第二讲 机械原理课程的研究内容

第二讲 机械原理课程的研究内容
1、机构结构分析 基本知识
1）研究机构运动的可能性。

2）机构运动的确定性。

3）机构运动简图的绘制方法。

4）机构的组成原理和结构分类。

2、机构的运动学
1）机构上某些特殊点的位置、速度、加速度的求法和机构的运动规律。

2）设计新机构的方法。

3、机器动力学
1）分析机构的受力情况及力做功的情况。

2）分析机器在已知外力作用下的运动。

3）机器的调速和平衡方法。

4、机构分析与综合
1)机构分析－对已有机构的研究。

包括结构、运动和力分析。

2)机构综合－设计新的机构。

包括型综合、尺度综合、运动和动力综合。

5、机械系统设计
根据工作机的要求，进行系统运动方案设计。

⎪⎩⎪⎨⎧属于机械设计课程范畴——结构设计属于本课程解决的问题——方案设计机械设计。

机械原理介绍
机械原理是研究机械运动和力学性能的学科。

它研究力和运动之间的关系，以及通过机械传动装置将能量从一处转移到另一处的方式。

机械原理主要包括以下几个方面的内容。

一、力的分析：力是机械运动的基础，机械原理研究了力的大小、方向和作用点对机械系统的影响。

通过分析力的作用，可以确定机械系统的平衡条件和运动方式。

二、力的传递和转换：机械装置通过传递和转换力来实现能量的转移。

机械原理研究了不同类型的机械传动方式，如齿轮传动、皮带传动和链传动等，以及力的转换方式，如杠杆原理、滑块机构和凸轮机构等。

三、运动的分析：机械原理研究了机械系统的运动规律和运动学特性。

通过分析运动学参数，如速度、加速度和位移，可以确定机械系统的运动方式和运动轨迹。

四、平衡和稳定性：机械原理研究了机械系统的平衡和稳定条件。

通过分析系统的受力平衡条件，可以确定系统的平衡位置和平衡状态。

五、摩擦和磨损：机械原理研究了机械系统中的摩擦和磨损问题。

摩擦会使机械系统的能量损失，而磨损则会导致机械零件的损坏。

通过研究摩擦力和磨损机制，可以减少能量损失和零
件磨损，提高机械系统的效率和寿命。

总之，机械原理是机械工程的基础学科，它提供了研究和设计机械系统的理论和方法。

通过应用机械原理，可以解决机械系统的力学问题，提高机械系统的性能和可靠性。

机械原理主要内容范例机械原理是机械工程的基础课程，它研究物体在受力和相互作用下的运动规律和力学性质，以及机械系统的设计与分析。

机械原理的内容涉及很广泛，包括运动学、静力学、动力学、弹性力学等。

下面将详细介绍机械原理的主要内容。

运动学是机械原理的核心内容之一，它研究物体在空间中的运动规律。

运动学主要分为平面运动学和空间运动学两个方面。

平面运动学研究平面内物体的运动规律，包括速度、加速度、位移等参数的计算与描述；空间运动学研究物体在三维空间内的运动规律，研究物体的位置、姿态、速度、加速度等参数的计算与描述。

