈时产生的磁场来产生力和运动。
通过改变电流的方向和强度，可以控制电动机的运动方向和速度。
4. 齿轮原理：齿轮是通过一系列相互咬合的齿轮齿，将力和运动传递给其他部件的机械原理。
不同大小的齿轮可以改变输出力或速度的大小。
5. 液压原理：基于流体在封闭管道中传输压力的原理，液压系统可以通过改变液体的压力来产生力和运动。
液压系统广泛应用于各种机械设备，如汽车制动系统和起重机械等。
6. 空气压缩机原理：空气压缩机利用活塞运动将空气压缩到较高压力，然后通过释放压力来产生能量和执行工作。
空气压缩机广泛应用于气动工具和压缩空气系统等领域。
7. 磁力原理：根据磁场的吸引或排斥力，可以产生力和运动。
例如，电磁铁利
用电流通过线圈时产生的磁场来吸引和释放磁性物体。
8. 内燃机原理：内燃机是通过将可燃物质和氧气混合后点燃产生爆炸来驱动活塞运动的。
活塞的运动将能量转化为机械动力。
这些只是机械原理的一些例子，还有许多其他原理用于不同类型的机械设备和工艺中。
十大最简单的机械原理及实例
十大最简单的机械原理及实例
1.杠杆原理：使用杠杆原理可以轻松移动重物，例如使用撬棍打开门、使用铁锤砸击钉子。
2. 轮轴原理：轮轴原理可以让我们轻松移动重物，例如使用手推车、自行车和汽车等。
3. 重力原理：重力原理可以帮助我们测量和控制物体的重量，例如使用秤和吊钩等。
4. 斜面原理：斜面原理可以帮助我们轻松移动重物，例如使用滑板、滑雪板和滑轮等。
5. 水平平衡原理：水平平衡原理可以帮助我们保持平衡，例如使用平衡木、高跷和滑板等。
6. 压力原理：压力原理可以帮助我们控制和测量压力，例如使用液压系统和气压系统等。
7. 浮力原理：浮力原理可以帮助我们浮在水面上，例如使用救生衣和浮动器材等。
8. 摩擦原理：摩擦原理可以帮助我们控制和减少摩擦力，例如使用润滑油和摩擦垫等。
9. 弹性原理：弹性原理可以帮助我们控制和测量弹力，例如使用弹簧和橡皮筋等。
10. 管道原理：管道原理可以帮助我们传输流体和气体，例如使用水管、气管和油管等。
- 1 -。
简单机械原理
简单机械原理简介：简单机械是指那些由一个或几个部件组成的，主要用来改变力的大小和方向，或者改变力的作用点、力的传递方式的机器。
本文将介绍四种常见的简单机械原理：杠杆原理、轮轴原理、滑轮原理和斜面原理。
一、杠杆原理杠杆是利用支点系，改变力的大小方向或者改变力的作用点的装置。
杠杆的基本原理是力矩平衡原理，即在平衡的情况下，杠杆两边所产生的力矩相等。
杠杆分为一级杠杆、二级杠杆和多级杠杆。
一级杠杆的典型例子是平衡杆和剪刀，通过改变施加力的位置来改变力的作用点。
二级杠杆的典型例子是推杆和挡杆，通过改变支点位置来改变力的大小方向。
多级杠杆则是由多个杠杆组合而成的复杂结构。
二、轮轴原理轮轴是由轮和轴构成的，是一种利用轮子和轴的组合结构。
轮轴的基本原理是利用轮平衡力和改变力的方向，实现力的传递和工作的。
轮轴可以分为正向轮轴和反向轮轴。
正向轮轴是指轮子的直径大于轴的直径，可以让力的作用点向轮子端移动，增加力的作用效果。
反向轮轴则是指轴的直径大于轮子的直径，可以使得力的作用点向轴的一边移动，减小力的作用效果。
三、滑轮原理滑轮是由轮和滑轮架组成的，是一种利用滑轮的移动来改变力的作用点的装置。
滑轮原理基于力的平衡，在滑轮静止或平衡的情况下，输入和输出端的力是相等的。
滑轮可以分为固定滑轮和移动滑轮。
固定滑轮是指滑轮架固定不动，只能改变力的方向。
移动滑轮则是指滑轮架可以移动，可以改变力的作用点。
滑轮的数量越多，可以改变的力的方向越多。
四、斜面原理斜面是由斜面面板构成的，是一种利用斜面的倾斜来改变力的方向和大小的装置。
斜面原理基于力的平衡，在斜面平衡的情况下，施加在斜面上的力会被分解为沿斜面方向和垂直斜面方向两个分力。
斜面可以分为直角斜面和倾斜斜面。
直角斜面是指斜面的角度为90度，可以将作用力垂直方向的力分解为平行方向力和垂直方向力。
倾斜斜面则是指斜面的角度小于90度，可以改变力的方向和减小力的大小。
结论：简单机械原理涉及了杠杆原理、轮轴原理、滑轮原理和斜面原理。
机械原理讲义全套
机械原理讲义全套机械原理是机械工程专业的一门基础课程，它主要研究物体在力的作用下所表现出的相互作用、运动和结构行为。
本文将为大家提供一套机械原理讲义，帮助大家更好地理解和掌握这门课程。
