湖南大学机械原理课件(最新完整版)
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机械原理(全套15PPT课件)
按形状分为盘形、圆柱形、平板型等；按从动件类型分为尖底、滚子、平底等
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。
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。
(最新整理)机械原理ppt全套-完整资料
a) 构件2包容3 b) 构件3包容2
2.四杆机构的应用
（1）基本型式四杆机构的应用
（2）演化型式四杆机构的应用
机械原理
沈阳航空工件 （1）周转副的条件 ① 最短杆长度＋最长杆长度≤其余两杆长度之和； ② 组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。 其中第一个条件称为杆长条件。
机构的原动件1和从动件3的运动都需要经过连杆2来传动。故 此类机构统称为连杆机构。
机构中的运动副一般均为低副。 故此类机构也称低副机构。
连杆机构中的构件多呈现杆的形状， 故常称构件为杆。 连 杆机构常用其所含的杆数而命名，故有四杆机构、六杆机构等。
机械原理
沈阳航空工业学院
传动特点 优点： ① 运动副一般为低副； ② 构件多呈现杆的形状； ③ 可实现多种运动变换和运动规律； ④ 连杆曲线形状丰富，可满足各种轨迹要求。
摇杆3 连杆:2 周转副：A B 摆转副: C D
双摇杆机构 等腰梯形机构
曲柄摇杆机构 (crank-rocker mechanism)
机械原理
沈阳航空工业学院
铰链四杆机构
双曲柄机构
曲柄摇杆机构 双曲柄机构 平行四边形机构
反平行四边形机构 双摇杆机构
(double crank mechanism)
机械原理
沈阳航空工业学院
1.铰链四杆机构有曲柄的条件
（1）周转副的条件 （2）铰链四杆机构有曲柄的条件
① 各杆长度应满足杆长条件； ② 最短杆为连架杆或机架。
例:铰链四杆机构 1）各杆长度满足杆长条件
结论：
2）各杆长度不满足杆长条件
如果铰链四杆机构各杆长度满足杆长条件，当最短杆为连
架杆时，则机构为曲柄摇杆机构；当最短杆为机架时，则机
机械原理课件第1章绪论
太空探险、水平钻探、深海采矿、打捞作业、血管清理
与其它学科的交叉渗透作用增强：与电子工程、计算 机科学、控制工程、材料科学、生物医学相互渗透， 诞生了若干新学科。如机械电子学、仿生机械学、机 器人机械学、机械CAD。
本学科的研究课题与日俱增: 新机构不断涌现-----如自控机构、机器人机构、仿生 机构、柔性及弹性机构、机电气液综合机构等。
湖南理工学院专用
作者： 潘存云教授
本课程研究机械的途径： ▲ 研究机械所具有的一般共性问题。如机构的组成
原理、机构运动学、机器动力学。
▲ 研究各种常用机构的运动和动力性能，以及它们 的设计 方法。
如何学习本课程？
▲ 着重搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握机构 分析与综合的基本方法。
▲ 注意把一般原理和方法与具体运用密切联系起来。 并用所学知识观察日常生活与生产遇到的各种机械。
▲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
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。
湖南理工学院专用
作者： 潘存云教授
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。
与其它学科的交叉渗透作用增强：与电子工程、计算 机科学、控制工程、材料科学、生物医学相互渗透， 诞生了若干新学科。如机械电子学、仿生机械学、机 器人机械学、机械CAD。
