第二章、常用的机械装置和机构

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。

第二章建筑施工机械安全技术本章主要介绍建筑起重机械（塔式起重机、施工升降机、物料提升机）、其他垂直运输机械、部分土石方和中小型机械的安全技术性能和特点，介绍建筑起重机械各方主体安全管理职责，运用建筑施工安全技术知识和相关标准，分析各类建筑机械在施工使用过程中的危险因素，制定并实施安全技术措施。

第一节起重机械安全技术二、施工起重机施工升降机是平台、吊笼或其他载人、载物装置沿刚性导轨可上下运行的施工机械。

它可以非常方便地自行安装和拆卸，并可随着建筑物的增高而增高。

（一）施工升降机的常见种类及基本构造原理1.施工升降机的分类方式按其传动型式：分为齿轮齿条式（C）、钢丝绳式（S）、混合式三种（H）。

按导轨架型式：分为垂直式、倾斜式（Q）、曲线式（Q）三种。

按导轨架截面形状：分为三角形导轨架式（T）、矩形导轨架式、单片导轨架式三种。

按吊笼的数量：分为单笼式、双笼式两种。

按吊笼载荷种类：分为人货两用式、货用式两种。

按工作机构的形状：分为吊笼式、平台式两种。

按是否带对重：分为带对重式（D）、不带对重式两种。

按提升速度：分为低速式、中速式、高速式三种。

按是否带变频调速：分为普通式、变频式两种。

【训题】下列施工升降机常见分类说法中错误的是（）。

A.按其传动型式：分为齿轮齿条式（C）、钢丝绳式（S）、混合式三种（H）。

B.按吊笼的数量：分为单笼式、双笼式两种。

C.按工作机构的形状：分为吊笼式、桌面式两种。

D.按是否带对重：分为带对重式（D）、不带对重式两种。

【答案】C2.型号编制方法主参数代号：单吊笼施工升降机只标注一个数值，双吊笼施工升降机标注两个数值，用符号"/"分开，每个数值均为一个吊笼的额定载重量代号。

特性代号：表示施工升降机两个主要特性的符号。

对重代号：有对重时标注D，无对重时省略。

标记示例：齿轮齿条式施工升降机，双吊笼有对重，一个吊笼的额定载重量为2000kg，另一个吊笼的额定载重量为2500kg，导轨架截面为矩形，表示为：施工升降机SCD200/250。

第2章2-1 何谓构件何谓运动副及运动副元素运动副是如何进行分类的答：参考教材5~7页。

2-2 机构运动简图有何用处它能表示出原机构哪些方面的特征答：机构运动简图可以表示机构的组成和运动传递情况，可进行运动分析，而且也可用来进行动力分析。

2-3 机构具有确定运动的条件是什么当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况答：参考教材12~13页。

2-4 何谓最小阻力定律试举出在机械工程中应用最小阻力定律的1、2个实例。

2-5 在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项答：参考教材15~17页。

2-6 在图2-20所示的机构中，在铰链C、B、D处，被连接的两构件上连接点的轨迹都是重合的，那么能说该机构有三个虚约束吗为什么答：不能，因为在铰链C、B、D中任何一处，被连接的两构件上连接点的轨迹重合是由于其他两处的作用，所以只能算一处。

2-7 何谓机构的组成原理何谓基本杆组它具有什么特性如何确定基本杆组的级别及机构的级别答：参考教材18~19页。

2-8 为何要对平面高副机构进行“高副低代"“高副低代”应满足的条件是什么答：参考教材20~21页。

2-9 任选三个你身边已有的或能观察到的下列常用装置(或其他装置)，试画出其机构运动简图，并计算其自由度。

1)折叠桌或折叠椅；2)酒瓶软木塞开盖器；3)衣柜上的弹簧合页；4)可调臂台灯机构；5)剥线钳；6)磁带式录放音机功能键操纵机构；7)洗衣机定时器机构；8)轿车挡风玻璃雨刷机构；9)公共汽车自动开闭门机构；10)挖掘机机械臂机构；…。

2-10 请说出你自己身上腿部的髋关节、膝关节和踝关节分别可视为何种运动副试画出仿腿部机构的机构运动简图，并计算其自由度。

2-11图示为一简易冲床的初拟设计方案。

设计者的思路是：动力由齿轮j输入，使轴A连续回转；而固装在轴^上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。

