机械原理课程教案ch01

1、机械原理机械原理 Theory of Machines and Mechanisms 皖西学院机械与电子工程学院皖西学院机械与电子工程学院宋诚生宋诚生第一章 绪论第二章 机构的结构分析第三章 平面机构的运动分析第四章 平面机构的力分析第五章 机械的效率和自锁第六章 机械的平衡第七章 机械的运转及其速度波动的调节第八章 平面连杆机构及其设计第九章 凸轮机构及其设计第十章 齿轮机构及其设计第十一章 齿轮系及其设计第十二章 其他常用机构第十三章 机械系统的方案设计目录选用教材：选用教材： 孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理（第八版）. 北京：高等教育出版社.2013. 注：本课件是在西北工业大学葛文杰教

2、授编写的原课件基注：本课件是在西北工业大学葛文杰教授编写的原课件基础上整理的，在此表示衷心感谢！础上整理的，在此表示衷心感谢！参考资料：参考资料：1 郑文纬，吴克坚.机械原理（第七版）.北京： 高等教育出版社.1997.2 申永胜.机械原理教程（第二版）.北京：清华大学出版社.2006.3 邹慧君.机械原理课程设计手册（第二版）.北京：高等教育出版社. 2010. 4 陈作模.机械原理学习指南(第五版). 北京：高等教育出版社.2008.5 葛文杰.机械原理作业集（第三版）.北京：高等教育出版社.2013.第一章第一章 绪绪 论论1-1 本课程研究的对象及内容本课程研究的对象及内容1-2 学习

3、本课程的目的学习本课程的目的1-3 如何进行本课程的学习如何进行本课程的学习1-4 机械原理学科发展现状简介机械原理学科发展现状简介1-1 1-1 本课程研究的对象及内容本课程研究的对象及内容1研究对象机械是机构和机器的总称。实例：工件自动装卸装置六自由度工业机器人2研究内容 机构是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置。 机器是指一种执行机械运动装置，可用来变换和传递能量、物料和信息。 研究内容是有关机械的基本理论问题。内燃机控制系统控制系统示示教教板板操操作作机机1-2 1-2 学习本课程的目的学习本课程的目的1-3 1-3 如何进行本课程的学习如何进行本课程的学习 课程地位，任务及作用课

4、程地位，任务及作用 学习目的学习目的 掌握本课程的特点掌握本课程的特点 注重理论联系实际注重理论联系实际 逐步建立工程观点逐步建立工程观点 认真对待每个教学环节认真对待每个教学环节 是指一种执行机械运动装置，可用来变换和传递能量、物料和信息。 如常见的机构有齿轮机构、连杆机构、带传动机构、链传动机构、凸轮机构、螺旋机构等。（1 1）机构）机构机器和机构的概念机器和机构的概念是指一种用来传递与变换运动和力的可动装置。 这些机构一般认为是由刚性构件组成的。而现代机构中除了刚性构件以外，还可能有弹性构件、柔性构件和电、磁、液、气、声、光等元件。 故这类机构称为广义机构；而由刚性构件组成的机构就称为狭

5、义机构。机构（2 2）机器）机器机器例如：电动机、内燃机用来变换能量；汽车、起重机用来传递物料；计算机、打印机用来变换信息。 由于各种机器的主要组成部分都是各种机构，所以可以说，机器乃是一种可用来变换或传递能量、物料与信息的机构组合。 机器按其用途可分为两类：凡将其他形式的能量转换为机械能的机器称为原动机；凡利用机械能来完成有用功的机器称为工作机。（3 3）机器的结构）机器的结构 传统的机器由如下三个部分组成：原动部分传动部分执行部分机床用来变换物料的状态；现代机器一般由如下四个部分组成：机器和机构的概念机器和机构的概念(2/3)控制部分原动部分传动部分执行部分 而现代先进的机器则由以下五个部

6、分组成：位形检测控制系统驱动-传动机构执行机构智能系统工作系统机器和机构的概念机器和机构的概念(3/3)有关机械的基本理论有关机械的基本理论（1 1）机构的结构分析）机构的结构分析 1）研究机构是怎样组成的，其组成对运动的影响，以及机构具有确定运动的条件。2）研究机构的组成原理及机构的结构分类。3）如何绘制机构运动简图的问题。（2 2）机构的运动分析）机构的运动分析 介绍对机构进行运动分析（包含位移、速度及加速度分析）的基本原理及方法。（3 3）机器动力学）机器动力学 1）分析机器在运转过程中其各构件的受力情况，以及这些力的作功情况。（5 5）机械传动系统运动方案的设计）机械传动系统运动方案的

7、设计 研究在进行具体机械设计时机构的选型、组合、变异及机械传动系统运动方案的设计等问题。（4 4）常用机构的分析与设计）常用机构的分析与设计 研究常用机构（如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等）的类型、工作原理及运动特性分析和机构设计的基本原理及方法。有关机械的基本理论有关机械的基本理论(2/2) 2）研究机器在已知外力作用下的运动、机器速度波动的调节和不平衡惯性力的平衡问题。 本课程的地位、任务及作用本课程的地位、任务及作用 机械原理是研究机械基础理论的一门科学，是机械类各专业的一门主干技术基础课程，在创新设计机械所需的知识结构中也占有核心地位。（1 1）地位）地位（2 2）任务）任务 本课程的

