机械原理1绪论

1、机机 械械 原原 理理第一章第一章 绪绪 论论CHAPTER 1 INTRODUCT 本章介绍本课程的研究对象和主要内容，机构、本章介绍本课程的研究对象和主要内容，机构、机器、机械的基本概念和运动方案设计的基本要求。机器、机械的基本概念和运动方案设计的基本要求。 1-1 机械原理课程的研究对象和内容机械原理课程的研究对象和内容 机械原理课程是一门研究机械的运动学和动力学分机械原理课程是一门研究机械的运动学和动力学分析与设计基本理论问题的课程，是一门技术基础课，析与设计基本理论问题的课程，是一门技术基础课，在基础课与专业课之间起到承上启下的作用。在基础课与专业课之间起到承上启下的作用。一、机械原

2、理课程的研究对象一、机械原理课程的研究对象机械原理课程的研究对象是机械机械原理课程的研究对象是机械(machinery)。机械。机械是机器是机器(machine)与机构与机构(mechanism)的总称。的总称。机械机械机器机器机构机构原理原理机械的组成原理、工作原理、分析和设计原理机械的组成原理、工作原理、分析和设计原理（方法）等。（方法）等。机械机械人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的组合体。人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的组合体。 1 机器机器：根据使用要求而设计具有确定机械运动的装置，用来完根据使用要求而设计具有确定机械运动的装置，用来完成有用功、转换能量或处理信息。成有用

3、功、转换能量或处理信息。 舰船飞机计算机牛头刨床挖掘机 汽 车 多缸内燃机齿轮减速器典型机器的分析：典型机器的分析：1)内燃机内燃机活塞的往复运动通过连杆变为曲轴的连续活塞的往复运动通过连杆变为曲轴的连续转动，转动，凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀；两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动作，间形成协调动作，各部分协调动作的结果，就将燃料中化各部分协调动作的结果，就将燃料中化学能转化为曲轴旋转的机械能。学能转化为曲轴旋转的机械能。该组合体称为：该组合体称为：曲柄滑块机构曲柄滑块机构称为：称为：凸轮机构凸轮机构称为：称为：

4、齿轮机构齿轮机构内燃机内燃机机器的种类繁多，结构、性能和用途等各机器的种类繁多，结构、性能和用途等各不相同，但不相同，但具有相同的基本特征。具有相同的基本特征。电动机电动机2)工件自动载送装置工件自动载送装置含带传动机构、蜗杆传动含带传动机构、蜗杆传动凸轮机构、连杆机构等。凸轮机构、连杆机构等。动爪动爪定爪定爪装配夹具装配夹具工件载送器工件载送器滑杆滑杆档块档块凸轮机构凸轮机构蜗杆传动蜗杆传动带传动带传动连杆机构连杆机构工件工件滑杆左移时，夹持器将工滑杆左移时，夹持器将工件夹住。件夹住。滑杆带着工件右移时，夹滑杆带着工件右移时，夹持器动爪受挡块的压迫将持器动爪受挡块的压迫将工件松开，工件落入载

5、送工件松开，工件落入载送器被传送到下一道工序。器被传送到下一道工序。强调代替人类完成有用工作 2.机构：它是一个具有确定机械运动的构件系统，机构：它是一个具有确定机械运动的构件系统，用来传递运动和动力的可动装置。它是机器的重要用来传递运动和动力的可动装置。它是机器的重要组成部分。组成部分。 常用的机构有：齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、常用的机构有：齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、间歇运动机构、带传动机构、链传动机构、螺旋传间歇运动机构、带传动机构、链传动机构、螺旋传动机构等。动机构等。 连杆机构 凸轮机构 齿轮机构 间歇机构3)机器与机构的关系：机器与机构的关系：任意复杂的机器都是由若干组机构按

