机械设计基础 第5版 课件全套 柴鹏飞 第1-12章 绪论、平面机构运动简图绘制 - 联轴器、离合器及制动器

机械设计基础第1章绪

论第1章绪论目

录1.1我国机械发展史1.2机械设计概述1.3本课程的研究对象1.4本课程的性质和内容1.5本课程的特点与学习方法第1章绪论知识要素

1.中国机械发展简史。2.机械设计的基本要求。3.机械零件的失效形式和设计准则。4.机械、机器、机构、零件、构件、部件的基本概念及其相互之间的联系与区别。

5.本课程的性质和研究对象、本课程的内容、任务及学习方法。教学要求第1章绪论

学习重点与难点1.了解机械设计的基本要求、机械零件的失效形式和设计准则。2.了解机器、机构等机械相关概念。3.了解机械、机器、机构、构件、零件、部件之间的联系与区别。第1章绪论

价值情感目标

了解我国古代机械领域的重大科技成就，增强民族自豪感与自信心，厚植新时代爱国主义精神，树立传承中华优秀科技文化、投身现代工程技术事业的理想信念。教学要求问：为什么我国的国徽上代表工人阶级的是用齿轮？

工人阶级→齿轮→公元前350年前

我国是世界上最早使用齿轮的国家，根据考古资料可以证明在公元前350年前出土的机械装置上已用到齿轮。当然，当时的齿轮没有现在渐开线齿轮这样高的精度，类似于矩形齿的样子，但足以说明我国是世界上应用齿轮最早的国家。第1章绪论1.1我国机械发展简史第1章绪论

我国是世界上机械发展最早的国家之一。我国的机械工程技术不但历史悠久，而且成就十分辉煌，不仅对我国的物质文化和社会经济的发展起到了重要的促进作用，而且对世界技术文明的进步作出了重大贡献。我国机械发展史可分为六个时期：⑥复兴时期，新中国成立后的发展时期。①形成和积累时期，从远古到西周时期。②迅速发展和成熟时期，从春秋时期到东汉末年。③全面发展和鼎盛时期，从三国时期到元代中期。④缓慢发展时期，从元代后期到清代中期。⑤转变时期，从清代中后期到新中国成立前的发展时期。每个时期又可分为不同的发展阶段。第1章绪论（春秋

公元前770年-前476年）（东汉

公元25年-公元220年）（三国公元220年-公元280年）（元代公元1206年-公元1368年）（清代

公元1616年-公元1911年）（西周公元前1029年-前771年）

我国古代人民在这方面有着光辉的成就，在商代就利用杠杆原理制成了取水的工具——桔槔，至今在一些水浅的地区还在使用，或利用这一原理来向上吊起重物。汉朝张衡(78-139)在天文仪器（候风地动仪）上就利用了杠杆的原理。西汉时期的指南车和记里鼓车就采用了轮系机构、元朝的黄道婆把曲柄、滑块、连杆、飞轮等零件应用在织布机上（老式的织布机曾在我国使用很多年，现在使用的是改进后的织布机）。还有宋朝的水运仪象台、秦朝的铜车马等。

第1章绪论第1章绪论拓展内容

我国是一个有着悠久历史的文明古国，我们的民族是一个伟大的富有智慧的民族，在5000年的历史长河中，我国在机械方面有许多的发明与创造，是世界上机械发展最早的国家之一。

关于我国经济发展简史，可自行上网查询相关内容，或进入“中国古代科技网”，了解我国古代机械概况。也可点击播放，观看“机械年谱（节选）”我国机械发展简史点击播放万吨水压机1961年12月，江南造船厂成功地建成国内第一台12000吨水压机，万吨压力的水压机总高23.65米，总长33.6米，最宽处8.58米，全机由44700多个零件组成，机体全重2213吨，其中最大的部件下横梁重260吨，工作液体的压力有350个大气压。能够锻造250吨重的钢锭。第1章绪论返回目录1.2机械设计概述机械设计的一般顺序

第1章绪论机械设计的一般顺序

1.设计任务书2.产品设计方案3.总体设计4.结构设计5.评价、论证、试制、鉴定、投产、使用6.信息反馈、修改第1章绪论

机械设计应满足的要求是：在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低；在预定使用期限内安全可靠，操作方便、维修简单和造型美观等。主要要求有：使用要求、经济要求、安全要求、外观要求。此外还有：噪声、起重、运输、卫生、防腐蚀、防冻等。实质上可归纳为两条：

1）避免失效；

2）提高总体效益。

机械设计应满足的基本要求第1章绪论

机械零件由于某种原因不能正常工作（完不成规定的功能或达不到设计要求的性能）时，称为失效。破坏是失效，但失效并不单纯意味着破坏。在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度，称为工作能力。此限度对载荷而言时，又称为承载能力。机械零件的失效形式和设计准则第1章绪论机械零件可能的失效形式归纳起来主要有以下几种：

★断裂或塑性变形；过大的弹性变形；工作表面的过度磨损或损伤；发生强烈的振动；连接的松弛；摩擦传动的打滑等。★当周期性干扰力的频率与轴的自振频率相等或接近时，就会发生共振，导致振幅急剧增大，这种现象称为失去振动稳定性。共振可能在短期内使零件损坏，所以对于重要的、特别是高速运转的轴，还应验算其振动稳定性。★机械零件虽然有多种可能的失效形式，但归纳起来最主要的为强度、刚度、耐磨性、稳定性和温度的影响等几个方面的问题。第1章绪论

对于各种不同的失效形式，相应地有各种工作能力判定条件。这种为防止失效而制定的判定条件，通常称为工作能力设计准则。机械零件的设计准则有

1）强度准则

强度准则是指零件中的应力不得超过允许的限度，即许用应力，用公式表示为式中：σ——零件危险截面上的最大应力；σlim——极限正应力；S——安全系数。

第1章绪论

2）刚度准则指零件在载荷作用下产生的弹性变形量不大于允许值，用公式表示为y≤〔y〕式中y——零件的变形量；

［y］——许用变形量。第1章绪论（1）根据使用要求，选择零件的类型和结构。（2）根据工作要求，计算零件载荷。（3）根据工作条件，选择零件材料。（4）确定计算准则，计算出零件的基本尺寸。（5）结构设计。（6）校核计算。（7）写说明书。设计步骤第1章绪论返回目录

本课程是一门介于基础课和专业课之间的较重要的设计性的技术基础课，起着“从理论过渡到实际、从基础过渡到专业”的承先启后的桥梁作用。1.3本课程研究的对象第1章绪论

本课程研究的对象是机械

机械是机器与机构的总称第1章绪论传统机器的定义：①人为的实物组合体。②各运动单元间具有确定的相对运动。③能代替人类做有用的机械功或进行能量转换。机器的实例如：汽车、车床、洗衣机、卷扬机等。第1章绪论现代机器的内涵还应包括机器能进行信息处理、影像处理等功能。如照相机、CT机等。第1章绪论机器的类型动力机器工作机器信息机器机器的组成机器一般由三大部分组成：

