南京理工大学机械原理课程设计
南理工 机械原理课件 第一章 平面机构的结构分析1
1—2 运动副、运动链、机构
一. 运动副及其分类 运动副：二个构件相互接触且有相对运动的联接.
球销副
分类： 低副 转动副 ： 两构件只能作相对转动 移动副 ： 两构件只能作相对移动 高副
面接触—— 低副
点、线接触——高副
二 . 运动链: 构件通过运动副联接形成的系统. 闭链：特点是 每个构件至少有两个运动副。 运动链 开链：特点是有的构件只有一个运动副。 2
第一章
1—1
目的
1—2 运动副、运动链、机构 1—3 机构运动简图（机构图） 1—4 平面机构自由度计算 1—5 平面机构的组成原理及结构分析
平面机构：各构件在相互平行的平面内运动
空间机构：运动平面不完全平行（如锥齿轮传动）
锥 齿 轮 传 动
锥 齿 轮 传 动
1—1
目的
1. 探讨机构运动的可能性 及运动确定的条件 2. 探讨机构的分类 3. 绘制机构运动简图
1—5 平面机构的组成原理及结构分析
一、平面低副代替平面高副（高副低代）
平面机构 平面低副机构 ：全部为低副（转动副、移动副) 平面高副机构：至少有一个高副
高副低代的目的：
为了将低副机构 的分析方法（分析方法成熟）用 于高副机构。
条件：保证代替前后机构的瞬时速度、加速度不变，
机构自由度不变。 例1：
一个高副用位于曲率中心处的二个转动副及一个构件代替.
例3:
O1
4 2
C
O1 A 1 3 2 B
A
1
B
3
O1 A
B
高 副 低 代
例4： 两接触轮廓之一为一点
c
o
点的曲率
半径为零
c
o
二、组成原理：
南京理工大学机械原理内部讲义8
第八章 平面机构的平衡（一）教学要求掌握静、动平衡的计算方法（二）教学的重点与难点动平衡原理及计算（三）教学内容§8-1 平衡的目的和分类一、平衡的目的：尽量减小惯性力所引起的附加动压力。
附加的动压力：①附加载荷；②振动（源）二、平衡的分类回转件的平衡：刚性回转件，柔性回转件（有专门学科）机架上的平衡：（平动和平面一般运动的构件）§8-2 刚性回转件的平衡 一、质量分布在同一回转面内（5>bd ）盘类 惯性力组成一平面汇交力系i F ∑ 若i F ∑=0，平衡的 若i F ∑≠0，不平衡的 平衡：0=+∑b i F F具体：加一平衡质量块m b0332211=+++=b b r m r m r m r m mee=0(总质心在回转轴线上) 静平衡：各质量块的质径积的矢量和为零，或i F ∑=0例：曲轴的平衡等效条件：⎩⎨⎧''''=''=''+'l F l F F F F b bb b b ∴⎩⎨⎧''''''='''=''''+''lr m l r m r m r m r m b b b b b b b b b bb b b r r r =''='求出b bm m ''',。
二、质量分布不在同一回转面内各部分质量的惯性力组成——空间力系空间力系：主矢 0=∑i F主矩 0=∑i M 平衡原理：0=∑i F 0=∑i M措施：（将每个平面的惯性力平衡力）动平衡：主矢 0=∑i F主矩 0=∑i M 比较：静平衡：0=∑i F（经过动平衡的回转件一定是静平衡的，反之，静平衡的回转件不一定是动平衡的。
）§8-3 平衡试验法静平衡：动平衡：。
机械设计基础 南理工
1.4 Purpose It is hoped that, after studying this textbook, the student will grasp(掌握 the basic theory and 掌握) 掌握 obtain the basic knowledge and skills(技能 技能) 技能 needed in mechanisms synthesis and kinematic and dynamic(动力学的 analysis of machinery. 动力学的) 动力学的 The knowledge to be obtained from this 基本的) textbook is therefore fundamental(基本的 in 基本的 analyzing existing(现有的 machines and 现有的) 现有的 designing new ones.
What is Machanism?