6、一定规律组合而成的。任意复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组合而成的。机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不同）机器与机构在结构和运动方面并无区别（仅作用不同） ，故，故统称为统称为机械机械。二、机械原理课程的主要内容二、机械原理课程的主要内容1. 机构的结构分析机构的结构分析 a) 研究机构运动的研究机构运动的可能性和确定性可能性和确定性b)机构运动简图的绘制方法；机构运动简图的绘制方法；2. 机构的运动学机构的运动学 a) 机构上某些特殊点的机构上某些特殊点的位置、速度、加速度位置、速度、加速度的求法和机的求法和机 构的运动规律；构的运动规律；c)机构的组成原理和结构分类。机构的组

7、成原理和结构分类。 b)设计新机构的方法。设计新机构的方法。3 常用机构的分析和设计常用机构的分析和设计 连杆机构连杆机构, 凸轮机构凸轮机构, 齿轮机构齿轮机构. 4. 机器动力学机器动力学 a) 分析机构的受力情况及力做功的情况；分析机构的受力情况及力做功的情况； b) 分析机器在已知外力作用下的运动；分析机器在已知外力作用下的运动； c) 机器的调速和平衡方法。机器的调速和平衡方法。5.机构系统设计机构系统设计 研究机械运动方案设计的基本原则和方法。 1-2 机械原理课程的目的和作用机械原理课程的目的和作用 一、机械原理课程的地位和作用一、机械原理课程的地位和作用 性质：技术基础课。性质

8、：技术基础课。 地位：承前启后。先修课程包括：地位：承前启后。先修课程包括：高等数学高等数学、普普通物理通物理、工程制图工程制图、理论力学；理论力学；通过本课程的学习，通过本课程的学习，可为今后学习机械设计、机械系统设计、机床夹具设可为今后学习机械设计、机械系统设计、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业课程打下基础。计、机械制造工艺学等专业课程打下基础。 任务：使学生掌握机构学和机械动力学的基本理任务：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运论、基本知识和基本技能，培养学生初步拟定机械运动方案、分析和设计基本机构的能力。动方案、分析和设计基本机构的能力。

9、 作用：在培养高级工程技术人才的全局中，增强作用：在培养高级工程技术人才的全局中，增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创新能力。学生对机械技术工作的适应能力和开发创新能力。课程特点：课程特点： 1）实践性强。）实践性强。2）综合性强。）综合性强。本课程学习要综合运用已学过的知识，约有本课程学习要综合运用已学过的知识，约有1/3的内容与理论力学有关。的内容与理论力学有关。有些内容可以说是理论力学的延续与扩展（用理论力学的原理分析具体的机械）。因此，一有些内容可以说是理论力学的延续与扩展（用理论力学的原理分析具体的机械）。因此，一定要复习号理论力学中的有关内容，如运动学、摩擦学等。定要复习号理论

10、力学中的有关内容，如运动学、摩擦学等。 本课程是一门技术基础课，其研究对象是在生产实际中广泛应用的机本课程是一门技术基础课，其研究对象是在生产实际中广泛应用的机械，所要解决的问题大多数是工程中的实际问题（与理论力学的不同械，所要解决的问题大多数是工程中的实际问题（与理论力学的不同点），因此要求学生加强基本技能的训练，如简图测绘、齿轮参数测点），因此要求学生加强基本技能的训练，如简图测绘、齿轮参数测量等。要培养工程素养，作图应严格按要求进行。要重视实验课。量等。要培养工程素养，作图应严格按要求进行。要重视实验课。 3）独立性强。）独立性强。各章内容彼此独立，前后联系不甚密切。因此，要经常复习前各

11、章内容彼此独立，前后联系不甚密切。因此，要经常复习前面已学过的内容，以免出现猴子扮苞米的现象。面已学过的内容，以免出现猴子扮苞米的现象。 4) 本课程有四多本课程有四多： 内容多、概念多、符号多、公式多。内容多、概念多、符号多、公式多。二、学习机械原理课程的目的二、学习机械原理课程的目的 1、认识机械，了解机械、认识机械，了解机械本课程的性质是技术基础课，介绍了所有机械的共性问题，这对工科各专业的学生本课程的性质是技术基础课，介绍了所有机械的共性问题，这对工科各专业的学生在实习中了解和使用机械都会很有帮助，而且这些有关机械的基本理论和知识将专业在实习中了解和使用机械都会很有帮助，而且这些有关机

