机械原理0绪论
机械原理绪论课程设计论文
机械原理绪论课程设计论文一、课程目标知识目标：1. 了解机械原理的基本概念、研究对象及基本方法，掌握机械系统的基本组成部分；2. 理解机械原理在工程领域的应用，认识机械设计的重要性；3. 掌握机械原理的基本原理，如杠杆原理、齿轮传动原理等。
技能目标：1. 能够运用所学的机械原理知识，分析简单机械系统的结构和功能；2. 能够运用基本的机械原理解决实际问题，进行简单的机械设计；3. 能够通过团队合作，进行机械原理相关实验，提高动手操作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械原理学科的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的创新意识和实践能力，使其认识到机械原理在科技发展中的重要作用；3. 培养学生严谨的科学态度，养成良好的学习习惯；4. 增强学生的团队协作意识，提高沟通与交流能力。
本课程针对初中年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，培养其独立思考、解决问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握机械原理的基本知识，具备一定的机械设计和分析能力，为后续相关课程打下坚实基础。
同时，注重培养学生的情感态度价值观，使其形成积极向上的人生态度，为我国机械领域的发展贡献力量。
二、教学内容1. 机械原理基本概念：包括机械、机构、机械系统等基本概念，以及机械原理的研究对象和基本方法。
教材章节：第一章第一节2. 机械系统的基本组成部分：介绍机械系统的五大组成部分（动力源、传动系统、执行机构、控制装置、辅助装置）及其功能。
教材章节：第一章第二节3. 机械原理基本原理：讲解杠杆原理、齿轮传动原理、摩擦原理等，并举例说明。
教材章节：第二章4. 机械原理在工程领域的应用：分析机械原理在各类机械设计和工程实践中的应用，展示机械原理的重要性。
教材章节：第三章5. 机械原理实验：开展杠杆实验、齿轮传动实验等，使学生亲身感受机械原理在实际中的应用。
机械原理-绪论
连杆机构
凸轮机构 齿轮机构 齿轮系
棘轮机构
槽轮机构
带传动机构
不同的机器，就其组成来说，都是由各种机构组合而成的。
§1-1 机械原理课程研究的对象及内容 缝纫机针杆运动机构
§1-1 机械原理课程研究的对象及内容
内燃机
1、燃料燃烧产生的热能转换为机械能 2、主要由三种机构曲柄滑块机构、齿轮机构和凸轮机构组成。 3、运动行式的变换：转动→直线平动；转动→转动
信息机器虽然也作机械运动，但其目的是处理信息，而 不是完成有用的机械功，因而其所需的功率甚小。
现代机器的出现使机器按功能的分类变得模糊
机器人：
进行焊接和装配，是加工机器； 用来搬运物品，也是运输机械； 而且是按照一定的信息来搬运；也是信息机械。
其他形式的能量
机械能
如：内燃机、电动机、液压与气压传动
机械能
其他形式的能量
如：水泵、风扇
✓加工机器
用来改变被 加工对象的
尺寸 形状 性质 状态
如：加工机床、轧钢机、 反应器、包装机
✓运输机器
用来搬运物品和人。 如汽车、飞机、起重机、运输机。
✓信息机器
其功能是处理信息。
例如复印机、打印机、绘图机等。
处于整个传动路线 的终端，按照工艺要求 完成确定的运动，是直 接完成机器功能的部分。
执行装置随机器的 用途不同而不同，它属 于各种专业机械课程研 究的内容。
§1-1 机械原理课程研究的对象及内容
运动速度的转换
传动装置解决原动机速度和执行装置速度不匹配的问题。
一般的普通交流电动机速度是固定的。
一般机器执行部分速度低于原动机的转速, 需要减速。
§1-3 机械原理课程的学习方法（怎么学）
机械原理绪论课件(杨家军版).
