力学与机械原理复习课件

力学与机械原理复习课件第一章绪论机械原理的定义研究内容工程应用机械原理是研究机械运动规律及其在机械原理主要研究机构的组成、运动工程中应用的学科它涉及机构的结特性、受力情况以及机械系统的平衡构分析、运动分析和动力分析，旨在和振动通过对这些方面的深入研揭示机械系统的工作原理和性能特究，可以更好地理解机械的工作原点，为机械设计和优化提供理论指理，提高机械的设计水平和性能导第二章平面机构的结构分析机构的组成要素运动副的类型机构由多个构件通过运动副连接而成构件是指具有确定形状和尺寸的刚性体，运动副则是指连接两个构件并允许它们之间产生相对运动的连接方式构件和运动副是构成机构的基本要素平面机构的自由度自由度的概念计算公式12自由度是指机构中独立运动平面机构的自由度计算公式参数的个数它是衡量机构为，F=3n-2Pl-Ph运动灵活性的重要指标，也其中表示自由度，表示F n是机构设计和分析的基础构件数，表示低副数，Pl自由度越高，机构的运动形表示高副数通过该公Ph式就越多样式，可以准确计算出平面机构的自由度意义平面机构的组成方法基本杆组基本杆组是指具有确定自由度的最小机构单元常见的有二元体和三元体它们是构成复杂机构的基本组成部分，通过合理的组合可以形成各种复杂的运动机构复杂机构的组成复杂机构通常由多个基本杆组通过运动副连接而成在组成复杂机构时，需要考虑各杆组之间的运动协调性和自由度匹配，以确保机构能够实现预期的运动功能应用平面机构的组成方法在机械设计中有着广泛的应用通过合理的选择基本杆组和连接方式，可以设计出各种满足特定需求的运动机构，例如连杆机构、凸轮机构和齿轮机构等平面连杆机构的运动分析瞬心法图解法瞬心法是一种利用瞬时速度中图解法是一种利用几何图形进心进行运动分析的方法通过行运动分析的方法通过绘制确定机构中各构件的瞬时速度机构的运动简图，可以直观地中心，可以方便地求解构件的观察机构的运动规律，并利用速度和加速度，从而分析机构几何关系求解构件的速度和加的运动特性速度适用于简单的平面连杆机构解析法解析法通过建立数学模型进行运动分析利用机构的几何关系和运动学方程，可以精确地求解构件的速度和加速度，适用于复杂的平面连杆机构但计算过程较为复杂平面四杆机构的运动特性急回运动急回运动是指在四杆机构的一个周期内，从动件的运动速度变化较大的现象利用急回运动可以提高机构的工曲柄存在条件2作效率，例如在冲床上使用曲柄连杆曲柄存在条件是指四杆机构中存在机构可以实现快速的冲压过程可以做完整回转的构件的条件满1足曲柄存在条件可以使机构实现连应用续的旋转运动，例如曲柄滑块机构平面四杆机构的运动特性在机械设计和曲柄摇杆机构中有着广泛的应用通过合理的设计3四杆机构的结构参数，可以实现各种不同的运动功能，满足不同工程领域的需求平面连杆机构的设计四杆机构的设计方法曲柄摇杆机构的设计设计注意事项四杆机构的设计方法主要包括根据运曲柄摇杆机构的设计需要满足曲柄存在在设计平面连杆机构时，需要考虑构件动要求确定机构的结构参数，例如杆条件，并且要考虑摇杆的行程和摆角的强度和刚度，避免发生变形或断裂；长、铰链位置等；利用运动分析方法验通过合理的设计，可以使曲柄摇杆机构同时，要考虑机构的运动平稳性，避免证机构的运动特性是否满足要求；优化实现预期的往复运动功能，例如在内燃产生冲击和振动；还要考虑机构的制造机构的设计参数，提高机构的性能和可机和压缩机中得到广泛应用和维护成本，选择合适的材料和加工工靠性艺连杆机构的应用实例工程中的典型应用机器人汽车连杆机构在工程中有着广泛的应用，例如在机器人领域，连杆机构被广泛应用于机在汽车领域，连杆机构被广泛应用于发动内燃机、压缩机、冲床等都离不开连杆机械臂和行走机构的设计中通过控制连杆机、悬挂系统和转向机构的设计中它们构它们