本学科的研究课题与日俱增: 新机构不断涌现-----如自控机构、机器人机构、仿生 机构、柔性及弹性机构、机电气液综合机构等。
湖南理工学院专用
作者： 潘存云教授
本课程研究机械的途径： ▲ 研究机械所具有的一般共性问题。如机构的组成
原理、机构运动学、机器动力学。
▲ 研究各种常用机构的运动和动力性能，以及它们 的设计 方法。
如何学习本课程？
▲ 着重搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握机构 分析与综合的基本方法。
▲ 注意把一般原理和方法与具体运用密切联系起来。 并用所学知识观察日常生活与生产遇到的各种机械。
▲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
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。
湖南理工学院专用
作者： 潘存云教授
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。
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小型电炉炉门的开闭机构
机械原理
沈阳航空工业学院
（3）满足预定的轨迹要求
即要求在机构的运动过程中，连杆上某些点的轨迹能满足预 定的轨迹要求。
鹤式起重机 搅拌机构
连杆机构的设计方法有：图解法、解析法和实验法。
2. 用解析法设计四杆机构
（1）按预定的运动规律设计
1）按预定的两连架杆对应的位置设计 例1
2）按期望函数设计四杆机构
• 2．平面四杆机构的基本型式：
•
铰链四杆机构，它包含：
•
曲柄摇杆机构
•
双曲柄机构
•
双摇杆机构
• 3．平面四杆机构的演化方法：
• （1）改变构件的形状和相对尺寸；
• （2）改变运动副的尺寸；
• （3）选不同的构件为机架；
• （4）运动副元素的逆换。
机械原理
沈阳航空工业学院
• 4．平面四杆机构有曲柄的条件：
曲柄摇杆机构
偏心轮机构
曲柄滑 块机构
偏心轮 机构
机械原理
滑块内置式偏 心轮机构
沈阳航空工业学院
双偏心轮机构
3）选用不同的构件为机架 （即机构的倒置） 铰链四杆机构的倒置
曲柄摇杆机构
曲柄摇杆机构
曲柄滑块机构的倒置
双曲柄机构
双摇杆机构
曲柄滑块机构
机械原理
ABC为回转导杆机构
沈阳航空工业学院
ABC为摆动导杆机构
a) 构件2包容3 b) 构件3包容2
2.四杆机构的应用
（1）基本型式四杆机构的应用
（2）演化型式四杆机构的应用
机械原理
沈阳航空工业学院
8.3 平面四杆机构的基本知识
1.铰链四杆机构有曲柄的条件 （1）周转副的条件 ① 最短杆长度＋最长杆长度≤其余两杆长度之和； ② 组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。 其中第一个条件称为杆长条件。
2024年度机械原理课件完整版
机构自由度
机构具有独立运动的数目称为机构的自由度。机构自由度等于机构中所有活动 构件的自由度之和减去约束数。
2024/3/24
9
机构具有确定运动的条件
机构的原动件数应等于机构的自由度
若机构自由度大于0且原动件数等于机构自由度，则机构具有确定的运动；若原 动件数小于机构自由度，则机构的运动不确定；若原动件数大于机构自由度，则 导致机构中最薄弱环节的损坏。
2024/3/24
14
04
平面机构的力分析
2024/3/24
15
平面机构的动态静力分析
2024/3/24
机构动态静力分析的基本概念
引入运动副反力、驱动力和阻力等概念，阐述机构动态静力分析的 目的和任务。
机构动态静力分析的数学基础
介绍矢量运算、矩阵运算等数学工具在机构动态静力分析中的应用 。
机构动态静力分析的方法和步骤
详细阐述机构动态静力分析的方法和步骤，包括建立机构的受力模 型、列写平衡方程、求解未知量等。
16
运动副中的摩擦及考虑摩擦时的机构力分析
2024/3/24
运动副中摩擦的类型和性质
