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。
机械原理和机械设计
机械原理和机械设计1. 简介机械原理和机械设计是机械工程学科中的重要内容，二者密切相关但又有一定区别。
机械原理是研究机械运动规律和其原理的学科，主要关注力学、力学和动力学等基础理论知识，旨在揭示机械运动的本质和规律性。
而机械设计则主要是以机械产品的开发和设计为主要任务，涉及到工程力学、力学设计、材料力学、机械制造工艺等方面的知识。
2. 机械原理机械原理研究的内容包括机械运动、力学关系和动力学原理等。
机械运动是机械原理的基础，研究物体在空间中的运动轨迹和变化规律。
力学关系则是研究物体在受力情况下的力学性质，包括力、力矩、压力、应力、变形等。
动力学原理则是研究物体的运动与力学关系的相互作用，研究其加速度、速度和位移等动力学参数。
3. 机械设计机械设计是研究和开发机械产品的学科，需要运用机械原理和相关的理论知识。
机械设计的过程中，需要进行产品的结构设计、功能设计、材料选择、工艺分析等。
结构设计是机械设计的核心，包括产品的形状、尺寸、连接方式等方面的设计。
功能设计则关注产品的功能和性能，以满足用户的需求。
材料选择则需要根据产品的工作环境和要求，选择合适的材料。
工艺分析则是为了确保产品的制造过程简单、可行以及具有经济性。
4. 机械原理与机械设计的关系机械原理为机械设计提供了理论基础，掌握机械原理的基本原理和规律，可以更好地进行机械产品的设计和分析。
机械设计则是实践机械原理的具体应用，将机械原理中的理论知识转化为实际的产品设计和制造过程。
机械原理可以指导机械设计的思路和方法，而机械设计则将机械原理付诸实践，形成了理论与实践相结合的关系。
5. 总结机械原理和机械设计是机械工程学科中的两大重要内容，二者密切相关但有一定区别。
机械原理研究机械运动、力学关系和动力学原理等基础理论知识，机械设计则是以机械产品的开发和设计为主要任务。
机械原理为机械设计提供了理论基础，而机械设计则将理论付诸实践。
二者相互依存，共同推动了机械工程的发展。
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。
机械原理考研知识点总结
机械原理考研知识点总结一、机械原理的基本概念机械原理是研究物体的运动和静止状态以及它们之间的关系的一门学科。
它主要包括以下几个方面的内容：1.物体的受力分析：包括受力分析的基本概念、牛顿运动定律、连接件的受力分析等内容。
2.物体的运动学分析：包括匀速直线运动、变速直线运动、曲线运动等内容。
3.物体的动力学分析：包括牛顿第二定律、动量守恒等内容。
4.物体的能量分析：包括动能、势能、机械能守恒等内容。
5.物体的工作与能量传递：包括力的做功、功率和机械效率等内容。
二、机械原理的基本理论1.力的概念：力是物体相互作用的结果，是物体的外部作用与内部相互作用的结果。
2.力的效果：力的效果包括加速度、位移、速度、功等。
3.力的平衡：受力物体为静止或匀速直线运动的关系。
4.牛顿运动定律：牛顿运动定律包括牛顿第一定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律。
5.动量：动量是描述物体运动状态的物理量，包括动量定理、冲量等。
6.能量：能量是描述物体内部和外部相互作用的物理量，包括动能和势能。
7.机械效率：机械效率是描述机械装置能量转换效率的物理量。
8.静力学：静力学是描述物体静止状态和受力平衡的物理学分支。
9.动力学：动力学是描述物体动态运动的物理学分支。
10.机械波动力学：机械波动力学是描述机械波传播和力学振动的物理学分支。
以上就是机械原理的基本理论，也是考研机械工程专业的基础知识之一。
三、机械原理的应用机械原理在机械工程中具有广泛的应用，例如：1.机械设计：机械原理是机械设计的基础，包括机械零件的设计、装配和运动机构的设计等。
2.机械加工：机械原理用于机械加工中，包括机床的选择、切削力的计算等。
3.机械传动：机械原理用于机械传动中，包括齿轮传动、带传动、链传动等。
4.液压传动：机械原理用于液压传动中，包括液压元件设计、液压系统分析等。
5.自动控制：机械原理用于自动控制中，包括机械控制系统、传感器和执行器的设计等。
6.机械振动：机械原理用于机械振动中，包括机械系统振动分析、振动控制等。
机械原理ppt课件完整版
齿轮传动的设计步骤
包括选择齿轮类型、确定齿轮模 数、齿数、压力角等参数，进行 齿轮强度校核等。
齿轮传动的应用
广泛应用于各种机械设备中，如 汽车、机床、工程机械等。
链传动的设计与分析
链传动的类型
包括滚子链传动、齿形链传动等。
链传动的设计步骤
包括选择链条类型、确定链条节距、链轮齿 数等参数，进行链条强度校核等。
定义与研究对象
机械系统动力学是研究机械系统在力作用下的运动规律及其与力的相互关系的学科。它主要 关注机械系统在外力作用下的运动状态，如速度、加速度、位移等的变化规律。
基本术语与概念
