机械原理 西工大第八版第1章 绪论
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西北工业大学机械原理习题答案
n=8pL=10pH=2
p'=1F'=1
F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′
=3×8－(2×10＋2－1)－1=2
机构原动件数目＝2机构有无确定运动？有确定运动
1—81）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。
2）计算自由度，并判断机构有无确定运动：
在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束
4．在机器中，零件是制造的单元，构件是运动的单元。
5．机器中的构件可以是单一的零件，也可以是由多个零件装配成的刚性结构。在机械原理课程中，我们将构件作为研究的基本单元。
6．两个构件直接接触形成的可动联接称为运动副。
7．面接触的运动副称为低副，如移动副、转动副等。
点或面接触的运动副称为高副，如凸轮副、齿轮副等。
大小: 0 ? ω12l0？
在加速度多边形中，矢量 代表
则有：
将矢量 移至B3点，可见为α3逆时针。
2－7已知铰链四杆机构的位置、速度多边形和加速度多边形如下图所示。试求：
构件1、2和3上速度均为 的点X1、X2和X3的位置；
构件2上加速度为零的点Q位置，并求出该点的速度 ；
构件2上速度为零的点H位置，并求出该点的加速度 ；
加速度比例尺μa表示图上每单位长度所代表的加速度大小，单位为(m/s2)/mm。
9．速度影像的相似原理只能应用于构件，而不能应用于整个机构。
10．在摆动导杆机构中，当导杆和滑块的相对运动为平动，牵连运动为转动时（以上两空格填转动或平动），两构件的重合点之间将有哥氏加速度。哥氏加速度的大小为2×相对速度×牵连角速度；方向为相对速度沿牵连角速度的方向转过90°之后的方向。
2－2试求出图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号 直接标注在图上)。
p'=1F'=1
F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′
=3×8－(2×10＋2－1)－1=2
机构原动件数目＝2机构有无确定运动？有确定运动
1—81）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。
2）计算自由度，并判断机构有无确定运动：
在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束
4．在机器中，零件是制造的单元，构件是运动的单元。
5．机器中的构件可以是单一的零件，也可以是由多个零件装配成的刚性结构。在机械原理课程中，我们将构件作为研究的基本单元。
6．两个构件直接接触形成的可动联接称为运动副。
7．面接触的运动副称为低副，如移动副、转动副等。
点或面接触的运动副称为高副，如凸轮副、齿轮副等。
大小: 0 ? ω12l0？
在加速度多边形中，矢量 代表
则有：
将矢量 移至B3点，可见为α3逆时针。
2－7已知铰链四杆机构的位置、速度多边形和加速度多边形如下图所示。试求：
构件1、2和3上速度均为 的点X1、X2和X3的位置；
构件2上加速度为零的点Q位置，并求出该点的速度 ；
构件2上速度为零的点H位置，并求出该点的加速度 ；
加速度比例尺μa表示图上每单位长度所代表的加速度大小，单位为(m/s2)/mm。
9．速度影像的相似原理只能应用于构件，而不能应用于整个机构。
10．在摆动导杆机构中，当导杆和滑块的相对运动为平动，牵连运动为转动时（以上两空格填转动或平动），两构件的重合点之间将有哥氏加速度。哥氏加速度的大小为2×相对速度×牵连角速度；方向为相对速度沿牵连角速度的方向转过90°之后的方向。
2－2试求出图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号 直接标注在图上)。
机械原理t讲义u01-绪论-1
介绍几种常 用的机构
连杆机构
步进式搬运机
连杆曲线
凸轮机构
e
3
2
1
1
e
3
2
1
1
e
3
2
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e
3
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e
3 2
1
e
3 2
1
e
3 2
1
e
3 2
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1
