机械原理课件 第七版 孙桓分解
机械原理第七版孙恒第一章
§1-3
如何进行本课程的学习
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 见的机构有带传动机构、链传动机构、齿轮机构、凸轮机构、螺 旋机构等等。 这些机构一般被认为是由刚性件组成的。而现代机构中除了 Evaluation only. 刚性件以外，还可能有弹性件和电、磁、液、气、声、光…等元 eated with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0 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 件。 义机构。 Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
实际工程问题都是涉及多方面的因素的问题，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。
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，首先必须对每个教学环节予以充分重视。其 次，还要转变被动学习方式为自主学习方式。
（地点：航空楼D308 ~ D318)
Evaluation only. eated with Aspose.Slides for .NET 机械创新设计教学中心 3.5 Client Profile 5.2.0 Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
开放课程学习室和网络教学环境
（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；
孙恒《机械原理》课件讲义
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 平面机构自由度的计算 平面机构的组成原理、结构分类 及结构分析
§2-1 机构结构分析的内容及目的
1、研究机构的组成及机构运动简图的画法 ; 2、了解机构具有确定运动的条件； 3、研究机构的组成原理及结构分类。
2）确定机架 3）确定各构件之间的运动副种类
“两两分析相对运动” 4）代表回转副的小圆，其圆心必须与相对运动
回转中心重合。代表移动副的滑块，其导路 方向必须与相对运动方向一致。 5）比例、符号、线条、标号
§2-5 平面机构自由度的计算
1. 平面机构的自由度：机构所具有的独立运动。 2. 平面机构的自由度计算公式
2. 要除去局部自由度( F' ) 局部自由度：某些不影响机构运动的自由度。
3. 要除去虚约束( p' ) 虚约束:在机构运动中，有些约束对机构自由度的影响
是重复的。
3. 要除去虚约束( p' ) 虚约束:在机构运动中，有些约束对机构自由度的影响
是重复的。 •机构中的虚约束常发生在下列情况：
1）如果转动副联接的是两构件上运动 轨迹相重合的点，则该联接将带入 1个虚约束。
本章结束
第二章 机构的结构分析
基本要求：了解机构的组成；搞清运动副、运动链、约 束和自由度等基本概念；能绘制常用机构的 运动简图；能计算平面机构的自由度；对平 面机构组成的基本原理有所了解。
重 点：运动副和运动链的概念；机构运动简图的绘 制；机构具有确定运动的条件及机构自由度 的计算。
难 点：在机构自由度的计算中有关虚约束的识别及 处理问题。
机械原理课件(第七版)
在机械系统方案设计中，综合原理的应用可以帮助设计师 更好地理解系统的功能和性能要求，发现潜在的问题和解 决方案，提高设计的可行性和可靠性。
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定义
机械效率是指机械在工作中所 做的有用功与总功的比值。
影响因素
机械效率受到多种因素的影响 ，如机械设计、制造精度、润 滑条件、摩擦类型和材料性质 等。
提高效率的方法
为了提高机械效率，可以采取 优化设计、改善制造工艺、选 择合适的润滑剂和减少摩擦阻 力等措施。
实验测定
机械效率可以通过实验测定， 常用的方法有功率法、扭矩法
平面机构的动态动力分析
总结词
动态动力分析的应用
VS
详细描述