第一章 绪 论
§1-1 本课程研究的对象及内容 §1-2 学习本课程的目的 §1-3 如何进行本课程的学习
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§1-1 本课程研究的对象及内容
1．研究对象
机械 是机构和机器的总称。
机构是指一种用来传递与变换运动
和力的可动装置。 机器是指一种执行机械运动装置，
操 作 机
可用来变换和传递能量、物料和信息。
实例：
示 教
内燃机
板
工件自动装卸装置
六自由度工业机器人
2．研究内容 有关机械的基本理论
控制系统
（1）机构
机器和机构的概念
连杆机构
凸轮机构
齿轮机构
一部机器可能包含多种类型的机构，也可能只包含一种机构。 什么是机构呢？
机构可以定义为：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。
（3）机器动力学 1）分析机器在运转过程中其各构件的受力情况，以及这些力 的作功情况。
有关机械的基本理论(2/2)
（4）常用机构的分析与设计 研究常用机构（如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等）的类
型、工作原理及运动特性分析和机构设计的基本原理及方法。
（5）机械传动系统运动方案的设计 研究在进行具体机械设计时机构的选型、组合、变异及机械
传动系统运动方案的设计等问题。
机械设计的一般过程：
需求 分析
确定 工艺方案
确定 工艺参数
机械方案 设计
机械方案 运动分析
机械 造型设计
机械结构 设计
机械工作 能力设计
机械方案 1.开发性设计
没有参照的产品设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求， 设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品或系统。产品的工 作原理，主体结构，所实现的功能，这三者中至少有一项是首创 的才可以认定为开发性设计。开发性设计的过程最复杂，创新性 强。比如最初的录像机、摄像机、电视机的设计就是属于开发性 设计。
机械原理知识点归纳总结
第一章绪论基本概念：机器、机构、机械、零件、构件、机架、原动件和从动件;第二章平面机构的结构分析机构运动简图的绘制、运动链成为机构的条件和机构的组成原理是本章学习的重点;1. 机构运动简图的绘制机构运动简图的绘制是本章的重点,也是一个难点;为保证机构运动简图与实际机械有完全相同的结构和运动特性,对绘制好的简图需进一步检查与核对运动副的性质和数目来检查;2.运动链成为机构的条件判断所设计的运动链能否成为机构,是本章的重点;运动链成为机构的条件是：原动件数目等于运动链的自由度数目;机构自由度的计算错误会导致对机构运动的可能性和确定性的错误判断,从而影响机械设计工作的正常进行;机构自由度计算是本章学习的重点;准确识别复合铰链、局部自由度和虚约束,并做出正确处理;1 复合铰链复合铰链是指两个以上的构件在同一处以转动副相联接时组成的运动副;正确处理方法： k个在同一处形成复合铰链的构件,其转动副的数目应为k-1个;2 局部自由度局部自由度是机构中某些构件所具有的并不影响其他构件的运动的自由度;局部自由度常发生在为减小高副磨损而增加的滚子处;正确处理方法：从机构自由度计算公式中将局部自由度减去,也可以将滚子及与滚子相连的构件固结为一体,预先将滚子除去不计,然后再利用公式计算自由度;3 虚约束虚约束是机构中所存在的不产生实际约束效果的重复约束;正确处理方法：计算自由度时,首先将引入虚约束的构件及其运动副除去不计,然后用自由度公式进行计算;虚约束都是在一定的几何条件下出现的,这些几何条件有些是暗含的,有些则是明确给定的;对于暗含的几何条件,需通过直观判断来识别虚约束；对于明确给定的几何条件,则需通过严格的几何证明才能识别;3. 机构的组成原理与结构分析机构的组成过程和机构的结构分析过程正好相反,前者是研究如何将若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上,以组成新的机构,它为设计者进行机构创新设计提供了一条途径；后者是研究如何将现有机构依次拆成基本杆组、原动件及机架,以便对机构进行结构分类;第三章平面机构的运动分析1．基本概念：速度瞬心、绝对速度瞬心和相对速度瞬心数目、位置的确定,以及“三心定理”;2．