8、任务是使学生掌握机构学和机器动力学的基本理论、基本知识和基本技能，学会各种常用基本机构的分析和综合方法，并具有按照机械的使用要求进行机械传动系统方案设计的初步能力。（3 3）作用）作用 在培养高级机械工程技术人才的全局中，本课程不仅为学生学习相关技术基础和专业课程起到承前起后的作用，而且为今后从事机械设计和研究工作起到增强适应能力和开发创新能力的作用。掌握本课程的特点掌握本课程的特点 本课程要用到物理、数学、力学、机械制图、工程材料及机械制造基础等先修课程的知识，尤其是理论力学的知识。 但并不是这些课程的简单重复和堆砌，而是要引导学生如何应用所学的知识解决工程实际中所遇到的问题。 所以本课程的

9、学习不同于理论课程的学习，也不同于专业课，而具有一定的理论系统性及逻辑性和较强的工程实践性的特点。 因此，在学习本课程时应注意掌握基本的概念、原理及机构的分析与综合的方法。注重理论联系实际注重理论联系实际 本课程并不是研究某种具体的机械，而是着重研究一般机械的共性问题，即机构的结构分析和综合的基本理论和基本的方法。这些基本理论和方法是紧密为工程服务的。 因此，在本课程的学习过程中，一方面要注意这些理论和方法在理论上建立和推演的严密性和逻辑性，另一方面更要注意这些理论和方法如何在工程实际中的应用。 此外还应随时留意日常生活和生产中遇到的各种机械，以丰富自己的感性认识；并用所学到的理论和方法认识分

10、析这些机械，以加深理解，使理论和实践相互促进。初步建立工程观点初步建立工程观点 本课程要用到很多与工程有关的名词、符号、公式、标准及参数和对机械研究的一些常用的简化方法，如倒置、反转、转化、当量、等效、代换等。 在机构分析与综合中，除解析法外还介绍图解法、实验法以及试凑等一些工程中实用的方法。 在学习时，对名词应正确理解其含义，对公式应着重于应用，而对方法则着重掌握其基本原理和作法。 另外，实际工程问题涉及多方面的因素，其求解可采用多种方法，其解一般也不是唯一的。这就要求设计者具有分析、判断、决策的能力，要养成综合分析、全面考虑问题的习惯和科学严谨、一丝不苟的工作作风。认真对待教学的每一个环节

11、认真对待教学的每一个环节 本课程全部教学工作的完成，需要自学、听课、习题课、实验课、课后作业、答疑和考试，以及课程设计等教学环节。要学好这门课，必须对每个教学环节予以充分重视。1-4 1-4 机械原理学科发展现状简介机械原理学科发展现状简介随着宇航技术、核技术、海洋开发等高新技术的发展和计算机技术的普遍应用，极大的促进了机械行业的迅猛发展。这也带动了机械原理学科的发展。因此，近些年来机械原理学科也创立了不少新的理论和研究方法，开拓了一些新的研究领域，出现了很多新的研究分支，主要表现在：1.在在20世纪末发展起来的计算机辅助机构分析与设计将更为世纪末发展起来的计算机辅助机构分析与设计将更为完善。

12、完善。将机构学知识结合人工智能理论，构建机构分析与设计的专家系统，将得到进一步发展。 基于Web的远程网络机构设计系统已出现，利用世界各地的专家知识和经验，开展多专家协同的异地设计，在本世纪将推动机构学理论的高速发展。 2.对机构学的基础理论研究将有新的进展和突破。对机构学的基础理论研究将有新的进展和突破。以智能机械和微机械为代表的新型机械系统，将需要构建新的机构学理论。例如，微型机械并不是将传统机械直接微型化，而是涉及多学科的综合技术的应用。目前已研制出210m100m的滑块，直径为60m的静电电机，由原子直接排列而成的纳米齿轮，供情报收集的蚊子机器人等等。而微型人造卫星、可在人的血管中爬行的机器人以及进行眼科手术的微型机械手等也都已经或即将见诸应用。它们的出现，推动了处于机械原理学科前沿的微型机构学分支的产生。3.机构学研究已渗透到生物学研究领域，仿生机构将得到机构学研究已渗透到生物学研究领域，仿生机构将得到进一步完善和发展。进一步完善和发展。通过对人的手指、手腕和手臂的研究，已研制出各种多自由度的机械假手，造福人类。另外，通过研制蛇形机构来探测管道故障；研究鱼游机构来解决深水探测问题；研制各种类型的两足、四足、六足步行机，完成各种地形甚至是其他星球表面的探测任务。这些研究有利于创造出新颖的、具有特殊功能的新机构来。以上分析仅是本门学科新近发展的一部分。机械原理