【正文】 和作用。二、主要內(nèi)容1．機(jī)械原理課程的研究對(duì)象機(jī)械原理（Theory of Machines and Mechanisms）是以機(jī)器和機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，是一門(mén)研究機(jī)構(gòu)和機(jī)器的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)力設(shè)計(jì)，以及機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的技術(shù)基礎(chǔ)課。機(jī)械原理是研究機(jī)器的共性理論，必須對(duì)機(jī)器進(jìn)行概括和抽象 內(nèi)燃機(jī)與機(jī)械手的構(gòu)造、用途和性能雖不相同，但是從它們的組成、運(yùn)動(dòng)確定性及功能關(guān)系看，都具有一些共同特征：（1）人為的實(shí)物（機(jī)件）的組合體。（3）能完成有用機(jī)械功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能。最常見(jiàn)的機(jī)構(gòu)有連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、開(kāi)式鏈機(jī)構(gòu)等。（2）組成它們的各部分之間都具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。3 機(jī)械原理課程的地位和作用機(jī)械原理是以高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)及理論力學(xué)等基礎(chǔ)課程為基礎(chǔ)的，研究各種機(jī)械所具有的共性問(wèn)題；它又為以后學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)和有關(guān)機(jī)械工程專業(yè)課程以及掌握新的科學(xué)技術(shù)成就打好工程技術(shù)的理論基礎(chǔ)。在教學(xué)中起著承上啟下的作用，占有非常重要的地位。在學(xué)習(xí)本課程時(shí)，應(yīng)把重點(diǎn)放在掌握研究問(wèn)題的基本思路和方法上，著重于創(chuàng)新性思維的能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。從基礎(chǔ)課到技術(shù)基礎(chǔ)課，學(xué)習(xí)的內(nèi)容變化了，學(xué)習(xí)的方法也應(yīng)有所轉(zhuǎn)變；要理解和掌握本課程的一些內(nèi)容，要解決工程實(shí)際問(wèn)題，要進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)，單靠邏輯思維是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須發(fā)展形象思維能力。在學(xué)習(xí)本課程的過(guò)程中，要注意把高等數(shù)學(xué)、物理、理論力學(xué)和工程制圖中的有關(guān)知識(shí)運(yùn)用到本課程的學(xué)習(xí)當(dāng)中。三、難點(diǎn)分析機(jī)器與機(jī)構(gòu)的概念、區(qū)別與聯(lián)系四、課后習(xí)題答案11 答：1）機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)傳遞機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的構(gòu)件組合體。2）機(jī)器是在組成它的實(shí)物間進(jìn)行確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，完成能量轉(zhuǎn)換或做功的多件實(shí)物的組合體。3）機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。、用途、外型完全不同的機(jī)器。但后者可以實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換而前者不具備此作用。2）機(jī)構(gòu)的綜合：包括常用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。能夠?qū)?shí)際機(jī)構(gòu)或機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖繪制成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；能看懂各種復(fù)雜機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；能用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖表達(dá)自己的設(shè)計(jì)構(gòu)思。能自如地運(yùn)用平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度。4．了解機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析的方法。二、主要內(nèi)容 1機(jī)構(gòu)的組成 1．構(gòu)件與零件構(gòu)件：是運(yùn)動(dòng)的單元體。零件：是制造的單元體。運(yùn)動(dòng)副元素：兩構(gòu)件直接接觸的部分。約束：對(duì)構(gòu)件的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所加的限制。