瞬心法在简单机构运动分析上的应用;3．同一构件上两点的速度之间及加速度之间矢量方程式、组成移动副两平面运动构件在瞬时重合点上速度之间和加速度的矢量方程式,在什么条件下,可用相对运动图解法求解4．“速度影像”和“加速度影像”的应用条件;5．构件的角速度和角加速度的大小和方向的确定以及构件上某点法向加速度的大小和方向的确定;6．哥氏加速度出现的条件、大小的计算和方向的确定;第四章平面机构的力分析1．基本概念：“静力分析”、“动力分析”及“动态静力分析” 、“平衡力”或“平衡力矩”、“摩擦角”、“摩擦锥”、“当量摩擦系数”和“当量摩擦角”引入的意义、“摩擦圆”;2．各种构件的惯性力的确定：①作平面移动的构件；②绕通过质心轴转动的构件；③绕不通过质心的轴转动的构件；④作平面复合运动的构件;3．机构的动态静力分析的方法和步骤;4．总反力方向的确定：根据两构件之间的相对运动或相对运动的趋势方向,正确地确定总反力的作用方向是本章的难点之一;移动副斜面摩擦、槽面摩擦：总反力Rxy 总是与相对速度vyx之间呈90°+φ的钝角；斜面摩擦问题的分析方法是本章的重点之一;槽面摩擦问题可通过引入当量摩擦系数及当量摩擦角的概念,将其简化为平面摩擦问题;运动副元素的几何形状不同,引入的当量摩擦系数也不同,由此使得运动副元素之间的摩擦力不同;转动副：总反力Rxy 总是与摩擦圆相切;它对铰链中心所形成的摩擦力矩Mfxy=Rxy·ρ;方向与相对角速度ωyx 的方向相反;Rxy的确切方向需从该构件的力平衡条件中得到;第五章机械的效率和自锁1．基本概念：“自锁”;2．“机构效率”和“损失系数”以及具体机构效率的计算方法;3.“自锁”与“不动”这两个概念有何区别“不动”的机构是否一定“自锁”机构发生自锁是否一定“不动”为什么4. 自锁现象及自锁条件的判定无论驱动力多大,机械都无法运动的现象称为机械的自锁;其原因是由于机械中存在摩擦力,且驱动力作用在某一范围内;一个自锁机构,只是对于满足自锁条件的驱动力在一定运动方向上的自锁；而对于其他外力,或在其他运动方向上则不一定自锁;因此,在谈到自锁时,一定要说明是对哪个力,在哪个方向上自锁;自锁条件可用以下3种方法求得：1对移动副,驱动力位于摩擦角之内；对转动副,驱动力位于摩擦圆之内;2 令工作阻力小于零来求解;采用图解解析法或解析法求出工作阻力与主动力的数学表达式,然后再令工作阻力小于零,即可求出机构的自锁条件;3 利用机械效率计算式求解,即令η<0;第六章机械的平衡本章的重点是刚性转子的平衡设计;1. 刚性转子的平衡设计根据直径D与轴向宽度b之比的不同,刚性转子可分为两类：1 当b / D≤时,可以将转子上各个偏心质量近似地看作分布在同一回转平面内,其惯性力的平衡问题实质上是一个平面汇交力系的平衡问题;2 当b /D >时,转子的轴向宽度较大,首先应在转子上选定两个可添加平衡质量的、且与离心惯性力平行的平面作为平衡平面,然后运用平行力系分解的原理将各偏心质量所产生的离心惯性力分解到这两个平衡平面上;这样就把一个空间力系的平衡问题转化为两平衡平面内的平面汇交力系的平衡问题;2. 刚性转子的平衡试验当b / D≤时,可在平衡架上进行静平衡试验;当b /D >时,则需要在动平衡机上进行动平衡试验;第七章机械的运转及其速度波动的调节本章主要研究两个问题：一是确定机械真实的运动规律；二是研究机械运转速度的波动调节;1. 机械的运转过程机械在外力作用下的运转过程分为启动、稳定运转和停车等3个阶段;注意理解3个阶段中功、能量和机械运转速度的变化特点;2. 机械的等效动力学模型1 对于单自由度的机械系统,研究机械的运转情况时,可以就某一选定的构件即等效构件来分析,将机械中所有构件的质量、转动惯量都等效地转化到这一构件上,把各构件上所作用的力、力矩也都等效地转化到等效构件上,然后列出等效构件的运动方程式来研究其运动规律;这就是建立所谓的等效动力学模型的过程;2 建立机械系统等效动力学模型时应遵循的原则是：使机械系统在等效前后的动力学效应不变,即① 动能等效：等效构件所具有的动能,等于整个机械系统的总动能;② 外力所做的功等效：作用在等效构件上的外力所做的功,等于作用在整个机械系统中的所有外力所做功的总和;3. 机械速度波动的调节方法1 周期性速度波动的机械系统,可以利用飞轮储存能量和释放能量的特性来调节机械速度波动的大小;飞轮的作用就是调节周期性速度的波动范围和调节机械系统能量;2 非周期性速度波动的机械系统,不能用飞轮进行调节;当系统不具有自调性时,则需要利用调速器来对非周期性速度波动进行调节;4. 