动态动力分析在机械设计中具有重要应用 ，如优化机构设计、提高机构性能、预测 机构运动行为等。通过动态动力分析，可 以更好地理解机构在不同条件下的运动规 律和受力情况，为机械设计提供重要的理 论支持和实践指导。
05 机械的效率和自锁
机械的效率
机械原理课件(第七版)
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 • 机械的效率和自锁 • 机械的平衡 • 机械的运转及其速度波动的调节 • 机械系统的方案设计
01 绪论
机械原理课程的性质和内容
总结词
介绍机械原理课程的基本性质和主要内容，包括机械系统、机构、机器和装置等 基本概念和原理。
以及它们之间的相互关系。
03
等效转动惯量
等效转动惯量是指在机械运转过程中，为了模拟机械的转动状态所需要
用到的等效转动惯量。等效转动惯量的大小取决于机械内部各部件的转
机械原理(第七版)孙桓主编第10章
机械原理（第七版）孙桓主编第10章六、齿轮机构设计1.渐开线直齿圆柱齿轮传动的主要优点为和2.渐开线齿廓上K点的压力角应是所夹的锐角，齿廓上各点的压力角都不相等，在基圆上的压力角等于3.满足正确啮合条件的一对渐开线直齿圆柱齿轮，当其传动比不等于1时，它们的齿形是的。
4.一对渐开线直齿圆柱齿轮无齿侧间隙的条件是5.渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是6.为了使一对渐开线直齿圆柱齿轮能连续定传动比工作，应使实际啮合线段大于或等于7.一对渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动时，两轮的圆总是相切并相互作纯滚动的，而两轮的中心距不一定总等于两轮的圆半径之和。
8.当一对外啮合渐开线直齿圆柱标准齿轮传动的啮合角在数值上与分度圆的压力角相等时，这对齿轮的中心距为9.一对渐开线直齿圆柱齿轮传动，其啮合角的数值与圆上的压力角总是相等。
10.按标准中心距安装的渐开线直齿圆柱标准齿轮，节圆与重合，啮合角在数值上等于上的压力角。
11.相啮合的一对直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓，其接触点的轨迹是一条线。
12.齿轮分度圆是指的圆；节圆是指的圆。
13.渐开线上任意点的法线必定与基圆，直线齿廓的基圆半径为14.渐开线齿轮的可分性是指渐开线齿轮中心距安装略有误差时，15.共轭齿廓是指一对的齿廓。
16.标准齿轮除模数和压力角为标准值外，还应当满足的条件是17.决定渐开线标准直齿圆柱齿轮尺寸的参数有；写出用参数表示的齿轮尺寸公式：r=；rb=；ra=；rf=18.渐开线齿廓上任一点的法线必定切于圆，渐开线外齿轮齿廓曲线在齿轮的圆上的压力角为最大值。
19.用范成法加工渐开线直齿圆柱齿轮，发生根切的原因是20.齿条刀具与普通齿条的区别是21.开线标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数为22.当直齿圆柱齿轮的齿数少于zmin时，可采用变位的办法来避免根切。
23.齿廓啮合基本定律为：互相啮合的一对齿廓，其角速度之比与成反比。
如要求两角速度之比为定值，则这对齿廓在任何一点接触时，应使两齿廓在接触点的公法线24.决定单个渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的五个基本参数是，其中参数是标准值。
机械原理孙恒课件
构件
构成机构的基本单元，通 过运动副连接。
运动链
由两个或多个构件通过运 动副连接而成的闭环系统 。
平面机构的运动简图
简化机构
将实际机构中的非关键部 分忽略，突出其主要运动 特性。
绘制简图
使用简单的线条和符号表 示机构中的构件和运动副 。
标注参数
在简图中标注出机构的主 要参数，如长度、角度等 。
平面机构的自由度计算
注重对各种机械系统的了解和比较， 掌握不同类型机械系统的特点和设计 方法
注重对基本概念和基本理论的掌握， 打好基础，逐步提高分析和解决问题 的能力
积极参与课堂讨论和小组学习，与同 学和老师交流心得，提高学习效果和 学习效率
02 平面机构的结构分析
平面机构的组成
01
02
03
运动副
将构件相互连接，并确定 其相对运动的装置。
状态。
虚功原理
对于一个平衡的系统，所有主动 力对任意虚位移所做的虚功总和 等于所有阻力对同一虚位移所做
的虚功总和。
虚位移法的应用