運(yùn)動(dòng)副的分類：1）按運(yùn)動(dòng)副引入的約束數(shù)分類引入1個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副稱為1級(jí)副，引入2個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副稱為2級(jí)副，引入3個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副稱為3級(jí)副，引入4個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副稱為4級(jí)副，引入5個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副稱為5級(jí)副。高副：構(gòu)件與構(gòu)件之間為點(diǎn)、線接觸?？臻g運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)。閉式運(yùn)動(dòng)鏈（閉鏈）：運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng)。在運(yùn)動(dòng)鏈中，如果將某一個(gè)構(gòu)件加以固定，而讓另一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果運(yùn)動(dòng)鏈中其余各構(gòu)件都有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則此運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)。平面機(jī)構(gòu)： 組成機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)均在同一平面內(nèi)或在相互平行的平面內(nèi)。2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)器是由機(jī)構(gòu)組成，因此，在對(duì)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，還是構(gòu)思新機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方案和對(duì)組成新機(jī)械的各種機(jī)構(gòu)作進(jìn)一步的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力設(shè)計(jì)時(shí)，需要一種表示機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)明圖形——機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。它與原機(jī)械具有完全相同運(yùn)動(dòng)特性。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖的繪制步驟：、組成情況和運(yùn)動(dòng)情況；，分析兩構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，以確定運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目；；(=實(shí)際尺寸(m)/圖示長(zhǎng)度(mm))，用機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖符號(hào)，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。在原動(dòng)件上標(biāo)出箭頭以表示其運(yùn)動(dòng)方向。機(jī)構(gòu)的自由度取決于活動(dòng)構(gòu)件的數(shù)目、聯(lián)接各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目。當(dāng)用ph個(gè)高副、pl個(gè)低副聯(lián)接成運(yùn)動(dòng)鏈后，這些運(yùn)動(dòng)副共引入了2pl+ph個(gè)約束。3．計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度的注意事項(xiàng)(1)復(fù)合鉸鏈定義：兩個(gè)以上構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱為復(fù)合鉸鏈。局部自由度經(jīng)常發(fā)生的場(chǎng)合：滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦?xí)r添加的滾子；軸承中的滾珠。(3)虛約束在特定幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下，某些運(yùn)動(dòng)副所引入的約束可能與其他運(yùn)動(dòng)副所起的限制作用一致，這種不起獨(dú)立限制作用的重復(fù)約束稱為虛約束。機(jī)構(gòu)中的虛約束都是在一定的幾何條件下出現(xiàn)的，如果這些幾何條件不滿足，則虛約束將變成有效約束，而使機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)。4．機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)等于機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)。由于機(jī)架的自由度為零，每個(gè)原動(dòng)件的自由度為1，而機(jī)構(gòu)的自由度等于原動(dòng)件數(shù)，所以，從動(dòng)件系統(tǒng)的自由度必然為零。