①原动部分

②传动部分③执行部分

第1章绪论

人们为了满足生产和生活的需要，研制了类型繁多、功能各异的机器。尤其是蒸汽机出现之后，使机器具有了完整的形态。

一台完整的机器的组成如下：原动机部分传动部分执行部分润滑、显示、照明等辅助部分控制系统传感器传感器传感器第1章绪论原动部分－机器完成预定功能的动力源，最常见的是内燃机、

电动机。执行部分－完成预定的动作，位于传动路线的终点。传动部分－连接原动机和执行部分的中间部分。控制部分－保证机器的启动、停止和正常协调动作。传感部分－将机器的工作参数，如位移、速度、加速度、温度、

压力等反馈给控制部分。辅助部分－包括机器的润滑、显示、照明等。也是保证机器正常

工作不可缺少的部分第1章绪论图示轿车除原动机部分、传动部分和执行部分外，还包含了控制系统和其他辅助系统

轿车的组成第1章绪论机构的定义：①具有确定的相对运动；②能实现一定运动转换的实物组合体。第1章绪论

右图是一个单缸内燃机，是把燃料在气缸内燃烧产生的热能转化为机械能的机械装置，称为机器。内燃机可以看成是由曲柄连杆活塞机构、凸轮机构、齿轮结构等机构组成的。组成：见右图气缸体1活塞2进气阀3排气阀4连杆5曲轴6凸轮7顶杆8齿轮9点击播放第1章绪论几个术语：

零件——制造的最小单元。

通用零件——在各种机器中通用的零件。

专用零件——只有在特定的机器中才用的零件。

构件——运动的最小单元。部件——为实现确定的相对运动的实物组合体。齿轮构件第1章绪论零件数量举例趣味知识

长春汽车厂生产的解放牌CA-15型（老式载重5吨）汽车由

种，

个零件组成。一般是装成总成（部件），然后再装成汽车。20868753

阿波罗飞船有零件

个。波音飞机747型有零件

个。

560万五亿多

点击播放30米长的汽车、各类大型车辆32米长的汽车载重154吨的汽车载重400吨的汽车A380飞机山峡水库截流使用的汽车大型的设备、零件举例（趣味内容

选讲）趣味知识第1章绪论返回目录1.4本课程的性质和内容

《机械设计基础》是装备制造大类各专业的专业基础课。该课程所涉及的知识与技能不但是从事与制造业相关工作的技术人员所必备的，而且是制造业从业者技能提升与拓展的基础。也是人们掌握各种现代化生活设施，更好生活的必需的机械常识。机械工程中的创新活动与机械设计密切相关，因此，本课程的学习对于学生在校学习阶段树立创新思维观念，激发创新欲望，了解创新方法有很重要的启发和指导作用。

第1章绪论

此外，学习机械设计基础课程，还将有助于学生工程思想的建立；有助于科学精神的培养；有助于增强解决实际工程类问题的能力。

《机械设计基础》是研究机械工作原理、机械构成原理、机械零件功用和机械零件结构及其工作可靠度的工程技术科学。第1章绪论

《机械设计基础》由理论和实践两部分组成。机械设计基础理论是人们对机械与机械设计最基本、最普遍规律的认识和概括。机械设计基础实践则是人们掌握机械设计知识，形成工程技术能力的一个重要环节，是进行机械工程实践的基本技术能力。第1章绪论

机械设计基础课程的学习阶段一般处在从一般科学知识学习向专业技术知识的过渡期，因此本课程既具有机械工程知识普及教育的功能，同时也是一门具有实用价值的，可以独立设置的专业技术课。让学生学习基本的机械设计方面的知识与技能，经历工程实践的探究过程，受到科学态度和科学精神的熏陶。本课程是以提高全体学生的科学素养、工程技术素质和职业道德修养，促进学生的全面发展为主要目标的工程技术基础课程。第1章绪论本课程的内容包括两部分：

机械原理部分机械零件部分划船器打夯机第1章绪论

本课程的任务：

懂基本理论

会设计常用机械第1章绪论1）掌握常用机构的特性、应用场合和使用维护等基础知识。2）掌握机械设备中各种常用传动装置和零部件使用、维护、管理的

基础知识。3）初步具备分析机构工作原理、零件失效形式和运用手册选用基本零件的能力4）掌握正确选择常用机械零件类型、代号等基础知识。5）初步具备设计机械传动和运用手册设计简单机械的能力。6）为学习相关专业机械设备和直接参与工程实践奠定必要的基础。本课程的任务：

本课程的设置旨在培养学生的工程技术素质，促进其全面发展。因此，通过本课程的学习和实践性实训，学生应达到如下要求：返回目录★实践性强

本课程是一门技术基础课，其研究的对象是在生产实际中广泛应用的机械，所要解决的问题大多数是工程中的实际问题（与理论力学的不同点），因此要求学生加强基本技能的训练，如简图测绘、齿轮参数测量等。要培养工程素养，作图应严格按要求进行。要重视实验课。

1.5本课程的特点与学习方法第1章绪论

各章内容彼此独立，前后联系不甚密切。好处是前面的章节没学好，不影响后面的章节学习。不利之处是不容易形成完整的知识体系。因此，要经常复习前面已学过的内容，找出某些共同点，通过比较、归纳、整理等学习方法，将各部分的机械设计知识互相联系起来，以便形成比较完整的机械设计体系。第1章绪论★独立性强

本课程学习要综合运用已学过的知识，先修课程的知识对本课程的学习很有用处，要综合运用先修课程的知识来学习本课程。除理论知识外，还要有一定的生产实践知识，要多观察生产实践中的机械设备。第1章绪论★综合性强关系多─因与诸多先修课关系密切。要求多─强度、刚度、寿命、工艺、重量、安全、经济性。门类多─各类零件，各有特点，设计方法各异。图表多─结构图、分析图、原理图、示意图、曲线图、标准表、经验数表等。

第1章绪论★涉及面广1）着重搞清楚基本概念，理解基本原理，掌握机构分析与综合的基本方法。2）注意把一般原理和方法与具体运用密切联系起来。并用所学知识观察日常生活与生产遇到的各种机械。

本课程的学习方法第1章绪论3）注意培养运用所学基本理论与方法去分析和解决工程实际问题的能力。4）注意培养综合分析、全面考虑问题的能力。解决同一实际问题，往往有多种方法和结果，要通过分析、对比、判断和决策，做到优中选优。第1章绪论5）注意培养科学严谨、一丝不苟的工作作风。在今后的工作中要与各种机械设备、各种装置打交道，稍有不慎，即可能造成损失、损坏。第1章绪论1.机械设备