机构： 机构：具有机器的前两个特征
人为的实物组合（不是天然形成的）； 人为的实物组合（不是天然形成的）； 各运动单元具有确定的相对运动； 各运动单元具有确定的相对运动； Mechanism(机构 is a basic system of 机构) 机构 links(构件 which can transform(转换 or 构件) 转换) 构件 转换 transmit(传递 force and motion. 传递) 传递
机械原理课程设计说明书完整版
机械原理课程设计说明书HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】机械原理课程设计说明书题目：压床机械方案分析班级：机械1414班姓名：刘宁指导教师：李翠玲成绩：2016 年 11 月 8 日目录目录一．题目：压床机械设计二．原理及要求（1）.工作原理压床机械是由六杆机构中的冲头（滑块）向下运动来冲压机械零件的。
图1为其参考示意图，其执行机构主要由连杆机构和凸轮机构组成，电动机经过减速传动装置（齿轮传动）带动六杆机构的曲柄转动，曲柄通过连杆、摇杆带动滑块克服阻力F冲压零件。
当冲头向下运动时，为工作行程，冲头在内无阻力；当在工作行程后行程时，冲头受到的阻力为F；当冲头向上运动时，为空回行程，无阻力。
在曲柄轴的另一端，装有供润滑连杆机构各运动副的油泵凸轮机构。
（a）机械系统示意图（b）冲头阻力曲线图（c）执行机构运动简图图1 压床机械参考示意图（2）.设计要求电动机轴与曲柄轴垂直，使用寿命10年，每日一班制工作，载荷有中等冲击，允许曲柄转速偏差为±5％。
要求凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内，从动件运动规律见设计数据，执行构件的传动效率按计算，按小批量生产规模设计。
（3）.设计数据推程运动角δ60°70°65°60°70°75°65°60°72°74°远休止角sδ10°10°10°10°10°10°10°10°10°10°回程运动角δ'60°70°65°60°70°75°65°60°72°74°三．机构运动尺寸的确定转速n2 (r/min)距离x1(mm)距离x2(mm)距离y(mm)冲头行程H(mm)上极限角Φ1 (°)下极限角Φ2(°)884013516014012060（1.以O2为原点确定点O4的位置；2.画出CO4的两个极限位置C1O4和C2O4;3.取B1，B2使CB=CO4*1/3，并连接B1O2，B2O2;4.以O2为圆点O2A为半径画圆，与O2B1交于点A1;5.延长B2O2交圆于A2；6.取CD=*CO4。
南理工812机械原理
南理工812机械原理
一、课程概述
二、教学目标
1.掌握机械原理的基本概念和基本方法；
2.了解机械原理在机械工程中的应用；
3.培养学生的分析和解决机械问题的能力；
4.培养学生的创新思维和团队协作能力。
三、教学内容
1.机械原理的基本概念和基本原理；
2.刚体静力学；
3.刚体动力学；
4.弹性力学；
5.流体力学；
6.机械动力学。
四、教学方法
1.理论讲授：通过课堂讲授的形式，讲解机械原理的基本概念和基本原理。
2.实践操作：通过实验室实践和工程实践，培养学生的动手能力和实际应用能力。
3.案例分析：通过分析实际机械问题的案例，培养学生的问题分析和
解决能力。
4.讨论研究：通过学生小组讨论和研究，培养学生的团队合作和创新
思维。
五、对学生的意义
1.提高学生的机械原理基础，为后续学习和研究提供基础；
2.培养学生的解决机械问题的能力，为将来的工作和研究提供支持；
3.培养学生的创新思维和团队合作能力，为学生未来的发展提供帮助；
4.加强学生对机械工程的专业认同和兴趣，激发学生对机械工程的热
爱和热情。
综上所述，南理工812机械原理是南京理工大学机械工程专业的一门
基础课程。
通过该课程的学习，学生将掌握机械原理的基本概念和基本方法，培养分析和解决机械问题的能力，并且提高学生的创新思维和团队合
作能力。
南理工812机械原理对学生的意义不仅在于提高学生的专业素养，还为学生的未来发展提供了帮助。
机械设计课程设计
四、装配图设计第一阶段（总体结构设计）
1．设计准备 比例1：1，0号图纸
图面布置
初步估算总装配图的长×宽×高的总体布置，使各 视图间，视图与明细表及边框之间的间距比较合适。
主视图
左视图
俯视图
2．确定齿轮的位置
画出传动零件的中心线。
△3＝8～15mm
确定箱体内壁线
小齿轮端面与箱体 的内壁间的距离 Δ2 ≥δ 大齿轮齿顶圆距内壁 Δ1≥1.2δ1
三、设计的具体步骤和内容
1）设计准备 ——0.5天 课程设计所需的设计参考书有： ①教材 ②《机械设计课程设计手册》张龙主编 国防工业出版社 ③ 《机械零件课程设计指导书》或其它的课程设计指导 书——哈工大主编、高教出版社 ④ 《机械零件课程设计图册》或同类型其它图册 ⑤ 《简明机械零件设计手册》——东北工学院编 ⑥《机械设计手册》可代替设计指导书——蒋春源等编 辽宁科学技术出版社
1 —一对齿轮效率 2 —一对轴承效率 3 —联轴器的效率