通过分析机构中各构件的虚位移 和作用力，求出机构的平衡条件
和平衡力矩。
机构力分析的动态静力法
动态静力法
基于牛顿第二定律，通过分析机构中各构件的质量和加速度，求 出机构中各点的反作用力。
相对运动分析法在机构运动分析中的应用
相对运动原理
当两构件之间存在相对运动时，可以通过将一个构件视为固定，另一个构件视 为动体来分析相对运动。
应用
通过相对运动分析法，可以求解机构中各构件之间的相对位移、相对速度和相 对加速度，进一步确定各运动副中的约束反力和力矩。
04 平面机构的力分析
机构力分析的基本概念
机械原理ppt西北工业
§4-2 构件惯性力的确定
1、一般力学方法 (续)
B
1 A
2 3
C
（1）作平面运动的构件 (如连杆2)
F —— 水平力 Ff21 —— 摩擦力
§4-3 运动副中摩擦力的确定
（1）摩擦力的确定 (续)
1）平面接触 FN21
2）槽面接触
θ
θ
3）半圆柱面接触
G FN21 = GF来自21 = f FN21 =fG
FN21 2
FN21 G2
FN21= G / sinθ
Ff21 = f FN21 = f G / sinθ
普通高等教育“十五”国家级规划教材
机械原理
Theory of Machines and Mechanisms
第七版 西北工业大学机械原理及
机械零件教研室
编
主编 孙桓 陈作模 葛文杰
第4章 平面机构的力分析
学习要求 §4-1 机构力分析的任务、目的和方法 §4-2 构件惯性力的确定 §4-3 运动副中摩擦力的确定 §4-4 不考虑摩擦时机构的力分析 §4-5 考虑摩擦时机构的力分析
作业解析
学习要求
基本要求
了解机构中作用的各种力及机构力分析的目的和方法。 掌握构件惯性力的确定方法。 能对几种常见运动副中的摩擦力及总反力进行分析和计算。 能用图解法对平面Ⅱ级机构进行动态静力分析。
本章重点
运动副中摩擦力及总反力的确定。 不考虑摩擦时机构的动态静力分析。
§4-1 机构力分析的任务、目的和方法
机械原理（第七版）孙桓主编第2章
机械原理（第七版）孙桓主编第2章一、平面机构结构分析1.组成机构的要素是和；构件是机构中的单元体。
2.具有、、等三个特征的构件组合体称为机器。
3.机器是由、、所组成的。
4.机器和机构的主要区别在于。
5.从机构结构观点来看，任何机构是由三部分组成。
6.运动副元素是指。
7.构件的自由度是指；机构的自由度是指。
8.两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为副，它产生个约束，而保留个自由度。
9.机构中的运动副是指。
10.机构具有确定的相对运动条件是原动件数机构的自由度。
11.在平面机构中若引入一个高副将引入______个约束，而引入一个低副将引入_____个约束，构件数、约束数与机构自由度的关系是。
12.平面运动副的最大约束数为，最小约束数为。
13.当两构件构成运动副后，仍需保证能产生一定的相对运动，故在平面机构中，每个运动副引入的约束至多为，至少为。
15.计算机机构自由度的目的是_________________________________________________________________________________________________________________ _________________。
16.在平面机构中，具有两个约束的运动副是副，具有一个约束的运动副是副。
17.计算平面机构自由度的公式为Ｆ= ，应用此公式时应注意判断：(A) 铰链，(B) 自由度，(C) 约束。
18.机构中的复合铰链是指；局部自由度是指；虚约束是指。
19.划分机构的杆组时应先按的杆组级别考虑，机构的级别按杆组中的级别确定。
20.机构运动简图是的简单图形。
31.任何具有确定运动的机构都是由机架加原动件再加自由度为零的杆组组成的。
----------------------( )32.一种相同的机构组成不同的机器。
(A) 可以； (B) 不能33.机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间产生任何相对运动。
机械原理(第七版) 孙桓主编 第7章
十、机械的稳定运转及其速度波动的调节1.设某机器的等效转动惯量为常数，则该机器作匀速稳定运转的条件是，作变速稳定运转的条件是。