计概述机械零件的失效形式与设计准则机械设计基本要求失效形式工作能力准则设计准则设计步骤第1章绪论

知识小结3.机构的组成通用零件专用零件部件零件构件实践性强独立性强综合性强涉及面广4.本课程的特点2.机械机构机器

知识小结第1章绪论谢

谢

观

看！桔槔

桔槔是在一根竖立的架子上加上一根细长的杠杆，当中是支点，末端悬挂一个重物，前端悬挂水桶。当人把水桶放入水中打满水以后，由于杠杆末端的重力作用，便能轻易把水提拉至所需处。桔槔早在春秋时期就已相当普遍，而且延续了几千年，是中国农村历代通用的旧式提水器具。桔槔第1章绪论候风地动仪第1章绪论指南车记里鼓车第1章绪论织布机视频1织布机视频2织布机视频3第1章绪论织布机

水运仪象台

水运仪象台是以水为动力来运转的天文钟。苏颂和韩公廉于宋元祐元年（公元1086年）开始设计，到元祐七年全部完成。台高约12米,宽约7米，最上层设置浑仪且有可以开闭的屋顶，这已具现代天文台的雏形。中层是浑象.下层是报时系统。这三部分用一套传动装置和一组机轮连接起来，用漏壶水冲动机轮，带动浑仪、浑象、报时装置一起转动。可通过控制匀速流动的水来调节枢轮向某一方向等时转动，使浑仪和浑象的转动与天体运动保持同步。在报时装置中巧妙地利用了160多个小木人，钟、鼓、铃、钲四种乐器，不仅可以显示时、刻，还能报昏、旦时刻和夜晚的更点。水运仪象台的机械传动装置，类似现代钟表的擒纵器，被英国的李约瑟认为“很可能是欧洲中世纪天文钟的直接祖先”。

第1章绪论水运仪象台秦陵二号铜车马秦陵二号铜车马第1章绪论

1980年冬，我国考古工作者在陕西临潼县东的秦始皇陵发掘出土了两乘大型彩绘铜车马。二号铜车马通长317cm，车高106.2cm。据研究，这两乘大型彩绘铜车马制作于公元前三世纪，车的结构和系驾关系完全模拟实物，与真车无异。铜车马结构复杂，由3462(包括金、银制零件1720件)个部件组合而成，采用了铸造、焊接、铆接、销钉固定、冲凿、錾刻、抛光等工艺，以及各种各样的连接机构。铜车马除采用部分金银饰件外，其余全部为青铜铸件，而且能按不同的使用性能选用不同的合金比例。铜车马结构合理，工艺精湛，虽埋在地下两千多年，但各部连接十分灵活，窗门启闭自如，牵动辕衡，带动轮轴转动，可以载舆以行。铜车马制作精美，比例恰当，装饰华丽，是我国古代科技艺术与造型艺术完美结合的典范，是劳动人民智慧的结晶，充分显示了我中华民族卓越的创造才能，在中国和世界机械史上留下了极其光辉一页。

（摘自《机械工程师进修大学刊授教材》第一册20页〔1984年〕）

第1章绪论图示轿车除原动机部分、传动部分和执行部分外，还包含了控制系统和其他辅助系统

轿车的组成第1章绪论返回21页点击播放第1章绪论第1章绪论第1章绪论全自动波轮式洗衣机的组成上盖控制面板进水口排水管外箱体盛水桶支撑拉杆脱水桶电动机带传动减速器波轮第1章绪论

通用零件包括：

齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动；轴、联轴器、离合器、滚动轴承、螺栓、键、花键、弹簧、机架、箱体等。第1章绪论专用零件

例如：叶片、犁铧、曲轴曲轴的应用第1章绪论

美国加利福尼亚州伯班克市杰·奥尔伯格设计出了世界上最长的汽车，这是一辆高级轿车，长度为30.5米，下面有26个车轮，看起来简直像一辆小火车。奥尔伯格设计了一系列的超长轿车，内部装有许多豪华的设施，所以变得比较长，其中包括带跳板的游泳池、豪华的套房、特大的水垫床。超级汽车的设计者们不仅使超长轿车在长度设计上胜过对手，而且还要在辅助设备上更胜一筹。例如，一辆20.73米的超长轿车内有6部高科技电话、一套卫星天线、一个小型的高尔夫球场。更为奇特的是，轿车的尾部有一个小型的游泳池，游泳池的盖子上带有直升机的降落缓冲垫。可以让直升机在轿车顶部直接停靠。30米长的轿车美国出炉

26个车轮第1章绪论世界上最长的拖车第1章绪论世界上最高巴士第1章绪论世界上最长的工程车，288个车轮。第1章绪论世界上最牛的摩托车，48个气缸。第1章绪论世界上最长的摩托车，可坐23人。第1章绪论世界上最长的摩托车，可坐23人。32米长的汽车第1章绪论中国青年报1994年5月21日载重154吨的汽车第1章绪论山西晚报1993年8月5日

徐工的DE400矿用汽车，堪称矿区作业中的巨无霸。车高7米6，超越了两层半楼房的高度；车轮胎直径达4米，甚至超过了普通居民楼的一层楼高；单个轮胎重5.3吨，而整车长度15米、宽度10米，自重更是高达260吨，轻松载动400吨重的钢铁、矿物及各种能源和物质。第1章绪论第1章绪论内蒙古第一机械集团有限公司生产的三峡水库建设时截流用的自卸车。《机械设计基础》课程拓展内容我国机械制造与创造发明史