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
从电动机到工作机 PI=Ped
Ⅱ Ⅰ
Ⅳ Ⅴ
PⅡ=PI×η2·η3
PⅢ=PⅡ×η1×η2
PⅣ=PⅢ×η1×η2
PⅤ=PⅥ×η2×η3
1 —一对齿轮效率 2 —一对轴承效率 3 —联轴器的效率
P偏大，尺寸偏大,偏安全。
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
P
n T
二、传动件的设计计算
原始数据：传动装置的运动及动力参数设计计算 所得的数据及设计任务书所给定的工作条件。 1．齿轮传动参数的设计计算——参考教材 a) 选材料，定热处理方法和齿面硬度 一般用优质碳素钢：40，45#，50 热处理方法：正火调质——软齿面齿轮（HB≤350） 表面淬火，渗碳淬火——硬齿面（HB>350） 如设计题目功率较大（P>4KW），选硬齿面； 如 功率较小， 选软齿面。
南京理工大学机械专业机械原理课程ppt(第五章齿轮机构及其设计)
四、渐开线标准内齿轮
1) 内 齿 轮 的 轮 齿 是 内 凹 的 ， 其 齿 厚 对 应 于 外 齿轮槽宽,其齿槽宽对应于外齿轮齿厚
2)内齿轮齿顶圆小于分度圆，齿根圆大于分度圆
3)内齿轮齿顶圆大于基圆。 （一般情况下，外齿轮
的基圆大于齿根圆）
五、任意圆上的齿厚 分度圆:r, s, α,θ 任意圆:ri,si,αi,θi 基圆:rb
0.1 0.12 0.15 0.2 0.25 0.5 0.4 0.5 0.6 0.8
第一系列 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8
10 12 16 20 25 32 40 50
第二系列 0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 4.5
愈平直
4）渐开线的形状决定于基圆的大小 5）基圆以内无渐开线
3、渐开线的方程
rK——K点的向径 rb——基圆半径
αK—ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ压力角
二、渐开线齿廓 1、渐开线齿廓满足定传动比的要求 N1N2---公法线
两基圆内公切线
交点P为固定点节点节圆
2、渐开线齿廓啮合的特点 (1)渐开线齿廓啮合的啮合线是直线 N1N2---公法线 ---两基圆内公切线 ---啮合点轨迹 啮合线动画 (2)渐开线齿廓啮合的啮合角不变
∴分度圆——齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆
(4)齿数z z影响到齿轮的大小(d=mz)和渐开线齿廓的形状
(5)齿顶高系数ha*和顶隙系数c* 将齿顶高、齿根高变成以模数为基础的计算
正常齿
当 当mm＜≥11时:h1h1aa**==
c*=0.25 c*=0.35
短齿
ha*=0.8 c*=0.3
南理工812机械原理
南理工812机械原理
南京理工大学812机械原理课程介绍如下：
南京理工大学机械原理（Mechanics）是机械工程专业的核心课程之一，也是相关专业学生必修的重要课程之一。
该课程旨在培养学生掌握基本的静力学和动力学的原理和方法，理解物体运动和力学系统的行为规律，并能够应用这些原理和方法解决相关问题。
812机械原理课程的主要内容包括：
1. 物体静力学：力的平衡条件、力的合成与分解、力矩和力的等效、平衡问题、平衡态分析等。
2. 物体动力学：加速度和速度的定义、牛顿第二定律、运动学方程、动力学方程等。
3. 力学系统的分析：动力学和静力学的基本分析方法、运动学和动力学的分析方法等。
4. 力学系统的简化：质点和刚体的简化、等效力的简化等。
5. 運動學：位置、速度和加速度的定义，圆周运动等。
6. 动力学：牛顿第二定理、线性动量和角动量守恒等。
7. 力的分析：力的合成与分解、力矩和力的等效等。
通过学习812机械原理，学生能够掌握机械运动的基本规律和力学系统的分析方法，培养学生的物理直觉和工程应用能力。
这对于后续的机械设计、力学分析和工程实践等方面都有重要的指导作用。
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机械原理课程设计说明书设计题目：牛头刨床设计日期：20011年07 月09 日目录1.设计题目 (3)2. 牛头刨床机构简介 (3)3.机构简介与设计数据 (4)4. 设计内容 (5)5. 体会心得 (15)6. 参考资料 (16)附图1：导杆机构的运动分析与动态静力分析附图2：摆动从计动件凸轮机构的设计附图3：牛头刨床飞轮转动惯量的确定1设计题目：牛头刨床1.）为了提高工作效率，在空回程时刨刀快速退回，即要有急会运动，行程速比系数在1.4左右。
2.）为了提高刨刀的使用寿命和工件的表面加工质量，在工作行程时，刨刀要速度平稳，切削阶段刨刀应近似匀速运动。
3.）曲柄转速在60r/min,刨刀的行程H在300mm左右为好，切削阻力约为7000N，其变化规律如图所示。
2、牛头刨床机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图4-1。