01
介绍运动副中摩擦的类型，如干摩擦、边界摩擦和流体摩擦等
，并分析各种摩擦的性质和特点。
考虑摩擦时的机构力分析方法
02
阐述在考虑摩擦时，如何对机构进行受力分析，包括建立考虑
采用专门的动平衡机或静平衡机进行试验，通过测量转子的振动幅值和相位角等参数，判断其是否达到规定的平衡精 度要求。对于不合格的转子，需要进行相应的校正和调整，直至满足要求为止。
刚性转子平衡试验的注意事项
在进行转子平衡试验时，需要选择合适的试验设备和测量方法，确保试验结果的准确性和可靠性。同时 ，还需要注意试验过程中的安全问题，防止意外事故的发生。
湖南大学机械设计课件第章
第四篇轴系零部件第十二章滑动轴承（一）教学要求1、了解滑动轴承特点、分类和主要结构，滑动轴承的材料、润滑方式，了解非流体摩擦滑动轴承的计算方法2、解流体动压润滑滑动轴承计算，主要参数选择，了解其它型式滑动轴承（二）教学的重点与难点1、非流体摩擦滑动轴承的设计计算2、流体动压滑动轴承的承载能力及影响因素（三）教学内容§12-1 概述一、轴承：——支承轴及轴上零件。
二、轴承分类：滑动轴承——宜用在高速、高精度、重载、结构上要求剖分处。
滚动轴承——应用很广。
三、滑动轴承分类：按承受载荷方向分：径向轴承推力轴承按装拆方式分：整体式轴承剖分式轴承——又分为直剖和斜剖按摩擦状态分：液体摩擦滑动轴承非液体摩擦滑动轴承按油膜形成原理不同分：液体动压润滑轴承液体静压润滑轴承例如：汽轮机、离心式压缩机、内燃机、大型电机、水泥搅拌机、四、滑动轴承的特点优点：1）承载能力高；2）工作平稳可靠、噪声低；3）径向尺寸小；4）精度高；5）流体润滑时，摩擦、磨损较小；6）油膜有一定的吸振能力缺点：1）非流体摩擦滑动轴承、摩擦较大，磨损严重。
2）流体摩擦滑动轴承在起动、行车、载荷、转速比较大的情况下难于实现流体摩擦；3）流体摩擦、滑动轴承设计、制造、维护费用较高。
五、应用：1）n特高或特低；2）对回转精度要求特别高的轴；3）承受特大载荷；4）冲击、振动较大时；5）特殊工作条件下的轴承；6）径向尺寸受限制或轴承要做成剖分式的结构例：机床、汽轮机、发电机、轧钢机、大型电机、内燃机、铁路机车、仪表、天文望远镜等。
六、本章重点内容：1）、轴承型式与结构2）、轴瓦材料与结构3）、轴承结构参数4）、润滑剂选择5）、工作能力及热平衡计算§12-2 滑动轴承的结构型式一般由轴承座、轴瓦(套)、润滑装置、密封装置等组成一、径向滑动轴承：1、整体式——见右图►注意轴套上的油沟►磨损后无法调整间隙►用于间歇工作、轻速轻载的场合2、剖分式►有直剖和斜剖两种►注意定位止口►之间有垫片，磨损后可减薄垫片并刮瓦►应用广泛二、推力滑动轴承：——略注意： 常见的推力轴承的轴颈形状可产生动压油膜的推力滑动轴承§12-3 轴瓦结构及材料轴瓦直接与轴颈接触，因而要求特别：要求：1）、摩擦系数小2）、导热性好，热膨胀系数小3）、耐磨、耐蚀、抗胶合能力强4）、要有足够的机械强度和可塑性、嵌藏性。
湖南大学机械原理课件
27
机械原理课程研究的内容
机构学
机构的运动分析与综合 机构的结构分析与综合
机械动力学
机械的平衡
机械速度波动调节
机械系统的动力分析
几种常见的机构
机械系统方案设计
28
29
四、 应达到的基本要求 1)对一般由平面机构和简单空间机构(包括蜗轮蜗杆机 构、圆锥齿轮机构等)所组成的机械系统能绘出其机构 运动简图，计算其自由度，并判定其具有确定运动的条 件。并对平面机构组成的基本原理有所了解。 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。
信息机器
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 14
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。 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。