利用连杆机构实现能量的转换和的运动，可以实现机器人的各种动作和姿利用连杆机构实现能量的传递和运动的控传递，完成各种复杂的运动功能态，完成各种复杂的任务制，提高汽车的性能和安全性第五章凸轮机构设计凸轮机构的类型从动件的运动规律设计要点凸轮机构按照凸轮的形状可以分为盘从动件的运动规律是指从动件的位凸轮机构的设计需要根据从动件的运形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮等类移、速度和加速度随时间变化的规动规律确定凸轮的轮廓曲线设计时型不同类型的凸轮具有不同的运动律常见的有等速运动、简谐运动、需要考虑压力角、基圆半径和凸轮的特性和应用场合，可以根据实际需求等加速等减速运动等选择合适的运尺寸等因素，以确保机构能够实现预进行选择动规律可以提高凸轮机构的性能和寿期的运动功能，并具有良好的动力学命性能凸轮轮廓曲线的设计图解法1图解法是一种利用几何图形进行凸轮轮廓曲线设计的方法通过绘制从动件的运动曲线，可以确定凸轮的轮廓形状该方法简单直观，适用于简单的凸轮机构解析法2解析法是一种利用数学方程进行凸轮轮廓曲线设计的方法通过建立从动件的运动方程，可以精确地计算出凸轮的轮廓曲线该方法精度高，适用于复杂的凸轮机构CAD/CAM3技术可以辅助进行凸轮轮廓曲线的设计通过软件CAD/CAM CAD可以绘制出凸轮的轮廓曲线，并通过软件生成加工代码，实现CAM凸轮的自动化制造可以大大提高设计效率和精度凸轮机构的受力分析压力角1弹簧2润滑3寿命4在凸轮机构的受力分析中，压力角是一个重要的参数压力角是指凸轮作用于从动件的力与从动件运动方向之间的夹角压力角过大会导致机构的摩擦增大、效率降低，甚至发生自锁现象因此，在设计凸轮机构时，需要合理控制压力角的大小为了保证从动件与凸轮始终保持接触，通常需要在从动件上安装弹簧弹簧的选择需要根据从动件的质量、运动规律和工作环境等因素进行综合考虑，选择合适的弹簧刚度和预紧力为了减少摩擦和磨损，提高凸轮机构的寿命，需要对凸轮和从动件进行润滑选择合适的润滑剂和润滑方式可以有效降低摩擦系数，延长机构的使用寿命齿轮机构及其设计齿轮的基本参数齿轮啮合基本定律齿形齿轮的基本参数包括齿数、模数、压齿轮啮合基本定律是指两个齿轮在啮齿形是指齿轮齿廓的形状常用的齿力角、齿顶高、齿根高和分度圆直径合过程中，其瞬时传动比保持恒定的形有渐开线齿形、摆线齿形和圆弧齿等这些参数决定了齿轮的尺寸和啮规律该定律保证了齿轮传动的平稳形等渐开线齿形具有良好的啮合性合特性，是齿轮设计的基础齿轮的性和准确性，是齿轮设计的重要依能和制造方便性，是目前应用最广泛设计需要根据实际需求选择合适的参据满足啮合基本定律的齿轮副才能的齿形齿形的选择需要根据齿轮的数，以满足传动比、承载能力和工作实现精确的传动比，避免产生冲击和工作条件和性能要求进行综合考虑，寿命的要求振动以实现最佳的传动效果标准齿轮渐开线标准齿轮变位齿轮12渐开线标准齿轮是指齿形为渐开变位齿轮是指通过改变齿轮的齿线，且具有标准模数和压力角的顶高和齿根高，使齿轮的啮合性齿轮渐开线齿轮具有良好的啮能得到改善的齿轮变位齿轮可合性能和制造方便性，是目前应以避免根切现象，提高齿轮的承用最广泛的齿轮类型标准齿轮载能力和使用寿命变位齿轮的的设计和制造都有规范化的标设计需要根据具体的工况进行计准，便于互换和维护算和优化，以达到最佳的传动效果应用3标准齿轮和变位齿轮在机械传动中有着广泛的应用它们可以组成各种不同的齿轮传动系统，例如平行轴齿轮传动、斜齿轮传动和锥齿轮传动等，满足不同工程领域的需求齿轮系的类型与应用定轴轮系定轴轮系是指所有齿轮的轴线都是固定的齿轮系定轴轮系结构简单、传动效率高，适用于传动比不高的场合，例如减速器和变速器等周转轮系周转轮系是指至少有一