电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。
刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。
刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量，刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。
为此刨床采用有急回作用的导杆机构。
刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。
刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约5H的空刀距离，见图4-1，b），而空回行程中则没有切削阻力。
因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。
3、机构简介与设计数据3.1.机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。
电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。
刨床工作时，由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。
刨头右行时，刨刀进行切削，称工作切削。
此时要求速度较低且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产效率。
为此刨床采用急回作用得导杆机构。
刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮机构带动螺旋机构，使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。
刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中则没有切削阻力。
因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需装飞轮来减小株洲的速度波动，以减少切削质量和电动机容量。
3.2设计数据设计数据设计数据4、设计内容4.1. 导杆机构的运动分析（见图例1）已知曲柄每分钟转数n2，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路x-x位于导杆端点B所作的圆弧高的平分线上。
要求 做机构的运动简图，并作机构两位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。
以上内容与后面的动静力分析一起画在1号图纸上。
曲柄位置图的作法为取1和89为工作形成起点和终点对应的曲柄位置，19和79为切削起点和终点所对应的位置，其余2，3…12等，是由位置1起顺ϖ2方向将曲柄圆周作12等分的位置。
步骤：1）设计导杆机构。
按已知条件确定导杆机构的未知参数。
其中滑块6的导路x-x 的位置可根据连杆5传力给滑块6的最有利条件来确定，即x-x 应位于B 点所画圆弧高的平分线上（见图例1）。
2）作机构运动简图。
选取比例尺l μ按表4－2所分配的两个曲柄位置作出机构的运动简图，其中一个位置用粗线画出。
曲柄位置的做法如图4－2；取滑块6在上极限时所对应的曲柄位置为起始位置1，按转向将曲柄圆周十二等分，得十二个曲柄位置，显然位置8对应于滑块6处于下极限的位置。
再作出开始切削和中止切削所对应的1’和8’两位置。
共计14个机构位置。
3）作速度，加速度多边形。
选取速度比例尺v μ=0.0168（mmsm /）和加速度比例尺a μ=0.0168（m ms m 2/），用相对运动图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形，并将起结果列入表。
4)作滑块的运动线图。
根据机构的各个位置，找出滑块6上C 点的各对应位置，以位置1为起始点，量取滑块的相应位移，取位移比例尺s μ=0.0109（mmm），作c s （t ）线图。
为了能直接从机构运动简图上量取滑块位移。
然后根据c s （t ）线图用图解微风法（弦线法）作出滑块的速度c v （t ）线图，并将结果与其相对运动图解法的结果比较。
5）绘制滑块的加速度线图（见图1）.导杆机构的运动分析1).选取长度比例尺µl ，作出机构在位置4 的运动简图。
如一号图纸所示，选取µl =l A O 2/O 2A （m/mm)进行作图，l A O 2表示构件的实际长度，O 2A 表示构件在图样上的尺寸。
作图时，必须注意µl 的大小应选得适当，以保证对机构运动完整、准确、清楚的表达，另外应在图面上留下速度多边形、加速度多边形等其他相关分析图形的位置。