——机械年谱公元前

～

公元元年

★公元前5000年，中国出现原始耕地工具——耒耜。

公元前3000年，美索不达米亚人和埃及人开始使用青铜器。

★公元前2800年，中国甘肃东乡马家窑文化遗址留存锡青铜铸成的铜刀。公元前2500年，伊拉克和埃及用失蜡法铸造金属饰物。公元前2400年，埃及出现腕尺。

★公元前2000年，中国甘肃武威皇娘娘台齐家文化遗址留存经过冷锻的红铜刀、凿。

埃及等地出现树木车床。

★中国开始制造以圆木板为行走部件的车辆。

★公元前1600年，中国用天然磨料磨制铜器和玉器。机械年谱lěisì

★公元前1400年，中国河北藁（gao）城和北京平谷县留存经过热锻的铁刃铜钺。

★公元前1400年，中国河南安阳殷墟留存商代晚期最重的青铜器司母戊方鼎。

★中国河南安阳殷墟留存经过再结晶退火的金箔。

★中国出现象牙尺。

公元前1400年，小亚细亚的古国赫梯王国开始使用铁器。

★公元前1300年，中国始用铜犁。

★中国用研磨方法加工铜镜。

★公元前1000年，中国出现带铁犁铧的犁。

★公元前1000年，中国发明冶铸用鼓风机（风箱）。机械年谱

★公元前

770年，中国开始使用失蜡铸造方法。

★公元前620～前467年,云纹铜禁（失蜡铸造法制作），1978年出土于河南淅川下寺春秋中晚期楚国贵族墓地。

★中国出现可锻铸铁和铸钢。

★中国已普遍采用漏壶计时。

★公元前770年，中国湖北铜绿山春秋战国古铜矿遗址留存木制辘轳轴。

★中国出现制造战船的工场。

★公元前700年，中国发明滑轮。

★公元前513年，中国的《左传》记载世界上最早的铸铁件——晋国铸刑鼎。

★公元前500年，中国湖北随县曾侯乙墓留存春秋战国时期最复杂、最精美的青铜器——曾侯乙尊盘和曾侯乙编钟，编钟由8组65枚组成，采用浑铸法铸造。

机械年谱

★中国春秋末期的齐国编成手工艺专著《考工记》。

★公元前476年，中国已有用天然磁铁制成的指南针—司南。★中国开始用叠铸法铸造刀币。★中国河北易县燕下都遗址留存的钢剑中有淬火组织，矛、箭铤中有正火组织。★中国河南洛阳留存经脱碳退火的白口铸锛，表面已脱碳成钢。★中国河南信阳留存汞齐鎏金器物。★公元前476年，中国山西永济县蘖家崖留存青铜棘齿轮(直径25毫米，40齿)★中国河北武安午汲古城遗址留存铁制棘齿轮。机械年谱★公元前400年，中国的公输班发明磨。

公元前220年，希腊的阿基米德创制螺旋提水工具。

希腊的阿基米德提出物体浮动理论——阿基米德原理。★公元前206年，中国西汉出现青铜铸件透光镜。★公元前206年，中国的炒钢和百炼钢技术日益成熟。★中国四川成都市站东乡留存滑车。★公元前113年，中国河北满城西汉中山靖王刘胜墓留存经过渗碳处理的佩剑。

公元前100年，罗马发明水车。★中国出现水轮（水轮机雏形）。机械年谱公元元年～１７００年

公元1世纪，亚历山大的希罗在其《气动力学》中记载利用蒸汽作用旋转的气转（反动式汽轮机雏形）。★公元9年，中国制出新莽卡尺。★25～221年，中国的毕岚发明翻车（龙骨水车）。★中国的杜诗发明冶铸鼓风用水排。★78～139年，中国的张衡发明浑天仪（水运浑象），由漏水驱动，能指示星辰出没时间。★2世纪，中国用花纹钢制造宝刀、宝剑。★105年，中国的蔡伦监造出良纸。★220～230年，中国出现记里鼓车。★235年，中国的马钧发明由齿轮传动的指南车。★265—420年，中国的杜预发明由水轮驱动的连机碓和水转连磨。

机械年谱

4世纪，地中海沿岸国家在酿酒压力机上应用螺栓和螺母。★5～6世纪，中国发明磨车。★420～589年，中国出现车船。

★550—580年，中国的綦母怀文发明灌钢技术。★618—907年，中国西安沙坡村留存银质被中香炉，结构奇巧。

700年，波斯开始使用风车。★725年，开元铁牛亦称唐代铁牛，习惯称为“黄河大铁牛”★953年，中国铸造大型铸铁件——沧州铁狮子（重5000千克以上）。★1041～1048年，中国的毕升发明活字印刷术。★1088年，中国的苏颂、韩公廉制成带有擒纵机构的水运仪象台。★1097年，中国在山西太原晋祠铸有四个大铁人—宋代铁人。机械年谱★1127～1279年，中国发明水转大纺车。★1131～1162年，中国记载走马灯（燃气轮机雏形）。★1263年，中国的薛景石完成木制机具专著《梓人遗制》。★1330年，中国的陈椿在《敖波图》中记载化铁炉（搀炉）。★1332年，中国用铜制造大炮。1350年，意大利的丹蒂制成机械钟，以重锤下落为动力，用齿轮传动。1395年，德国出现杆棒车床。

1439年，德国谷腾堡发明木制凸版印刷机。

1608年，荷兰的李普希发明望远镜。1629年，意大利的布兰卡设计出靠蒸汽冲击旋转的转轮（冲动式汽轮机的雏形）。

机械年谱

★1637年，中国刊印了宋应星的科学技术著作《天工开物》，书中对中国古代生产器具和技术有详细记载。1643年，意大利的托里拆利通过实验测定标准大气压值为760毫米汞柱高，奠定了流体静力学和液柱式压力测量仪表的基础。1660年，法国的帕斯卡提出静止液体中压力传递的基本定律，奠定了流体静力学和液压传动的基础。1650～1654年，德国的盖利克发明了真空泵，1664年他在马德堡演示了著名的马德堡半球实验，首次显示了大气压的威力。1656～1657年，荷兰的惠更斯创制单摆机械钟。1665年，荷兰的列文胡克和英国的胡克发明了显微镜。1698年，英国的萨弗里制成第一台实用的用于矿井抽水的蒸汽机——“矿工之友”，首次将蒸汽用作工业动力。机械年谱公元１７００年～１８００年1701年，英国的牛顿提出对流换热的牛顿冷却定律。1705年，英国的纽科门发明了大气活塞式蒸汽机，取代了萨弗里的蒸汽机。1709～1714年，德国的华佗海特先后发明了酒精温度计和水银温度计，并创立以水的冰点为32度、沸点为212度、中间分为180度的华氏温标。1713～1735年，英国的达比发明了用焦炭炼铁的方法。1735年，达比之子将焦炭炼铁技术用于生产。1733年，法国的卡米提出齿轮啮合基本定律。1738年，瑞士的丹尼尔·伯努利建立无黏性流体的能量方程——伯努利方程。1742～1745年，瑞典的摄尔西乌斯创立以水的冰点为100度、沸点为0度的温标。1745年，瑞典的林奈将两个固定点颠倒过来，即成为摄氏温标。机械年谱18世纪中叶，法国的拉瓦锡和俄国的罗蒙诺索夫提出燃烧是物质氧化的理论。1755年，瑞士的欧拉建黏性流体的运动方程——欧拉方程。1764年，英国的哈格里夫斯发明了竖式、多锭、手工操作的珍妮纺纱机。1769年，英国的瓦特取得带有独立的实用凝汽器专利，从而完成了蒸汽机的发明。这种蒸汽机于1776年投入运行，热效率达2%～4%。

法国的居诺制成三轮蒸汽汽车，这是第一辆能真正行驶的汽车。1772～1794年，英国的瓦洛和沃恩先后发明了球轴承。

机械年谱

1774年，英国的威尔金森发明了较精密的炮筒镗床，这是第一台真正的机床——加工机器的机器。它成功地用于加工汽缸体，使瓦特蒸汽机得以投入运行。1785年，法国的库仑用机械啮合概念解释干摩擦，首次提出摩擦理论。

英国的卡特赖特发明了动力织布机，完成了手工业和工场手工业向机器大工业的过渡。1786年，英国的西兹发明了割穗机。1787年，英国的威尔金森建成第一艘铁船。1789年，法国首次提出“米制”概念。1799年制成阿希夫米尺（档案米尺）。

