构件的分类 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——构件、约束、运动副
可以通过加入中间元件改善磨损状况 无摩擦的柔顺机构
2.3运动副及其分类 如果仅仅考虑构件之间接触所提供的 运动约束的类型，这种对构件之间的 物理连接所作的理想化的描述定义为 运动副。
2.3.2.1 力闭合运动副、形闭合运动副 及材料闭合运动副
力闭合运动副
第2章 构件、约束和运动副
机械运动 约束运动
接触 点\线\面
2.1 构件及其分类 2.1.1构件 运动单元体
2.1.2构件的类型 刚性构件，拉曳件 机架、原动件和从动件
2.2 构件的运动约束
空间自由运动的构件有6个自由度
平面自由运动的构件有3个自由度
y
y
x
z
x
构件接触形成约束，约束性质与接触方式相关
形闭合运动副
材料闭合运动副
2.3.2.2 平面运动副和空间运动副
常见的平面运动副有移动副、转动 副和曲线副
（a)
(b)(c)(d)源自空间运动副2.3.2.3 低副和高副
高副，构件之间为一个点或一条线接触 低副，构件之间为平面或圆柱面接触
2.3.2.4 运动副的级
根据运动副所引入的约束数可以将运动副分为五 级：引入一个约束的运动副为Ⅰ级副，引入两个约束 的运动副为Ⅱ级副，依次类推，还有Ⅲ级副、Ⅳ级副， 最多为Ⅴ级副。
分析图示机器人机构构件和运动副组成
至少有三个活动构 件、机架和三个移 动副组成
直角坐标机械手 柱坐标机械手 极坐标机械手
机构设计鉴赏
肘关节设计
y
x
z
j
Pi
j i
y
j
j
x
i
i
2.2.1构件之间的运动 自由度与约束数的关 系
机械原理孙恒笔记
机械原理笔记一、基本概念1.机械：机械是一种人为的实物组合，各部分之间具有确定的相对运动，并能实现能量的转换或完成有用的机械功。
2.机构：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。
3.构件：构件是机构中的运动单元体，通常是一个整体，也可以是由几个零件刚性联接而成的一个整体。
4.零件：零件是制造的单元体，是构件的组成部分，制造后不再拆分。
二、机械的运动简图1.定义：用简单的线条和符号代表构件和运动副，并按一定比例表示各运动副的相对位置，这种表示机构中各构件间相对运动关系的图形称为机构运动简图。
2.作用：便于对机构进行运动分析和动力分析，是机构设计、分析的重要工具。
三、平面机构的自由度1.自由度：构件相对于参考系的独立运动参数的数目。
2.计算平面机构自由度：F = 3n - 2PL - PH，其中n为活动构件数，PL为低副数，PH为高副数。
四、连杆机构— 1 —1.定义：若干构件用低副（转动副和移动副）连接而成的机构称为连杆机构。
2.分类：平面连杆机构、空间连杆机构。
3.特点：易于制造、成本低、可靠性高、能承受较大载荷、能实现多种运动轨迹和运动规律。
五、凸轮机构1.定义：凸轮是具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动，与它相接触的从动件，作往复运动或摆动。
2.分类：按凸轮的形状分为盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮。
3.特点：能实现复杂的运动要求、机构紧凑、传动简单。
六、齿轮机构1.定义：依靠齿轮的啮合传动来传递运动和动力的机构。
2.分类：平面齿轮机构、空间齿轮机构。
3.特点：传动比准确、传动效率高、传动功率大、适应范围广。
七、间歇运动机构1.定义：有些机械需要其构件周期地运动和停歇，能够将原动件的连续转动转变为从动件周期性运动和停歇的机构。
2.分类：棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。
八、机械效率— 2 —1.定义：有用功与输入功之比称为机械效率。
机械原理
四、带传动