2.)求原动件上运动副中心A 的v A ＇和a Av 2A =ω1 l A O 2 ＝0.829m/s式中v 2A ——B 点速度（m/s ） 方向丄AO 2a A =ω12l A O 2=6.247m/s 2式中a A ——A 点加速度（m/s 2）,方向A →O 23.解待求点的速度及其相关构件的角速度由原动件出发向远离原动件方向依次取各构件为分离体，利用绝对运动与牵连运动和相对运动关系矢量方程式，作图求解。
（1）列出OB 杆A 点的速度矢量方程 根据平面运动的构件两点间速度的关系绝对速度=牵连速度+相对速度先列出构件２、４上瞬时重合点Ａ（Ａ2，Ａ4）的方程，未知数为两个，其速度方程：Ｖ4A ＝v 2A + v 24A A方向：丄ＡＯ4 丄AO 2 ∥ＡＯ4 大小： ？ ω1 l A O 2 ？（２）定出速度比例尺 在图纸中，取p 为速度极点，取矢量pa 代表v 2A ,则速度比例尺µv （m • s1-/mm ）µv =pav 2A =0.002 m •s1-/mm（３）作速度多边形，求出ω2、ω4根据矢量方程式作出速度多边形的pd 1部分，则v 2A (m/s)为v 2A =µv pa=0.829m/s ω4= v 2A / l 4AO =1.3rad/s其转向为顺时针方向。
Ｖ4B =ω4l 4bO =0.612 m/sB 点速度为Ｖ4B ，方向与v 2A 同向.（４）列出C 点速度矢量方程，作图求解V 6C 、V 46B CV 6C = Ｖ4B + V 46B C方向：水平 丄B Ｏ4 丄BC 大小：？ ω4l 4bO ？通过作图，确定Ｃ点速度为V 32A A =µv bc=0.2909m/s V C ＝µv pc=1.2207m/s式中V 32A A ——Ｃ5点速度，方向丄BC 式中V C ——Ｃ点速度，方向为p →c 。
４．解待求点的加速度及其相关构件的角加速度（１）列出Ｃ点加速度矢量方程式 牵连速度为移动时绝对加速度＝牵连加速度＋相对加速度牵连运动为转动时，（由于牵连运动与相对运动相互影响）绝对加速度＝牵连加速度＋相对加速度＋哥氏加速度要求Ｃ点加速度，得先求出Ｂ点加速度，a A = aA n +aAτ= a2o n+ a2o τ+ a A ’+ a 哥方向：？ ∥ＡＢ 丄ＡＢ ∥AO 2 丄AO 2 ∥ＡＢ 丄ＡＢ 大小：？ ω42l 4AO ？ ω2l 2AO 0 ? 2ω4v 24A A(2)定出加速度比例尺 在一号图纸中取p 为加速度极点，去矢量pa ’代表a A n，则加速度比例尺µa （m•s2-/mm ）µa ='a n pa B =0.219 m/s 2/mm(3)作加速度多边形，求出a Bτ、a A 、a B 根据矢量方程图的pa ’nka 部分，则 aAτ=µa a ＇a=0.7949 m/s 2a A ’=µa ka=6.247m/s 2a A =µa pa=0.519 rad/s 2方向为 水平向右下12ºaBτ= aAτ• l 4bO / l 2AO =3.279m/s 2aBn=ω42• l 4bO =1.225 m/s 2(4)列出C 点加速度矢量方程，作图求解a c 、aCBn、 aCBτa c = aCBn + a CB τ+ a Bn + aBτ方向： 水平 ∥BC 丄BC ∥AB 丄AB大小： ？ V 46B C 2/l BC ? ω42l 4bO aA τl 4bO/ l 2AO由上式可得：aCBτ=0.0.15m/s 2a c =0.178m/s 2确定构件4的角加速度a 4由理论力学可知，点A 4的绝对加速度与其重合点A 3的绝对加速度之间的关系为 3343444a a a a a ka a r a a n a t a ++=+方向：⊥O 4B ∥O 4B ∥ O 4B ⊥O 4A ∥O 2A大小： ？ ϖ24l o2A ? 2ϖ4V a4a3 ϖ22l o2A其中a 的是和444a n a t a a a 法向和切向加速度。
a ka a 34为科氏加速度。
从任意极点O 连续作矢量O '3a 和k ’代表a A3和科氏加速度，其加速度比例尺1:0.219；再过点o 作矢量oa 4”代表a n a a 34，然后过点k ’作直线k ’a ’4平行于线段oa 4”代表相对加速度的方向线，并过点a 4’’作直线a 4’’a 4’垂直与线段k ’a ’4，代表a t a 4的方向线，它们相交于a 4’，则矢量oa 4’便代表a 4。
构件3的角加速度为a t a 4/lO 4A将代表a t a 4的矢量k ’a ’4平移到机构图上的点A 4，可知α4的方向为逆时针方向。
4. 根据以上方法同样可以求出位置九的速度和加速度 54..2. 导杆机构的动态静力分析 已知 各构件的重量G （曲柄2、滑块3和连杆5的重量都可忽略不计），导杆4绕重心的转动惯量Js 4及切削力P 的变化规律。
要求 求各运动副中反作用力及曲柄上所需要的平衡力矩。
以上内容做在运动分析的同一张图纸上。
步骤1） 选取阻力比例尺Q = 555.6)(mmN，根据给定的阻力Q 和滑块的冲程H 绘制阻力线图。
2） 根据个构件的重心的加速度即角加速度，确定各构件的惯性力i P 和惯性力偶矩 i M ，并将其合为一力，求出该力至重心的距离。
3）按杆组分解为示力体，用力多边形法决定各运动副中的反作用力合加于曲柄上的平衡力矩。