飞轮设计1 飞轮设计的基本问题,是根据等效力矩、等效转动惯量、平均角速度,以及机械运转速度不均匀系数的许用值来计算飞轮的转动惯量;无论等效力矩是哪一种运动参数的函数关系,最大盈亏功必然出现在ωmax 和ωmin所在两位置之间;2 飞轮设计中应注意以下2个问题：① 为减小飞轮转动惯量即减小飞轮的质量和尺寸,应尽可能将飞轮安装在系统的高速轴上;② 安装飞轮只能减小周期性速度波动,但不能消除速度波动;第八章平面连杆机构及其设计1. 平面四杆机构的基本型式及其演化方法铰链四杆机构可以通过4种方式演化出其他形式的四杆机构：①取不同构件为机架；②改变构件的形状和尺寸；③运动副元素的逆换；④运动副的扩大;2. 平面连杆机构的工作特性1 急回特性有时某一机构本身并无急回特性,但当它与另一机构组合后,此组合后的机构并不一定亦无急回特性;机构有无急回特性,应从急回特性的定义入手进行分析;2 压力角和传动角压力角是衡量机构传力性能好坏的重要指标;对于传动机构,应使其α角尽可能小γ尽可能大;连杆机构的压力角或传动角在机构运动过程中是不断变化的,在从动件的一个运动循环中,α角存在一个最大值αmax ;在设计连杆机构时,应注意使αmax≤α;3 死点位置此处应注意：“死点”、“自锁”与机构的自由度F≤0的区别;自由度小于或等于零,表明该运动链不是机构而是一个各构件间根本无相对运动的桁架；死点是在不计摩擦的情况下机构所处的特殊位置,利用惯性或其他办法,机构可以通过死点位置,正常运动；自锁是指机构在考虑摩擦的情况下,当驱动力的作用方向满足一定的几何条件时,虽然机构自由度大于零,但机构却无法运动的现象;死点、自锁是从力的角度分析机构的运动情况,而自由度是从机构组成的角度分析机构的运动情况;3. 平面连杆机构的设计曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构、导杆机构平面连杆机构运动设计常分为三大类设计命题：刚体导引机构的设计、函数生成机构的设计和轨迹生成机构的设计;在设计一个四杆机构使其两连架杆实现预定的对应角位置时,可以用“刚化反转法”求解此四杆机构;这个问题是本章的难点之一;第九章凸轮机构及其设计本章的重点是凸轮机构的运动设计;1. 凸轮机构的类型及其特点2. 从动件运动规律的选择或设计运动规律：a：名词术语：推回程运动角、远近休止角、推程、基圆等;b：常用的运动规律：方程式的推导仅要求等速、运动线图及其变化规律、运动特点刚柔性冲击及其发生的位置、时刻和应用的场合;c：运动规律的选择依据：满足工作对从动件特殊的运动要求；满足运动规律拼接的边界条件,即各段运动规律的位移、速度和加速度值在连接点处应分别相等；使最大速度和最大加速度的值尽可能小;3. 凸轮廓线的设计凸轮廓线设计的反转法原理是本章的重点内容之一;无论是用图解法还是解析法设计凸轮廓线,所依据的基本原理都是反转法原理;4. 凸轮基本尺寸的确定a：压力角：定义、不同位置时机构压力角的确定以及对压力角所提出限制的原因αmax 不超过许用压力角αb：基圆半径：确定原则：αmax ≤α或者ρmin≥ρ=3～5 mmc：滚子半径：取决于凸轮轮廓曲线的形状,对于内凹的曲线形状,保证最大压力角αmax 不超过许用压力角α；对于外凸的曲线形状,保证凸轮实际廓线的最小曲率半径ρa min = ρmin-rr≥ 3～5 mm,以避免运动失真和应力集中;运动失真：增大基圆半径、减小滚子半径以及改变机构的运动规律;d平底尺寸：图解法：l=2lmax+5~7mm解析法：l=2|ds/dδ|max+5~7mm5. 凸轮机构的分析在设计移动滚子从动件盘形凸轮机构时,若发现其压力角超过了许用值,可以采取以下措施：1 增大凸轮的基圆半径r;2 选择合适的从动件偏置方向;在设计凸轮机构时,若发现采用对心移动从动件凸轮机构推程压力角过大,而设计空间又不允许通过增大基圆半径的办法来减小压力角时,可以通过选取从动件适当的偏置方向,以获得较小的推程压力角;即在移动滚子从动件盘形凸轮机构的设计中,选择偏置从动件的主要目的,是为了减小推程压力角;当出现运动失真现象时,可采取以下措施：1 修改从动件的运动规律;2 当采用滚子从动件时,滚子半径必须小于凸轮理论廓线外凸部分的最小曲率半径ρmin ,通常取rr≤ρmin;若由于结构、强度等因素限制,rr不能取得太小,而从动件的运动规律又不允许修改时,则可通过加大凸轮的基圆半径rb,从而使凸轮廓线上各点的曲率半径均随之增大的办法来避免运动失真;对于移动平底从动件盘形凸轮机构来说,偏距e并不影响凸轮廓线的形状,选择适当的偏距,主要是为了减轻从动件在推程中过大的弯曲应力;第十章齿轮机构及其设计渐开线直齿圆柱齿轮机构的传动设计是本章的重点;1. 