试绘出其机构运动简图(各尺寸由图上量取)，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。

机械原理机构
机械原理是研究机械运动规律及其产生的基本原理的学科。

机构是机械装置中的一个基本构件，用于实现机械运动的转换、传递与控制。

机构的基础概念包括驱动件、从动件和连杆等。

其中，驱动件通过外力或动力源产生驱动力，从动件受到驱动力的作用而产生运动，而连杆则是将驱动件与从动件连接起来，传递驱动力与运动。

机械原理中的机构有多种分类方法，常见的有平面机构和空间机构。

平面机构是指机构中的运动仅限于一个平面内的机构，而空间机构则允许运动在不同平面之间转换。

根据结构特征和运动方式，机构还可以分为平动机构、回转机构、滚动机构和曲柄机构等。

机械原理中的机构设计要考虑到多种因素，如结构强度、运动平稳性、工作效率和可靠性等。

在设计过程中，需要进行运动分析和受力分析，确保机构能够正常运行并承受预期的载荷。

同时，还需要考虑制造成本和使用方便性等因素，进行综合权衡，得到合理的机构设计方案。

除了在机械工程中应用，机械原理也被广泛运用于其他领域，如航空航天、汽车工程、机电一体化、机器人技术和精密仪器等。

机械原理为各种机械装置的设计与研究提供了理论基础，推动了机械工程的发展与创新。

机构的组成及运动副电子教案第一章：机构的概述1.1 机构的定义解释机构的概念，说明机构是由若干个构件通过连接方式组成的具有特定运动和动力传递功能的系统。

1.2 机构的分类介绍机构的分类方法，包括固定式机构、移动式机构、旋转式机构等。

1.3 机构的特点和应用阐述机构的特点，如刚性、弹性、运动连续性等。

举例说明机构在工程中的应用，如机械装置、交通工具、工业等。

第二章：机构的组成要素2.1 构件介绍构件的概念，构件是机构中的基本单元，可以是固定或可动的。

2.2 连接方式讲解连接方式的种类，如销连接、螺纹连接、键连接、焊接等。

2.3 运动副定义运动副的概念，运动副是连接两个构件的部位，使它们能够相对运动。

第三章：运动副的类型及特性3.1 滑动副介绍滑动副的特点和应用，如滑动轴承、滑动齿轮等。

3.2 转动副讲解转动副的特点和应用，如轴与轴承、齿轮与齿轮等。

3.3 转动副与滑动副的比较分析转动副和滑动副的优缺点，比较它们在不同工况下的适用性。

第四章：机构运动分析4.1 自由度分析介绍自由度分析的概念和方法，判断机构是否自由运动。

4.2 运动轨迹分析讲解运动轨迹的计算方法，分析机构运动过程中构件的运动轨迹。

4.3 速度和加速度分析推导速度和加速度的计算公式，分析机构在不同工况下的运动状态。

第五章：机构设计的一般原则5.1 设计要求阐述机构设计的要求，如运动精度、刚度、寿命等。

5.2 设计步骤介绍机构设计的一般步骤，包括分析任务、选择构件和连接方式、计算运动副参数等。

5.3 设计实例提供机构设计实例，指导学生运用所学知识进行实际设计。

第六章：机构动力学分析6.1 动力学基本概念介绍动力学的基本概念，如力、速度、加速度、动量等。

6.2 牛顿运动定律讲解牛顿运动定律的内容及其在机构动力学分析中的应用。

6.3 机构动力学方程推导机构动力学方程，分析机构在受力作用下的运动状态。

第七章：机构运动控制7.1 运动控制概述解释运动控制的概念，运动控制是指对机构运动进行精确控制的过程。

第二章工业机器人的机械结构和运动控制章节目录２.1 工业机器人的系统组成2。

１。

1 操作机2。

１.２控制器2.1．３示教器2.2工业机器人的技术指标学习目标导入案例课堂认知扩展与提高本章小结思考练习2．3 工业机器人的运动控制2.3.1 机器人运动学问题２.3.2机器人的点位运动…２。

3．3机器人的位置控制课前回顾何为工业机器人?工业机器人具有几个显著特点，分别是什么?工业机器人的常见分类有哪些，简述其行业应用。

学习目标认知目标＊熟悉工业机器人的常见技术指标*掌握工业机器人的机构组成及各部分的功能＊了解工业机器人的运动控制能力目标*能够正确识别工业机器人的基本组成*能够正确判别工业机器人的点位运动和连续路径运动导入案例国产机器人竞争力缺失关键技术是瓶颈众所周知,中国机器人产业由于先天因素,在单体与核心零部件仍然落后于日、美、韩等发达国家。

虽然中国机器人产业经过30 年的发展，形成了较为完善的产业基础,但与发达国家相比，仍存在较大差距,产业基础依然薄弱，关键零部件严重依赖进口。

整个机器人产业链主要分为上游核心零部件(主要是机器人三大核心零部件——伺服电机、减速器和控制系统，相当于机器人的“大脑"）、中游机器人本体(机器人的“身体")和下游系统集成商（国内95% 的企业都集中在这个环节上）三个层面.课堂认知2.1 工业机器人的系统组成第一代工业机器人主要由以下几部分组成: 操作机、控制器和示教器。