1790年，英国的圣托马斯发明了缝制靴鞋用的链式单线迹手摇缝纫机，这是世界上第一台缝纫机。

机械年谱18世纪90年代，英国的边沁先后发明了平刨床、单轴木工铣床、镂铣机和木工钻床。1792年，英国的莫兹利发明了加工螺纹的丝锥和板牙。1794年，英国的威尔金森建成冲天炉。1795年，英国的布拉默发明了水压机。1797年，英国的莫兹利发明了带有丝杠、光杠、进给刀架和导轨的车床，可车削不同螺距的螺纹。1799年，法国的蒙日发表《画法几何》一书，使画法几何成为机械制图的投影理论基础。

1800年以后（略）。机械年谱观

后

感

这是世界机械发展史的详细的年谱（十八世纪以后由于我国的项目很少，就没有全部列出），可以看出在十四世纪以前的机械制造或发明记录在案的绝大多数是我们中国制造或发明的。但十八世纪以后，我们在机械方面的制造或发明几乎没有。

通过观看这个机械发展史的资料，要正确理解我国是个古老文明的国家，我们的祖先是勤劳智慧的，是有很强的创造精神的，但同时也要明白由于我国近代的封建统治，束缚了生产力的发展，也束缚了科技的发展，使我国的科技发展落后了。

改革开放几十年来，尤其是党的十八大以来，我国的机械制造业有很大的发展，有很多的机械制造项目是世界一流水平的。通过学习该内容，要树立学好机械设计的基础理论，将来为我国的机械制造再上新的高度作出自己应有的贡献。通过这个案例的学习，应有以下的收获或提高：耒耜（读音lěisì），是古代汉族的一种翻土农具，形如木叉，上有曲柄，下面是犁头，用以松土，可看作犁的前身。“耒”是汉字部首之一，从“耒”的字，与原始农具或耕作有关。耒耜的发明开创了汉族农耕文化。耒耜司母戊鼎是商后期（约公元前十四世纪至公元前十一世纪）铸品，原器1939年3月出土于河南安阳侯家庄武官村。此鼎形制雄伟，重达875千克，高133厘米、口长110厘米、口宽79厘米，是迄今为止出土的最大最重的青铜器。司母戊鼎初为乡人私自挖掘，出土后因过大过重不易搬迁，私掘者又将其重新掩埋。司母戊鼎在1946年6月重新出土。新中国成立后，于1959年入藏中国历史博物馆。该鼎是商王祖庚或祖甲为祭祀其母所铸。因其腹部著有“司母戊”三字而得名，也有人释作“后母戊”，后母戊即商王武丁妻子之一的妇妌（jing）。司母戊鼎象牙尺出土于曹操家族墓元宝坑1号汉墓。牙尺周围有微雕，正面为奔鹿，反面为翔鸟，每寸一格，格上两星，十寸一尺，全长23.5厘米。象牙尺压缩空气而产生气流的装置。最常见的一种木制风箱由木箱、活塞、活门构成，用来鼓风，使炉火旺盛。风箱失蜡铸造方法，最早出现于春秋时期，整个制造过程均为手工操作。它的工艺过程是：将蜡制成所要制作的型器样式，后将耐高温细泥浆淋至蜡型表面，并撒细纱在泥浆表层，反复多次，使之形成完整的型壳，干燥后加温使蜡质熔出，形成型腔，用以浇铸金属液如铜液（即：紫铜加铅、锌、锡等金属元素的溶液）。完成浇铸、冷却后，经去壳、清理就可得到要制作的器具（或零件）。失蜡法精密铸造又称熔模精密铸造，是一种少切削或无切削的精密铸造工艺，是精密铸造行业中的一项优异的工艺技术，其应用非常广泛。失蜡铸造法失蜡铸造法云纹铜禁（失蜡铸造法制作），1978年出土于河南淅川下寺春秋中晚期（公元前620～前467年）楚国贵族墓地。这件云纹铜禁禁长103厘米、通长124厘米、禁宽47.3厘米、通宽68.3厘米、禁高14.5厘米、通高29.5厘米，重达95.5公斤，呈长方形，构思奇特，纹饰瑰丽，禁面的四周及四个侧面透雕云纹，云纹下面有粗细不同的铜梗组成错综复杂而又玲珑剔透的花纹。禁的四周攀附12条龙形怪兽，探首吐舌于禁面，兽头兽尾都是镂空的装饰物。禁底俯卧12条龙张口咋舌地支撑着禁身。禁，是周朝贵族祭祀天地、祖先宴飨（xiang）宾客时用来放置酒器的案子。

2002年1月18日，国家文物局印发《首批禁止出国（境）展览文物目录》，规定64件（组）珍贵文物为首批禁止出国（境）展览的文物，春秋云纹铜禁为其中之一。2014年7月国学频道“国宝”栏目报道“云纹铜禁”时讲到，出土时铜禁已碎，是一个教授带领四个研究生经过三年的时间修复好的。现在全世界只有三件。据博物馆的讲解人员说现在没有复制品，原因是制作不出来。

云纹铜禁云纹铜禁曾侯乙编钟

曾侯乙编钟为战国早期文物，1978年在湖北随县（今随州市）成功发掘。出土的编钟是由六十五件青铜编钟组成的庞大乐器，其音域跨五个半八度，十二个半音齐备。它高超的铸造技术和良好的音乐性能，改写了世界音乐史，被中外专家、学者称之为“稀世珍宝”。编钟是中国汉族古代大型打击乐器，兴起于西周，盛于春秋战国直至秦汉。中国是制造和使用乐钟最早的国家。它用青铜铸成，由大小不同的扁圆钟按照音调高低的次序排列起来，悬挂在一个巨大的钟架上，用丁字形的木槌和长形的棒分别敲打铜钟，能发出不同的乐音，因为每个钟的音调不同，按照音谱敲打，可以演奏出美妙的乐曲。曾侯乙编钟司南是中国古代辨别方向用的一种仪器，是中国古代汉族劳动人民在长期的实践中对物体磁性认识的发明。据《古矿录》记载最早出现于战国时期的河北磁山一带。用天然磁铁矿石琢成一个杓（shao）形的东西，放在一个光滑的盘上，盘上刻着方位，利用磁铁指南的作用，可以辨别方向，是现在所用指南针的始祖。司南浑天仪是浑仪和浑象的总称。浑天仪的浑仪是测量天体球面坐标的一种仪器，而浑象是古代用来演示天象的仪表。是中国古代的一种重要宇宙理论，认为"浑天如鸡子，天体圆如蛋丸，地如鸡中黄"，天内充满了水，天靠气支撑着，地则浮在水面上。浑仪和浑象是反映浑天说的仪器，即“物化”和“浑天说”。浑天仪记里鼓车是中国古代用于计算道路里程的车，由“记道车”发展而来。有关记道车的文字记载最早见于汉代刘歆的《西京杂记》：“汉朝舆驾祠甘泉汾阳……记道车，驾四，中道。”可见至迟在西汉时期，即已有了这种可以计算道路里程的车。到后来，因为加了行一里路打一下鼓的装置，故名“记里鼓车”。记里鼓车这是一种会自动记载行程的车辆，是中国古代社会的科学家、发明家研制出的自动机械物体，被机器人专家称为一种中国古代机器人。记里鼓车记里鼓车指南车又称司南车，是中国古代用来指示方向的一种装置。它与指南针利用地磁效应不同，它不用磁性。它是利用机械传动系统来指明方向的一种机械装置。其原理是，靠人力来带动两轮的指南车行走，依靠车内的机械传动系统来传递转向时两车轮的差动来带动车上的指向木人与车转向的方向相反角度相同，使车上的木人指示方向，不论车子转向何方，木人的手始终指向指南车出发时设置木人指示的方向，“车虽回运而手常指南”。古代用水轮驱动的多碓式舂米机械，为晋代杜预发明。连机碓的原动轮是一个大型卧式水轮，轮轴上装有一排互相错开的拨板，用以拨动碓杆，使几个碓头间断地相继舂米。水碓在汉代即已出现，到晋代才出现了连机碓，它不仅用于粮食加工，还用于舂碎香料、陶土等。中国有的地区至今仍在使用。图为《天工开物》中的连机碓图。