第一章：机械原理的概述1.1机械原理的定义和作用1.2机械原理的研究内容1.3机械原理的研究方法1.4机械原理的发展和应用第二章：受力分析2.1力的概念和表示方法2.2力的合成和分解2.3力的平衡与条件2.4力的作用点和作用线第三章：刚体力学3.1刚体的定义和性质3.2刚体平衡的条件3.3刚体平衡的实例分析3.4刚体平衡的应用第四章：运动学基础4.1机械原理中的运动学概念4.2匀速直线运动和曲线运动4.3加速度和速度与位移的关系4.4运动学中的一些常用公式第五章：动力学基础5.1动量和动量守恒定律5.2力的大小和方向与加速度的关系5.3动力学中的一些常用公式5.4动力学中的实例分析第六章：动力学应用6.1动力学中的斜面问题6.2动力学中的弹簧问题6.3绳索和滑轮在动力学中的应用6.4动力学中的摩擦力分析第七章：静力学应用7.1静力学中的平衡问题7.2静力学中的力矩和杠杆7.3静力学中的悬挂问题7.4静力学中的摩擦力分析第八章：激光原理8.1激光的定义和性质8.2激光的产生和传播8.3激光的应用第九章：机械传动原理9.1机械传动的概念和分类9.2齿轮传动的原理和计算9.3带传动的原理和计算9.4万向节传动的原理和计算第十章：机械结构原理10.1机械结构的定义和分类10.2机械结构的设计原则10.3机械结构的应用和发展趋势10.4机械结构中常见问题的解决方法这套机械原理讲义全面而详细地介绍了机械原理的各个方面，帮助学生建立起对机械原理的理论框架和实践应用。
通过学习这套讲义，学生能够更好地理解机械原理的概念、原理和应用，提高解决实际问题的能力。
希望这套讲义能够对大家学习机械原理有所帮助。
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一、计算下列图示运动链的自由度，并说明运动链具有确定运动的条件。
若运动链中存在复合铰链、局部自由度及虚约束，应予以明确指出（？分）。
1.
1.
解： n =6, p l =8, p h =1（？分）
11826323=-⨯-⨯=--=h l p p n F （？分）
原动件数=自由度 （？分） 2.
2.
解： n =6, p l =8, p h =1（？分）
11826323=-⨯-⨯=--=h l p p n F （？分）
原动件数=自由度 （？分）
解
局部自由度
F D
C
O
B G
A
E F D
C
O
B
G
A E
局部自由度
复合铰链
A
B
C
E
E'
O
D
F
3.
3. 解： n =7, p l =9, p h =1（？分）
21927323=-⨯-⨯=--=h l p p n F （？分）
原动件数=自由度 （？分） 4.
4.
解： n =4, p l =5, p h =1（？分）
11524323=-⨯-⨯=--=h l p p n F （？分）
原动件数=自由度 （？分） 5.
5.
解： n =7, p l =10, p h =0（？分）
11027323=⨯-⨯=--=h l p p n F （？分）
原动件数=自由度 （？分）
B E'
F'
D F
E
A
B
C
B E'
F'
D
F E
A
B
C
局部自由度
复合铰链
局部自由度
复合铰链
A
B
C
E E'
O
D
F
6.
解： n =7, p l =9, p h =1（？分）
21927323=-⨯-⨯=--=h l p p n F （？分）
原动件数=自由度 （？分） 7.
B
D
E
F
A
C
7.
解： n =5, p l =7, p h =0（？分）
10725323=-⨯-⨯=--=h l p p n F （？分）
原动件数=自由度 （？分）
8计算下列图示运动链的自由度，并说明运动链具有确定运动的条件。
若运动链中存在复合铰链、局部自由度及虚约束，应予以明确指出（？分）。
8.
解： n =7, p l =9, p h =2（？分）
12927323=-⨯-⨯=--=h l p p n F （？分）
原动件数=自由度 （？分）
等宽凸轮
等宽凸轮
复合铰链
B
D
E
F
A
C
复合铰链
局部自由度
复合铰链
9.
9.
解： n =5, p l =7, p h =0（？分）
10725323=-⨯-⨯=--=h l p p n F （？分）
原动件数=自由度 （？分）
二、计算图示机构的自由度，并分析组成此机构的基本杆组，并判断机构的级别。
1.
1.
解： n =7, p l =10, p h =0（？分）
101027323=-⨯-⨯=--=h l p p n F （？分）
基本杆组分析如图所示，II 级机构。
2.
2.
