机械原理孙恒课件

机械原理机械原理是一门研究机械运动、力的传递和机械效率的学科，是机械工程的基础学科之一它涵盖了力学、运动学、动力学、机构学、摩擦学等内容，并探讨了各种机械元件的设计和工作原理课程简介机械设计基础理论与实践结合

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2.12本课程为机械设计基础，旨在课程内容包含理论知识和实践帮助学生了解机械设计的基本应用，帮助学生掌握机械设计原理和方法的理论知识，并将其应用到实际工程问题中培养机械设计能力

3.3本课程旨在培养学生的机械设计能力，使学生能够独立完成简单的机械设计任务机械的基本概念机构机器机械系统多个构件通过运动副连接，用来完成某种特用来完成某种有用功的机构，例如发动机由若干机器和机构组成的系统，例如工业机定运动的组合体，例如自行车器人力、力偶和力系力力偶力系力是物体之间的相互作用，可力偶是大小相等，方向相反，力系是指作用在一个物体上的以改变物体的运动状态作用线互相平行的两个力所有力的集合力具有大小、方向和作用点，力系可以是合力系、平衡力可以用来描述力的性质力偶不产生合力，但产生合力系、等效力系等，它们具有不矩，可以用来改变物体的转动同的作用效果状态平面图形的质心定义1质心是指图形的几何中心，它代表了图形的质量分布中心计算2可以通过积分或几何方法计算质心，质心位置取决于图形的形状和尺寸应用3在机械工程中，质心是分析物体受力、运动和平衡的关键参数平面图形的离心距定义1离心距是指平面图形上某一点到形心轴的距离计算方法2根据图形形状和尺寸，采用积分法或几何法计算应用3用于计算图形的惯性矩、惯性半径等离心距是机械原理中的一个重要概念，它描述了平面图形上一点到形心轴的距离平面机构的运动运动学分析平面机构的运动学分析主要研究机构中各构件的运动轨迹、速度和加速度等运动参数自由度平面机构的自由度是指机构能够独立运动的个数，它决定了机构的运动形式和运动范围约束机构中各构件之间的连接方式和运动限制被称为约束，约束限制了机构的运动自由度运动链机构中由多个构件通过运动副连接而形成的封闭运动链，是分析机构运动的基础运动副机构中两个构件之间的连接，它限制了两个构件之间的相对运动，分为低副和高副两种类型平面机构的速度分析平面机构的速度分析是机械原理课程的重要内容，通过分析各构件的速度和加速度，可以了解机构的运动规律速度合成与分解1矢量合成和分解速度瞬心2瞬时转动中心速度图3直观展示速度关系速度分析方法4解析法和图解法速度分析有助于了解机构的运动特性，为机构的运动设计提供理论依据平面机构的加速度分析加速度的概念1矢量，大小和方向加速度分析方法2解析法和图解法常见加速度类型3切向加速度和法向加速度加速度分析应用4运动分析和动力学分析加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，对分析机构运动规律和设计机构至关重要加速度分析方法主要包括解析法和图解法，不同的分析方法适用于不同的机构类型和运动情况加速度分析结果可以用于分析机构的运动特性，例如冲击力和振动等，进而提高机构的运行效率和安全性平面机构的动力学运动学主要研究机构的运动规律，包括速度、加速度等参数，不考虑引起运动的力动力学研究作用在机构上的力和机构的运动之间的关系，分析机构的运动和受力情况分析方法常用牛顿第二定律、动能定理、动量定理等方法进行分析应用动力学分析结果可用于优化机构设计，提高其效率和可靠性，并为机构的控制提供依据惯性力和惯性力矩惯性力惯性力矩惯性力是物体由于惯性而产生的惯性力矩是惯性力对转动轴或转力，大小等于物体质量乘以加速动中心的力矩，大小等于惯性力度，方向与加速度方向相反乘以力臂作用惯性力和惯性力矩是用来分析和计算机械运动中的动态问题，是机械运动分析的重要概念虚功原理功和位移平衡状态应用范围虚功原理是基于功的概念，它与物体在力的虚功原理在分析机械系统平衡状态时非常有虚功原理广泛应用于机械设计和分析，帮助作用下的位移密切相关用，它可以帮助确定力系作用下的平衡条解决各种复杂机械系统的平衡和运动问题件机械效率摩擦滑动摩擦滚动摩擦静摩擦当两个物体表面相互滑动时产生的摩擦力称当一个物体在另一个物体表面滚动时产生的当两个物体表面相互接触但没有相对运动时为滑动摩擦力摩擦力称为滚动摩擦力产生的摩擦力称为静摩擦力干摩擦静摩擦力滑动摩擦力静摩擦力是物体静止时，阻碍物滑动摩擦力是物体相对运动时，体相对运动的力，其大小等于外阻碍物体运动的力，其大小与正力，方向相反静摩擦力的最大压力成正比，方向与运动方向相值称为最大静摩擦力，大于最大反静摩擦力时，物体开始运动滚动摩擦力滚动摩擦力是物体滚动时，阻碍物体运动的力，其大小远小于滑动摩擦力，因此滚珠轴承和滚轮广泛用于减少摩擦流体摩擦流体粘度流体摩擦是由于流体内部的粘性引起的粘度是流体抵抗剪切变形的能力粘度越大，流体抵抗变形的能力越强，摩擦力越大流速影响流速越高，流体摩擦力越大这是因为流速越高，流体分子之间的碰撞越频繁，从而导致更高的摩擦力滚动摩擦滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多在实际应用中，滚动摩擦广泛应用于机械设备中•滚动摩擦力与接触面的大小有关•轮式车辆•滚动摩擦力与物体的重量有关•滚珠轴承•滚柱轴承轴承和轴承副轴承类型轴承副构成12滚珠轴承、滚柱轴承、球面轴轴承和轴承座组成轴承副，轴承、推力轴承、关节轴承、滑承副用于支承旋转或移动的机动轴承械零件轴承的作用轴承应用34降低摩擦力，提高运动效率，广泛应用于各种机械设备、汽延长机械使用寿命车、航空航天、精密仪器等领域齿轮传动齿轮传动原理齿轮类型