运动学研究的内容非常广泛，涉及到直线运动、曲线运动、旋转运动、振动运动等。

静力学是机械原理的另一个重要内容，它研究物体在静力平衡条件下受力和力的平衡问题。

静力学主要包括力的合成与分解、力矩和力矩平衡、受力分析等内容。

通过静力学的学习，我们可以了解物体平衡的条件，计算物体受力和力矩的大小和方向，分析物体平衡的稳定性等。

静力学在机械工程中应用广泛，例如在机械结构设计和力学分析中都需要运用到静力学的理论知识。

动力学是机械原理的另一重要内容，它研究物体在受力作用下的运动规律和动力性能。

动力学主要包括牛顿运动定律、动量与动量守恒、能量与能量守恒、功与功率等内容。

通过动力学的学习，我们可以计算物体在受力作用下的加速度、速度、位移等参数，分析物体的运动轨迹和力学性能，进而设计和优化机械系统。

弹性力学是机械原理的又一个重要内容，它主要研究物体在受力作用下的变形和应力分布。

弹性力学主要包括胡克定律、正应力和剪应力、应变与变形、弹性模量等内容。

通过弹性力学的学习，我们可以了解物体在受力作用下的变形规律和应力分布情况，分析物体的强度和刚度，进而设计和优化机械结构。

总之，机械原理主要涵盖了运动学、静力学、动力学和弹性力学等内容。

通过学习机械原理，我们可以了解物体的运动规律和力学性能，掌握机械系统的设计与分析方法，为实际工程问题的解决提供基础。

机械原理的内容机械原理是研究机械运动和力学关系的学科，它是机械工程的基础。

在机械原理的研究中，我们探索了许多重要的概念和原理，它们对于理解和设计各种机械系统至关重要。

机械原理的基础是牛顿力学，它描述了物体的运动和力的关系。

牛顿第一定律认为，物体会保持静止或匀速运动，除非有外力作用。

这意味着，物体的运动状态不会自发地改变，需要外力才能改变。

牛顿第二定律则给出了物体的加速度与作用力和质量的关系，即F = ma。

这个公式告诉我们，一个物体的加速度正比于作用在它上面的力，反比于物体的质量。

牛顿第三定律指出，任何作用力都会有一个相等大小但方向相反的反作用力。

这就是著名的“作用力与反作用力”原理。

除了牛顿力学，机械原理还涉及到其他重要的概念，比如杠杆原理。

杠杆是一种简单机械，由杠杆臂和支点组成。

杠杆原理告诉我们，当在杠杆臂上施加力时，可以通过调整力的大小和位置来实现所需的力矩输出。

杠杆原理广泛应用于各种机械设备和工具的设计中，例如剪刀、平衡天平等。

机械原理还包括其他重要的概念，比如滑轮原理和齿轮原理。

滑轮是一种简单机械，由一个固定的轮和一个绳子或链条组成。

滑轮原理告诉我们，通过改变滑轮组的数量和排列方式，可以改变力的方向和大小。

齿轮是一种复杂的机械，由两个或多个齿轮组成。

齿轮原理告诉我们，通过不同大小的齿轮之间的啮合，可以实现不同的速度和力矩转换。

机械原理还涉及到摩擦力和阻力的概念。

摩擦力是两个物体接触时产生的力，它可以阻碍物体之间的相对运动。

摩擦力的大小取决于物体表面的粗糙程度和施加在它们之间的力的大小。

阻力是物体在流体中运动时所受到的阻碍力，它取决于物体的形状、速度和流体的性质。

理解和控制摩擦力和阻力对于设计高效的机械系统至关重要。

除了以上概念外，机械原理还涉及到动力学和静力学的原理。

动力学研究物体的运动和力学关系，而静力学研究物体在静止状态下的力学平衡。

这些原理帮助我们分析和解决各种机械系统中的力学问题。

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。

§1-3 平面机构运动简图一、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征的简图。

二、绘制：15）用规定的符号和线条绘制成间图。

（从原动件开始画）§1-4 平面机构的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。

机械原理教案机械原理电⼦教案第⼀章绪论基本要求:1.明确机械原理课程的研究对象和内容，以及学习本课程的⽬的。

2.了解机械原理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。

3.了解机械原理学科的发展趋势。

教学内容:1.机械原理课程的研究对象2.机械原理课程的研究内容3.机械原理课程的地位及学习本课程的⽬的4.机械原理课程的学习⽅法重点难点:本章的学习重点是机械原理课程的研究对象和内容，机器、机构和机械的概念，机器和机构的⽤途以及区别；了解机械原理课程的性质和特点。

1.1机械原理课程的研究对象机械是⼈类⽤以转换能量和借以减轻⼈类劳动、提⾼⽣产率的主要⼯具，也是社会⽣产⼒发展⽔平的重要标志。

机械⼯业是国民经济的⽀柱⼯业之⼀。

当今社会⾼度的物质⽂明是以近代机械⼯业的飞速发展为基础建⽴起来的，⼈类⽣活的不断改善也与机械⼯业的发展紧密相连。

机械原理（Theory of Machines and Mechanisms）是机器和机构理论的简称。

它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。

凡同时具备上述3个特征的实物组合体就称为机器内燃机和送料机械⼿等机器结构较复杂，如何分析和设计这类复杂的机器呢？我们可以采取“化整为零”的思想，即⾸先将机器分成⼏个部分，对其局部进⾏分析。