连机碓由水轮驱动的粮食加工机械。据《魏书》记载，为晋杜预所创制。它的原动轮是一具大型卧式水轮，水轮的长轴上有3个齿轮,各联动3台石磨，共9台石磨。也有一具水轮驱动2台石磨的,称为连二水磨。水转连磨开元铁牛亦称唐代铁牛，位于永济市城西十五公里，蒲州城西的黄河古道两岸，各四尊。铸于唐开元十三年（725），为稳固蒲津浮桥，维系秦晋交通而铸。四头总重量达230吨的唐朝大铁牛以及附属铁器群，它们是世界上现存的最大规模的古代铁器群。元末桥毁，久置不用，故习称“镇河铁牛”。黄河大铁牛沧州铁狮子位于沧州市政府驻地东南偏北16.5公里。坐落在东关村西0.5公里处。铁狮身高5.78米，长5.34米，宽3.17米，体重约50吨。背负巨盆相传是文殊菩萨莲座，狮身向南，头向西南，两左脚在前，两右脚在后，呈前进状，姿态雄伟，昂首阔步，栩栩如生的铁狮是中国大型的精巧铸铁工艺。沧州铁狮子原铸于公元953年，是中国现存年代最早、规模较大的铸铁艺术珍品之一，具有极高的历史价值和艺术价值。沧州铁狮子

北宋庆历年间（1041-1048）中国的毕昇发明的泥活字标志活字印刷的诞生。印刷术作为中国古代“四大发明”之一，曾对世界文明进程和人类文化发展产生过重大影响。活字印刷的发明是印刷史上一次伟大的技术革命，是一种印刷方法，通过使用可以移动的金属或胶泥字块，来取代传统的抄写，或是无法重复使用的印刷版。活字印刷的方法是先制成单字的阳文反文字模，然后按照稿件把单字挑选出来，排列在字盘内，涂墨印刷，印完后再将字模拆出，留待下次排印时再次使用。活字印刷术水运仪象台是中国古代天文学家发明的一种大型天文仪器，由北宋天文学家苏颂等人创建。它是集观测天象的浑仪、演示天象的浑象、计量时间的漏刻和报告时刻的机械装置于一体的综合性观测仪器，实际上是一座小型的天文台。这台仪器的制造水平堪称一绝，充分体现了中国古代汉族劳动人民的聪明才智和富于创造的精神。宋元祐元年(公元1086年)开始设计，到元祐七年全部完成。它是中国古代的卓越创造。其中的擒纵器是钟表的关键部件。因此，英国科学家李约瑟等人认为水运仪象台“可能是欧洲中世纪天文钟的直接祖先”。水运仪象台中国宋代的大型铸铁制品，留存在山西太原晋祠内会仙桥上的金人台上。金人台的四角各立铁人一尊，各高7尺。现存西南角的一尊是北宋绍圣四年(1097)铸造（见彩图），其余三尊为后代补铸。铁人造型雄健英武,铠甲鲜明,胸腹膝腿等处铸有清晰的文字，全身不见铸造披缝，估计是用传统失蜡法铸造。铁人露天放置,经历了近900年的风霜雨雪，仍晶莹明亮。祠内尚有同时代的铸铁狮兽多尊，宋代铁人也未生锈，可见当时冶铸技术已具有很高水平。宋代大铁人发明于南宋后期，元代盛行于中原地区，是当时世界上最先进的纺纱机械。水转大纺车专供长纤维加捻，主要用于加工麻纱和蚕丝。麻纺车较大，全长约9米，高2.7米左右。它与人力纺车不同，装有锭子32枚，结构比较复杂和庞大，有转锭、加捻、水轮和传动装置等四个部分。用两条皮绳传动使32枚纱锭运转。这种纺车用水力驱动，工效较高，每车每天可加捻麻纱100斤。水转大纺车是中国古代纺织机械方面的一项重大成就。水转大纺车公元1000年左右，中国人就创造了走马灯。许多古籍都有关于走马灯的记述。走马灯上有平放的叶轮，下有燃烛或灯，热气上升带动叶轮旋转，这正是现代燃气涡轮工作原理的原始应用。正月十五元宵节，民间风俗要挂花灯，走马灯为其中一种。外形多为宫灯状，内以剪纸粘一轮，将绘好的图案粘贴其上。燃灯以后热气上熏，纸轮辐转，灯屏上即出现人马追逐、物换景移的影像。宋时已有走马灯，当时称“马骑灯”。走马灯大炮《机械设计基础》课程拓展内容中国制造2025

《中国制造2025》是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。它并不是一个一般性的行业发展规划，而是着眼于整个国际国内的经济社会发展、产业变革大趋势所制定的一个长期战略性规划，不仅要推动传统制造业的转型升级和健康稳定发展，还要在应对新技术革命的发展当中，实现高端化的跨越发展。制造强国“三步走”以体现信息技术与制造技术深度融合的数字化、网络化、智能化制造为主线。一是由要素驱动向创新驱动转变。二是由低成本竞争优势向质量效益竞争优势转变。三是由资源消耗大、污染物排放多的粗放制造向绿色制造转变。四是由生产型制造向服务型制造转变。一条主线四大转变五项重大工程核心：实施智能制造工程五项重大工程——1五项重大工程——2五项重大工程——3五项重大工程——4五项重大工程——5一、以质量铸就中国制造的灵魂。二、以标准引领中国制造质量的提升。三、以品牌打造中国制造的名片。四、以质量秩序保障中国制造的健康繁荣。核心要素借鉴发达国家经验，结合我国实际，我国要打造中国制造2025，实现制造业由大到强的转变，创新是关键，质量是根基。坚持以质取胜战略是打造中国制造2025的核心要素。九大任务中国制造勃勃雄心再出发九大任务——1