基本桿組：不可再分的自由度為零的構(gòu)件組合稱為基本桿組，簡(jiǎn)稱基本組。在進(jìn)行新機(jī)械方案設(shè)計(jì)時(shí)，可以按設(shè)計(jì)要求根據(jù)機(jī)構(gòu)的組成原理，創(chuàng)新設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)。2．平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析對(duì)已有機(jī)構(gòu)或已設(shè)計(jì)完的機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和力分析時(shí)，首先需要對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，即將機(jī)構(gòu)分解為基本桿組、原動(dòng)件和機(jī)架，結(jié)構(gòu)分析的過(guò)程與由桿組依次組成機(jī)構(gòu)的過(guò)程正好相反。拆桿組時(shí)應(yīng)遵循的原則：從傳動(dòng)關(guān)系離原動(dòng)件最遠(yuǎn)的部分開(kāi)始試拆；每拆除一個(gè)桿組后，機(jī)構(gòu)的剩余部分仍應(yīng)是一個(gè)完整的機(jī)構(gòu)；試拆時(shí)，按二級(jí)組試拆，若無(wú)法拆除，再試拆高一級(jí)別的桿組。概念：用低副代替高副方法：用含兩個(gè)低副的虛擬構(gòu)件代替高副高副低代必須滿足的條件： 對(duì)于一般的高副機(jī)構(gòu)，在不同位置有不同的瞬時(shí)替代機(jī)構(gòu)。四、課后習(xí)題答案21 答：構(gòu)件是機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)單元，零件是加工制造單元。其運(yùn)動(dòng)副的直接接觸部分叫運(yùn)動(dòng)副元素。運(yùn)動(dòng)副可按運(yùn)動(dòng)副元素分為高副、低副。按構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面分為平面運(yùn)動(dòng)副和空間運(yùn)動(dòng)副。23 略 24 略 25 略26 a)F＝33－24＝1 b)F＝33－24＝1 c)F＝3n－2P－PLH＝33－24＝1 27 F＝37－29－2＝1 28 a)n＝7 PL＝10Ph＝0F＝37－210＝1 b)B局部自由度 n＝3 PPL＝3 PPh＝2F＝33－23－2＝1 c)B、D局部自由度 n＝3 L＝3 L h＝2F＝33－23－2＝1 P＝4F＝33－24＝1 e)n＝5 P＝7F＝35－27＝1 d)n＝3Lf)A、B、C、E復(fù)合鉸鏈 n＝7 PL＝10F＝37－210＝1 g)A處為復(fù)合鉸鏈 n＝10 PL＝14F＝310－214＝2 h)B局部自由度 n＝8 PL＝11 Ph＝1F＝38－211－1＝1 i)B、J虛約束C處局部自由度 n＝6 P39。(2)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的: 無(wú)論是設(shè)計(jì)新的機(jī)械，還是為了了解現(xiàn)有機(jī)械的運(yùn)動(dòng)性能，都是十分必要的，而且它還是研究機(jī)械動(dòng)力性能的必要前提。本章將對(duì)這兩種方法分別加以介紹，且僅限于研究平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。 圖解法及其特點(diǎn)：圖解法就是在已知機(jī)構(gòu)尺寸及原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的情況下，根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，按選定比例尺進(jìn)行作圖求解的方法。當(dāng)需要簡(jiǎn)捷直觀地了解機(jī)構(gòu)的某個(gè)或某幾個(gè)位置的運(yùn)動(dòng)特性時(shí)，采用圖解法比較方便，而且精度也能滿足實(shí)際問(wèn)題的要求。 解析法及其特點(diǎn)：平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的解析法有很多種，而比較容易掌握且便于應(yīng)用的方法有矢量方程解析法、復(fù)數(shù)法和矩陣法。第二節(jié) 用速度瞬心法作機(jī)構(gòu)的速度分析機(jī)構(gòu)速度分析圖解法又有速度瞬心法和矢量方程圖解法兩種。(1)速度瞬心的概念速度瞬心(簡(jiǎn)稱瞬心):若該點(diǎn)是互作平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)兩構(gòu)件上瞬時(shí)相對(duì)速度為零、或者說(shuō)絕對(duì)速度相等的重合點(diǎn)，故瞬心可定義為兩構(gòu)件上的瞬時(shí)等速重合點(diǎn)。今后將用符號(hào)pij表示構(gòu)件 i、j 間的瞬心。2)借助三心定理確定瞬心的位置：對(duì)于不通過(guò)運(yùn)動(dòng)副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件間的瞬心位置，可借助三心定理來(lái)確定；而三心定理是說(shuō)：三個(gè)彼此作平面平行運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的三個(gè)瞬心必位于同一直線上。具體求解方法以下例來(lái)加以說(shuō)明。同時(shí)，速度瞬心法不能用于機(jī)構(gòu)的加速度分析。