易混淆的概念本章的特点是名词、概念多,符号、公式多,理论系统性强,几何关系复杂;学习时要注意清晰掌握主要脉络,对基本概念和几何关系应有透彻理解;以下是一些易混淆的概念;1 法向齿距与基圆齿距2 分度圆与节圆3 压力角与啮合角4 标准齿轮与零变位齿轮5 变位齿轮与传动类型6 齿面接触线与啮合线7 理论啮合线与实际啮合线8 齿轮齿条啮合传动与标准齿条型刀具范成加工齿轮2. 什么是节点、节线、节圆以及齿廓啮合基本定律定传动比的齿廓曲线的基本要求3. 渐开线齿廓：形成、特性以及其在传动过程中的优点;4. 标准齿轮：概念、名称符号、基本参数以及几何尺寸;5. 渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件、安装条件和连续啮合传动条件;6. 标准齿轮的标准安装中心距,标准安装有什么特点；非标准安装中心距,非标准安装有什么特点;7. 齿轮的变位修正：渐开线齿轮的切制方法仿形法和范成法及其原理;加工标准齿轮的条件、轮齿齿廓的根切定义、条件以及不发生根切的最少齿数Zmin 变位修正法：为了切制齿数少于17且不发生根切的齿轮、在无齿侧间隙的条件下拼凑中心矩以及改善传动性能强度性能和啮合性能所采用的改变刀具与轮坯相对位置的加工方法;变位齿轮：正变位、负变位齿轮的概念以及与标准齿轮的尺寸差别;8. 斜齿轮：渐开线螺旋曲面齿廓的形成、基本参数端面与法面参数的关系以及几何尺寸的计算;9. 斜齿轮传动：正确啮合条件、中心矩条件和连续传动条件;10. 斜齿轮的当量齿轮和当量齿数：概念、意义和作用;11. 直齿圆锥齿轮：基本参数和尺寸特点;圆锥齿轮传动的背锥、当量齿轮、当量齿数;第十一章齿轮系及其设计本章的重点是轮系的传动比计算和轮系的设计;1 定轴轮系虽然定轴轮系的传动比计算最为简单,但它却是本章的重点内容之一;定轴轮系传动比的大小,等于组成轮系的各对啮合齿轮中从动轮齿数的连乘积与主动轮齿数的连乘积之比,关于定轴轮系中主、从动轮转向关系的确定有3种情况;1 轮系中各轮几何轴线均互相平行：在这种情况下,可用-1m来确定轮系传动比的正负号,m为轮系中外啮合的对数;2 轮系中齿轮的几何轴线不都平行,但首末两轮的轴线互相平行：仍可用正、负号来表示两轮之间的转向关系：二者转向相同时,在传动比计算结果中标以正号；二者转向相反时,在传动比计算结果中标以负号;需要特别注意的是,这里所说的正负号是用在图上画箭头的方法来确定的,而与-1m无关;3 轮系中首末两轮几何轴线不平行：首末两轮的转向关系不能用正、负号来表示,而只能用在图上画箭头的方法来表示;2 周转轮系周转轮系的传动比计算是本章的重点内容之一;,使系杆周转轮系传动比计算的基本思路：假想给整个轮系加上一个公共的角速度-ωH固定不动,将周转轮系转化成一个假想的定轴轮系再进行传动比或者运动参量的求解;3 混合轮系混合轮系传动比计算既是本章的重点,也是本章的难点;混合轮系传动比计算的基本思路：首先,将各个基本轮系正确地划分开来,分别列出计算各基本轮系传动比的关系式,然后找出各基本轮系之间的联系,最后将各个基本轮系传动比关系式联立求解;第十二章其它常用机构及其设计本章的重点是掌握各种常用间歇运动机构棘轮机构、槽轮机构、螺旋机构和万向铰链机构的工作原理、结构组成、运动特点和功能,并了解其适用的场合,以便在进行机械系统方案设计时,能够根据工作要求正确地选择执行机构的型式;。
机械原理绪论
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二、学习目的
为学习后续课程和掌握专业知识打好基础； 为毕业设计提供机械设计知识； 为今后工作提供有关机械设计、设备管理、创新 设计等方面的知识。
§1.3
本课程的特点及学习时应注意的几个问题
掌握本课程的特点 注重理论联系实际 逐步建立工程观点 认真对待每个教学环节
掌握本课程的特点
§1.2
学习本课程的目的
一、机械原理的研究内容
机械原理是介于基础课和专业课之间的一 门技术基础课，专门讨论各种机械的共性 门技术基础课， 问题，其主要内容有下列几方面： 问题，其主要内容有下列几方面： 机构的结构分析 机构的运动分析 常用机构的分析设计 机构的动力学分析 机构的选型及机械传动系统的设计