2.机器中安装飞轮的原因，一般是为了，同时还可获得的效果。
3.在机器的稳定运转时期，机器主轴的转速可有两种不同情况，即稳定运转和稳定运转，在前一种情况，机器主轴速度是，在后一种情况，机器主轴速度是。
4.机器中安装飞轮的目的是和。
5.某机器的主轴平均角速度ωm=100rad/s，机器运转的速度不均匀系数δ=0.05，则该机器的最大角速度ωmax等于rad/s，最小角速度ωmin等于rad/s。
6.某机器主轴的最大角速度ωmax=200rad/s，最小角速度ωmin=190rad/s，则该机器的主轴平均角速度ωm等于rad/s，机器运转的速度不均匀系数δ等于。
7.机器等效动力学模型中的等效质量(转动惯量)是根据的原则进行转化的，因而它的数值除了与各构件本身的质量（转动惯量)有关外，还与。
8.机器等效动力学模型中的等效力(矩)是根据的原则进行转化的，等效质量(转动惯量)是根据的原则进行转化的。
9.机器等效动力模型中的等效力(矩)是根据的原则进行转化的，因而它的数值除了与原作用力(矩)的大小有关外，还与有关。
10.若机器处于起动(开车)阶段，则机器的功能关系应是，机器主轴转速的变化情况将是。
11.若机器处于停车阶段，则机器的功能关系应是，机器主轴转速的变化情况将是。
12.用飞轮进行调速时，若其它条件不变，则要求的速度不均匀系数越小，飞轮的转动惯量将越，在满足同样的速度不均匀系数条件下，为了减小飞轮的转动惯量，应将飞轮安装在轴上。
13.当机器运转时，由于负荷发生变化使机器原来的能量平衡关系遭到破坏，引起机器运转速度的变化，称为，为了重新达到稳定运转，需要采用来调节。
14.在机器稳定运转的一个运动循环中，运动构件的重力作功等于，因为。
15.机器运转时的速度波动有速度波动和速度波动两种，前者采用，后者采用进行调节。
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机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不
同） ，故统称为机械。人造的组合体、有确定的相对运动
中南大学专用
作者： 潘存云教授
§1－2 本课程的研究内容
1. 机构结构分析 基本知识 ▲研究机构运动的可能性; 能否运动 ▲机构运动的确定性；下一个位置和运动方向是否唯一 ▲机构运动简图的绘制方法；用简单图形表示复杂机构 ▲机构的组成原理和结构分类。 2. 机构的运动学 ▲机构上某些特殊点的位置、速度、加速度的求法 和机构的运动规律； 不考虑引起机构运动的力的作用，仅从几何的观点来研究 ▲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。
作者： 潘存云教授
机构 机械
机器 原动机
工作机
工作机的组成：
原动部分－是工作机动力的来源，最常见的是电动机 和内燃机。 工作部分－完成预定的动作，位于传动路线的终点。 传动部分－联接原动机和工作部分的中间部分。
控制部分－保证机器的启动、停止和正常协调动作。
其关系如下
原动机
传动 控制
工作
中南大学专用
作者： 潘存云教授
分析自动洗衣机的组成：
控制器(控制)
潘存云教授研制 潘存云教授研制
波轮(工作)
电动机(原动)
带(传动)
减速器(传动)
中南大学专用 作者： 潘存云教授
机构的共有特征： ①人造的实物组合体；
同理，通过对典型机构进行分析可知：
②各部分有确定的相对运动； ③用来传递力或实现运动的转换。 机构的分类：通用机构和专用机构。
第一章 绪
论
§1－1 本课程研究的对象和内容
§1－2 本课程在教学中的地位
§1－3 课程的性质和学习方法
§1－4 机械原理学科发展现状简介
中南大学专用
作者： 潘存云教授
§1－1 本课程研究的对象和内容
顾名思义，本课程研究对象为：机械 机械－人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的 组合体。 原理－机械的组成原理、工作原理、分析和设计原理(方法)等。 任何机械都经历了：简单→复杂的发展过程。 起重机的发展历程： 斜面 →杠杆 →起重轱辘 →滑轮组 →手动(电动)葫芦 →现代起重机 （包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、 卷扬机、叉车、电梯－电脑控制）。