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3
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h
1
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h
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1
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h
1
e
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1
e
3
的实体称为机构
*机器的三特征：
构件
1）由一系列的相对运动单元体所组成。 2）各运动单元体之间都具有确定的相对运动。 3）能转换机械能或完成有用的机械功以代替或减轻
构人们件的劳动与。 零件有什么不同？
连杆放大
连杆放大
连杆体1 连杆头2
3 轴套
4
螺母5
垫圈7
连杆体1 螺栓6
连杆头2
3
轴套 4
机械原理tu01-绪论-1
精品jinቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一章 概论
第一节 本课程的研究内容
*什么是机器、机构？
内燃机工作示意图
凸轮机构
曲柄滑块机构 齿轮机构
*机器的三特征：
1）由一系列的运动单元体所组成。 2）各运动单元体之间都具有确定的相对运动。
*3减）轻能具人转们有换的机以劳械动上能。1或、完成2有两用个的特机械征功以代替或
机械原理第一章绪论PPT课件
机构(machanism)：用来传递 运动和力或改变运动形式的构 件系统
-
13
-
14
-
15
机械是机构与机器的总称。
机构和机器的区别：
•机构只是一个构件系统，而机 器除构件系统外，还包含电气、 液压等其它系统
• 机构只用来传递运动和力，而 机器除传递运动和力外，还具 有变换或传递能量、物料和信 息的功能
2)具有用瞬心法对高、低副机构进行速度分析，和用图 解法或解析法对Ⅱ级机构进行运动分析的基本技能。
3)具有按已知的几何条件和运动条件对几种主要的平面 机构进行运动设计的某些基本知识和能力。
4)初步具有确定简单机械运动方案的能力。
-
21
第一章 绪 论
5)具有按已知动力学条件分析和设计机械的某些基本 知识。
-
1
第一章 绪 论 (Introduction) §1-1 本课程研究的对象及内容
机械原理又称为机器理论与机构学。 机械原理 Theory of Machines and Mechanisms
机械原理的研究对象是机械(machinery) 。 机械原理是研究机构和机器的运动及动力特性，以及
机
是完成有用的机械功或者是搬运物品。
工作机器 例如：起重机、织布机、缝纫机、汽
器
车、飞机和金属切削加工机床等。
是用来获得和变换信息。例如：机械 信息机器 式积分仪、计帐机、机器人和绘图仪。
机器与其它装置的主要区别是：机器一定要作机械运动， 并通过运动来实现能量、物料和信息的变换
-
7
第一章 绪 论
现代机器通常由控制系统、信息测量和处理系统、动 力部分、传动部分及执行机构系统等组成。 机器的三个共同特点： 1、都是人为的实物组合； 2、各部分之间具有确定的相对运动； 3、用来变换或传递能量、物料和信息。
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机械是机构与机器的总称。
机构和机器的区别：
•机构只是一个构件系统，而机 器除构件系统外，还包含电气、 液压等其它系统
• 机构只用来传递运动和力，而 机器除传递运动和力外，还具 有变换或传递能量、物料和信 息的功能
2)具有用瞬心法对高、低副机构进行速度分析，和用图 解法或解析法对Ⅱ级机构进行运动分析的基本技能。
3)具有按已知的几何条件和运动条件对几种主要的平面 机构进行运动设计的某些基本知识和能力。
4)初步具有确定简单机械运动方案的能力。
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21
第一章 绪 论
5)具有按已知动力学条件分析和设计机械的某些基本 知识。
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1
第一章 绪 论 (Introduction) §1-1 本课程研究的对象及内容
机械原理又称为机器理论与机构学。 机械原理 Theory of Machines and Mechanisms
机械原理的研究对象是机械(machinery) 。 机械原理是研究机构和机器的运动及动力特性，以及
机
是完成有用的机械功或者是搬运物品。
工作机器 例如：起重机、织布机、缝纫机、汽