船 舶
船舶是指能航行或停泊于水域进行运输或作业工具， 船舶是指能航行或停泊于水域进行运输或作业工具，按不同的使用要 求而具有不同的技术性能、装备和结构型式。船舶在国防、 求而具有不同的技术性能、装备和结构型式。船舶在国防、国民经济和海洋 开发等方面都占有十分重要的地位。 开发等方面都占有十分重要的地位。 船舶从史前刳木为舟起， 船舶从史前刳木为舟起，经历了独木舟和木 板时代， 年世界上第一艘钢船问世后， 板时代，1879年世界上第一艘钢船问世后，又开 年世界上第一艘钢船问世后 始了以钢船为主的时代。船舶的推进也由19世纪 始了以钢船为主的时代。船舶的推进也由 世纪 的依靠人力、畜力和风力(即撑篙 划桨、摇橹、 即撑篙、 的依靠人力、畜力和风力 即撑篙、划桨、摇橹、 拉纤和风帆)发展到使用机器驱动 发展到使用机器驱动。 拉纤和风帆 发展到使用机器驱动。
使用教材及学时安排
• 孙桓主编 《机械原理》（第六版） 机械原理》 第六版） • 总学时 • 理论学时 • 实验学时 • 课程设计 56 48 8 一周
机械原理-绪论
学习相关技术基础和专业课程起到承前起后的作用，而且为今后 从事机械设计和研究工作起到增强适应能力和开发创新能力的作 用。
掌握本课程的特点
本课程要用到物理、数学、力学、机械制图和工程材料及机 械制造基础等先修课程的知识，尤其是理论力学的知识。但并不 是这些课程的简单重复和堆砌，而是要引导学生如何应用所学的 知识解决工程实际中所遇到的问题。所以本课程的学习不同于理 论课程的学习，也不同于专业课，而具有一定的理论系统性及逻 辑性和较强的工程实践性的特点。
初步建立工程观点
本课程要用到很多与工程有关的名词、符号、公式、标准及 参数和对机械研究的一些常用的简化方法，如倒置、反转、转化、 当量、等效、代换等。 在机构分析与综合中，除解析法外还介 绍图解法、实验法以及试凑等一些工程中实用的方法。
在学习时，对名词应正确理解其含义，对公式应着重于应用， 而对方法则着重掌握其基本原理和作法。
另外，实际工程问题涉及多方面的因素，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，必须对每个教学环节予以充分重视。
（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。
这些机构一般认为是由刚性件组成的。而现代机构中除了刚 性件以外，还可能有弹性件和电、磁、液、气、声、光……等元 件。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 义机构。
机械原理课件：第1章绪论
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。
机械原理绪论
绪论
机械原理的研究对象
机器和机构 (Machines and Mechanisms) 习惯上总称“机械”
2019/1/8
机械原理
“机”和“械”的本义
机（機）
本义:弓弩上的发射机关 本义:脚镣手铐一类的Leabharlann 具 利用力学原理构成的装置械
机械
2019/1/8
机械原理
机械原理
2019/1/8
机器的特征
1）是人造的实物组合体，具有运动单元(构 件)。 2）实现预期功能（如运动轨迹）。 3）能完成有用机械功，或转换机械能，或传 递信息（如钟表、打字机、发报机等）。
2019/1/8
机械原理
机构的概念
机构是用来传递运动和力的、有一个构件 为机架的、用构件间能够相对运动的连接 方式组成的构件系统。
机器的概念
机器是执行机械运动的装置，用来变换或 传递能量、物料、信息。
——《机器理论与机构学术语》GB10853-1989
2019/1/8
机械原理
内燃机
活塞下行，进气阀打开， 燃气被吸入气缸 活塞上行，进气阀关闭， 压缩燃气 点火后燃气燃烧膨胀，推 动活塞下行， 经连杆带动曲轴输出转动 活塞上行，排气阀打开， 排出废气
——《机器理论与机构学术语》GB10853-1989
2019/1/8
机械原理
构件的概念
构件：从运动的观点 分析机械时，构件是 参加运动的最小单元 体。 连杆由连杆体、连杆 头、轴瓦、螺栓、螺 母和轴套等零件组成。
2019/1/8
机械原理
构件的概念
