机械原理绪论

§1-1 研究对象及内容1.研究对象：本课程研究的对象是机械。

所谓机械就是机构与机器的总称。

2.机构：用来传递与变换运动和力的可动装置。

它可以变换和传递机器之间的运动形式（比如往复移动变为转动）及速度（比如高速变低速）。

比如自行车要通过链条传动把脚踏的旋转运动变为后轮的旋转运动，链条就是一种机构；指针手表通过齿轮保持时、分、秒针之间的比例关系，齿轮也是一种机构；还有折叠式家具及门铰链大多采用的是连杆机构；还有一定功率下电机的输出力矩很小，不能直接使用，也是采用齿轮机构来获得所需的力矩。

常见的机构有带传动机构、链传动机构、齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、曲柄滑块机构、蜗轮蜗杆传动机构、螺旋机构。

3.机器：由原动部分、传动部分（机构）、执行部分和控制部分组成的、执行机械运动的装置，它可以转换和传递能量、物料和信息。

比如缝纫机可以缝合衣服，它是机器；汽车可以运送物料，它也是机器；打印机可以把电子信息变为纸上可见的信息，它还是机器；这些机器的共同点就是它们都是由多个机构组成的，且都是通过做有用功来完成机械运动的。

4.机器的分类：机器按其用途可分为两类：①原动机凡将其他形式的能量转换为机械能的机器称为原动机；②工作机凡利用机械能来完成有用功的机器称为工作机。

5.机器的结构：①传统的机器由如下三个部分组成：②现代的机器由如下四个部分组成：③现代先进的机器由如下五个部分组成：6.实例：①内燃机内燃机就是把燃油的热能（化学能）转换为机械能的机器。

它由活塞、连杆、曲轴组成的连杆机构进行动力驱动，并由一对大小齿轮机构、凸轮机构组成配气系统。

其原理如下：当气缸内的气体受热膨胀后，气体产生的压力会使活塞作上下往复运动，连杆把活塞的往复运动变为连续旋转的运动并传递给曲轴，使其对外输出动力，同时装在曲轴上的小齿轮又将曲轴的旋转传递给相邻的大齿轮，带动大齿轮轴上的凸轮按另一种速度旋转，进一步推动配气系统的阀杆上下往复运动，使阀门按一定的时间要求启闭实现配气，从而让活塞能周而复始地进行往复运动，机器能连续地实现能量的转换。

机械原理参考资料（仅供参考）第一章（绪论）1 机构：指一种用来传递与变换运动和力的可动装置。

2 机器：指一种可用来变换和传递能量、物料与信息的机构的组合。

第二章1. 零件：机器中的一个独立制造单元体；2 构件：机器中每一个独立的运动单元体。

构件是组成机构的基本要素之一。

3 运动副：是两构件直接接触而构成的可动联接。

高副：凡两构件通过单一点或线接触而构成的运动副，（凸副，齿轮副）一个约束：低副：通过面接触而构成的运动副。

（移动副，转动副）两个约束。

空间两构件构成的运动副，其自由度f 和约束数s 满足f+s=6。

4 机构运动简图根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，采用运动副及常用机构运动简图符号和构件的表示方法，将机构运动传递情况表示出来的简化图形。

绘制方法及步骤：（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）选定视图平面；（3）选适当比例尺，作出各运动副的相对位置，再画出各运动副和机构的符号，最后用简单线条连接，即得机构运动简图。

5 机构的自由度机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目，其数目用F表示。

6 机构具有确定运动的条件（1）机构的原动件数目应等于机构的自由度数目。

（2）如果原动件数<F, 则机构的运动将不完全确定；（3）如果原动件数>F, 则会导致机构最薄弱环节的损坏。

7 机构自由度的计算（平面机构）每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度；每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。

