《机械原理,,清华》课件

机械原理（清华大学版）本课程将深入探讨机械设计的基本原理和基础理论知识通过理论学习和实践应用相结合的教学方式，帮助学生全面掌握机械设计的基本知识和技能机械原理课程简介系统性从基础概念到实际应用全面系统地介绍机械学的基本原理,应用性重点分析机械设计与分析中的关键问题培养解决实际问题的能力,理论性深入探讨机械学的数学基础提高对复杂机械系统的分析能力,绪论从机械运动的历史发展概况开始，介绍机械原理学科的重要性和基本内容，为后续章节的学习做好铺垫机械运动的基本概念静止与运动平移运动与旋转运动12物体可以处于静止状态或运平移运动是物体各部分保持动状态静止意味着物体相相对位置不变的直线式运动对于参考系没有相对位置变旋转运动是物体围绕固定轴化，而运动则表示物体相对线做圆周运动参考系位置随时间而变化速度与加速度运动学与动力学34速度描述物体运动的快慢程运动学研究物体运动本身，度，加速度描述速度变化的不考虑引起运动的原因动大小和方向速度和加速度力学则研究导致物体运动的是机械运动分析的两个关键各种作用力及其效应参数机械学基本定律牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第三定律物体的运动状态只有在受到外力作用时物体受到外力的加速度与作用力成正比任何一个作用力都存在着一个大小相等、,才会发生改变静止的物体保持静止状与物体质量成反比外力越大加速度越方向相反的反作用力作用力与反作用,态运动的物体保持匀速直线运动状态大质量越大加速度越小力同时存在、同时作用于两个不同的物,;,体上理想机构与实际机构理想机构实际机构两者关系实际应用理想机构指在理想情况下运实际机构则需要考虑现实中理想机构可作为研究和设计实际机构的分析和设计是机行的机构它们忽略了现实存在的各种限制和影响因素的基础而实际机构则是理械原理课程的重点要求学,,,,世界中的各种因素如摩擦、如尺寸公差、装配偏差、表想机构在实际应用中的体现生能够将理想模型转化为能,误差等可用于进行初步分面粗糙度、润滑状态等以两者相互补充和发展够满足实际需求的可靠机构,,析和设计确保机构能正常可靠地工作机构及其分类链式机构平面机构由多个连杆构成的机构，可实机构的运动全部限制在一个平现复杂的运动方式，如机器人面内，如曲柄滑块机构、齿轮的关节式结构传动等空间机构换向机构机构的运动不限于一个平面，可以改变运动方向的机构，如可在三维空间内移动，如球面双曲面凸轮机构、摆杆机构等机构等静力学基础探讨力的基本概念、合成分解、平衡条件以及摩擦力的应用为后续的运动,,学和动力学分析奠定基础力的基本概念力的定义力的表示12力是造成物体形状或运动状力可用大小和方向两个数据态改变的原因它是一种向来完全描述，通常用箭头表量量，既有大小也有方向示力的作用点是力作用于物体的位置力的种类力的单位34力可分为接触力和距离力力的单位是牛顿，是由质N接触力如摩擦力、压力等是量、长度和时间三个基本量物体直接接触时产生的；距组成的离力如重力、弹力等是物体间相互作用产生的力的合成与分解分解力将一个作用于物体上的力分解成两个或多个相互垂直的分力这种方法可以简化分析和计算,合成力将两个或多个作用于同一物体的力合成为一个等效的单一力这样可以更方便地分析和计算,三角形法则使用三角形法则可以直观地计算出作用于物体上的合力的大小和方向力的平衡条件力的合成与分解平衡方程的建立受力分析与计算通过将力在不同方向上进行合成和分解，根据物体受力的情况，可以建立力的平通过分析物体所受各个力的大小和方向，可以找到保持物体静止或均匀直线运动衡方程，从而确定满足静力平衡的条件并进行数学计算，可以得出满足平衡条的力的平衡条件件的解摩擦力及其应用摩擦力的定义摩擦力的种类摩擦力的应用摩擦力的控制摩擦力是当两个接触面相对主要包括滑动摩擦、滚动摩摩擦力在机械设计中具有广通过选择合适的材料、表面运动时产生的阻碍力这种擦和静止摩擦不同类型的泛应用如制动系统、传动处理和润滑方式等可以有,,力会影响机械运动的效率和摩擦力有不同的特点和作用系统等合理运用摩擦力可效控制摩擦力最大限度地,稳定性以提高机械的性能和可靠性发挥机械的性能运动学基础运动学是研究机构或物体的几何运动特性的学科包括位移、速度和加速度,分析这是理解机械原理的基础基本运动学概念运动描述参考系运动学研究物体在空间中的位确定参照物体或坐标系是理解置、速度和加速度等变化规律，和分析运动的关键，常用绝对建立数学模型描述运动过程参照系和相对参照系运动分类运动