在對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度和加速度分析時(shí)，首先要根據(jù)運(yùn)動(dòng)合成原理列出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的矢量方程，然后再按方程作圖求解。解: :VC = VB + VCB方向： ⊥CD ⊥AB ⊥CB大小： ? ω1LAB ? 上述各矢量方程式中,包括大小和方向在內(nèi)共有6個(gè)變量,現(xiàn)式中僅有VC和VCB的大小未知,可以用圖解法求解。速度比例尺μv（= 實(shí)際長(zhǎng)度/圖示長(zhǎng)度）表示圖中每單位長(zhǎng)度所代表的速度大小，其單位為（）； b)選取速度極點(diǎn)。ω3=VC/LCD=pcμv/LCD 將pc平移到機(jī)構(gòu)圖上的C點(diǎn)，可知ω3為逆時(shí)針?lè)较?。b)分別過(guò)b點(diǎn)和c點(diǎn)作代表VEB和VEC的方向線，得交點(diǎn)e，矢量pe即代表VE。由理論力學(xué)可知，構(gòu)件2的運(yùn)動(dòng)可以認(rèn)為是由構(gòu)件2固定于構(gòu)件1上隨同構(gòu)件1的運(yùn)動(dòng)（牽連運(yùn)動(dòng)）與構(gòu)件2相對(duì)于構(gòu)件1的移動(dòng)（相對(duì)運(yùn)動(dòng)）所合成。作速度圖⑴確定速度比例尺μv ⑵選取速度極點(diǎn)p ⑶通過(guò)p點(diǎn)作代表VB2的矢量pb2(⊥AB且pb2=VB2/μv)⑷過(guò)b2點(diǎn)作VB3B2的方向線b2b3，過(guò)p點(diǎn)作VB3的方向線pb3，兩方向線交于b3，得速度圖pb2b3 求解ω3 ω3=VB3/LBC=pb3μv/LBC 將pb3平移到機(jī)構(gòu)圖上的B點(diǎn)，可知ω3為順時(shí)針?lè)较颉?．以曲柄搖塊機(jī)構(gòu)為例，介紹有移動(dòng)副的機(jī)構(gòu)的復(fù)數(shù)矢量法。2．以六桿機(jī)構(gòu)為例，簡(jiǎn)單介紹動(dòng)態(tài)靜力分析的圖解法。3．簡(jiǎn)介動(dòng)態(tài)靜力分析的解析法，為課程設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)難點(diǎn)是：對(duì)機(jī)構(gòu)的加速度分析，特別是兩構(gòu)件重合點(diǎn)之間含有哥氏加速度時(shí)的加速度分析。2）兩構(gòu)件之一靜止時(shí)，運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上瞬時(shí)絕對(duì)速度為0的點(diǎn)。36 確定瞬心位置4180。2b)k==3 24180。4d)k==6 23180。4f)k==6 2由VM方向可知VM不垂直于AM所以A不是瞬心。31334ωω=3p13p14p13p341Vc=ωlω3=CD1CD2）BC上速度為0的點(diǎn)就是他的瞬心p24V2min=ωl2min∴p24E⊥BE∴ E點(diǎn)速度最小3）Vc=0222。 拉直共線 ②j2=176。vvaB3= aB2 + aB3B2方向：⊥BC B→A ∥BC2w大?。海?lAB？c)ka有VB3=VB2VB2= VB1+ VB2B1方向：∥BC ⊥AB ∥AB 大?。?？vtvkvgvnaB2 = aB1 + aB2B1+ aB2B1方向：∥BC B→A ⊥AB向上 ∥AB 大小：？ωl1AB？w12lAB2w1VB2B1？ak=0 即VB2B1=0 AB⊥BC AB桿水平vvv310 a)VC =VB + VCB方向：⊥CD ⊥AB ⊥BC 大?。?？w1l1？w2=mbbcl2 w3=0 vnvtvnvtvnaC + aC = aB + aCB+ aCB方向：C→D ⊥CD B→A C→B ⊥BC222大小：3l3？1l12l？vtaCmapcteaCB=0 e2=0 3== l3l3b)擴(kuò)大構(gòu)件法 vvvVB3=VB2+VB3B2方向： ⊥BD ⊥AB ∥CD 大小： ？vtvnvgvkvnaB3 + aB3 = aB2 + aB3B2+ aB3B2方向：B→D ⊥BD B→A ∥CD 大小：0？ωl？11w12l1？0 w1l1mg=pbVB3=0 w3=0=w2w12l1ma=pb2c)擴(kuò)大構(gòu)件法 vvvVC1=VC2+VC1C2方向： ⊥AC ⊥CD ∥BC 大?。?2ω1lAC？？vtvtvnvgvnkaC1 + aC1 = aC2+aC2 + aC1C2+ aC1C2方向：C→A ⊥CD C→D ∥BC ⊥BC向下22ww大?。?lAC0？3lCD？2w1VC1C2w12lACma=pc1d)vvvVC =VB + VCB方向：⊥CD ⊥AB ⊥BC 大?。?？w1lAB？VCVCB=0 w2=0 w3= lCDvvvVF =VE + VFE方向：⊥FG ⊥EF ⊥EF 大?。?？w1lAB？VFEmVepVF=0 w5=0 w4== lEFlEFvnvtvnvtvnaC + aC = aB + aCB+ aCB方向：C→D ⊥CD B→A C→B ⊥BC22ww大?。?lCD？1lAB0？aaCBt 3=0 C=0 2=et311 vvvVC = VB + VCB lBCe方向：⊥CD ⊥AB ⊥BC 大?。?？w1l1？VCVCB=0 w2=0 w3= lCDVE = vnvtvnvtvnaC + aC = aB + aCB+ aCB方向：C→D ⊥CD B→A B→C ⊥BC22ww大?。?lCD？1lAB0？ 2pn1VBw1=60aaCBtC=0 2=etlBCaE=mape速度影像法312方向：∥BC ∥AD ∥CD 大?。?？vvvVC2 =VC1 + VC2C1V1？ vvvaC2 = aC1 + aC2C1方向：∥BC ∥AD ∥CD 大?。?？a1？313 解：∵3構(gòu)件以移動(dòng)副相連