计算公式：F=3n-2PL-Ph机构自由度F 取决于活动构件的件数与运动副的性质（高副或低副）和个数。

（1）复合铰链：两个以上构件在同一处用转动副相连接，该处则构成复合铰链。

复合铰链处的运动副数目为：K－1（K为构成复合铰链的构件数目）。

（2）局部自由度：某些构件所产生的局部运动并不影响其他构件的运动。

（一般处理方法为焊死）（3虚约束机构中某些运动副带入的对机构运动起重复约束作的约束，以p′表示。

机械原理绪论
机械原理的概念
机械原理是机械工程中的基础部分，是指研究机械运动、力学和能量转化等基本规律的科学理论和方法。

它涉及到力学、动力学、静力学、运动学等多个学科领域，是机械工程师必须掌握的重要基础知识。

机械原理的研究对象是机械系统。

机械系统可以是任何由零部件、构件、机构组成的具有一定功能的装置或设备，例如汽车、机床、起重机等。

通过对机械系统的分析和研究，可以揭示其中的运动规律、受力情况以及能量转化过程，从而为机械设计和优化提供理论依据。

机械原理的核心是力学原理。

力学原理是描述物体运动和受力的基本规律，分为静力学、动力学和运动学。

在机械原理中，静力学主要研究物体静止时的受力平衡和力的分析；动力学研究物体运动时受到的力和加速度之间的关系；运动学则研究物体的运动规律和路径。

除了力学原理，机械原理还涉及到材料力学、机械振动、流体力学等方面的知识。

因此，机械工程师在应用机械原理时需要掌握这些相关的知识，以便更好地理解和解决实际工程问题。

综上所述，机械原理是机械工程中的重要理论基础，它的研究对象是机械系统，核心是力学原理。

通过对机械原理的学习和
应用，可以为机械设计和优化提供理论支持，实现机械系统的高效运行和性能提升。

机械原理第一讲绪论一、学什么？——本课程的研究对象及内容二、为何学？——学习本课程的目的三、如何学？——学习本课程的方法1．研究对象机械 机构 机器 实例 单缸内燃机工件自动装卸装置—— 机器和机构的总称—— 一种用来传递与变换运动和力的可动装置—— 一种用来变换或传递能量、物料与信息的机构的组合2．研究内容●机构结构分析的基本知识●机构的运动分析●机器动力学●常用机构的分析与设计●机械系统的方案设计 研究有关机械的基本理论问题：各种机构和机器所具有的一般共性问题 各种机器中常用机构的性能及其设计方法问题 机械系统的方案及创新设计问题1．本课程的性质及任务任务： 性质： 机械类各专业的一门主干技术基础课程。

研究机械基础理论的一门科学；掌握机构学和机器动力学的基本的理论、知识和技能学会各种常用基本机构的分析和综合方法培养机械传动系统方案设计的初步能力2．学习本课程的目的学习相关技术基础和专业课程的基础增强今后从事机械设计和研究工作的适应能力和开发创新能力有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）1．掌握本课程的特点2．注重理论联系实际3．逐步建立工程观念具有一定的理论系统性及逻辑性和较强的工程实践性理解需有一定的实际感性知识，注意理论如何在工程实际中的应用与工程有关的术语、公式及标准和简化方法多，问题解法多及多解性要有分析、判断、决策的能力和综合分析、全面考虑问题的习惯还要有科学严谨和一丝不苟的工作作风4.认真对待各教学环节自学、听课、作业、讨论、答疑和考试，以及实验课和课程设计本课程的理论教学 : 讲授48学时有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）。

第一章绪论基本概念1.机械：机器和机构的总称。

2.机构：用来传递与变化运动和力的可动装置。

3.机器：根据某种使用要求设计的执行机械运动的装置，可用来变换或传递能量、物料和信息。

第二章机构的结构分析1.何谓构件?构件与零件有何区别?试举例说明其区别。

构件是由一个或多个小零件刚性联接的独立运动单元体，它是机构组成的基本要素；而零件则是独立的制造单元，所有机器均由零件构成。

2.何谓运动副和运动副元素?运动副是如何进行分类的?由直接接触形成的可动联接为运动副；其接触表面称作运动副元素；运动副根据接触特性分为高副与低副；按照相对运动形式，可分为移动副、转动副、齿轮副、凸轮副和螺旋副；此外，依据引入的约束数目对它们进行分类。