20世纪中后期，以机电一体化技术为代表，在机器人，航空 航天，海洋舰船等领域开发出了众多高新机械产品，如火箭、卫 星、宇宙飞船、空间站、航空母舰、深海探测器等
国际太空站
航天飞机正在利用机械臂施 放哈勃空间望远镜
33
展望21世纪，智能机械、微型机构、仿生机械的蓬 勃发展，将促进材料、信息、计算机技术、自动化等领 域的交叉与融合，进一步丰富和发展机械基础学科知识。
18
由动力系统、驱动系统、 机电一体化系统： 机械结构系统、传感系 统和控制系统五个要素 组成。 铣刀
机械原理ppt课件完整版
机械原理的定义与重要性
2024/1/25
定义
机械原理是研究机械系统运动、 力和能量转换规律的科学。
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性 能、优化机械设计和提高机械效 率具有重要意义。
4
机械原理的研究对象和内容
研究对象
机构学
传动学
控制理论
机械系统，包括机构、 传动、控制等子系统。
动力学原理
牛顿运动定律、动量定理、动能定理等是机械系统动力学的基本原理，它们揭示了机械系 统运动的基本规律。
17
机械系统的运动方程和求解方法
运动方程的建立
根据机械系统的受力情况和约束条件，可以建立机械系统的运动方程。这些方程通常是一组微分方程或差分方程。
2024/1/25
求解方法
求解机械系统的运动方程可以采用解析法、数值法或图解法等方法。其中，解析法可以得到精确的解，但通常只适用 于简单的机械系统；数值法可以求解复杂的机械系统，但得到的是近似解；图解法则是一种直观形象的求解方法。
工艺特点
机械制造工艺具有多样性、复杂性 和综合性等特点，需要根据不同的 产品要求和生产条件制定相应的工 艺方案。
21
机械制造装备的分类和特点
加工装备
包括机床、刀具、夹具等，用于 对原材料进行切削、磨削等加工 操作，具有高精度、高效率和高
自动化等特点。
热处理装备
包括加热炉、淬火设备、回火设 备等，用于改善材料的力学性能 和加工性能，提高产品的使用寿
稳定性概念及判定方法：稳定性是指 机械系统在受到扰动后能否恢复到原 平衡状态的能力。稳定性的判定方法 包括静力学判定法、动力学判定法和 能量判定法等。其中，静力学判定法 主要关注机械系统在平衡位置附近的 稳定性；动力学判定法则通过分析机 械系统的运动方程来判断其稳定性； 能量判定法则是通过分析机械系统的 能量变化来判断其稳定性。
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分度
铣刀旋转，工件进给 分度、断续切削。
ω
切削 进给
适用于加工大模数 m>20 的齿轮和人字 齿轮。
切削 ω
盘铣刀加工
进给
由db=mzcosα可知，渐开线 形状随齿数变化。要想获得 精确的齿廓，加工一种齿数 的齿轮，就需要一把刀具。 这在工程上是不现实的。
分度 指状铣刀加工
切 削 运 动
让刀运动
1.标准齿轮的 切制
铸造法
产生齿形误差和分度误差，
热轧法
精度较低，加工不连续，生
齿轮加
冲压法
产效率低。适于单件生产。
工方法
粉末冶金法
模锻法 切制法
仿形法
铣削 拉削
盘铣刀ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ指状铣刀
最常用
范成法 插齿
一种模数只需要一把刀具 连续切削，生产效率高， 精度高，用于批量生产。
(展成法 共轭法
包络法)
滚齿 剃齿 磨齿
ω0
ω
范成运动
i=ω0 /ω=z/z0 齿轮插刀加工
齿轮插刀加工
共轭齿廓互为包络线 ω0
ω
切削
齿条插刀加工
v 范成
让刀
ω 进给 V＝ωr＝ωmz/2
进给
滚刀
ω0
滚刀倾斜 γ
范成运动
t
ω0
ω 切削
进给
t 滚齿加工
相当于齿轮齿 条啮合传动
滚刀轴剖面
ω0 相当于齿条
ω
v
V＝ωr＝ωmz/2
《机械原理》
湖南大学机械与运载工程学院 2021年
§10－6 渐开线齿廓的切制原理与根切现象