解： n =7, p l =10, p h =0（？分）
101027323=-⨯-⨯=--=h l p p n F （？分）
基本杆组分析如图所示，II 级机构。
C
A
B
F
G
D
H
E
复合铰链
B
C D
A F
23
p 三、
1. 图示四杆机构，作图比例尺0.001l m
mm
μ=
，120rad s ω=，求全部瞬心并用瞬心法求 E 点的速度大小及方向。
解：图示四杆机构共有6个瞬心，其位置如图所示
l l
p p p p p v μωμω241221412112==1
24
1214122ωωp p p p =
2. 在图中标出图示机构的全部瞬心，并指出哪些是绝对瞬心，哪些是相对瞬心。
（保留作图线，在图中标出瞬心点即可，可以不作文字说明）
解：绝对瞬心P 12、P 14、P 13，其余为相对瞬心
3. 图示导杆机构的运动简图(mm m L /002.0=μ)，已知原动件1以s rad /201=ω逆时针等速转动，按下列要求作：
①写出求3B V
的速度矢量方程式；
②画速度多边形；并求出构件3的角速度3ω的值； ③写出求3B a 的加速度矢量方程式 解： ①
∨
∨
∨
∨+=+=方向？？大小2
312323B B B B B B B V V V V V ② 如图
CB l pb /33=ω(顺时针)
③
∨
∨
∨
∨
∨
∨∨∨++=+=方向
？大小?2
3231333B B k B B r B B B n B a a a a a a τ
A
D
C
43
B
2 11
P 12
P P 23
P 24
∞ P 34
P 13 p
b 3
b 1(b 2)
4. 图示为一个四铰链机构及其速度向量多边形和加速度向量多边形。
作图的比例尺分别为：μl 、μv 、μa 。
1）按所给出的两个向量多边形，分别列出与其相对应的速度和加速度向量方程式； 2）根据加速度多边形，求出点C 的加速度a c 的大小；
3）求出构件2的角速度ω2和构件3的角加速度ε3 (大小和方向)；
4）利用相似性原理，求出构件2的中点E 的速度v E 和加速度a E 的大小。
解： 1）
速度向量方程式：C B CB v v v =+
加速度向量方程式：n t n n t
C C B CB CB ααααα+=++
2）
a c c a μπ⋅=
3）
l
v
BC CB BC bc l v μμω⋅⋅==
2 方向：顺时针
l
a
CD c CD c n l a μμετ⋅⋅==33
方向：逆时针 4）
v E pe v μ⋅= a E e a μπ⋅=
5. 在图中标出图示机构的全部瞬心，并指出哪些是绝对瞬心，哪些是相对瞬心。
（保留作图线，在图中标出瞬心点即可，可以不作文字说明）
解：绝对瞬心P 12、P 24、P 23，其余为相对瞬心
6. 图示机构中,已知各杆长度及曲柄角速度ω1,试用图解法求机构在图示位置时, E 点的速度（注：绘出速度多边形,比例尺任选）.
解：
①
∨
∨
∨
∨+=方向？？大小1
212B C B C V V V ②
如图，根据速度影像原理作Δb 2c 2e 2相似于ΔBCE 得e 2点，pe 2为所求。
D
C 23
E 4B
A 1ω1
φP 12
P 14
P
P 24
∞ P 34 P 13
p
c 2 b 1(b 2)
2 e 2
7. 图示正弦机构，已知曲柄1长度l 1，角速度ω1，试用矢量方程图解法确定该
机构在ϕ1=45°时导杆3的速度v 3。
（注：绘出速度多边形,比例尺任选）
①
∨
∨
∨
∨+=方向？？大小2
313B B B B V V V ②
如图， pb 3为所求。
8. 在图所示的机构中，已知曲柄1顺时针方向匀速转动，角速度ω1，标出该机构各瞬心的位置并指出哪些是绝对瞬心，哪些是相对瞬心，求在图示位置导杆3的角速度ω3的大小和方向。
（注：所求各量大小用公式表示，不必计算出数值大小）
解：绝对瞬心P 14、P 34、P 24，其余为相对瞬心
134
1314133ωωP P P P =
方向：顺时针
p
b 3
b 1(b 2)
4
P 34 P 13
9. 找出下列机构在图示位置时的所有瞬心，指出哪些是绝对瞬心，哪些是相对瞬心。
并写出13i 的表达式。
解：绝对瞬心P 14、P 34、P 24，其余为相对瞬心
34
1314
133113P P P P i =
=
ωω 方向：逆时针
10. 找出下列机构在图示位置时的所有瞬心，指出哪些是绝对瞬心，哪些是相对瞬心。
并写出13i 的表达式。
解：绝对瞬心P 14、P 34、P 24，其余为相对瞬心
34
1314
133113P P P P i =
=
ωω 方向：逆时针
C
4
3
2 3 2
1 A ω1 B
D
C
4
3
2 3 2
1 A ω1
B
D P 34(P 24) P 14
P 12(P 13) P 23
4 P 34
P 13
P 14
4
P 24
P 12。