包括力、质量、加速度、动量、动能、势能等，这些术语和概念是描述机械系统运动状态的 基础。
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。
命和可靠性。
检测装备
包括测量仪器、检测设备等，用 于对加工过程中的产品精度和质 量进行检测和控制，确保产品符
合设计要求。
先进制造技术与装备简介
数控技术
机器人技术
通过计算机编程控制机床等加工装备，实现 自动化、高精度和高效率的加工过程。
应用机器人进行自动化生产，提高生产效率 和产品质量，降低劳动强度和生产成本。
2023
PART 03
机械传动与驱动
REPORTING
机械传动的类型和特点
摩擦传动
螺旋传动
利用摩擦力传递动力和运动的传动方 式，如带传动、摩擦轮传动等。其特 点是结构简单、成本低廉，但传动效 率较低且易磨损。
利用螺旋副传递动力和运动的传动方 式，如螺旋千斤顶、螺旋压力机等。 其特点是结构简单、自锁性好，但传 动效率较低。
《机械原理》ppt课件
01机械原理概述Chapter机械原理的定义与重要性定义重要性机械原理的研究对象和内容研究对象主要研究各种机构（如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等）和机器（如内燃机、电动机、机床等）的工作原理、运动特性、力学性能以及设计计算方法等。
研究内容包括机构的组成原理、运动学分析、动力学分析、机械效率与自锁、机器的平衡与调速等。
机械原理的发展历程和趋势发展历程发展趋势02机构的结构分析与设计Chapter机构的基本概念和分类机构定义由刚性构件通过运动副连接而成的系统，用于传递运动和力。
机构分类根据运动特性可分为连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等。
运动副类型包括低副（转动副、移动副）和高副（点接触、线接触）。
结构分析通过自由度计算、运动链分析等方法，确定机构的组成、运动特性和约束条件。
综合方法基于功能需求，选择合适的机构类型，进行组合、变异和演化，设计出满足特定要求的机构。
创新设计运用创新思维和现代设计方法，如拓扑优化、仿生学等，进行机构创新设计。
机构的结构分析和综合方法机构设计的原则和方法设计原则设计方法案例分析03机械传动与驱动Chapter机械传动的类型和特点摩擦传动啮合传动利用齿轮、链轮等啮合元件传递动力和运动。
具有传动效率高、工作可靠、使用寿命长等优点，但需要较高的制造精度和安装精度。
齿轮类型选择齿轮参数设计强度校核030201齿轮传动的设计与分析链传动和带传动的设计与分析链传动设计带传动设计强度校核液压与气压传动的设计与分析液压传动设计01气压传动设计02控制与调节0304机械系统动力学与振动Chapter机械系统动力学的基本概念和方法动力学基本概念动力学建模方法动力学分析方法机械系统的振动分析和控制振动基本概念振动分析方法振动控制策略机械系统动力学优化设计方法优化设计基本概念动力学优化设计方法优化设计实例分析05机械制造工艺与装备Chapter机械制造工艺的基本概念和流程机械制造工艺的基本概念机械制造工艺的流程机械制造装备的分类和特点机械制造装备的分类机械制造装备的特点先进制造技术是指基于先进制造理论、技术和方法的总称，包括计算机辅助设计（CAD ）、计算机辅助制造（CAM ）、计算机辅助工艺规划（CAPP ）、数控技术（NC ）、柔性制造系统（FMS ）等。
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C第2章 平面机构的结构分析 D 3 C’ 4
C
D
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
b）凸轮机构
解：该机构具有 3个构件，活动构件数 n 为 2 ；低副数 PL=2 ；高副数 PH=1 。根 据机构自由度计算公式，该机构的自 由度F为 F=３n－ 2PL － PH =３2－ 2 2 － 1 1 = 1
c）铰链五杆机构 解：该机构具有5个构件，活 动构件数n为4；低副数PL=5； 高副数PH=0。根据机构自由 度计算公式，该机构的自由 度F为 F=３n－ 2PL － PH
在支架上的电机
带传动
链传动
凸轮机构
外啮合圆柱齿轮 机构
内啮合圆柱齿轮 机构
齿轮齿条机构
圆锥齿轮机构
蜗杆机构
棘轮机构
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
4、机构运动简图绘制的步骤
（1）搞清机械的构造及运动情况，沿着运动传递路线，查明 组成机构的构件数目、运动副的类别及其位置；
（2）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性的视图平面）；
平面机构运动简图是什么？
用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动 副的相对位置，并能完全反映机构特征的简图。