I级副-V级副3.何谓高副?何谓低副?在平面机构中高副和低副一般各带入几个约束?齿轮副的约束数目应如何确定?点线接触为高副，面面接触为低副；各带入1个和2个约束；若两齿轮（条）固定则引入一个约束，不固定引入2个约束。

4.何谓运动链?运动链与机构有何联系和区别?通过运动副的联接而构成的可相对运动的系统；机构是具有固定构件的运动链。

5.何谓机构的自由度?在计算平面机构的自由度时，应注意哪些问题?机构具有确定运动是所必须给定的独立运动参数的数目，亦及必须给定的独立的广义坐标的数目，称为机构的自由度。

注意复合铰链（包含机架），去除局部自由度（某些构件产生的局部运动并不影响其他构件的运动），去除虚约束（在机构中，有些运动副带入的约束对机构的运动只起重复约束作用）。

6.既然虚约束对于机构的运动实际上不起约束作用，那么在实际机构中为什么又常常存在虚约束？虚约束是指对机构运动起不到实际约束作用的约束。

虚约束可以改善构件的受力情况，提高机构的刚度和强度，有于保证机械顺利通过某些特殊位置。

（尽量减少虚约束）7.机构具有确定运动的条件是什么？机构具有确定运动的条件是其原动件数目等于机构自由度的数目。

当不满足此条件时，若原动件少于自由度，机构运动将不确定；反之，若原动件多于自由度，则可能导致机构最薄弱环节的破坏。

机械原理讲义第一章绪论机器特征：一、多个构件人为组合而成二、构件间具有确定的相对运动三、能减轻或代替人类的劳动或者实现能量的转换同时具备三个特征的即为机器,具备前两个特征的为机构；机构可以是一个零件也可以是多个零件的刚性组合。

第二章机构的结构分析基本要求：１、掌握机构运动简图的绘制方法。

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。

４、掌握机构的组成原理和结构分析的方法。

重点:１、机构具有确定运动的条件.２、机机构运动简图及其绘制。

３、机构自由度的计算.难点:１、机构运动简图的绘制。

２、正确判别机构中的虚约束。

本章口诀诗：活杆三乘有自由，两低一高减中求；认准局复虚约束，简式易记考无忧。

本章作业:２－８（要求用五个方案改进）、２－１０、２－１２、２－１４２－１５（a)、２－１６（b）、２－１７、２－１９§2-1 平面机构运动简图一、机构及其组成1、机构的两大类型:平面机构、空间机构2、机构的两组成要素:①构件②运动副3、构件类型：①活动构件②固定构件（又称机架）二、运动副及其分类1、活动构件的自由度与约束自由度：作为独立运动单元可能的独立运动数约束：对物体运动自由度的限制2、运动副及其分类定义：构件间的可动联接。

类型：高副、低副。

三、平面机构运动简图1、定义及意义定义：用简单的线条和规定符号分别代表构件和运动副、用以表示各构件之间相对位置和相互运动关系的图形。

意义：方便进行运动学和动力学分析，便于技术出差时很快画出你所感兴趣的机器或机构的结构与运动特点。

2、绘制步骤从原动件开始、顺藤摸瓜（构件为藤，运动副为瓜）依次用线条和符号表示之(按尺寸比例）。

总结：低副产生两个约束即限制两个自由度。

高副，限制沿公法线方向的移动，但可沿切向移动和绕接触点转动。

§2-2 平面机构自由度计算一、平面机构具有确定运动的条件1、平面机构自由度公式的推导N个构件，1个机架,n=N-1为活动件数低副包括移动副和转动副自由度计算公式： F=3n—2Pl—Ph2、机构具有确定运动的条件：机构的原动件数等于机构的自由度数；Ｆ≥１二、自由度计算时的注意事项:1、认准复合铰链、局部自由度和虚约束1）复合铰链：多构件在同一处用回转副联接时，真正的回转副个数等于构件数—1。