• 1.带传动的工作原理：依靠带与带轮之间的 摩擦力来传递运动和动力。 • 2.带传动的传动比：两轮角速度之比，也是 两轮直径之比。
四、带传动
• 3. 带传动的特点： • 1) 结构简单，便于维护，适于两轴中 心 距较大的场合； • 2）富有弹性，能缓冲、吸振； • 3）过载打滑，起到安全保护作用； • 4）不能保证准确的传动比； • 5）外廓尺寸大，传动效率低。
七、齿轮传动
• 5．齿轮轮齿的加工方法 • 切削加工齿轮根据齿形形成的原理不同，可以 分为仿型法和展成法两类。 • 1）仿型法 • 仿型法是利用与齿廓曲线相同的成型刀具在 机床上直接切除齿槽加工出齿形的加工方法。通 常在普通铣床上用盘状或指状铣刀辅以分度头进 行加工。 • 优点：不需要专用机床，在普通铣床上就可完成 • 缺点：加工精度不高，主要用于单件修配。
七、齿轮传动
• 1. 齿轮传动的特点 • 1）能保证恒定的瞬时传动比； • 2）传递的功率和速度范围大； • 3）传动效率高； • 4）结构紧凑，工作可靠，使用寿命长； • 5）制造和安装精度要求高； • 6）不能实现无级变速； • 7）不适于中心距较大的场合。
七、齿轮传动
• 2. 齿轮传动的基本要求 • 传动平稳，承载能力大
八、蜗杆传动
2. 蜗杆传动基本参数 1）模数 蜗杆是指蜗杆的轴向模数，蜗轮 的模数是指端面模数。蜗轮的端面模数等 于其配对的蜗杆的轴向模数。 • 2）齿形角 • 3）通常情况下，蜗杆是主动件，蜗轮是从动 件。
机械原理
2010年5月
一、机器的组成
• 机器基本上是由动力部分、工作部分和传 动装置三部分组成。要自动化机器中，还 有自动控制部分。 • 1. 动力部分——是机器动力的来源，常 用的有电动机、内燃机和空气压缩机。
机械原理知识点
1构件：具有确定运动的单元体组成的，这些运动单元体称为构件零件：组成构件的制造单元体运动副：两构件直接接触的可动联接构件的自由度：构件的独立运动数目运动链：若干个构件通过运动副所构成的系统机架：固定的构件原动件：机构中做独立运动的构件从动件：机构中除原动件外其余的活动构件运动链→机构：将运动链中的一个构件固定，并且它的一个或几个构件作给定的独立运动时，其余构件便随之作确定的运动，这样运动链就成了机构2机构运动简图：表示机构中各构件间相对运动关系的简单图形。
机构运动简图必须与原机械具有完全相同的运动特性。
示意图：只为了表明机械的结构，不按比例来绘制简图3约束和自由度的关系：增加一个约束，构件就失去一个自由度4机构具有确定运动的条件：机构自由度等于机构的原动件数5瞬心：在任一瞬间，两构件的运动都可以看作是绕某一重合点的相对转动，该重合点称为他们的瞬心速度中心绝对瞬心：运动构件上瞬时绝对速度为零的点相对瞬心：两运动构件上瞬时绝对速度相等的重合点6摩擦力增大并不是运动副元素材料间摩擦因数发生了变化，而是运动副元素的几何结构形状发生变化所致。
7摩擦圆：对于一具体的轴颈，r和fv为定值，因此ρ为定值，以轴心O 为圆心，ρ为半径做一圆，该圆成为摩擦圆。
8机械自锁：由于摩擦的存在，会出现无论施加多大的驱动力，都不能使机械沿驱动方向产生运动的现象。
自锁条件：η≤0 机械发生自锁9连杆机构（低副机构）：若干个构件通过低副联接所组成的机构10平面四杆机构基本形式：铰链四杆机构11曲柄：在两连杆中能做整周回转机构摇杆：只能在一定角度范围内摆动的构件周转副：将两构件能做360°相对转动的转动副摆动副：不能将两构件能做360°相对转动的转动副12铰链四杆机构的曲柄存在条件：1最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和 2连架杆和机架中有一杆是最短杆13最短杆为连杆时，该机构为双摇杆机构；最短杆为连架杆时，该机构为曲柄摇杆机构；最短杆为机架时，该机构为双曲柄机构；14有急回运动：θ≠0时，偏置曲柄滑块机构和导杆机构无急回运动：对心曲柄滑块机构和双摇杆机构15死点位置：压力角为90°，传动角为0°。
《机械原理》讲义