对于第二代及第三代工业机器人还包括感知系统和分析决策系统,它们分别由传感器及软件实现。

工业机器人系统组成２.1.1 操作机操作机(或称机器人本体)是工业机器人的机械主体,是用来完成各种作业的执行机构。

它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等部分组成。

关节型机器人操作机基本构造机器人操作机最后一个轴的机械接口通常为一连接法兰,可接装不同的机械操作装置，如夹紧爪、吸盘、焊枪等．(1) 机械臂关节型工业机器人的机械臂是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体。

机械原理基本概念总结第一章绪论1、机械原理又称为机械机器理论与机构学。

2、内容：机械原理是研究机构和机器的运动及动力特性，以及机械运动方案设计的一门基础技术学科。

3、机械原理：研究对象是机械，机械是机构和机器的总称。

4、机构的定义:把一个或几个构件的运动变换成其他构件所需的具有确定运动的构件系统。

常用的机构包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系、间歇运动机构。

5、机器的定义：由人为物体组成的具有确定机械运动的装置，完成一定的工作过程，以代替人类的劳动。

实例：缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆。

6、机器与机构之间的关系——机器是由机构组成的。

例如图示单缸内燃机中就包含了三种常用机构：连杆机构、齿轮机构、凸轮机构。

7、机构的作用：一是用来将一种运动形式（如旋转）变换成另外一种运动形式，二是用来传递动力。

机器的作用：代替或减轻人类劳动，或将一种能量形式转换成另一种形式。

8、机器的类别：动力机器、工作机器、信息机器。

9、机器的组成：控制系统、信息测量和处理系统、动力部分、传动部分及执行机构系统。

10、机械设计的一般进程：机械产品的研制过程包括设计、制造、试验，定型等环节。

机械设计阶段的四个进程：产品规划-方案设计-详细设计-改进设计。

机械运动方案设计的主要内容：①机械运动简图的类型综合；②机械运动简图的尺度综合；3）机电一体化技术在机械运动方案设计中的应用。

11、机械原理的地位和作用：机械原理是研究机构和机械运动简图设计的一门重要技术基础课程，其任务主要是使学生掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能。

培养学生初步拟定机械系统运动方案、分析和设计基本机构的能力。

机械原理主要包括内容：①机构的组成原理和类型综合；②典型机构的设计；③机械系统的设计；④机械动力学。

第二章机构的组成原理和机构类型综合1、构件(link) ：独立的运动单元；零件(part) ：独立的制造单元。

2、运动副——两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的连接。

机器人技术基础复习要点第一章：绪论1.机器人分类：按开发内容与应用分为工业机器人，操纵型机器人，智能机器人；按发展程度分为第一代，第二代和第三代机器人；按性能指标分为超大型，大型。

中型。

小型和超小型机器人；按结构形式分为直角坐标型机器人，圆柱坐标型机器人，球坐标型机器人和关节坐标型机器人；按控制方式分为点位控制和连续轨迹控制；按驱动方式分为气力驱动式，液力驱动式和电力驱动式。

按机座可动分类分为固定式和移动式。

2.机器人的组成：驱动系统，机械系统，感知系统，控制系统，机器人-环境交互系统，人机交互系统。

3.机器人的技术参数：自由度：是指机器人所具有的独立坐标轴的数目；精度：主要依存于机械误差，控制算法误差与分辨率系统误差；重复定位精度；是关于精度的统计数据；工作范围：指的是机器人手臂末端或手腕中心所能达到的所有店的集合；最大工作速度：不同厂家定义不同，通常在技术参数中加以说明；承载能力：指的是机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。

第二章：机器人本体结构1.机器人本体基本结构：传动部件，机身及行走机构，臂部，腕部，手部。

2.机器人本体材料的选择：强度高，弹性模量大，质量轻，阻尼大，经济性好。

3.机身设计要注意的问题：刚度和强度大；动灵活，导套不宜过短，避免卡死；驱动方式适宜；结构布置合理。

4.臂部的基本形式：机器人的手臂由大臂，小臂所组成，手臂的驱动方式主要有液压驱动，气动驱动和电动驱动几种形式，其中电动驱动最为通用；臂部的典型机构有臂部伸缩机构，手臂俯仰运动机构，手臂回转与升降机构。

5.臂部设计需要的注意的问题：足够的承载能力；刚度高；导向性能好，运动迅速，灵活，平稳，定位精度高；重量轻，转动惯性小；合理设计与腕部和机身的连接部位。

6.机器人的平稳性和臂杆平衡方法：机身和臂部的运动较多，质量较大，如果运动速度和负载游较大，当运动状态变化时，将产生冲击和振动。

这将仅影响机器人的精确定位，甚至会使其不能正常运转。