机械原理第1章绪论教学材料

§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。

课程名称：《机械原理》第 1 讲次第一章绪论1-1 本课程研究的对象及内容1-2 本课程的性质、学习目的、任务及要求授课题目1-3 机械原理学科的发展趋势第二章机构的结构分析2-1 机构的结构分析的内容和目的2-2 机构的组成本课授课学时为 52 学时，此外作 2 个或者 3 个实验，最后有一周的课程设计。

参考书目不少本讲目的要求及重点难点：] 通过本讲课的学习，要弄清晰“学什么”、“为什么学”、“如何学”等问题，掌握组成机构的构件和运动副等概念] 机构、机器、机械、构件、零件等概念，运动副的定义、分类和约束特点构件、运动副内容[]第一章绪论1-1 本课程研究的对象及内容一、机械原理的研究对象顾名思义，本课程的研究对象就是“机械”，主要内容是关于机械的一些基本理论和设计方法。

那末，什么是“机械”呢？一)机构、机器和机械机械：是机构和机器的总称。

机器：根据某种使用要求而设计的一种用于执行机械运动的装置。

主要用于变换或者传递能量、物料、信息等。

讲几个实例，来研究机器、机构的组成和工作原理。

【例1-1】单缸四冲程内燃机，图1-1组成：活塞连杆曲轴气缸体凸轮进气阀排气阀小齿轮大齿轮这里，曲柄滑块机构将活塞的挪移曲柄的转动，齿轮机构改变转速和转向，凸轮机构将凸轮的转动推杆的往复挪移。

内燃机是由若干个机构组成的。

图1-1【例1-2】工件自动装卸装置，图1-2图1-2由带传动机构、蜗轮蜗杆机构、凸轮机构、连杆机构等。

当电动机转动通过上述机构使滑杆左移时，滑杆夹持器的动爪和定爪将工件夹住；而当滑杆带着工件向右挪移到夹持器的动爪碰到上面的挡块时，将工件松开，工件落到工件载送器中，以被送到下道工序。

从上面的例子可以知道，一部机器可能由一个或者多个机构组成。

如空气压缩机只含有一个曲柄滑块机构，而大多数机器都含有多个机构。

机构是由一系列的运动单元体(称为构件)组成的具有确定相对运动的系统，它起着运动的传递和运动形式转换的作用。

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）。

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。

机械原理课程教案—绪论一、教学目标及基本要求1.认识和了解机器及其基本功能结构—机构；了解机构的基本功能和结构特征；对机构、可动联接、构件、零件等有明确的概念和具体的认识。

2.了解本课程的研究对象、主要内容以及在机械设计和人才培养中的地位和作用；了解学习本课程的要求和方法通过“绪论”的学习，使学生能为后继内容的学习打下一定的感性认识和理性认识基础；明确本课程的内容与作用，激发学生学习的兴趣和积极性。

二、教学内容及学时分配第一节机器的功能结构及机构（0.5学时）第二节机械原理课程的定位与任务第三节机械原理课程的主要内容、基本要求与学习方法（第二、三节共0.5学时）三、教学内容的重点和难点1.从机器及机械系统的总体去认识机构。

2.机构的基本功能特征—传递与变换运动；机构的基本功能结构—构件及可动联接。

3.本课程的学习内容与要求，注意突出其系统综合性和创新性。

四、教学内容的深化与拓宽介绍本学科领域的现状及发展前沿。

五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段，通过典型机器案例的功能分析、结构分析及工作过程（特别是其运动传递、变换与做功的过程）分析，具体、形象、生动地认识了解机构及其结构与运动学特征，认识典型常用机构。

应强调学习知识和培养培养能力是相辅相成的，但后者比前者更重要。

本课程的教学内容较多而教学时数相对较少，因此在讲授本课程时，着重讲重点、讲难点、讲思路、讲方法。

学生在学习本课程时，应把重点放在掌握研究问题的基本思路和方法上，着重于能力的培养。

这样，就可以利用自己的能力去获取新的知识。

六、主要参考书目1黄茂林，秦伟主编．机械原理．北京：机械工业出版社，20102申永胜主编．机械原理教程（第2版）．北京：清华大学出版社，20053王知行，刘廷荣主编．机械原理．北京：高等教育出版社，2000七、相关的实践性环节参观机械创新设计实验室，认识及了解典型机器和机构。

八、课外学习要求学生通过自学了解本学科（机械学、机构学）领域的现状及发展方向、机械工程在国民经济中的地位和作用。