绪论一、研究对象1、机械：机器和机构的总称机器（三个特征）：①人为的实物组合（不是天然形成的）；②各运动单元具有确定的相对；③必须能作有用功，完成物流、信息的传递及能量的转换。
机器的组成：原动机、工作机、传动部分、自动控制工作机机构：有①②两特征。
很显然，机器和机构最明显的区别是：机器能作有用功，而机构不能，机构仅能实现预期的机械运动。
两者之间也有联系，机器是由几个机构组成的系统，最简单的机器只有一个机构。
2、概念构件：运动单元体零件：制造单元体构件可由一个或几个零件组成。
机架：机构中相对不动的构件原动件：驱动力（或力矩）所作用的构件。
→输入构件从动件：随着原动构件的运动而运动的构件。
→输出构件机构：能实现预期的机械运动的各构件（包括机架）的基本组合体称为机构。
二、研究内容：1、机构的结构和运动学：①机械的组成；②机构运动的可能性和确定性；③分析运动规律。
2、机构和机器动力学：力——运动的关系·F=ma功——能3、要求：解决二类问题：分析：结构分析，运动分析，动力分析综合（设计）：①运动要求，②功能要求。
新的机器。
第一章平面机构的结构分析（一）教学要求1、了解课程的性质与内容，能根据实物绘制机构运动简图2、熟练掌握机构自由度计算方法。
了解机构组成原理（二）教学的重点与难点1、机构及运动副的概念、绘机构运动简图2、自由度计算，虚约束，高副低代（三）教学内容§1-1 机构结构分析的目的和方法研究机构的组成原理和机构运动的可能性以及运动确定的条件一、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1231）2）345§1-4 平面机构的自由度FF>0,三、计算F（1m-1例：F（2（3图1-15作业：P（1（2（3（4F1、=F2、=（一）教学要求1、能根据实物绘制机构运动简图2、熟练掌握机构自由度计算方法。
了解机构组成原理3、了解平面机构运动分析的方法，掌握瞬心法对机构进行速度分析4、熟练掌握相对运动图解法（二）教学的重点与难点1、机构及运动副的概念、绘机构运动简图2、自由度计算，虚约束，高副低代3、瞬心的概念及求法4、矢量方程，速度和加速度多边形，哥氏加速度，影像法（三）教学内容§2-1 研究机构运动分析的目的和方法一、目的：都必须首先计算其机构的运动参数。
机械原理 机构
机械原理机构
机械原理是研究机械运动规律及其产生的基本原理的学科。
机构是机械装置中的一个基本构件，用于实现机械运动的转换、传递与控制。
机构的基础概念包括驱动件、从动件和连杆等。
其中，驱动件通过外力或动力源产生驱动力，从动件受到驱动力的作用而产生运动，而连杆则是将驱动件与从动件连接起来，传递驱动力与运动。
机械原理中的机构有多种分类方法，常见的有平面机构和空间机构。
平面机构是指机构中的运动仅限于一个平面内的机构，而空间机构则允许运动在不同平面之间转换。
根据结构特征和运动方式，机构还可以分为平动机构、回转机构、滚动机构和曲柄机构等。
机械原理中的机构设计要考虑到多种因素，如结构强度、运动平稳性、工作效率和可靠性等。
在设计过程中，需要进行运动分析和受力分析，确保机构能够正常运行并承受预期的载荷。
同时，还需要考虑制造成本和使用方便性等因素，进行综合权衡，得到合理的机构设计方案。
除了在机械工程中应用，机械原理也被广泛运用于其他领域，如航空航天、汽车工程、机电一体化、机器人技术和精密仪器等。
机械原理为各种机械装置的设计与研究提供了理论基础，推动了机械工程的发展与创新。
机械原理知识总结
绪论构件机器中的各运动单元零件不能再分拆的单个物体(独立的制造单元)机构已知运动变换成其他构件所需要运动的构件组合体。
机构，是两个以上的构件通过可动联接形成的构件系统。
各构件之间具有确定的相对运动机器是一种能实现预期运动的构件组合系统,用以代替人工完成能量、信息的转换或作出有用的机械功运动链两个以上构件通过运动副的连接而构成的构件系统如何从运动链得到机构运动链中其余构件都能得到确定的相对运动构件是机械运动的最小单元，零件是机械制造的最小单元。