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
如何绘制平面机构运动简图？
1、运动副的表示
转动副： 以圆圈表示，圆心代表转动轴线。
2 2 2 2 2 1 1 1 1
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
2.1 平面机构的组成
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
一、运动副 1）运动副定义
运动副：两构件直接接触而构成的可动联接。
运动副元素是两构件参与接触而构成运动副的表面。
转动副
移动副
齿轮副
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
2) 运动副的分类
1）按两个构件运动关系分为：平面运动副和空间运动副 2）按其引入的约束数目分 Ⅰ级副、 Ⅱ级副、 ……Ⅴ级副 3）按其接触形式分 高副(higher pair)： 点、线接触的运动副 面接触的运动副 低副(lower pair)：
内容：
①机构组成及具有确定性运动的条件； ②机构的结构分类；
③机构的组成原理。
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
机构：
用构件间能够相对运动的连接方式 组成的构件系统。
平面机构：
各运动构件都在同一平面或相互平行 的平面内运动的机构。（常见的机构 大多数为平面机构）。
空间机构：
至少有两个构件在三维空间中 存在着相对运动。
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
3）当运动链的F0时，说明活动构件在自由状态下的自由度 总数小于由于运动副所限制的自由度，构件之间不存在相对 运动，形成一个超静定桁架。
若认为右图是一个运动链，则： n=3，PL=5，PH=0，故 F=３n－ 2PL － PH =３3－ 2 5－ 0 = － 1
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
1、基本公式
每个作平面运动的自由构件有3个自由度； 每个低副引入2个约束，即所限制的自由度为2。 每个高副引入1个约束，即所限制的自由度为1； 所以，若某机构含有 n 个活动构件， PL 个低副， PH 个高 副，则该机构的自由度(degrees of Freedom)：
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
2.3
平面机构的自由度计算
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
一、构件的自由度和运动副的约束
构件的自由度： 构件所具有的独立运动的数目。
一个作平面运动的自由构件具有3个自由度
约束：运动副对构件运动的限制作用。
限制1个独立运动=构件上加1个约束=失去1个自由度 限制独立运动的数目=约束数=自由度减少的数目 构件组成运动副后，构件间的直接接触使某些独立运动受到 限制，即引入了约束，自由度因而随之减少。 运动副不同，引入了约束的数目也不尽相同。
F 3n 2 PL PH
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
2、举例与讨论
1) 由于机构的自由度是机构的独立运动的数目，因此要使 机构能够运动，其自由度F0。
a）铰链四杆机构 解：该机构具有 4 个构件，活动构件 数n为3；低副数PL=4；高副数PH=0。 根据机构自由度计算公式，该机构的 自由度F为 F=３n－ 2PL － PH =３3－ 2 4 － 0 = 1 A B
运动链
按结构分
开式运动链 （简称开链）
2 3 4 1
1
2 3 4
2 1
3 4
3 2
4 5 1
平面闭式运动链
空间闭式运动链
平面开式运动链
空间开式运动链
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
运动链与机构的联系： （1）一个闭式运动链； （2）将一构件固定不动（机架）； （3）1个或数个构件具有确定的运动（原动件）； （4）原动件运动时，其他构件就有确定的运动。 运动链 机构
x y y x
齿轮副
凸轮副
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
低副： 引入2个约束
高副： 引入1个约束
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
二、平面机构自由度及其计算公式
机构自由度： 机构相对于机架的独立运动的数目
从动件运动是不独立的，只有原动件才能独立运动，通常 每个原动件具有一个独立的运动，一个机构的自由度和原 动件的数目相同。
第2章 平面机构的结构分析
例2-2：颚式破碎机机构运动简图的绘制
1－机架；2－偏心轴；3－动颚；4－肘板
