机械原理第八版第一章
第1章机械原理-绪论
2.零件 －独立的制造单元(制造的单元体) 零件 构件 －独立的运动单元(运动的单元体) 内燃机 曲柄滑块机构
一个构件是由一个零件如内燃机中活塞 或多个零件刚性组成。彼此之间无相对运动。 如内燃机中连杆
湘潭大学
套筒
螺栓
垫圈 螺母
连杆体 轴瓦
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，因此必须掌握机械方面的基础知识。
设计出满足功能与制造要求的机构和机械零件 任务 研究的内容：
（1）机械设计基础知识
（2）常用机构及传动设计 （3）通用零件设计 （4）有关机械总体设计中的一些问题 （5）机械现代设计方法与手段的概念和特点
内燃机
2.工件自动载送装置 含带传动、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。
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。
动画
强调代替人类完成有用工作
机器的共有特征：
①人造的实物组合体；
工件 定爪 动爪 装配夹具 工件载送器
天然工具 ——→简单机器 ——→工业革命 ——→现代机器
人类在征服自然中
改革开放后：我国机械工业得到了长足发展。
任何机械都经历了：简单→复杂的发展过程。 以起重机为例，它经历了： 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）。
典型机器的分析： 1.内燃机 活塞的往复运动通过连杆变位曲轴的连续 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，就将燃料中化 学能转化为曲轴旋转的机械能。
机械原理第1章典型例题
2）计算其机构自由度。由机构运动简图可知，该机构具有三个活动构件 ）计算其机构自由度。由机构运动简图可知， 1、3、4三个转动副 、B、C、一个移动副和一个高副，没有局部自由度 三个转动副A、 、 、一个移动副和一个高副， 、 、 三个转动副 和虚约束，故此机构的自由度为： 和虚约束，故此机构的自由度为：
2）高副低代 用附加杆DB GK及转动副 DB和 及转动副B 用附加杆DB和GK及转动副B和D 、G和K来代 替两高副，代换后的机构为仅含低副的机构。 替两高副，代换后的机构为仅含低副的机构。
n = 9, p5 = 13, p5 = 0 F = 3n－2p5－ p4 = 3×9－2×13－0 = 1
第1章典型例题
绘制图示机构运动简图， 例9 绘制图示机构运动简图，并计算其自由度
第1章典型例题
绘制图示机构运动简图， 例9 绘制图示机构运动简图，并计算其自由度
第1章典型例题
绘制图示机构运动简图， 例10 绘制图示机构运动简图，并计算其0 绘制图示机构运动简图，并计算其自由度
第1章典型例题
例14 计算图示机构的自由度，作出仅含低副的替代机构。 计算图示机构的自由度，作出仅含低副的替代机构。
1）计算机构的自由度 处为复合铰链， 处为局部自由度， F 处为复合铰链，G 处为局部自由度，则
n = 7, p5 = 9, p4 = 2 F = 3n－2p5－ p4 = 3×7－2×9－2 = 1
F = 3n − 2 P5 − P4 = 3 × 6 − 2 × 8 − 1 = 1
第1章典型例题
计算图示运动链的自由度，判断是否能称为机构。 例15 计算图示运动链的自由度，判断是否能称为机构。
n = 5 , p5 = 7 , p4 = 1
机械原理第一章绪论CH01
机器和机构的概念(2/4)
机床用来变换物料的状态； 汽车、起重机用来传递物料； 计算机用来变换信息。 由于各种机器的主要组成部分都是各种机构，所以可以说， 机器乃是一种可用来变换或传递能量、物料与信息的机构组合。 机器按其用途可分为两类：凡将其他形式的能量转换为机械 能的机器称为原动机；凡利用机械能来变换和传递物料和信息的 机器称为工作机。
机器和机构的概念(4/4)
机构 1. 由各种材料制成的制造单元 （零件）经装配而成的组合体 2. 由零件组成的各运动单元 （构件）间有确定的相对运动
有关机械的基本理论
（1）机构的结构分析 1）研究机构是怎样组成的，其组成对运动的影响，以及机构 具有确定运动的条件。 2）研究机构的组成原理及机构的结构分类。
（1）机构
机器和机构的概念(1/4)
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。 （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；
（3）机器的结构
传统的机器由如下三个部分组成： 原动部分 传动部分 执行部分