九大任务——2

九大任务——3

九大任务——4

九大任务——5

九大任务——6

九大任务——7

九大任务——8

九大任务——9

十大重点领域——1十大重点领域——2十大重点领域——3十大重点领域——4十大重点领域——5十大重点领域——6十大重点领域——7十大重点领域——8十大重点领域——9十大重点领域——10十大重点领域——关键词相关概念与技术——1相关概念与技术——2相关概念与技术——3“中国制造2025”是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领，以推进智能制造为主攻方向，以满足经济社会发展和国防建设对重大技术装备的需求为目标，强化工业基础能力，提高综合集成水平，完善多层次多类型人才培养体系，促进产业转型升级，培育有中国特色的制造文化，实现制造业由大变强的历史跨越。

通过这个案例的学习，应有以下的收获或提高：1.对“中国制造2025”有一个宏观的了解，对“工业4.0”也有一个大概的了解。2.对智能制造和智能化在未来的工业生产和我们日常生活中的应用应有一定的认识。3.对机械制造在“中国制造2025”的整体进展中所起的作用和重要性要有充分的认识。4.通过认识“中国制造2025”在我国由制造大国向制造强国迈进的过程中的重要地位，学好机械制造专业，热爱机械制造专业，将来为我国制造业的大力发展做出应有的贡献。观

后

感三

星

堆（简介）

1986年7月至9月，三星堆两个大型祭祀坑的发现，是本世纪以来最为重要的考古发现。大宗精品文物洋洋洒洒横空出世，成为举世轰动的重大新闻，三星堆从此名扬四海。在这批古蜀秘宝中，有许多光怪陆离、奇异诡谲的各类青铜造型：威仪凛然的青铜大立人、神奇怪异的青铜面具和“通天彻地”的青铜神树等，均堪称独一无二的旷世神品。而以流光溢彩的金杖为代表的金器，以满饰图案的边璋为代表的玉器，亦多属前所未见的稀世珍宝……。三星堆的历史悠久，年代上限距今4500±150年，大致延续至距今3000年左右，即从新石器时代晚期至相当中原夏、商时期。“三星堆介绍”取自三星堆明信片上的说明。三星堆介绍明信片上的照片现场拍摄的照片青铜立人像高172厘米，底座高90厘米，通高262厘米，1986年于四川广汉三星堆遗址二号祭祀坑出土，整体由立人像和台座两大部分接铸而成。立人像头戴莲花状（代表日神）的兽面纹和回字纹高冠，后脑勺上铸有一凹痕，可能原有发簪之灯的饰物嵌于此。身着窄袖与半臂式右衽套装上衣三件。最外一层为单袖半臂式连肩衣，衣上佩方格状类，似编织而成的"绶带"，"绶带"两端在背心处结襻，襻上饰物已脱。衣左侧有两组相同的龙纹，每组为两条，呈"已"字相背状。衣服右衽前后两边各有竖行的两组纹饰图案，一组为横倒的蝉纹，另一组为虫纹和目纹（甲骨文和西周金文蜀字是由目和虫组成）相间的纹饰。中间一层为V形领，短袖。衣左背后有一卷龙纹。最里一层深衣分前后裾，前裾短而平整，后裾长，两侧摆角下垂近脚踝。在前后裾上有头戴锯齿形冠的兽面纹。脚戴镯，赤足立于兽面台座上。青铜立人像介绍

金杖系用金条捶打成金皮后，再包卷在木杖上；出土时木杖已炭化，仅存金皮，金皮内还残留有炭化的木渣。

在金杖一端，有长约46厘米的一段图案，图案共分三组：靠近端头的一组，合拢看为两个前后对称，头戴五齿巫冠，耳饰三角形耳坠的人头像，笑容可掬。另外两组图案相同，其上下方分别皆是两背相对的鸟与鱼，在鸟的颈部和鱼的头部叠压着一支箭状物。

导游介绍金皮的厚度只有0.2mm。金杖的介绍

商青铜神树共有八棵，其中修复完整的一棵高达396厘米，是全世界已发现的最大的单件青铜文物，被命名为一号神树，另外还有一棵只有下半部分树身，被命名为二号神树。一号神树由基座和主体两部分组成，树顶已残缺，基座仿佛三座山相连，主干三层，于山顶节节攀升，树的树枝分为三层，每层三枝，树枝上分别有两条果枝，一条向上，一条下垂，果托硕大，全树共有九只鸟，站立在向上果枝的果实上，一条龙沿主干旁侧而下，蓄势待飞。二号神树三面各有一跪坐铜人像，前臂残缺。

商青铜神树是古蜀文明的代表,可谓青铜铸造工艺的集大成者,是古蜀先民人神互通的神话意识形象化的写照,生动展现了古代蜀人天人合一的哲学思想，堪称青铜铸造技艺的瑰宝。2002年1月被国家文物局列入《首批禁止出国（境）展览文物目录》,青铜神树的介绍

在三星堆出土的众多青铜面具中，造型最奇特、最威风的要算青铜纵目面具。纵目面具均出自二号祭祀坑，共3件，分大小两型。其中A型2件较小，B型的1件则较大。B型面具就是这件有“千里眼”、“顺风耳”之誉的大型青铜纵目面具。其形象特征为：眉尖上挑，双眼斜长，眼球呈极度夸张，呈柱状向前纵凸伸出达16厘米；双耳向两侧充分展开；短鼻梁，鼻翼呈牛鼻状向上内卷；口阔而深，口缝深长上扬，似微露舌尖，作神秘微笑状。其额部正中有一方孔，可能原补铸有精美的额饰，可以想象，它原来的整体形象当更为精绝雄奇。青铜纵目面具介绍由此引出“眼观六路、耳听八方”的说法

三星堆出土的“玉边璋”为商代文物，通长54.5公分，遍体满饰图案，生动刻画了原始宗教祭祀场面。图案上下两幅对称布局，内容相同，最上一幅平行站立三人，头戴平顶冠，戴铃形耳饰，双手在胸前做抱拳状，脚穿翘头鞭，两脚外撇站成一字形。第二幅是两座山，山顶内部有一圆圈(可能代表太阳)，在圆的两侧分别刻有“云气纹”，两山之间有一盘状物，上有飘动的线条状若火焰。在山形图案的底部又画有一座小山，小山的下部是一方台(可能代表祭祀台)，山的外侧，一只大手，仿佛从天而降，伸出拇指按在山腰上。第三幅是两组S形勾连的云雷纹。云雷纹下的一幅也是三个人，穿着和手势与第一幅相同，所不同的是这三个人戴着山形高帽，双脚呈跪拜的姿势。第五幅又是两座山，内部结构与第二幅相同，所不同的是山外两侧各立有一牙璋，右边的山头伸出一个状若象钩状物横在两山之间。这些图案反映出古蜀人在祭坛上举着牙璋祭祀天地和大山，而且天神已有反应，伸出拇指按在山腰上，这是要赐福于下界的表示。玉边璋介绍谢

