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1、机械专业系列课程教学软件之一机 械 原 理机构的结构分析机构的结构分析 平面机构的运动分析平面机构的运动分析 平面机构的力分析平面机构的力分析 机械机械的的效率效率和和自锁自锁 机械的平衡机械的平衡 机械的速度波动及其调节机械的速度波动及其调节平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设计 凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计 齿轮机构及其设计齿轮机构及其设计 齿轮系及其设计齿轮系及其设计 其他常用机构其他常用机构 机械传动系统的方案设计机械传动系统的方案设计绪论教学环节：1、课堂授课（64学时）2、实验教学（8学时）3、课程设计（1周，结课后进行）考核：1、平时成绩（态度+作业+出勤）10-20 2、
2、实验成绩（10）3、期末考试（70-80）第2章 机构的结构分析 第1章 绪论1-1 本课程研究的对象及内容1-2 学习本课程的目的1-3 如何进行本课程的学习1-4 机械原理学科发展现状2-1 机构结构分析的内容及目的2-2 机构的组成 1、明确本课程的研究对象、研究内容2、重点是重点是弄清机器与机构、构件、运动副 运动链的概念，机构的组成要素3、难点是难点是机械原理学科的发展趋势学习提示：学习提示：第1章 绪 论 1.1.通过本课程的学习我们将学到什么？通过本课程的学习我们将学到什么？2.2.为什么要学习这门课程为什么要学习这门课程?3.3.如何学好本课程如何学好本课程?为什么学为什么学？
3、学什么学什么?如何学？如何学？1-1 本课程研究的对象及内容机械机械机器和机构的总称机器和机构的总称研究对象：机械有关机械的一些基本理论问题内燃机内燃机的组成 1 1 缸体（机架）缸体（机架）2 2 活塞活塞 3 3 连杆连杆 4 4 曲轴曲轴 5 5 推杆推杆 6 6 凸轮凸轮 7 7、8 8 大、小齿轮大、小齿轮 9 9、1010进、排气阀进、排气阀 当缸体1内燃烧的气体膨胀时，推动活塞2作往复移动，经过连杆3转变为曲轴的连续转动 凸轮轴上的齿轮7，曲轴上的齿轮8和缸体1组成传动部分，曲轴转动通过齿轮将运动传给凸轮轴 凸轮轴转动，使得气阀以一定的规律按时启闭，分别控制进气（吸入燃气）和排气
4、（排出尾气）内燃机工作原理 1.主体部分：“活塞2、连杆3、曲轴4、缸体1”（平面连杆机构）3.进排气控制部分：“缸体1、凸轮6、推杆5”（凸轮机构）2.传动部分：“缸体1、齿轮7，8”（齿轮机构）机器的特征：机器的特征：1 1人为的实物组合人为的实物组合 2 2各运动实体之间具有确定的相对运动各运动实体之间具有确定的相对运动 （能够实现预期的机械运动能够实现预期的机械运动 ）3能代替或减轻人类的劳动做有用功、能代替或减轻人类的劳动做有用功、变变换换 或传递能量、物料和或传递能量、物料和信息信息 完成有用功的机器完成有用功的机器工作机工作机 （机床、起重机、轧钢机、纺织机、搅拌机等）（机床、起
5、重机、轧钢机、纺织机、搅拌机等）将其他形式的能量转换为机械能的机器将其他形式的能量转换为机械能的机器原动机原动机 （内燃机、蒸汽机、电动机等）（内燃机、蒸汽机、电动机等）传递或变换信息传递或变换信息 （照相机、打字机、录音机、计算机等（照相机、打字机、录音机、计算机等 ）机器 根据某种使用要求而 设计的一种执行机械 运动的装置，可用来 变换或传递能量、物 料和信息机构是一种用来传递 运动和力以及进 行运动形式转换 的装置机构：机构：只具有机器的前两个特征只具有机器的前两个特征 “连杆机构”（主体机构）内燃机内燃机 “齿轮机构”（传动机构）“凸轮机构”（控制机构）机构机构常用机构：连杆机构、凸轮
6、机构、齿轮机构等连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等其他机构：组合机构、广义机构（含有电磁元件、组合机构、广义机构（含有电磁元件、气动液压元件、光敏元件、热敏元件的机构）气动液压元件、光敏元件、热敏元件的机构）结构分析结构分析机构的分析 运动分析运动分析 力分析力分析 常用机构的应用特点及分类常用机构的应用特点及分类常用机构的分析与设计 运动和传力特性的评定及分析计算运动和传力特性的评定及分析计算 按给定运动要求确定机构尺寸的方法按给定运动要求确定机构尺寸的方法 机器动力学 机器在运转过程中各构件的受力机器在运转过程中各构件的受力 机器在已知外力作用下的运动机器在已知外力作用下的运动机构的选型及机械