个齿轮的轴线是可以绕其他齿轮轴线旋转的齿轮系周转轮系结构复杂、传动比范围广，适用于传动比要求较高的场合，例如行星齿轮变速器和差速器等应用齿轮系在机械传动中有着广泛的应用通过合理的选择齿轮系的类型和结构参数，可以实现各种不同的传动比和运动功能，满足不同工程领域的需求其他常用机构棘轮机构槽轮机构特点棘轮机构是一种实现单向间歇运动的机槽轮机构是一种实现间歇转动的机构这些常用机构在机械设计中有着广泛的构它由棘轮、棘爪和止回装置组成，它由槽轮和拨销组成，拨销带动槽轮转应用通过合理的选择和设计，可以实可以实现精确的步进运动，广泛应用于动，实现间歇运动槽轮机构结构简单、现各种不同的运动功能，满足不同工程计数器、打字机和自动送料装置等运动可靠，广泛应用于自动送料机和间领域的需求设计时需要考虑机构的精歇输送机等度、可靠性和寿命等因素，以确保机构能够稳定可靠地工作间歇运动机构棘轮机构的应用棘轮机构是一种实现单向间歇运动的机构它由棘轮、棘爪和止回装置组成，可以实现精确的步进运动，广泛日内瓦机构2应用于计数器、打字机和自动送料装日内瓦机构是一种实现间歇转动的置等机构它由日内瓦轮和拨销组成，1拨销带动日内瓦轮转动，实现间歇其他机构运动日内瓦机构结构紧凑、运动除了日内瓦机构和棘轮机构，还有许可靠，广泛应用于自动送料机和间多其他的间歇运动机构，例如不完全歇输送机等齿轮机构和凸轮机构等这些机构各3有特点，适用于不同的应用场合选择合适的间歇运动机构可以提高机械设备的工作效率和自动化程度轮系及其设计轮系传动比的计算轮系的应用轮系类型轮系传动比是指输入轴的转速与输出轴轮系在机械传动中有着广泛的应用，例根据轮系的结构特点，可以分为定轴轮的转速之比轮系传动比的计算是轮系如减速器、变速器和差速器等都离不开系和周转轮系两种类型定轴轮系结构设计的基础通过合理选择齿轮的齿数，轮系它们利用轮系实现转速和转矩的简单、传动效率高，适用于传动比不高可以实现预期的传动比，满足不同工程变换，满足不同工况的需求轮系的设的场合；周转轮系结构复杂、传动比范领域的需求计需要考虑传动比、承载能力和工作寿围广，适用于传动比要求较高的场合命等因素，以确保机构能够稳定可靠地设计时需要根据具体需求选择合适的轮工作系类型机械动力学机构的惯性力分析机构的平衡设计分析机构在运动过程中，由于构件的质量机构的平衡是指机构在运动过程中，机械动力学是研究机械运动规律及其和加速度，会产生惯性力惯性力的各构件所受的力相互平衡，使机构保受力情况的学科它涉及机构的惯性大小与构件的质量和加速度成正比，持稳定状态机构的平衡可以分为静力分析、平衡设计和振动控制等方方向与加速度相反在进行机构动力平衡和动平衡两种类型静平衡是指面，旨在揭示机械系统的工作原理和学分析时，需要考虑惯性力的影响，机构在静止状态下，各构件所受的力性能特点，为机械设计和优化提供理以确保机构的运动平稳性和可靠性相互平衡；动平衡是指机构在运动状论指导通过深入研究机械动力学，态下，各构件所受的力相互平衡通可以更好地理解机械的运动规律，提过对机构进行平衡设计，可以减少振高机械的设计水平和性能动和噪声，提高机构的寿命机构的动力学模型刚体动力学基础1刚体动力学是研究刚体运动规律及其受力情况的学科它涉及刚体的运动学、动力学和静力学等方面，是机构动力学分析的基础理解刚体动力学的基本概念和定律，对于进行机构动力学分析至关重要机构动力学方程2机构动力学方程是描述机构运动规律及其受力情况的数学方程通过建立机构动力学方程，可以求解机构的运动参数和受力情况，为机构的设计和优化提供理论依据常用的机构动力学方程有拉格朗日方程和牛顿欧拉方程-等仿真3现代计算机技术可以辅助进行机构动力学分析通过建立机构的动力学模型，并利用计算机进行仿真，可以预测机构的运动特性和受力情况，为机构的设计和优化提供参考常用的动力学仿真软件有、ADAMS和等MSC.ADAMS