机器和机构的概念(3/4)
现代机器一般由如下四个部分组成：
原动部分
传动部分 控制部分
执行部分
而现代先进的机器则由以下五个部分组成：
位形检测 控制系统 驱动-传动机构 智能系统 执行机构 工作系统
机器和机构的特征 机器 1. 由各种材料制成的制造单元 （零件）经装配而成的组合体 2. 由零件组成的各运动单元 （构件）间有确定的相对运动 3. 变换和传递能量、物料和信 息。
机械原理包含课后答案
第一章绪论一、教学要求（1）明确本课程研究的对象和内容，及其在培养机械类高级工程技术人才全局中的地位、任务和作用。
（2）对机械原理学科的发展现状有所了解。
二、主要内容1．机械原理课程的研究对象机械原理（Theory of Machines and Mechanisms）是以机器和机构为研究对象，是一门研究机构和机器的运动设计和动力设计，以及机械运动方案设计的技术基础课。
机器的种类繁多，如内燃机、汽车、机床、缝纫机、机器人、包装机等，它们的组成、功用、性能和运动特点各不相同。
机械原理是研究机器的共性理论，必须对机器进行概括和抽象内燃机与机械手的构造、用途和性能虽不相同，但是从它们的组成、运动确定性及功能关系看，都具有一些共同特征：1）人为的实物（机件）的组合体。
2）组成它们的各部分之间都具有确定的相对运动。
3）能完成有用机械功或转换机械能。
机构是传递运动和动力的实物组合体。
最常见的机构有连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构、螺旋机构、开式链机构等。
它们的共同特征是：（1）人为的实物（机件）的组合体。
（2）组成它们的各部分之间都具有确定的相对运动。
2．机械原理课程的研究内容1、机构的分析1）机构的结构分析（机构的组成、机构简图、机构确定运动条件等）；2）机构的运动分析（机构的各构件的位移、速度和加速度分析等）；3）机构的动力学分析（机构的受力、效率、及在外力作用下机构的真实运动规律等）；2、机构的综合（设计）：创新的过程1）常用机构的设计与分析（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、常用间歇机构等）；2）传动系统设计（选用、组装、协调机构）通过对机械原理课程的学习，应掌握对已有的机械进行结构、运动和动力分析的方法，以及根据运动和动力性能方面的设计要求设计新机械的途径和方法。
3 机械原理课程的地位和作用机械原理是以高等数学、物理学及理论力学等基础课程为基础的，研究各种机械所具有的共性问题；它又为以后学习机械设计和有关机械工程专业课程以及掌握新的科学技术成就打好工程技术的理论基础。
机械原理：第一章机构设计基础-1
机构和机器的区别
机构只是一个构件 系统，而机器除构件 系统外，还包含电气、 液压等其它系统。
机器（machine）：一定要作机械运动， 并通过运动来实现能量、物料和信息的变换。
机构和机器的区别
机构只用来传递 运动和力，而机器除传 递运动和力外，还具有 变换或传递能量、物料 和信息的功能。
机构(mechanism)：是用来传递运动和力 或改变运动形式的机械装置
§1-2平面机构的组成原理及具有确定运动的条件 平面机构：机构中所有构件均在一个或几个平面运动。
2 3
1 4
平面机构
空间机构
一、运动副（ Kinetic Pair）
组成要素 构件 (link)
运动副 (kinetic pair) 构 件：
定义：机器中每个独立的运动单元体。 特点：一个构件可以是由一个或若干个零件组成。
构件与零件的区别
构件：机器中每一个独立的运动单元体。构件可 以是单一的整体，也可是由几个零件组成 的钢性结构。
3 轴套
4 螺母5
垫圈7
如内燃机的连杆
零件：最小的不可分割的制造单 元。如：轴、连杆体 、连杆盖 、 轴瓦、螺栓 、螺母等。
连杆体1 螺栓6
*零件
连杆头2
零件
构件
机构
机器
*构件
3 轴套
x
的数目。
约束：对独立运动的限制 自由度减少的数目=
运动副分类
运动副引入的约束数
机构运动副的类型决定机构的运动形式。
的基本理论、基本知识和基本技能， 初步具有拟定机械传动方案、分析 和设计机构的能力。
二 本课程的内容、性质和任务
机械原理研究的基本问题：
机构分析 机构综合
《机械原理》绪论及第一章讲稿
机械原理讲 稿宋立权绪 论§0-1 机器的功能结构及机构一、机械原理的研究对象：机器与机构实例：单缸四冲程发动机单缸四冲程发动机动画二、基本概念（有关名词）1、机器特征： a)一种人为的实物组合 b)各构件间具有确定的相对运动 c)能为人类作功或转换机械能 电动机：电能→机械能 →电能机器定义：特征a)+b)+c) 能进行能量转换、各部分间具有确定相对运动的人为实物组合。
