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机 械 原 理 绪 论 1 机械原理课程的研究对象 1.1 机械： 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运动； （3）必须能作有用功，完成物流、信息的传递及能量的转换。 机构：有（1）（2）两特征。 机器和机构的总称 机器和机构最明显的区别是： 1.2 机器的组成： 1.原动机： 机械动力的来源－动力部分 2.执行部分： 能完成机械预期的动作－执行部分 3.传动部分： 把原动机的运动和功率传递给工作机的中间环节 4.控制部分 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 研究内容 2.1 机构的运动设计 2.2 机械的动力设计 力——运动的关系 F=ma 功——能 2.3 机械系统方案设计： 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,设计 新的机器。 3 机械原理课程的地位及学习 本课程的目的 3.1 机械原理课程的地位 机械原理在教学中启着承上启下的作用,是高等院校机械类 各专业的一门十分重要的主干技术基础课,在机械设计系列 课程体系中占有非常重要的位置。 3.2 学习本课程的目的 （1）为学习机械类有关专业课打好理论基础 （2）为机械产品的创新设计打下良好基础 （3）为现有机械的合理使用和革新改造打基础 4 学习机械原理课程的方法 (1)在学习知识的同时，注意能力的培养 (2)在重视逻辑思维的同时，加强形象思维能力 的培养 (3)注意运用理论力学的有关知识 (4)注意将所学的知识用于实际，做到举一反三 第一章 机构的组成和结构 机构是具有确定运动的实物组合。了解机构 的组成 和结构特点有利于掌握机构组成的规律，对于着手创新 新机械有重要意义。 1 机构的组成 机构是由构件组成的。 1.1 构件 从制造、加工的角度来看，任何机械都是由若干单独加 工制造单元体——零件组装而成。 每一个独立影响机械功能并能够独立运动的单元体称为 构件。 1.2 运动副 构件间的可动联接。（既保持直接接触，又能产生一定的相对运动） 高副：点、线接触 运动副有多种分类方法： (1)按运动副的接触形式分类 构件含有独立运动的数目称为自由度。 低副：面接触 约束：对独立运动的限制 低副： 2个约束，1个自由度 高副： 1个约束，2个自由度 (2)按相对运动的形式分类 转动副： 移动副： 两个构件间只能作相对旋转运动的运动副； 两个构件间只能作相对移动运动的运动副。 齿轮副；凸轮副。 (3)按运动副引入的约束数分类 (4)按接触部分的集合形状分类 根据组成运动副的两构件在接触部分的几何形状，可分为 圆柱副、平面副、球面副、螺旋副等。 1.3 运动链、机构 (1)运动链：两个以上构件通过运动副联接而成的系统 闭链 开链 (2)机构 1）对一个运动链 2）选一构件为机架 3）确定原动件（一个或数个） 4）原动件运动时，从动件有确定的运动。 2 机构运动简图 2.1 运动简图 可用国际规定的简单符号和线条代表运动副和构件， 并按一定的比例尺表示机构的运动尺寸，绘制出表示机 构的简明图形，这种图形称为运动简图。 下面是一些构件及运动副相连接的表达法 2.2 运动简图的绘制 机构运动简图的绘制步骤如下： （1）分析机械的传动原理、组成情况和运动情况，确定其 组成的构件，何为原动件、机架、执行部分和传动部分。 （2）沿着运动传递路线，逐一分析每两个之间相对运动的 性质，以确定运动副的类型和数目。 （3）恰当的选择运动简图的视图片面平面。 （4）选择恰当的比例尺μl =实际尺寸（m）/图示长度（m） ，定出各运动副的相对位置，并用各运动副的代表符号、 常用机构的运动简图符号和简单线条，绘制机构运动简图。 3 运动链成为机构的条件 3.2、运动链成为机构的条件 （原动件数F，机构破坏） 原动件数=机构自由度 机构的自由度：机构中各构件相对于机架所能有的独立运动的数目。 3.1、运动链的自由度计算 （设n个活动构件，PL个低副，PH个高副） 原动件数机构自由度数，机构运动不确定（任意乱动） 铰链五杆机构： 构件间没有相对运动 机构→刚性桁架 （多一个约束）超静定桁架 F≤0，构件间无相对运动，不成为机构。 F0, 原动件数=F，运动确定 原动件数F，运动不确定 原动件数F，机构破坏 m m-1 3.3、计算机构自由度时注意问题 （1）复合铰链 （2）局部自由度 （与输出件运动无关的自由度称局部自由度） （3）虚约束