描述量常见运动类型包括平移、旋转位移、速度和加速度是描述运和复合运动，根据运动轨迹和动状态的三大基本量，是分析特点进行区分运动规律的关键参数平面运动学分析分析平面机构1平面机构的运动学分析通常从平面内部件的相对位置和相对运动开始，确定整个机构的运动特性应用坐标系统2常用的平面坐标系如直角坐标系、极坐标系等，可以描述机构中各部件的运动状态运动学参数3位移、速度、加速度等参数是分析平面机构运动的重要指标，可以全面了解机构的运动特性空间运动学分析运动3D1探讨机械在三维空间中的运动规律位置描述2采用欧拉角或旋转矩阵等方法描述空间位置速度分析3求解空间机构各部件的线速度和角速度加速度分析4分析空间机构各部件的线加速度和角加速度空间运动学分析是机械原理的重要组成部分它研究机械在三维空间中的位置、速度和加速度变化规律通过欧拉角、旋转矩阵等方法描述空间位置,并推导出各部件的运动参数,为后续的动力学分析奠定基础机构的速度分析速度分析通过速度分析，可以了解机构各部件之间的相对运动状态，为设计提供重要依据加速度分析加速度分析可以预测机构运动过程中的动态负荷，为结构设计提供依据运动学分析运动学分析是研究机构运动的基本问题，是动力学分析的基础动力学基础深入探讨机械运动的动力学原理与分析方法，全面掌握动力学的基本概念和公式动力学基本方程牛顿运动定律动量与动力矩动力学的基本定律包括牛顿三动量是物体运动的量度动力矩,大运动定律用于描述物体的平则描述物体转动运动的特征,衡和运动行为能量守恒定律能量可以相互转换但总量不变是分析动力学问题的另一基础,动力学分析方法力学平衡方程动量及能量原理建立动力学模型运用牛顿力学定律建立系统的力学平衡利用动量守恒和能量守恒定律对机械系根据机械系统的实际结构和参数特性，方程组，为动力学问题的求解奠定基础统的动力学行为进行分析和预测建立相应的动力学微分方程模型转动惯量及其应用定义和重要性计算方法12转动惯量是物体绕轴旋转时可通过质量和长度等参数来的惯性特性决定了物体在旋计算物体的转动惯量对于不,,转运动中的动能它在机械同的几何形状有不同的公式设计中至关重要应用实例优化设计34转动惯量广泛应用于各种旋合理控制转动惯量有助于提转机械如马达、飞轮、离合高机械系统的性能如降低启,,器等可影响系统的加速度和动电流、减小振动等,动态特性机构的动力学分析动力学分析分析步骤应用价值动力学分析可以帮助我们深入了解机构•确定机构的构型和运动类型动力学分析结果可用于设计优化、性能在运动过程中的力学特征它不仅涉及预测、故障诊断等，对机械系统的设计、•建立机构的动力学模型机构的各种运动量，如速度、加速度、制造和运行至关重要•应用牛顿运动定律进行动力学分析力、扭矩等，还包括这些量之间的关系•确定关键动力学参数如驱动力矩、支反力等机械传动机械传动是机械系统中重要组成部分负责将动力从源头传递到被动负荷确,,保机械系统的有效工作本章将深入探讨机械传动的各种形式及其应用机械传动概述传动形式传动效率常见的机械传动形式包括带传动、在选择合适的传动形式时需要考虑齿轮传动、链传动等每种形式都传动效率，以确保机械装置的整体有自己的特点和适用范围性能传动寿命维护保养机械传动部件的使用寿命直接影响合理的维护保养对于延长传动装置到整个机械系统的可靠性和使用年的使用寿命和保证机械系统的正常限运行至关重要带传动传动原理带传动通过摩擦力将动力从一个轴传递到另一个轴，实现机械动力的传递传动形式常见的带传动形式有皮带传动和链条传动，具有结构简单、成本低廉等优点传动特性带传动能够实现不同转速比的级数调整，适用于需要可变速比的场合齿轮传动齿轮咬合原理齿轮传动优点12齿轮通过相互咬合传递动力可靠性高传动效率好能承,,,实现速度和扭矩的转换受大载荷广泛应用于机械设,备常见齿轮类型齿轮设计注意事项34包括直齿轮、斜齿轮、蜗轮需考虑材料强度、几何尺寸、蜗杆等适用于不同传动需求制造工艺等因素确保传动性,,能色差传动运动平稳无级变速结构简单色差传动采用棘轮机构可提供平稳通过调节色差轮的间隙可实现无级色差传动机构结构简单制造工艺简,,,连续的间歇运动避免突然加速或减变速满足不同工况下的速度需求单成本较低广泛应用于机械领域,,,,速引起的冲击和振动总结与展望课程框架实践应用未来展望本课程从绪论、静力学、运动学、动力通过理论知识的讲解和实践操作的训练，随着科技的不断进步机械原理的研究将,学四大模块全面系统地介绍了机械原理学生能够运用所学知识解决工程实际问朝着更智能、更绿色、更高效的方向发的基本知识题展。