SimMechanics机械的平衡转子的平衡往复运动部件的平衡平衡方法转子是指绕轴旋转的构件，例如电机转往复运动部件是指做往复直线运动的构常用的平衡方法有静平衡、动平衡和配子、风机叶轮和发动机曲轴等转子的件，例如活塞、滑块和连杆等往复运重平衡等静平衡是指在静止状态下，不平衡会导致振动和噪声，影响机械的动部件的不平衡会导致振动和冲击，影各构件所受的力相互平衡；动平衡是指性能和寿命通过对转子进行平衡，可响机械的性能和寿命通过对往复运动在运动状态下，各构件所受的力相互平以减少振动和噪声，提高机械的稳定性部件进行平衡，可以减少振动和冲击，衡；配重平衡是指通过添加配重块，使和可靠性提高机械的运动平稳性构件的质量分布更加均匀，从而减少不平衡量机械振动基础减少振动1隔离振动2吸收振动3机械振动是指机械系统在受到外部激励时，发生的周期性或非周期性运动机械振动会导致噪声、磨损和疲劳，影响机械的性能和寿命振动有简谐振动、阻尼振动和强迫振动等多种类型通过分析振动的类型和原因，可以采取相应的控制方法，减少振动对机械的影响常用的振动控制方法有减少激励源、隔离振动传递途径和增加阻尼等设计合理的阻尼系统可以有效吸收振动能量，减少振动幅度，提高机械的稳定性和可靠性机械执行系统的方案设计执行系统的组成设计方法与步骤要点机械执行系统是指将控制信号转换为机械执行系统的方案设计需要根据工机械执行系统的方案设计需要综合考机械运动的系统它由执行机构、传作要求，选择合适的执行机构、传动虑多种因素，例如工作要求、性能指动机构和控制元件组成执行机构是机构和控制元件；设计传动机构的结标、成本和可靠性等设计合理的执直接完成机械运动的部件，例如电构参数，以满足运动范围、速度和精行系统可以提高机械设备的自动化程机、液压缸和气缸等；传动机构是将度的要求；选择合适的控制方法，以度和工作效率，满足不同工程领域的执行机构的运动传递到工作部件的部实现对执行机构运动的精确控制；验需求件，例如齿轮、链条和连杆等；控制证执行系统的性能指标，例如运动范元件是控制执行机构运动的部件，例围、速度、精度和稳定性等如传感器、控制器和执行器等机械系统的创新设计理论简介创新设计方法1TRIZ2理论是一种解决创新问题的系创新设计方法是指在设计过程中，TRIZ统化方法它通过分析大量的专利运用各种创新思维和方法，寻找解和技术文献，总结出解决创新问题决问题的创新方案常用的创新设的通用方法和规律理论可以计方法有头脑风暴法、逆向思维法TRIZ帮助工程师们突破思维定势，找到和类比法等通过运用这些方法，解决问题的创新思路理论的可以激发工程师们的创新灵感，设TRIZ核心思想包括矛盾解决、理想解和计出更加优秀的机械系统资源利用等案例3现代机械创新设计需要综合运用理论和各种创新设计方法通过分析市场需TRIZ求和技术发展趋势，可以找到机械系统设计的创新方向；通过运用理论和创TRIZ新设计方法，可以找到解决设计问题的创新方案；通过利用现代计算机技术，可以实现机械系统的快速原型设计和仿真验证，提高设计效率和质量力学基础回顾静力学基本原理静力学是研究物体在静止状态下受力平衡的学科静力学基本原理包括力的平行四边形法则、力的平衡条件和力的作用与反作用定律等理解这些基本原理，对于进行机械系统的受力分析至关重要动力学基本定律动力学是研究物体在运动状态下受力与运动关系的学科动力学基本定律包括牛顿运动定律和动量守恒定律等理解这些基本定律，对于进行机械系统的动力学分析至关重要应用力学基础是机械原理学习的基础通过回顾静力学基本原理和动力学基本定律，可以更好地理解机械系统的运动规律和受力情况，为深入学习机械原理打下坚实的基础力学分析在机械设计中起着至关重要的作用，它确保了设计