2．机构 定义：各部分（构件）间具有确定相对运动的人为实物组合 机构：平面机构、空间机构3．机械 机构器与机构的总称4．构件与零件 构件－运动的单元1. 机架2.滑块3.进气阀4.排气阀5.连杆6.曲柄7.凸轮 8.从动杆9、10．齿轮一个工作循环内（四个阶段） 1．进汽， 2．压缩， 3．膨胀， 4．排汽2、5、6、1--曲柄滑块机构 9、10、1--齿轮机构，7、8、1--凸轮机构零件－加工制造的单元5．其他原动件（主动件）、从动件、原动机、工作机、机组§0-2机械总体方案设计的内容及机械原理课程的定位与任务一、机械总体方案设计1．功能原理设计牛头刨床：平面切削(不同的机构结构形式)方案1 方案2 方案3方案4 方案5 方案6 压缩机：介质压缩（往复式、旋叶式、涡旋式等）2．系统运动方案设计根据机器的功能要求，确定机构的结构形式、结构尺寸，最终完成机构运动简图。
3．系统运动方案设计的内容1）型综合机构选型2）数综合定尺寸3）运动学动力学综合分析，与2）交替进行机构运动方案设计凸轮机构设计二、机械原理课程的定位与任务机构形式种类繁多，结构各不相同在对机构进行分类的基础上，研究各类机构所具有的共性问题，并由此建立起分析设计的一般方法。
以高等数学、物理、制图、理力为基础的技术基础课，与专业课有紧密联系，起着承上启下的作用。
相对于基础课，更接近于工程实际；相对于专业课，研究的是机械所具有的共性问题。
担负着培养机械工程师的重要任务§0-3 机械原理课程的主要内容、基本要求与学习方法一、机械原理课程的主要内容1．机构的结构和运动学研究机构的组成原理，机构运动可能性和机构具有确定相对运动的条件。
机械设计第一章(西北工业大学出版社)(第八版)详解
为什么学？---机械工业在国民经济中的重要作用
各种机床
为什么学？---机械工业在国民经济中的重要作用
工业机器人 ：焊接、搬运、装配、喷涂
为什么学？---机械工业在国民经济中的重要作用
为什么学？---机械工业在国民经济中的重要作用
空间机器人 ：星球探测器、飞船
勇气号火星探测器
太空机器人Dextre （灵巧）
学什么？---本课程的主要内容
一、机器的功能组成 辅助系统（润滑、显示、照明等） 原动机部分 传动部分 执行部分
控制系统
机器的组成举例
机械电子工程学院
机器的组成举例
执行系统 动力系统
机械电子工程学院
机器的组成举例
操纵及控制系统
机械电子工程学院
传动系统
机械电子工程学院
学什么？---本课程的主要内容
机械设计
第一章 绪论
电子科技大学 凌丹
2018/10/31
1
1 3
Why----为什么学？ What---学什么？ How---怎么学？
2 3
什么是机械？
“机械”是机构（mechanism）和机器（machine）的总称
机构
是一种人为的实物 构件的组合； 各部分之间具有确 定的相对运动。
机械
机器
2018/10/31 47
运用先修知识
学习方法
抓住设计主线
理论联系实际
解决工程问题
机械电子工程学院
2018/10/31
48
“Enthusiasm is one of the most powerful engines of success. When you do a thing, do it with all your might（力量）. Put your whole soul into it. Stamp it with your own personality. Be active, be energetic, be enthusiastic and faithful and you will accomplish your object. Nothing great was ever achieved without enthusiasm"
机械原理 第8版
机械原理第8版简介《机械原理》是一本全面介绍机械工程基本原理和方法的教材。
该教材广泛应用于机械工程专业的本科和研究生课程中。
本文将主要介绍《机械原理》第8版的内容概述以及该教材在机械工程教育中的重要性。
内容概述《机械原理》第8版共分为八部分，涵盖了机械工程中的基本原理和方法。
下面将对各部分的主要内容进行简要介绍。
第一部分：力分析该部分介绍了力的基本概念、力的合成与分解、力的平衡条件等内容。
力是机械工程中最基本的概念，理解力的性质和作用对于后续的学习非常重要。
第二部分：力的作用分析该部分主要涉及静力学的内容，包括力点、力矩、力的偶、平衡条件等。
通过学习力的作用分析，可以有效地理解和分析各种机械系统的平衡情况。
第三部分：运动分析该部分介绍了运动学的基本概念和方法，包括位移、速度、加速度等。
运动学是机械工程中研究物体运动规律的基础，通过学习运动分析，可以深入理解各种机械系统的运动特性。