作空间和平面运动的独立构件，其自由度数分别为3和6。
运动副是两个构件以一定形状的运动副元素直接接触，限制了某些自由度，而又保留了某些自由度的一类可动连接，运动副是以它们所提供的数来划分其级别的，因此共有I到V级运动副。
一个封闭运动链，若已知其构件数为 N，运动副数为 p，则其闭合回路数k=p+1-N基本杆组是不可再分的自由度为零的构件组。
常用的基本杆组有 RRR 组、RRP 组和 RPR 组第一章机构的结构设计一．自由度计算F = 3n - 2PL – PHn 为活动构件PL 为低副PH为高副计算自由度时应注意的问题：1.复合铰链二个以上构件在同一轴线上构成的多个转动副时，称为复合铰链若有m个构件，则有m-1个转动副2.虚约束对机构的运动不起独立限制作用的重复约束。
计算自由度时要去除掉出现场合：1）两构件构成多个运动副两构件构成多个移动副导路重合或平行两构件组成多个转动副，同轴两构件构成高副，两处接触，法线重合目的：改善构件的受力情况2）运动过程中，两构件上的两点距离始终不变3）联接点与被联接点轨迹重合4）对运动不起作用的对称部分3.局部自由度处理方法：钉死目的：减少高副的磨损二．高副低代方法：1.在高副两个曲率中心之间画出替代构件2.替代构件分别与组成高副的两个构件相联3.组成高副的两个构件应去掉高副、简化成杆三．基本杆组的拆分（拆分时提前高副低代）杆组： F=01）II级组 n=2 PL=3RRR RRP RPR PRP PPRR为转动副 P为移动副结构特征：两个含有外接副的构件直接（用运动副）联接2）Ⅲ级组 n=4 PL=6结构特征：三个含有外接副的构件与同一构件（用运动副）联接3）Ⅳ级组(n=4，PL=6)结构特征：两个含有外接副的构件通过两个构件间接相联拆分步骤1．计算F；确定原动件；去掉虚约束、局部自由度；注意复铰。
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构件的分类机械原理
构件是机械装置中的各个部分，它们按照不同的特征和功能可以被分类。
在机械原理中，构件的分类主要有以下几个方面。
1.按照构件功能分类：
（1）传动构件：用于传递和转换力、运动和能量的构件，如轴、齿轮、皮带、链条等。
（2）支承构件：用于支持和定位其他构件的构件，如支撑、轴承、联接件等。
（3）固定构件：用于连接和固定其他构件的构件，如螺栓、螺母、销钉等。
（4）密封构件：用于防止流体、粉尘等物质泄漏的构件，如密封圈、垫片等。
（5）导向构件：用于控制和限制运动方向的构件，如导轨、导向销等。
（6）调整构件：用于调整装置尺寸和位置的构件，如厚垫片、螺钉等。
（7）安全构件：用于保护装置和操作人员的构件，如防护罩、保险开关等。
2.按照构件材料分类：
（1）金属构件：如铸造件、锻造件、零件、焊接件等。
（2）非金属构件：如橡胶件、塑料件、陶瓷件等。
（3）复合材料构件：由两种或多种不同材料组合而成的构件，如复合材料齿轮、复合材料结构件等。
3.按照构件形状分类：
（1）轴状构件：如轴、销、螺栓等。
（2）板状构件：如底板、安装板、压力板等。
（3）环状构件：如轴套、弹簧等。
（4）齿轮状构件：如齿轮、链轮等。
（5）盘状构件：如飞轮、齿盘等。
（6）杆状构件：如连杆、拉杆等。
4.按照构件制造方法分类：
（1）自由构件：如铸造件、锻造件、加工件等，能够单独制造。
（2）零部件：如螺母、螺栓、螺旋弹簧等，需要与其他构件组合才能使用。
5.按照构件工作环境分类：
（1）常温构件：在常规温度下使用的构件。
（2）高温构件：在高温环境下使用的构件，需要具有耐高温性能。
（3）低温构件：在低温环境下使用的构件，需要具有耐低温性能。
（4）腐蚀性环境构件：在有腐蚀性介质环境下使用的构件，需要具有耐腐蚀性能。
（5）防爆环境构件：在易燃、易爆环境下使用的构件，需要具有防爆性能。
以上是构件的常见分类方式。
根据不同的需要和应用场景，工程师可以选择适合的构件类型，从而设计出符合要求的机械装置。
这样的分类有助于加强对构件的认识和应用。