器
车、飞机和金属切削加工机床等。
是用来获得和变换信息。例如：机械 信息机器 式积分仪、计帐机、机器人和绘图仪。
机器与其它装置的主要区别是：机器一定要作机械运动， 并通过运动来实现能量、物料和信息的变换
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7
第一章 绪 论
现代机器通常由控制系统、信息测量和处理系统、动 力部分、传动部分及执行机构系统等组成。 机器的三个共同特点： 1、都是人为的实物组合； 2、各部分之间具有确定的相对运动； 3、用来变换或传递能量、物料和信息。
机械原理课件：第1章绪论
研究机械运动的规律和特性。
力学
研究机械受力和运动的关系。
动力学
研究机械力的产生和传递。
机械的自由度及数目。
2 类型
包括平动副、回转副和滚动副等。
机械的机构及其分类
齿轮机构
通过齿轮传递和变换运动。
凸轮机构
通过凸轮来控制运动。
连杆机构
通过连杆来传递运动。
机械传动方式的分类及特点
齿轮传动 带传动 链传动
效率高，传动精度高。 结构简单，吸振能力强。 传动稳定，承载能力大。
机械的运动规律
机械运动遵循牛顿运动定律，同时机械能守恒和机械功的计算也是机械运动规律的重要内容。
机械简化分析方法
1
静态平衡法
分析物体处于静止状态下的平衡条件。
2
动态平衡法
分析物体在运动状态下受力和力矩的平衡条件。
机械原理课件：第1章绪 论
机械原理是研究机械的基本概念、运动规律和设计原则的科学。本章介绍了 机械原理的研究对象、基本量和关系，以及机械的自由度、机构和传动方式 的分类。
什么是机械原理？
机械原理是一门研究机械运动规律和相互作用原理的学科，对于机械设计和 工程实践具有重要意义。
机械的基本概念
运动学
3
虚功原理
利用物理量的变化来求解未知数量。
机械设计的目标和要求
机械设计的目标是根据实际需求设计出满足功能和性能要求的机械产品。
力学
研究机械受力和运动的关系。
动力学
研究机械力的产生和传递。
机械的自由度及数目。
2 类型
包括平动副、回转副和滚动副等。
机械的机构及其分类
齿轮机构
通过齿轮传递和变换运动。
凸轮机构
通过凸轮来控制运动。
连杆机构
通过连杆来传递运动。
机械传动方式的分类及特点
齿轮传动 带传动 链传动
效率高，传动精度高。 结构简单，吸振能力强。 传动稳定，承载能力大。
机械的运动规律
机械运动遵循牛顿运动定律，同时机械能守恒和机械功的计算也是机械运动规律的重要内容。
机械简化分析方法
1
静态平衡法
分析物体处于静止状态下的平衡条件。
2
动态平衡法
分析物体在运动状态下受力和力矩的平衡条件。
机械原理课件：第1章绪 论
机械原理是研究机械的基本概念、运动规律和设计原则的科学。本章介绍了 机械原理的研究对象、基本量和关系，以及机械的自由度、机构和传动方式 的分类。
什么是机械原理？
机械原理是一门研究机械运动规律和相互作用原理的学科，对于机械设计和 工程实践具有重要意义。
机械的基本概念
运动学
3
虚功原理
利用物理量的变化来求解未知数量。
机械设计的目标和要求
机械设计的目标是根据实际需求设计出满足功能和性能要求的机械产品。
机械原理第1章绪论
3
平衡转动定理
给定物体受力矩和转动惯量，可以计算物体的角加速度。
机械原理第1章绪论
机械原理是研究物体运动和力的作用规律的科学。通过历史发展和应用，了 解机械原理在设计物品中的重要性。
机械原理的分类
静力学
研究物体在静力平衡下的力学性质。
运动学
研究物体的运动规律，不考虑力的作用。
动力学
研究物体在运动状态下的力学性质。
牛顿三大定律
1 第一定律：惯性定律
物体在外力作用下保持匀速或静止状态。
速度
描述物体在平面上的运动快 慢。
加速度
描述物体在平面上的运动变 化。
转矩和转动惯量
转矩的概念
力在垂直于力臂的方向上的 作用。
力臂的念
力作用的垂直距离。
转动惯量的概念
描述物体对转动运动的惯性 大小。
平衡转动定理
1
力矩
物体在转动过程中受到的力矩。
2
平衡条件
当物体受到的力矩为零时，物体处于平衡状态。
2 第二定律：运动方程
力与加速度之间的关系为F = ma。
3 第三定律：作用与反作用
相互作用的两个物体对彼此施加的力大小相等、方向相反。
刚体的运动类型
直线运动
刚体的质心运动沿直线。
转动运动
刚体绕固定轴进行旋转。
平动运动
刚体既有质心的平移运动， 又有绕质心的转动运动。
平面运动学
位置
描述物体在平面上的位置。
机械原理课件第一章讲解
念概本基及象对究研的理原械机
机器的类别
? 动力机器 ：内燃机、压力机、电动机…… ? 工作机器 ：金属切削机床、织布机、印刷机、包装机 ? 信息机器 ：复印机、打字机、绘图机、传真机……
念概本基及象对究研的理原械机
动力机器：内燃机
念概本基及象对究研的理原械机
内燃机工作原理
?