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机器图例
自动换刀机构
滚珠螺杆传动机构
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轿车的总体构造
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内燃机——用途最广的热力机械
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柴油机与汽油机
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小型精密之伺服冲床
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§0-1机械原理课程的研究对象和内容
机械原理是一门研究机械的运动学和 动力学分析与设计基本理论问题的课 程。
作机械的基础。
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桔槔
一根竖立的架子上加上一根细长的杠杆，当中是支 点，末端悬挂一个重物，前段悬挂水桶。一起一落，汲 水可以省力。当人把水桶放入水中打满水以后，由于杠 杆末端的重力作用，便能轻易把水提拉至所需处。桔槔 早在春秋时期就已相当普遍，而且延续了几千年，是中 国农村历代通用的旧式提水器具。这种简单的汲水工具 虽简单，但它使劳动人民的劳动强度得以减轻。
机械原理课程特点
是机械类专业核心课程 是机械类专业后续课程的基础 通过本课程的学习，引导学生进
入机械科学的殿堂
1
机械原理学习的特点
是基于理解、而不是基于记忆； 本课程不适合短时间突击学习； 机械原理课程不及格率偏高，希
望大家加倍努力。
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机械原理主要教学内容
第0章 绪论 第一章 机构的结构分析 第二章 平面机构的运动分析 第三章 平面连杆机构及其设计 第四章 凸轮机构及其设计 第五章 齿轮机构及其设计 第六章 轮系及其设计 第九章 平面机构的力分析
一、机械原理课程的研究对象 机械(Machinery)是机器(Machine)与机
构(Mechanism)的总称。
1、机器 (Machine)的定义
机器是执行机械运动的装置， 机器用来变换或传递能量、物料、信息。 机器是一种人为实物组合的具有确定机
械运动的装置， 机器用来完成有用功、转换能量或处理
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机器人各部分的功用
当机械手的大臂、小臂和手按指令有规 律地运动时，手端夹持器（图中未示出） 便将物料搬运到预定的位置。
在这部机器中，机械手是传递运动和执 行任务的装置．是机器的主体部分，
电力装置和液压装置提供动力， 计算机实施控制。
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从以上二例可以看出，机器的主 体部分是由许多运动构件组成的
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洗衣机的发明
19世纪中期，人们利用机械模仿人工洗 涤的动作，即通过翻滚、摩擦、水的冲 刷，并借助洗涤剂的去污作用达到洗净 衣物的目的。 随后，又出现了第一台蒸汽洗衣机
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机器——行为能力的延伸
人类通过长期生产实践创造了机器，并使 其不断发展形成当今多种多样的类型。
在现代生产和日常生活中，机器已成为代 替或减轻人类劳动、提高劳动生产率的主 要手段。
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3、执行机构：
它是一部机器中最接近作业工作端的机 构，它通过执行构件与被作业件相接触， 以完成作业任务。如：起重机和挖掘机 中的起重吊运和挖掘机构。
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4、控制系统
用来处理机器各组成部分之间，以 及与外部其它机器之间的工作协调 关系，它通常由各种计算机和控制 器组成。