12、械的基本理论和知识将专业课的学习打下基础。例如：火车车轮机构、实质上就是课的学习打下基础。例如：火车车轮机构、实质上就是平行双曲柄机构平行双曲柄机构的应用。的应用。 2、掌握方法，分析机械、掌握方法，分析机械 机器和机构的一个突出的特点是作相对运动，而运动的相对性和运动的几何学的基机器和机构的一个突出的特点是作相对运动，而运动的相对性和运动的几何学的基本概念贯穿于本课程的始终，如根据相对运动原理提出的反转法等一些基本方法，经本概念贯穿于本课程的始终，如根据相对运动原理提出的反转法等一些基本方法，经常用于机构的分析和设计中掌握和运用这些基本方法去分析现有机构，从而使学生对常用于机构的分析和设计中

13、掌握和运用这些基本方法去分析现有机构，从而使学生对机构的认识达到理性认识的高度是本课程的机构的认识达到理性认识的高度是本课程的3、开阔思路，设计和创新机械、开阔思路，设计和创新机械机械原理课程锁讲授的机构分析与设计的基本理论和方法不仅用于解决本课程的机构设计，机械原理课程锁讲授的机构分析与设计的基本理论和方法不仅用于解决本课程的机构设计，而且对今后的课程设计、毕业设计以及今后的工作中合理的使用机械，革新改造旧机械，创造而且对今后的课程设计、毕业设计以及今后的工作中合理的使用机械，革新改造旧机械，创造新机械，都会提供必备的基础知识，起到十分重要的作用。新机械，都会提供必备的基础知识，起到十分重要

14、的作用。4、更新观念、更新观念,发展机械学科发展机械学科当今机械学学科的发展已离不开计算机的计算技术，在学习过程中，要充分利用机构分析当今机械学学科的发展已离不开计算机的计算技术，在学习过程中，要充分利用机构分析与计算机快速计算、存贮和比较的功能去解决较为复杂的机构设计问题，要把对机械的研究与与计算机快速计算、存贮和比较的功能去解决较为复杂的机构设计问题，要把对机械的研究与其他学科的技术（电、液、气、计算机、控制等）充分地结合起来，去推动机械学科的发展。其他学科的技术（电、液、气、计算机、控制等）充分地结合起来，去推动机械学科的发展。例如利用六自由度空间平台机构可以实现任意位置和姿态的特点，把

15、它开发成一种新型的数控例如利用六自由度空间平台机构可以实现任意位置和姿态的特点，把它开发成一种新型的数控机床机床-并联机床，用以加工空间复杂曲面，动了机械学学科和工业生产的发展。并联机床，用以加工空间复杂曲面，动了机械学学科和工业生产的发展。 1-3 机械原理多媒体教材的特点及使用机械原理多媒体教材的特点及使用 1-3 The feature and usage of Multy Media CAI (自学自学)4作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整；作业作为平时成绩作业必须按时完成，绘图准确，字迹工整；作业作为平时成绩的一部分。的一部分。5注意培养运用所学基本理论与方法去分析和解决工程实际问

16、注意培养运用所学基本理论与方法去分析和解决工程实际问题的能力。题的能力。 6结合所学知识，观察日常生活与生产遇到的各种机械。结合所学知识，观察日常生活与生产遇到的各种机械。 三、机械原理课程的学习方法及三、机械原理课程的学习方法及要求：要求： 1上课注意听讲，及时消化。上课注意听讲，及时消化。 2着重搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握机构分析与综着重搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握机构分析与综合的基本方法。合的基本方法。，不要死记硬背。，不要死记硬背。3仔细观察实物和模型，认真作好实验。仔细观察实物和模型，认真作好实验。7注意培养综合分析、全面考虑问题的能力。解决同一实际注意培养综合分析、全