燃气由进气管通过进气 阀3被下行的活塞2吸入气缸， 然后3关闭，2上行压缩燃气，
要提容内
基本概念
? 机械原理 ? 机构
连杆机构，凸轮机构，齿轮机构，间歇运动机构
? 机器
动力机器，工业机器，工作机器，信息机器
? 机械
要提容内
容内节本
重点与难点
一、重点内容：
1．机械原理的研究对象:机构、机器 2. 机械运动方案．机械运动方案设计 3．机械原理课程的主要内容包括典型机构的分析和设计，机械系统
常用机构
念概本基及象对究研的理原械机
常用机构
念概本基及象对究研的理原械机
常用机构
念概本基及象对究研的理原械机
常用机构
机械设计概述
? 机械设计的一般进程 ? 机械运动方案设计的主要内容 ? 机电一体化技术在机械运动方案设计中的作
用
述概计设械机
机械设计的一般进程
机械设计过程并没有一个通用的固定顺序， 而必须按具体情况确定。机械设计的一般进 程。可分为四个阶段： ? 产品规划阶段 ? 方案设计阶段 ? 详细设计阶段 ? 改进设计阶段
用作和位地的程课理原械机
机械原理课程学习方法
? 熟悉和掌握各种典型机构的结构和运动特点，深入理解 满足实际生产需要的机构分析和设计方法 。
? 熟悉和掌握机械运动简图的画法，要习惯于采用运动简 图来认识机构相机器，想象机构和机器的运动情况。
机械设计第一章(西北工业大学出版社)(第八版)详解
为什么学？---机械工业在国民经济中的重要作用
各种机床
为什么学？---机械工业在国民经济中的重要作用
工业机器人 ：焊接、搬运、装配、喷涂
为什么学？---机械工业在国民经济中的重要作用
为什么学？---机械工业在国民经济中的重要作用
空间机器人 ：星球探测器、飞船
勇气号火星探测器
太空机器人Dextre （灵巧）
学什么？---本课程的主要内容
一、机器的功能组成 辅助系统（润滑、显示、照明等） 原动机部分 传动部分 执行部分
控制系统
机器的组成举例
机械电子工程学院
机器的组成举例
执行系统 动力系统
机械电子工程学院
机器的组成举例
操纵及控制系统
机械电子工程学院
传动系统
机械电子工程学院
学什么？---本课程的主要内容
机械设计
第一章 绪论
电子科技大学 凌丹
2018/10/31
1
1 3
Why----为什么学？ What---学什么？ How---怎么学？
2 3
什么是机械？
“机械”是机构（mechanism）和机器（machine）的总称
机构
是一种人为的实物 构件的组合； 各部分之间具有确 定的相对运动。
机械
机器
2018/10/31 47
运用先修知识
学习方法
抓住设计主线
理论联系实际
解决工程问题
机械电子工程学院
2018/10/31
48
“Enthusiasm is one of the most powerful engines of success. When you do a thing, do it with all your might（力量）. Put your whole soul into it. Stamp it with your own personality. Be active, be energetic, be enthusiastic and faithful and you will accomplish your object. Nothing great was ever achieved without enthusiasm"
1机械设计总论-机械设计第八版西北工业大学机械原理及机械零件教研室ppt课件
§2-5 机械零件应满足的基本要求
（四〕经济性要求
零件的经济性首先表现在零件本身的生产成本上。设计零件时， 应力求设计出耗费〔包括钱财、制造时间及人工〕最少的零件。
螺纹的断裂.swf
要降低零件的成本，首先要采用轻型的零件结构，以降低材料 消耗；采用少余量或无余量的毛坯或简化零件结构，以减少加工工 时。这些对降低零轮齿根部的折件断.swf 成本均有显著的作用。工艺性良好的结构就意 味着加工及装配费用低，所以工艺性对经济性有着直接的影响。
（一〕整体断裂
零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时，由于某一危险 截面上的应力超过零件的强度极限而发生的断裂，或螺纹的断裂.swf者零件在受变 应力作用时，危险截面上发生的疲劳断裂均属此类。例如螺栓的断 裂、齿轮轮齿根部的折断等。
轮齿根部的折断.swf
轮齿根部的折断.swf
螺纹的断裂.swf
§2-4 机械零件的主要失效形式
（四〕破坏正常工作条件引起的失效
有些零件只有在一定的工作条件下才能正常地工作。例如： 螺纹的断裂.swf
液体摩擦的滑动轴承，只有在存在完整的润滑油膜时才能正常 地工作；带传动，只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时 才能正常地工作轮齿根部的折断.swf；高速转子，只有其转速与系统的固有频率错 开时才能正常地工作等。如果破坏了这些必备的条件，则将发 生不同类型的失效。例如：滑动轴承将发生过热、胶合、磨损 等形式的失效；带传动将发生打滑的失效；高速转子将发生共 振从而使振幅增大，以致引起断裂的失效等。