中南大学专用 作者： 潘存云教授
2.工件自动载送装置
工件 定爪 动爪
档块
滑杆
含带传动机构、蜗杆 传动、凸轮机构、连 杆机构等。 滑杆左移时，夹持器 将工件夹住。
装配夹具 工件载送器
潘存云教授研制
蜗杆传动 连杆机构
带传动
凸轮机构 电动机
滑杆带着工件右移时， 夹持器动爪受挡块的 压迫将工件松开，工 件落入载送器被传送 到下一道工序。
9
10
内燃机的工作过程：
进气 压缩 爆炸
排气
潘存云教授研制
设计：潘存云
内燃机各部分的作用：
活塞的往复运动通过连杆转变为曲 轴的连续转动，该组合体称为：
曲柄滑块机构 凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；称为： 凸轮机构 两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动 作，称为：齿轮机构 各部分协调动作的结果： 化学能 机械能
中南大学专用 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。
称综合而非设计的理由： 在解决机构的设计问题时， ▲仅限于根据运动和动力要求，确定机构各部分与运 动相关的尺寸； ▲不涉及各个具体零件的强度计算，具体形状和结构、 材料选择等因素； ▲设计结果是机构运动简图，而非工程化的设计图。 方案设计 本课程要解决的问题 机械设计 结构设计 属于机械设计课程的范畴
通用机构---用途广泛，如齿轮机构、连杆机构等。 专用机构---只能用于特定场合，如钟表的擒纵机构。
机构 机械 机器
中南大学专用
通用机构 专用机构 原动机 工作机
作者： 潘存云教授
本课程研究重点：通用机构 机器与机构的关系：由两个实例推广到一般 任意复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组合而 成的。实际机器的种类有成千上万种，但机构的种类确有限。类似关系：化合物与化学元素 由机器与机构的共有特征可知：
机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但 具有相同的基本特征。
中南大学专用
作者： 潘存云教授
典型机器的分析：
3
4 2
1.内燃机
组 成 ： 汽缸体1、 活 塞 2 、 进 气 阀 3 、 排气阀4、 连 杆 5 、 曲 轴 6 、 凸 轮 7 、 顶 杆 8 、 齿轮9、10
8 7
潘存云教授研制
中南大学专用 作者： 潘存云教授
§1－3 课程的性质和学习方法
课程性质： 技术基础课 作用： 承前启后
作为一名工程技术人员，同学们在今后的工 作岗位上将会接触各种各样的通用或专用机 械，因此必须等数学、普通物理、工程制图、理论力学
同时，通过本课程的学习，可为今后学习诸如机械 设计、机床夹具设计、机床、机械制造工艺学等专 业课程打下基础， 课程的特点： 本课程是一门技术基础课，其研究对象是在生产实际中广泛应用的机械，所要解决的问题大
强调代替人类完成有用工作
中南大学专用
作者： 潘存云教授
机器的共有特征： ①人造的实物组合体； ②各部分有确定的相对运动； ③代替或减轻人类劳动完成有用功或实现能量 的转换
机器的作用
机器的分类： 原动机－实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机）
种类有限
工作机－完成有用功（如机床等） 种类繁多
中南大学专用
1 5 6
工作原理： 1.活塞下行，进气阀开启，混合气体 内燃机 进入汽缸； 2.活塞上行，气阀关闭，混合气体被压缩， 在顶部点 火燃烧； 循环运动的结果，使曲轴 3.高压燃烧气体推动活塞下行，两气阀关闭； 输出连续的旋转运动 4. 活塞上行，排气阀开启，废气体被排出汽缸。
中南大学专用 作者： 潘存云教授
一般而言， 机械是机器和机构的总称
机械
中南大学专用
机构 机器
作者： 潘存云教授
机构－能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件 实物的组合体。如：连杆机构、凸轮机构、 齿轮机构等。种类有限 机器－根据某种具体使用要求而设计的多件实物的组合 体。
如 : 缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆、农用 机器、起重机等。