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。

机械原理课程内容一、引言机械原理是机械工程的基础课程，它主要研究机械运动和力学原理，是机械设计、制造和维修的基础。

本文将从机械原理的定义、分类、基本概念、力学原理等多个方面进行详细阐述。

二、机械原理的定义和分类1. 机械原理的定义机械原理是研究物体运动和受力情况的科学，它是现代工程技术中最基础的一门课程。

通过对物体运动和受力情况的研究，可以为工程设计提供科学依据。

2. 机械原理的分类根据不同的研究对象和方法，机械原理可以分为静力学和动力学两大类。

静力学主要研究在静止状态下物体所受外力以及物体之间相互作用等问题；而动力学则主要研究物体在运动状态下所受外力以及物体之间相互作用等问题。

三、基本概念1. 牛顿定律牛顿定律是指牛顿在1687年提出来的三个公式，分别为：惯性定律、动量定律和作用反作用定律。

惯性定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到被外力迫使改变状态。

动量定律：物体的运动状态由它的质量和速度共同决定，当一个物体受到外力时，它的加速度与所受力成正比，与物体质量成反比。

作用反作用定律：任何一个物体都会对其他物体施加相等而反向的力。

2. 力矩力矩是指一个力在垂直于该力所在平面上的距离与该力大小之积，也就是说，它是描述旋转效应的一种物理量。

通常表示为M=F×d，其中F为力的大小，d为力臂长度。

3. 质心质心是指一个物体所有质点组成的系统中，所有质点质量乘以其位置之和再除以总质量所得到的位置。

通俗地说就是这个系统中所有点所组成图形重心的位置。

4. 前馈和反馈前馈和反馈是机械原理中常用的两个概念。

前馈指将输出信号提供给输入端，在输入信号到达后立即进行修改；而反馈则是将输出信号再次输入到系统中，以便进行比较和修改。

四、力学原理1. 机械能守恒定律机械能守恒定律是指在一个系统内，机械能的总量始终保持不变。

这里的机械能包括动能和势能两种形式，其中动能是指物体由于运动而具有的能量，而势能则是指物体由于位置关系而具有的能量。

目录第一篇总论1绪论1．1机械原理课程的研究对象1．2机械原理课程的地位、研究内容及学习方法1．3机械原理学科发展及机械工业展望思考题第二篇机构的组成和分析2机构的组成和结构分析2．1机构的组成2．2机构运动简图2．3机构的自由度及其计算2．4平面机构的组成原理及结构分析思考题与习题3平面机构的运动分析3．1机构运动分析的目的和方法3．2速度瞬心法在平面机构运动分析中的应用3．3整体运动分析法在平面机构运动分析中的应用3．4杆组法在平面机构运动分析中的应用3．5典型题解析思考题与习题4平面机构的力分析和机械效率4．1机构力分析的目的和方法4．2作用在机构上的力4．3杆组法在平面连杆机构动态静力分析中的应用4．4运动副中的摩擦和自锁4．5考虑摩擦时平面机构的动态静力分析示例4．6机械的效率与自锁4．7典型题解析思考题与习题第三篇常用机构及其设计5平面连杆机构及其设计5．1连杆机构及其传动特点5．2平面四杆机构的基本类型及其演化5．3平面四杆机构的基本特性5．4平面连杆机构的设计5．5多杆机构的应用简介思考题与习题6凸轮机构及其设计6．1 凸轮机构的应用与分类6．2从动件的运动规律设计6．3凸轮轮廓曲线的设计6．4凸轮机构基本参数设计思考题与习题7齿轮机构及其设计7．1齿轮机构的应用、特点与分类7．2齿廓啮合基本定律与齿轮的齿廓曲线7．3渐开线齿廓7．4渐开线齿廓的啮合特性7．5渐开线标准齿轮的基本参数和尺寸计算7．6渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动7．7渐开线齿轮的加工7．8变位齿轮传动7．9斜齿圆柱齿轮传动7．10蜗杆传动机构7．11直齿圆锥齿轮传动7．12典型题解析思考题与习题8齿轮系及其设计8．1齿轮系及其分类8．2定轴轮系的传动比8．3周转轮系的传动比8．4复合轮系的传动比8．5轮系的功用8．6轮系的设计8．7其他行星传动简介思考题与习题9其他常用机构9．1间歇运动机构9．2万向联轴节机构9．3螺旋机构思考题与习题第四篇机构系统的动力学10机械的运转及其速度波动的调节10．1概述10．2机械系统运动方程的建立10．3机械系统运动方程式的求解10．4机械的速度波动及其调节方法思考题与习题11机械的平衡11．1机械平衡的目的、分类与方法11．2 刚性转子平衡的原理与方法11．3刚性转子的平衡试验11．4平面机构的平衡思考题与习题第五篇机械运动系统的方案设计12机械运动系统的方案设计12．1机械运动系统方案设计的内容12．2执行机构的功能原理设计12．3执行机构的运动规律设计12．4执行机构的型式设计12．5执行机构的运动协调设计12．6原动机的选择12．7机械传动系统方案设计12．8机械系统运动方案的评价思考题与习题参考文献第一篇总论1 绪论内容概要本章介绍机械原理课程的研究对象、研究内容；从认识机器入手，了解机器和机构的特点和组成，形成机械的基本概念；了解本课程的学习特点及本学科发展状况和趋势。