（一〕避免在预定寿命期内失效的要求
3．寿命
螺纹的断裂.swf
• 有的零件在工作初期虽然能够满足各种要求，但在工作一定 时间后，却可能轮齿根部的折断.swf由于某些原因而失效。这个零件正常工作延续 的时间就叫零件的寿命。 • 影响零件寿命的主要原因有：材料的疲劳，材料的腐蚀以及 相对运动零件接触表面的磨损。
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受力情况, 以及机械平衡和机械效率问题; (2) 研究机器
在外力下的真实运动规律和速度波动等问题。 ◆机械系统的方案设计
§1-2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
学习本课程的目的
◆机械原理课程的地位
1. 机械原理是机械类各专业的一门主干技术基础课程。
2. 与一般的基础课比更接近工程实际。
3. 与专业课比具有更宽的研究面和更广的适应性。
◆学习本课程的目的
1. 为学习机械类有关专业课打好理论基础。 2. 为机械产品的创新设计打下良好的基础 3. 为现有机械的合理使用和革新改造打基础。
动 力 系 统
蒸汽机 内燃机 水轮机 燃气机 电动机 液动机 气动机 摩擦传动 啮合传动 推动传动 液压传动 液体动力传递 液力传动 气动传动 电力或磁力传递 电力拖动 电磁离合或制动传动
▲能够完成有用的机械功或转化机械能。
◆机构
机构是机器中用来传递运动和力或改变运动形式的可动 机械装置。具有机器的前两个特征。 ▲它们都是由一系列运动单元体所组成； ▲组成它们的各部分之间都具有确定的相对运动；
常用机构：齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、间歇运动机构
二、研究内容
◆ 机构结构分析的基本知识：对机构的结构进行分析, 了解机构的组成及其具有确定运动的条件; 了解机构的 组成原理和结构分类。 ◆ 机构的运动分析。 ◆ 常用机构的分析与设计：对各种常用机构的类型、运 动特点、功能及设计方法进行分析和研究。 ◆ 机器动力学：(1)分析机器在运转过程中其各构件的
动力机器
发电机等是能量变换的装置，即可将某种 形式的能量变换成机械能，或者把机械能 变换成其他形式的能量。例如：内燃机、 压气机、涡轮机、电动机等。
是完成有用的机械功或者是搬运物品。 例如：轧钢机、织布机、缝纫机、汽 车、飞机和金属切削加工机床等。
机器
工作机器
信息机器
是用来获得和变换信息的。例如：机 械式积分仪、计帐机、打字机和绘图 仪。
机器是由机构组成的。
例：内燃机
连杆机构 凸轮机构 齿轮机构
实例分析：
内燃机
凸轮机构 连杆机构
齿轮机构
行走机构
执行机构
小结:
机器的主要组成：各种机构。
机器是一种可用来变换或传递能量、物料与信息的机 构的组合。具有以下三大共同特征：
▲它们都是由一系列运动单元体所组成；
▲组成它们的各部分之间都具有确定的相对运动；
什么叫机械？
机械
◆ 机械(machinery): 是机器和机构(mechanism)的总称 ◆ 机器(machine)：
是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。 切削机床、运输机械、 建筑机械、轻工机械、 动力机器、医用机械、 家用机械、机器人等 机器是由什么组成的？
机器具有那些特征？
机 械 系 统 组 成
机械传递 传 动 系 统
机械系统
冷 润 计 照 等 置
却 滑 数 明 装
操 纵 控 制 装 置
执 行 系 统
回转运动机构 往复运动机构 间歇运动机构 按预定运动轨迹运动的机构
ADAMS简介
考核方式
考勤及课堂表现 平时作业
考核要求
课堂互动、课堂纪律 每2次课布置1次作业 以小组为单位、完成项目并 进行答辩 闭卷 闭卷 总计
考核权重
10% 10%
小组项目
期中考试 期末考试 总计
15%
15% 50% 100%
注：小组项目中的内容包含ADAMS运动仿真、机械结构设计
§1-1
一、研究对象
本课程研究的对象及内容
机器与其它装置的主要区别是：机器一定要作机械运
动，并通过运动来实现能量物料和信息的变换
机构（mechanism） 用来传递运动和力或改变运动形 式的可动装置。
机构和机器的区别
• 机构只是一个构件系统，而机器除构件系 统外，还包含电气、液压等其它系统 • 机构只用来传递运动和力，而机器除传递 运动和力外，还具有变换或传递能量、物 料和信息的功能
机 械 原 理
Theory of Machines and Mechanisms
第1 章
本章教学内容
绪
论
通过机械原理课程 将要学习什么？ 本章重点
◆ 本课程研究的对象及内容 ◆ 学习本课程的目的 ◆ 如何进行本课程的学习
◆ 机械原理学科发展现状简介
为什么要学 机械原理？
本章教学目的
◆ 使学生了解本课程研究的对象、内容 ◆ 了解本课程的地位、作用和任务 ◆ 了解机械原理学科的发展现状 ◆ 调动学生学习本课程的兴趣和积极性