第四部分：动力学基础该部分主要介绍了动力学的基本原理和方法，包括牛顿定律、动量守恒、功和能量等。
动力学是机械工程中研究物体受力和运动规律的重要分支，对于设计和分析机械系统至关重要。
第五部分：动力学进阶该部分深入讨论了动力学中的一些高级概念和方法，包括刚体动力学、振动理论等。
这些内容对于分析和设计复杂的机械系统非常有帮助。
第六部分：机构与机械系统分析该部分介绍了机构的基本概念和分类，以及机械系统的分析和设计方法。
通过学习这些内容，可以有效地理解和设计各种机械系统。
第七部分：齿轮与齿轮传动该部分主要讨论了齿轮和齿轮传动的原理和计算方法。
齿轮传动是机械工程中常见的传动方式之一，通过学习齿轮与齿轮传动的内容，可以为实际机械设计提供指导和参考。
第八部分：离合器与制动器该部分介绍了离合器和制动器的工作原理和设计方法。
离合器和制动器是机械系统中常见的装置，学习其工作原理和设计方法对于实际应用非常重要。
机械工程教育中的重要性《机械原理》作为一本经典的教材，在机械工程教育中起着重要的作用。
机械原理_第1章 机构的组成和结构Thinsong
辛声 xinsheng@
基本要求:
1、熟练掌握机构运动简图的绘制方法。 能够将实际机构或机构的结构图绘制成机构运动简图；能看懂各种复杂机 构的机构运动简图；能用机构运动简图表达自己的设计构思。 2、掌握运动链成为机构的条件。 3、熟练掌握机构自由度的计算方法。 能准确识别出机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束， 计算机构自 由度。 4、掌握机构的组成原理和结构分析的方法。 了解高副低代的方法；会判断杆组、杆组的级别和机构的级别；
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§1-2 运动副、运动链和机构
一、运动副
运动副：由两个构件组成的可动的联接。 把两构件上能够参加接触而构成运动副的表面称为运动副元素。 运动副元素：两构件直接接触而构成运动副的点、线、面部分。 例如轴与轴衬的配合(图1)，滑块与导轨的接触(图2)。
图1 回转副
图2 移动副
2、作用 （1）现有机械分析 （2）新机械总体方案的设计 3、表示方法
用规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按一定比例尺表示机构的运 动尺寸。
二、运动副和构件的符号
构件及其运动副相联接的表达法
机架
构件的永久联接
构件与轴的固定联接
可调联接
两活动构件以转动副联接
与机架以转动副相联接
两活动构件以移动副相联接
设某一平面机构，除机架外共有n个活动构件。通 过PL个低副和PH个高副联接各构件。n个活动构 件在未用运动副联接之前共具有3n个自由度，当 用PL个低副和PH个高副联接之后，便受到 2PL+PH个约束。故机构自由度，应为活动构件 自由度的总数与运动副引入的约束总数之差，即
二、机构具有确定运动的条件
《机械设计》讲义(第八版)濮良贵改编(第1、2章)
第一章绪论§１－１机器在经济建设中的作用机械是现代各行业的基础，是物质生产的基本工具，其应用水平是一个国家技术水平和现代化程度的重要标志，也是信息化产业的基础。
设计则是产品生产的第一道工序，其成败很大程度上是在本阶段决定的。
1．能做有用功：1）代替人力或完成人力所不能完成的工作。
2）改善劳动条件，提高生产率。
3）较人工生产提高产品质量。
2．有利于产品的标准化、系列化和通用化。
3．有利于产品生产的机械化、电气化和自动化。
所以大量设计制造和广泛使用各种先进的机器是促进经济发展，加速现代化建设的一个重要内容。
§１－２本课程的内容、性质与任务：一．内容介绍整台机器机械部分设计的基本知识，重点讨论：1．一般尺寸和常用工作参数下的通用零件的设计，包括其基本设计理论和方法。
注：一般尺寸和参数：不包括巨/微型，高温/压/速等。
2．介绍有关技术资料、标准的应用。
例如：有关国标，机械零件设计手册等。
学习的具体内容：（1）总论部分：机器及零件设计的基本原则，设计计算理论，材料选择，结构要求，以及摩擦、磨损、润滑等方面的基本知识；（2）连接部分：螺纹连接和螺旋传动，键、花键及无键连接和销连接等；（3）传动部分：带传动，齿轮传动，蜗杆传动等；（4）轴系部分：滚动轴承，轴的设计，联轴器、离合器和制动器等；（5）其它部分：弹簧、机座、箱体等。
二．性质是以一般通用零件的设计为核心的设计性课程，主要讨论它们的基本设计理论与方法的技术基础课程。
本课程不仅要求学生掌握机械零件的常用设计方法，主要是通过这些内容的学习，全面提高学生具备通用零件、部件，以及专用零件的设计能力。