的安全性和可靠性材料力学要点应力与应变强度与刚度设计应力是指物体内部单位面积上的强度是指物体抵抗破坏的能力，力，应变是指物体在受力作用下刚度是指物体抵抗变形的能力的变形程度应力与应变是描述强度与刚度是机械零件设计的重物体力学性能的重要参数理解要指标进行强度与刚度设计需应力与应变的概念，对于进行机要考虑零件的材料、形状和受力械零件的强度分析至关重要情况等因素，以确保零件能够满足工作要求材料属性材料力学是机械设计的基础通过学习材料力学的基本概念和方法，可以更好地理解机械零件的力学性能，为机械零件的设计和优化提供理论指导材料选择是机械设计过程中一个关键环节，直接影响着产品的性能和寿命机械设计基础机械制图基础机械制图是指利用图形和符号，表达机械零件和系统的形状、尺寸和技术要求的方法机械制图是机械设计的重要工具掌常用机械零件2握机械制图的基本知识和技能，对于进行机械设计和制造至关重要常用机械零件包括螺栓、螺母、垫圈、销、键、轴承和齿轮等这些零件是构1应用成机械系统的基本组成部分了解这些零件的结构、性能和应用，对于进行机机械设计基础是机械原理学习的基础通械设计至关重要过学习常用机械零件和机械制图基础知识，可以更好地理解机械系统的结构和工3作原理，为深入学习机械原理打下坚实的基础正确的制图规范能够保证设计意图准确传达，减少制造过程中的误差现代机械中的新技术智能制造打印技术材料3D智能制造是指将人工智能、打印技术是一种快速原新材料在现代机械制造中发3D物联网、大数据和云计算等型制造技术它通过逐层堆挥着重要作用高性能合技术应用于机械制造过程，积材料的方式，制造出任意金、复合材料和纳米材料等实现生产过程的自动化、智形状的零件打印技术新材料，可以提高机械零件3D能化和网络化智能制造可可以缩短产品开发周期、降的强度、刚度和耐磨性，延以提高生产效率、降低生产低制造成本和实现个性化定长机械的使用寿命新材料成本和提高产品质量机器制打印在航空航天、的应用为机械设计提供了更3D人在生产线上的广泛应用是医疗器械和汽车制造等领域多的选择，促进了机械技术智能制造的重要标志有着广泛的应用的进步复习要点总结重点知识回顾常见问题解析复习资料整理机械原理的重点知识包括平面机构的结机械原理学习中常见的难题包括自由度为了更好地进行机械原理的复习，建议构分析、运动分析和动力分析，以及凸的计算、机构的平衡设计和齿轮的参数学生整理学习笔记、教材和习题集等资轮机构、齿轮机构和轮系的设计原理选择等通过对这些难题进行深入解析，料通过对这些资料进行系统回顾和总掌握这些重点知识，对于理解机械系统可以帮助学生掌握解题技巧和方法，提结，可以巩固知识，提高学习效率构的工作原理和性能特点至关重要复习高解题能力要多做练习题，总结解题建知识体系，将各个知识点联系起来，时应侧重理解概念，掌握分析方法，并思路和技巧，培养解决实际问题的能力形成完整的知识网络能够灵活应用结语机械原理在工程实践中的重要性课程总结未来学习与应用展望结语通过本课程的学习，学生应该掌握了机械原理是机械工程领域的重要基础机械原理是工程实践中不可或缺的理机械原理的基本概念、理论和方法，课程随着科技的不断发展，机械原论基础，它贯穿于机械设计的各个环了解了机械系统的组成、工作原理和理也在不断创新和发展希望学生能节，从概念设计到最终制造，都需要性能特点希望学生能够将所学知识够继续深入学习机械原理，关注机械机械原理的指导掌握机械原理，不应用于实际工程问题中，为未来的学工程领域的新技术和新趋势，为机械仅能提升解决实际问题的能力，还能习和职业发展做好准备课程回顾，工程的发展做出贡献持续学习是工培养创新思维，为未来的职业发展奠是对知识的再次巩固和深化理解程师职业生涯中不可或缺的一部分定坚实基础重视机械原理的学习，就是在为自己的工程生涯投资。