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机械原理教案 山东大学机械工程学院 机械原理教学组 绪论 §0－1 研究对象 机械 （机械原理——机器理论与机构学） （一）机器 ——机器和机构的总称 实例： 单缸内燃机 燃气热能=曲轴转动的 机械能 实例： （2）牛头刨床 利用机械能做功 实例： （3）洗衣机 利用机械能做功 实例： （4）机器人 完成有用的机械功 2.共同特征： （1）多种材料制作、装配的组合体； （2）各运动单元之间具有确定的相对运动； （3）完成有用的机械功或转换机械能。 机器分类 ① 动力机器——将其他形式的能转化为机械能 （内燃机、电动机等） ② 工作机器——完成有用的机械功或搬运物品 （切削机床、轧钢、起重、织布、包装、运输机 等） ③ 信息机器——完成信息的传递与转换（复印、 打印、传真、照相、绘图机等） （二）机构 实例： （1）曲柄滑块机构 （2）凸轮机构 （3）齿轮机构 2.特点： 具有机器的前两个特征，而无第三个特征 （三）机器与机构的关系： 1、仅从组成和运动两方面看， 二者无区别； 2、机构是机器的组成部分，一部机器可以 包含多个机构（如内燃机），也可只含一个机构（如洗衣机）。 二. 名词介绍： 1、工作机——用来完成有用机械功的机器（如：洗衣机、刨床、车床等） 2、原动机——把其他形式的能量转换成机械能的机器（如：内燃机、蒸气机等） 3、机组——互相配合的工作机、原动机，有时加 上独立的传动系统（如：减速器） §0－2 内容、目的 一、内容： 1、机构的结构分析——组成原理，运动的可能性、 确定性判定； 2、常用机构分析、设计——常用机构介绍（组成、 工作原理、特性、运动分析与力分析、设计等）； 3、机构选型和机构组合系统设计——选择机构及 组合成系统的设计方法； 4、系统运动质量分析——运动品质的分析、评价。 二、目的： 1、打好理论基础，进行必要的基本技能 训练； 2、为我国机械工业发展，创造更多、更 新、品质高、性能好的机械设备。 0－3 学科发展趋势 1、机构的结构理论与新型机构 2、平面与空间机构——机器人机构 3、凸轮机构 4、间歇运动机构 5、组合机构 6、机械动力学 7、机构的最优化技术 8、仿生机构学 9、微型机械 10、机构系统设计 第一章：机构的结构分析 提出问题： 1、机构 怎样组合？ 2、如何表达机构的这种相对运动关系？ 3、什么条件下才具有确定的相对运动？ §1－1 平面机构的组成 （机构是构件通过有机的连接形成的） 一、零件与构件 ?1、零件——制造的单元 ?2、构件——运动的单元 ?二者关系： 构件本身可以是一个单独 的零件，也可由多个零件 刚性连接而成。 二、运动副（有机的连接） 定义： 两个构件直接接触且有一定相对运动的连接 2、实例： 凸轮接触处 轴和轴承 刨头与导轨 齿轮轮齿间 3、运动副元素： 运动副中参与接触的点、线或面 4、分类： （1）根据运动副元素分： ①低副（面接触） 转动副、移动副 ②高副（点、线接触）如轮齿间、凸轮轮廓与从动件接触处等。 （2）根据构件的运动形式分： ①平面运动副 ②空间运动副 5、自由度与约束： （1）自由度——机构或构件的活动度 （独立运动参数的数目） （2）约束——移动副带来的对构件运动的限制 （3）运动副产生的约束数： 低副： a)转动副：带来2个约束， 保留1个自由度； b)移动副：带来2个约束， 保留1个自由度 ②高副： 带来1个约束， 保留2个自由度。 三、运动链 1、定义：两个以上构件通过运动副联结而成的可动系统。 2、分类： （1）闭链： 组成运动副的每个构件至少包含两个运 动副元素，构件形成封闭系统； （2）开链： 有的构件只包含一个运动副元素。 四、机构 1、定义： 运动链中固定某一构件，而另一个或几个构 件按给定规律运动时，其余构件随之作确定的相 对运动，这种运动链便成为机构。 （或说：机构是具有确定运动的运动链） 2、机构的组成： 机架——固定不动的构件 原动件——按给定运动规律运动的构件 从动件——除原动件以外的其余的构件 3、分类： （1）平面机构 ——机构中构件的相对运动是平面运动 （2）空间机构 ——机构中构件的相对运动不是平面运动 §1－2 平面机构运动简图 运动简图： 不考虑构件和运动副的具体结构，只考 虑与运动有关的运动副的类型和构件的运动 尺寸，用简单的线条和规定的符号按比例画 出的表示机构运动的简单图形。 一、运动副、构件的表示方法（GB4460－84） 1、运动副表示法： （1） 转动副 （2） 移动副 （3） 高副 2、构件的表示法: （1） 两副件： 转动副位置不变，移动副相对移动方向不变 （2） 多副件： （3） 习惯表示： 凸轮和滚子——习惯画出全部轮廓； 齿轮高副——习惯画出节圆或再在节圆上添加两段齿