7、传动系统运动方案的设计 本课程研究的内容:机械的分析与综合机械的分析与综合1-2 学习本课程的目的 定位：一门主干课程 是机械设计、机床概论、机械制造工艺等机械性质专业课的先修课程1.为学习机械类专业课打好理论基础2.为现有机械的革新和使用打下基础3.为创造新机器打基础1-3 如何进行本课程的学习 1 了解课程特点 是一门技术基础课，比物理、理力等课程更为结合实际 对机械的共性问题和各种常用机构进行探讨 2 注意学习方法 平时多观察 理论与实际相结合 逻辑思维形象思维1-4 机械原理学科发展现状机构学的迅速发展机构学的迅速发展 多杆多自由度的平面机构 空间机构 包含挠性构件的组合机构 机电液一
8、体化的机构 仿生机械的发展仿生机械的发展 宇宙飞船上用于回收卫星的机械臂 核电站安装设备及深海海底作业的机器人微型机械的发展微型机械的发展 在人腹腔内进行外科手术的手术刀 在人血管中爬行的微型机器人计算机辅助设计、优化设计渐趋成熟计算机辅助设计、优化设计渐趋成熟 MATLAB、ADAMS等应用软件高速机械的动力特性的研究高速机械的动力特性的研究 机构的弹性动力学 高速重载的高副机构热变形问题 运动副间隙引起的冲击、振动、噪声 对机构运动精度及误差的研究第2章 机构的结构分析 2-1 机构结构分析的内容及目的1.了解机构的组成、绘制常用机构的机构运动简图2.探讨机构具有确定运动的条件3.根据结构
9、特点进行机构的结构分类2-2 机构的组成ZZ 构件可是单一整体，也可以是多个元件的组合1 连杆体2 螺栓3 螺母4 防松元件5 连杆盖一 构件与零件构件:独立运动的单元体机器机构构件零件零件:加工制造的单元体 1 1、运动副、运动副 两构件直接接触，并具有确定的相对运动的联接二 运动副 a.按构成运动副的两构件之间的相对运动分平面运动副空间运动副低低副副高高副副螺螺旋旋副副球球面面副副球球销销副副移移动动副副转转动动副副2 2、运动副的分类、运动副的分类平面运动副(两构件只能做相对“平面运动”)例如：例如：活塞与缸体、活塞与连杆等活塞与缸体、活塞与连杆等平面运动副平面运动副1 1）低副：）低副
10、：凡通过面接触构成的运动副凡通过面接触构成的运动副转动副（铰链）2 2）高副：）高副：凡通过点、线接触构成的运动副凡通过点、线接触构成的运动副移动副例如：活塞与缸体例如：活塞与缸体例如：齿轮副、凸轮副、车轮与钢轨等例如：齿轮副、凸轮副、车轮与钢轨等空间运动副球面副与螺旋副由两个构件直接接触而组成的可动联接参与接触而构成运动副的点、线、面称为运动副元素参与接触而构成运动副的点、线、面称为运动副元素低副 两个构件通过面接触而构成 的运动副高副 两个构件通过点或线接触而 构成的运动副转动副 构成低副的两构件之间的 相对运动为转动移动副 构成低副的两构件之间的 相对运动为移动b.按运动副引入约束数目分
11、 级副 引入一个约束 级副 引入两个约束 级副 引入三个约束 级副 引入四个约束 级副 引入五个约束约束：对独立运动的限制 用运动副联接起来的相对可动的构件系统称为运动链 闭链 开链三 运动链与机构 若干构件通过运动副联接而成的可动系统称运动链 若将运动链中的一个构件固定，运动链则成为机构。若将运动链中的一个构件固定，运动链则成为机构。机构中构件的分类机构中构件的分类：1 1、机架（描述运动的参考系）、机架（描述运动的参考系）2 2、原动件（运动规律已知的构件）、原动件（运动规律已知的构件）3 3、从动件、从动件(随原动件运动的其余活动构件）随原动件运动的其余活动构件）在在机构中机构中固定的构件机架已知运动规律独立运动的构件 原动件其余活动构件从动件组成机构的四大要素：组成机构的四大要素：机架、原动件、从动件和运动副小结：1 机械是机器与机构的总称机械是机器与机构的总称2 组成机构的要素组成机构的要素 构件和运动副 构件机构运动的单元运动副两构件直接接触并能产生 一定的相对运动的联接 转动副 低副运动副 移动副 高副高副原动原动件、从动件、机架件、从动件、机架3 3 机构：机构：是用运动副将构件彼此联接起来的，有一个构件为机架的、具有确定相对运动的构件系统。