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工业机器人
图0－2所示为一工业机器人，它由铰接 臂机械手1、计算机控制器2、液压装置3 和电力装置4组成。
轴与凸轮轴之间安装了齿数比为1：2的齿轮。 这样，当燃气推动活塞运动时，各构件协调地动作，
进、排气阀有规律地启闭，加上汽化、点火等装置 的配合，就把热能转换为曲轴回转的机械能。
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内燃机的四个冲程
在图示内燃机中，活塞、连杆、 曲轴和气缸体组成一个曲柄滑 块机构，可将活塞的往复运动 变为曲柄的连续转动。
用来传递运动和力的、有一个构件为 机架的、用构件间能够相对运动的连 接方式组成的构件系统称为机构。
在一般情况下，为了传递运动和力， 机构各构件间应具有确定的相对运动。
机器具有以下三点共同特征 它是人为的实物组合体 各实物间具有确定的相对运动 能代替和减轻人类的劳动并完成有
在日常生活和工程实践中随处都可见到各种各 样的机器，例如：
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汽车
飞机
胶片放映机
挖掘机
机床（牛头刨床）
切糕机
机器的组成(Composing of a Machine)
一台发展完善的现代化机器可由四部分 组成：
1、原动机、 2、传动机构、 3、执行机构 4、控制系统、
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1、原动机： 为机器运转提供动力。
信息，以代替或减轻人类的劳动。
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原动机与工作机
原动机：凡将其他形式能量变换为机械能的机 器称为原动机，如内燃机、电动机（分别将热 能和电能变换为机械能）等都是原动机。
工作机：凡利用机械能去变换或传递能量、物 料、信息的机器称为工作机，如发电机（机械 能变换为电能）、起重机（传递物料）、金属 切削机床（变换物料外形）、录音机（变换和 传递信息）等都属于工作机。
图0－1所示为单缸四 冲程内燃机，它是由 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和10等 组成。
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单缸四冲程内燃机
燃气推动活塞作往复移动，经连杆转变为曲轴的连 续转动。
凸轮和顶杆是用来启闭进气阀和排气阀的。 为了保证曲轴每转两周进、排气阀各启闭一次，曲
凸轮、顶杆和气缸体组成凸轮 机构，将凸轮轴的连续转动变 为顶杆有规律的间歇移动。
曲轴和凸轮轴上的齿轮与气缸 体组成齿轮机构，使两轴保持 一定的速比。
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大功率内燃机
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2、传动机构：
按执行机构作业的 特定要求，把原动 机的运动和动力传 递给执行机构。如： 常用的各种减速和 变速装置均可作为 传动机构。
机械原理课程设计
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§1-1 机械原理课程的研究对象和内容 §1-2 机械原理课程的学习目的和作用 §1-3 机械原理多媒体教材的特点 §1-4 本课程的教学方法
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人类在长期的生产实践中，不断的创造 发明，这种发明的类型主要是以下两种
Hale Waihona Puke 1、人类行为能力的延伸：工具、简单机 械、复杂机械、各种车辆、各种武器；
2、人类思维能力的延伸：数、算盘、计 算器、计算机
机械和机械设计发展的历史
由几种简单工具而来: 石器时代:石刀、石斧、桔槔、辘轳。省力或便于用力。
牲畜力、风力、火力。省力或扩大力。 18世纪60年代：蒸汽机。作为动力，促进了其它工业的
发展。 19世纪60年代：直流发电机。 19世纪80年代：交流发电机、交流电动机。 20世纪初：电动机取代了蒸汽机。蒸汽机是驱动各种工