三．任务本课程的主要任务是培养学生：（1）有正确的设计思想和创新探索能力；（2）掌握一般设计方法，能设计简单机械的能力；（3）具有运用标准、手册和查阅资料的能力；（4）掌握典型的实验方法，具备基本的实验能力；（5）了解国家政策，了解机械的发展动向。
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讨论在进行具体机械设计时机构的选型、组合、变异及机 械系统的方案设计等问题，以便对这方面的问题有一个概略的 了解，并初步具有拟定机械系统方案的能力。
§1-2 学习机械原理课程的目的
一、本课程的地位 机械原理是研究机械基础理论的一门科学，是机械类各专业 必修的一门重要的技术基础课程，在创新设计机械所需的知识结
掌握机构分析和综合的基本方法
§1-3 如何进行机械原理课程的学习
二、注重理论联系实际 在本课程学习过程中，要注意培养自己运用所学的基本理论 和方法去发现、分析、解决工程实际问题的能力，以丰富自己的
感性认识，加深理解，使理论和实践相互促进
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的、 一丝不苟的工作作风，认真负责的工作态度
§1-1 本书研究的对象及内容
3.机器动力学
⑴ 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 ⑵ 研究机器在已知外力作用下的运动、机器速度波动的调 节和不平衡惯性力的平衡问题
4.常用机构的分析与设计
对常用机构的运动及工作特性进行分析，并探索其设计方
法
§1-1 本书研究的对象及内容
§1-3 如何进行机械原理课程的学习
四、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
§1-3 如何进行机械原理课程的学习
三、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、等效等。在机构分析与综合中，除解析法外还介绍图解
法、实验法等一些工程中实用的方法 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
第一章
绪论
§1-1 本书研究的对象及内容
§1-2 学习机械原理课程的目的 §1-3 如何进行机械原理课程的学习
返回
§1-1 本书研究的对象及内容
一、研究对象 1.机械——机器和机构的总称 2.机构——用来传递与变换运动和力的可动装置
常见的机构有：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、 螺旋机构、
带传动机构、链传动机构
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
§1-3 如何进行机械原理课程的学习
一、掌握本课程的特点 机械原理课程是一门技术基础课程。一方面它较物理、理论 力学等理论课程更加结合工程实际；另一方面它又与讲授专业机
械的课程有所不同。它不具体研究某种机械，而只是对各种机械
中的一些共性问题和常用的机构进行较为深入的探讨。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 因此，在学习本课程时应注意搞清基本概念，理解基本原理，
3.机器——用来变换或传递能量、物料和信息的执行机械运
动的装置 如电动机、内燃机用来变换能量；机床用来变换物料的状态； 汽车、起重机用来传递物料；计算机用来变换信息
§1-1 本书研究的对象及内容
机器实例：内燃机、工件自动装卸装置
不同的机器具有不同的形式、构造和用途，但就其组成来说 却都是由各种机构组合而成的。所以可以说机器是一种可用来变 换或传递能量、物料与信息的机构组合 原动机——凡将其他形式的能量转换为机械能的机器
构中也占有核心地位
二、本课程的任务 本课程的任务是使同学们掌握有关机械的一些基本理论、基 础知识和基本技能，学会常用机构的分析和综合方法，并具有按 照机械的使用要求进行机械系统方案设计的初步能力
§1-2 学习机械原理课程的目的
三、本课程的作用 在培养高级机械工程技术人才的全局中，本课程不仅为同学 们以后学习相关技术基础和专业课程起到承前起后的作用，而且
工作机——凡利用机械能来完成有用功的机器
§1-1 本书研究的对象及内容
二、究内容
1.机构的结构分析 ⑴ 研究机构是怎样组成的以及机构具有确定运动的条件 ⑵ 研究机构的组成原理及机构的结构分类 ⑶ 研究如何用简单的图形把机构的结构状况表示出来 2.机构的运动分析 介绍对机构进行运动分析的基本原理及方法。对机构进行 运动分析，是了解现有机械运动性能的必要手段，也是设计新 机械的重要步骤