机械原理第二章下面是机械原理第二章的内容，但是不包含标题和重复的文字：1. 引言机械原理是研究机械系统运动和相互作用的科学。

本章将介绍机械原理的基本概念和原理。

2. 平面运动问题2.1 定义和分类机械系统的平面运动可以分为直线运动和曲线运动两类。

本节介绍了这两种运动的定义和分类。

2.2 直线运动直线运动是指物体沿着直线路径移动的运动。

本节讲解了直线运动的基本特点和相关的运动学原理。

2.3 曲线运动曲线运动是指物体沿着曲线路径移动的运动。

本节介绍了曲线运动的特点以及与曲线运动相关的运动学原理。

3. 旋转运动问题3.1 定义和分类机械系统的旋转运动可以分为平面旋转和空间旋转两类。

本节讲解了这两种运动的定义和分类。

3.2 平面旋转平面旋转是指物体围绕一个轴线在平面内旋转的运动。

本节介绍了平面旋转的基本特点和相关的运动学原理。

3.3 空间旋转空间旋转是指物体在三维空间中绕一个轴线旋转的运动。

本节讲解了空间旋转的特点以及与空间旋转相关的运动学原理。

4. 速度和加速度分析4.1 速度分析速度是描述机械系统运动状态的重要参数。

本节介绍了速度的计算方法和分析技巧。

4.2 加速度分析加速度是描述机械系统运动加速度的参数。

本节讲解了加速度的计算方法和分析技巧。

5. 音速和减速控制5.1 音速控制音速控制是调节机械系统的运动速度的一种方法。

本节介绍了音速控制的基本原理和应用。

5.2 减速控制减速控制是调节机械系统的运动速度的另一种方法。

本节讲解了减速控制的基本原理和应用。

6. 总结本章总结了机械原理第二章的内容，并提出了进一步研究的方向和建议。

注意：本文中可能没有具体章节标题，因为要求文中不能有重复的文字。

第一章绪论介绍机械、机器、机构的基本概念，说明机械原理课程的研究对象、研究内容以及本课程在人才培养中的地位，建立机械原理课程是高等工科学校机械类专业中的重要技术基础课的概念。

第一节机械原理的研究对象一、机械的概念机械是伴随人类社会的不断进步逐渐发展与完善的。

从原始社会早期人类使用的诸如石斧、石刀等最简单的石制工具，到杠杆、辘轳、人力脚踏水车、兽力汲水车等简单木制工具，发展到较复杂的水力驱动和风力驱动的水碾和风车等都是机械。

18世纪英国的工业革命以后，蒸汽机、内燃机、电动机的问世，促进了机械制造业、交通运输业的快速发展，人类开始进入机械文明社会。

20世纪电子计算机的发明、自动控制技术、信息技术、传感技术的有机结合，使机械进入完全现代化阶段。

机器人、数控机床、高速运载工具，重型机械、微型机械等大量先进机械设备加速了人类社会的繁荣和进步，人类可以遨游太空、登陆月球，可以探索辽阔的大海深处，可以在地面以下居住和通行，所有这一切都离不开机械，机械的发展已进入智能化阶段。

机械已经成为现代社会生产和服务的五大要素（人、资金、能量、材料、机械）之一。

中国正在成为全世界的最大机械制造中心。

不同的历史时期，人们对机械的定义也有所不同。

从广义角度讲，凡是能完成一定机械运动的装置都是机械。

如螺丝刀、锤子、钳子、剪子等简单工具是机械，汽车、坦克、飞机、舰船、各类加工机床、机械手、机器人、复印机、打印机等高级复杂装备也是机械。

无论其结构和材料如何，只要是能实现一定的机械运动的装置，就称之为机械。

但是，在现代社会中，人们常把最为简单的、没有动力源的机械称为工具或器械。

如杠杆、钳子、剪子、手推车等最简单的机械常称为工具。

工具是最简单的机械。

本书所讨论的是至少要含有一个以上动力源的复杂机械。

工程中，常把每一个具体的机械称为机器。

就象日常生活中的“桌子”，是一个集合名词，是各种各样具体的桌子的统称。

办公桌、饭桌、课桌、写字台、计算机桌等各种各样的桌子才是具体的桌子。