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
偏心轴2与机架1绕轴线A相对转动； 动颚3与偏心轴2绕轴线B相对转动； 肘板4与动颚3绕轴线C相对转动； 板4与机架1绕轴线D相对转动。
颚式破碎机运动简图：
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
例2-3
偏心泵机构运动简图
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
例2-4
偏心轮机构运动简图
1 4 3
2
2 2套在滑块 2 圆盘 3 1 1 3孔内，滑块 3 3 4 在圆盘 4的槽中 4 滑动，圆盘4相 对于机架1转动。
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
第2章 平面机构的结构分析
2.1 平面机构的组成 2.2 平面机构运动简图 2.3 平面机构的自由度计算 2.4 平面机构的组成原理及结构分析
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
结构分析—运动分析和动力分析以及机构综合的前提。 目的：
①探讨机构运动的可能性及运动确定性条件； ②机构分类，建立运动分析和动力分析的方法； ③绘制机构运动简图。
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
在平面四杆机构中：
汽缸1为机架，活塞2为原动件，连杆3和曲轴4为从动件。 活塞2在汽缸1作往复运动，2与1组成移动副，活塞2与连 杆3，连杆3和曲轴4 ，曲轴4和机架1之间均组成转动副。
在齿轮机构中： 齿轮5固定在曲轴4上，齿轮5为原动件，齿轮6为从动件， 齿轮5、6均与机架组成转动副。 在凸轮机构中： 凸轮7为原动件，与齿轮6处于同一轴上，进气阀顶杆8为从 动件；凸轮7与顶杆8组成高副；顶杆8相对于机架作往复运 动；凸轮7与机架1组成转动副。
1 4 3
2
2 1 3 4 1
2
3 4
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
当原动件2回转时，连杆3在滑块4中往 复运动； 连杆3与偏心轮2是转动的面接触，两 者可以相对转动； 滑块4与机架1也是转动的面接触，两 者可以相对转动。 偏心轮机构运动简图：
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
例2-5 内燃机运动简图
低副（平面接触，移动副）
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
高副
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
3) 运动副的 表示（之一）
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
3) 运动 副的表示 （之二）
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
二、运动链
构件通过运动副联接而构成的相对可动的系统。 按运动分 平面运动链 空间运动链 闭式运动链 （简称闭链）
第2章 平面机构的结构分析
2、构件（杆）的表示－用最简单的线条直线表示
构件和两个运动副联接时的表示方法:
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
一般来说，参与组成3个转动副的构件可用三角形表示。
通常在三角形内加剖面线或在三个角上分别涂以焊缝的标记， 表明三角形是一刚性整体。
3．常用机构的专门符号（有国家标准） 机械原理 第2章 平面机构的结构分析
C B
A
D
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
如果给定两个运动，如构件1和构件3的转动，则构件3必须具 有两个运动，这是不可能的，还会导致机构破坏。
C
B
A
D
机械原理
2
b) 铰链五杆机构：F=2，有2 个独立运动，如果给定一个 B 运动（构件1的转动），其它 1 构件的运动是不能确定的， 机构的运动则是不确定的。 A
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
内燃机运动简图：
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
例2-6：小型压力机机构运动简图的绘制
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
小型压力机的组成
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
小型压力机运动简图
机械原理
第2章 平面机构的结构分析
注意事项：
绘制机构运动简图时应该注意合理的构件位置， 使所绘制的运动间图最为清楚。