17、面考虑问题的能力。解决同一实际 问题，往往有多种方法和结果，要通过分析、对比、判断问题，往往有多种方法和结果，要通过分析、对比、判断 和决策，做到优中选优。和决策，做到优中选优。 当今世界正经历着一场新的技术革命。新概念、新理论、当今世界正经历着一场新的技术革命。新概念、新理论、新方法、新工艺不断涌现。同样，机械学科也发展迅猛，新方法、新工艺不断涌现。同样，机械学科也发展迅猛，发展方向：发展方向：高速、重载、高精度、高效率、低噪声高速、重载、高精度、高效率、低噪声 5倍音速的飞机、几十万吨的轮船、米级打击精度、细胞克隆操作、磁悬浮列车、低噪声潜艇倍音速的飞机、几十万吨的轮船、米级打击精度、细胞

18、克隆操作、磁悬浮列车、低噪声潜艇1-4 机械原理学科的发展动向机械原理学科的发展动向 1-4 The development trend of the discipline 应用领域不断扩大：应用领域不断扩大：上天、钻地、下海、入体。上天、钻地、下海、入体。 太空探险、水平钻探、深海采矿、打捞作业、血管清理太空探险、水平钻探、深海采矿、打捞作业、血管清理本学科的研究课题与日俱增本学科的研究课题与日俱增机械学科与其他学科的交叉渗透作用增强：机械学科与其他学科的交叉渗透作用增强：与电子工程、计算与电子工程、计算机科学、控制工程、材料科学、生物医学相互渗透，诞生了若机科学、控制工程、材料科学、生物医

19、学相互渗透，诞生了若干新学科。如机械电子学、仿生机械学、机器人机械学、机械干新学科。如机械电子学、仿生机械学、机器人机械学、机械CAD。新机构不断涌现新机构不断涌现-如自控机构、机器人机构、仿生机构、柔如自控机构、机器人机构、仿生机构、柔性及弹性机构、机电气液综合机构等。性及弹性机构、机电气液综合机构等。注重机械的动力性能注重机械的动力性能-在机械分析与综合时，由只考虑运动在机械分析与综合时，由只考虑运动性能过渡到同时考虑其动力性能。性能过渡到同时考虑其动力性能。 5倍音速的飞机、几十万吨的轮船、米级打击精度、细胞克隆操作、磁悬浮列车、低噪声潜艇考虑到机械的动态特性考虑到机械的动态特性-机械在

20、运动过程中，构件的振动和机械在运动过程中，构件的振动和弹性变形、运动副的间隙和构件弹性变形、运动副的间隙和构件 尺度误差，对运动及动力性能尺度误差，对运动及动力性能的影响。的影响。 太空探险、水平钻探、深海采矿、打捞作业、血管清理机械学科与其他学科的交叉渗透作用增强：机械学科与其他学科的交叉渗透作用增强：与电子工程、计算与电子工程、计算机科学、控制工程、材料科学、生物医学相互渗透，诞生了若机科学、控制工程、材料科学、生物医学相互渗透，诞生了若干新学科。如机械电子学、仿生机械学、机器人机械学、机械干新学科。如机械电子学、仿生机械学、机器人机械学、机械CAD。连杆机构连杆机构-重视了空间连杆机构、多杆多自由度机构、连杆重视了空间连杆机构、多杆多自由度机构、连杆机构弹性动力学和动力平衡研究。机构弹性动力学和动力平衡研究。齿轮机构齿轮机构-发展了齿轮啮合原理、提出了许多性能优异的新发展了齿轮啮合原理、提出了许多性能优异的新型齿廓曲线和新型传动、加速了对高速齿轮、精密齿轮、微型型齿廓曲线和新型传动、加速了对高速齿轮、精密齿轮、微型齿轮的研究。齿轮的研究。凸轮机构凸轮机构-十分重视