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2.12通过齿轮的啮合来传递运动和扭矩，实常见的齿轮类型包括直齿轮、斜齿轮、现速度、扭矩和运动方向的改变人字齿轮、内齿轮和蜗轮等，每种齿轮都有其独特的特点和应用范围齿轮传动特点齿轮传动应用

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4.34传动效率高，结构紧凑，传动比稳定，广泛应用于各种机械传动系统中，如汽可实现较大传动比，适用于高速、重载车、机床、工业机器人等，是机械传动传动系统的重要组成部分摩擦传动摩擦表面带传动利用两个物体表面之间的摩擦力来传递运动和利用带与轮之间的摩擦力来传递运动和功率扭矩制动器离合器利用摩擦力来减速或停止运动部件利用摩擦力来连接或分离机械部件带传动应用广泛在工业生产中应用广泛，例如机床、起重机、运输设备等带传动能够吸收冲击和振动，减少噪声，提高设备的使用寿命结构简单带传动结构简单，成本低廉，易于安装和维护能够实现平稳、无冲击的传动，适用于较轻载荷和较低转速的场合链传动高效传动结构紧凑链传动能有效传递动力，适用于链传动的结构相对简单，占地面重载、高速和高精度要求的场积小，易于维护和保养合，广泛应用于工业生产中灵活应用可靠性高链传动可以实现各种传动比，适链条的抗拉强度高，不容易断用于不同速度和负载的需求裂，可以确保传动过程的安全可靠离合器和制动器离合器制动器离合器是一种机械装置，用于在两个旋转部件之间接合或分离它制动器是一种用于减速或停止机械运动的装置它通过摩擦力或其能使发动机与传动系统平稳地连接或断开，防止机械因突然受力而他方式将机械动能转化为热能，从而使机械减速或停止损坏冲击载荷定义特征

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2.12冲击载荷是指在短时间内作用于物体上的快速变化的载荷，冲击载荷的特点是加载时间短，冲击力大，可能造成物体发例如锤击、爆炸或突然的冲击生突然的变形或断裂影响因素危害

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4.34冲击载荷的大小和持续时间，以及物体的材料性质、形状和冲击载荷会导致机器或结构件的疲劳破坏，加速磨损，甚至尺寸，都会影响冲击载荷对物体的影响造成安全事故弹簧压缩弹簧拉伸弹簧扭转弹簧弹簧的应用压缩弹簧通常由螺旋形金属丝拉伸弹簧与压缩弹簧相反，在扭转弹簧在扭矩作用下发生扭弹簧广泛应用于各种机械设绕制而成，在压缩力作用下缩拉力作用下伸长长度，储存能转，储存能量备，如钟表、汽车、飞机等短长度，储存能量量振动机械系统中发生的周期性运动它可以是无害振动系统的振动速度，表示每秒钟振动次数的，例如钟摆的摆动，也可以是有害的，例如频率越高，振动越快发动机产生的振动振动幅度，表示振动物体离开平衡位置的最大阻尼，是指随着时间的推移，振动逐渐减弱的距离现象阻尼可以是摩擦力，也可以是空气阻力平衡静平衡动平衡旋转机械部件处于静止状态时，旋转机械部件在旋转过程中，其其重心与旋转轴重合各部分的离心力相互平衡平衡机平衡方法用于测量和校正旋转部件的平衡平衡方法主要包括静平衡法和动状态平衡法机器基础机器的组成机器的分类机器通常由机架、传动系统、执行机构和控制系统组成，每个部机器根据其功能和用途可以分为不同的类型，例如机床、车辆、分都有其特定的功能和作用电器等，每种机器都具有其独特的结构和工作原理机械设计原则可靠性设计经济性设计可制造性设计环保设计确保机械在预期寿命内可靠运在满足性能要求的前提下，尽考虑制造工艺的可行性，选择减少机械对环境的影响，节约行，避免故障，提高安全性和可能降低成本，提高性价比合适的材料、结构和加工方资源，降低污染排放可靠性法，提高制造效率课程总结知识回顾实际应用回顾课程内容，从机械的基本概理论知识与实际应用相结合，理念到复杂的机构分析，涵盖了机解机械原理在工程设计和制造中械原理的重要知识点的重要作用持续学习机械领域不断发展，要保持持续学习，不断提升专业技能。