谢

观

看！（第5版）机械设计基础柴鹏飞

主编第2章平面机构运动简图及自由度第2章平面机构运动简图及自由度2.1运动副及其分类2.2构件及运动副的表示方法2.3平面机构运动简图2.4平面机构的自由度2.5平面机构的自由度计算2.6平面机构具有确定运动的条件实例分析目

录第2章平面机构运动简图及自由度能力目标

1.平面机构自由度计算的能力。2.识别复合铰链、局部自由度和常见虚约束的能力。3.判定机构具有确定相对运动的能力。知识要素

1.运动副的概念与平面机构的组成。2.自由度的计算公式。3.自由度计算中应注意的问题。4.平面机构具有确定运动的条件。教学要求第2章平面机构运动简图及自由度学习重点与难点

1.平面机构自由度的计算。2.自由度计算中应注意的问题。技能要求

绘制简单机械的机构运动简图。价值情感目标

1.从常见雨伞和折叠雨伞的机械机构分析，培养循序渐进地探索实际生产生活的能力，激发其勇于创新的精神。2.分析各类型桁架的自由度，引导学生坚持两点论与重点论的统一，善于运用矛盾分析方法抓住关键，找准重点，阐明规律。第2章平面机构运动简图及自由度

日常生活和生产实践中广泛应用的各种机械设备，都是人们按需要将各种机构（零件）组合在一起，来完成各式各样的任务以满足人们生活和生产的需要。

图2-1a所示为颚式破碎机的实物图，实物图看起来直观明了，但要分析破碎机的工作原理和进行运动分析等就没有办法进行，这时就需要一种能说明机构运动原理的简单图形---机构运动简图。图2-1a颚式破碎机实物图点击播放第2章平面机构运动简图及自由度

颚式破碎机的工作驱动是靠实物图右侧的带轮驱动偏心轮转动，使得动颚板往复摆动，完成挤碎石料的工作。图2-1b是机构的结构示意图，图2-1c是颚式破碎机的机构运动简图。图2-1b结构示意图图2-1c机构运动简图点击播放第2章平面机构运动简图及自由度可以看出该机构是由许多构件以一定的方式连接而成的。构件与构件的连接称为运动副，机构运动简图是用简单的线条代替零件来说明各构件间的运动关系。

由各个构件（零件）组成机构后是否具有确定的运动，要看该机构是否满足机构具有确定运动的条件。本章主要介绍构件间的连接方式——运动副、机构的自由度计算和机构具有确定运动的条件。返回目录第2章平面机构运动简图及自由度运动副构件与构件之间既保证直接接触和制约，又保持确定运动的可动联接称为运动副。凸轮副齿轮副点击播放点击播放图2-2平面高副构件间通过点或线接触所构成的运动副称为高副，常见的平面高副有凸轮副和齿轮副，如图2-2所示。2.1运动副及其分类第2章平面机构运动简图及自由度图2-3平面低副点击播放点击播放（1）转动副

两构件间只能产生相对转动的运动副称为转动副，如图2-3a所示。（2）移动副

两构件间只能产生相对移动的运动副称为移动副，如图2-3b所示。两构件通过面接触所构成的运动副称为低副，平面低副按其相对运动形式又可分为转动副和移动副。a）转动副b）移动副返回目录第2章平面机构运动简图及自由度1.构件构件是组成机构的基本的运动单元，一个零件可以成为一个构件，但多数构件实际上是由若干零件固定联接而组成的刚性组合，下图所示为齿轮构件，就是由轴、键和齿轮联接组成。

齿轮构件点击播放2.2构件及运动副的表示方法第2章平面机构运动简图及自由度图2-4构件的表示方法三副构件两副构件第2章平面机构运动简图及自由度图2-5转动副的表示方法2.转动副点击播放第2章平面机构运动简图及自由度图2-6移动副的表示方法3.移动副点击播放第2章平面机构运动简图及自由度图2-7高副的表示方法凸轮副齿轮副4.平面高副点击播放点击播放返回目录第2章平面机构运动简图及自由度

在研究或设计机构时，为了减少和避免机构复杂的结构外形对运动分析带来的不便和混乱，我们可以不考虑机构中与运动无关的因素，仅用简单的线条和符号来表示构件和运动副，并按比例画出各运动副的相对位置。这种用规定符号和简单线条表示机构各构件之间相对运动及运动特征的图形称为机构运动简图，本教材研究机构的组成及运动状态时都是以机构运动简图为基础来研究的。机构运动简图所表示的主要内容有：机构类型、构件数目、运动副的类型和数目以及运动尺寸等。对于只为了表示机构的组成及运动情况，而不严格按照比例绘制的简图，称为机构示意图。2.3平面机构运动简图第2章平面机构运动简图及自由度上海轨道交通地图——类似于机构运动简图上海轨道交通网络示意图——类似于机构示意图第2章平面机构运动简图及自由度

机构运动简图----用以说明机构中各构件之间的相对运动关系的简单图形。作用：1.表示机构的结构和运动情况。

2.作为运动分析和动力分析的依据。

机构示意图－不按比例绘制的简图。

机构运动简图应满足的条件:

1.构件数目与实际构件相同。2.运动副的性质、数目与实际机构相符。3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例。机构运动简图与示意图第2章平面机构运动简图及自由度步骤：简图比例尺：μl=实际尺寸（m）/图上长度（mm）

思路：先确定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，选择合适的投影面，并用符号表示出来。举例：绘制破碎机机构的运动简图。平面机构运动简图的绘制1）分析机构的组成,明确主动构件、从动构件和机架,并将各构件用数字编号或命名。2）从主动构件开始,沿运动传递路线,分析各构件间运动副的类型,并确定各构件的运动性质。3）选择视图平面及平面机构运动简图位置。4）选择适当比例,按照各运动副间的距离和相对位置,用规定的符号画出各运动副,然后用简单线条将同一构件上的运动副连接起来。第2章平面机构运动简图及自由度颚式破碎机演示返回目录第2章平面机构运动简图及自由度作平面运动的刚体在直角坐标系的位置需要三个独立的参数（x、y、θ）才能唯一确定。构件的自由度2.4平面机构的自由度单个自由构件的自由度为3图2-9自由构件的自由度第2章平面机构运动简图及自由度运动副类型剩余自由度数约束数

转动副

1（θ）+2（x，y）=3Syx12xy12R=2,F=1R=2,F=1R=1,F=2结论：构件自由度＝3－约束数移动副

1（x）+2（y，θ）=3高

副

2（x,θ）+1（y）=3运动副对构件的约束θyx12返回目录第2章平面机构运动简图及自由度活动构件数机构总自由度低副约束数高副约束数

n3×n2×PL1

×Ph(低副数)(高副数)

计算公式：

F=3n－2PL-Ph

要求：记住上述公式，并能熟练应用。1.平面机构自由度的计算公式

2.5平面机构的自由度计算第2章平面机构运动简图及自由度①计算曲柄滑块机构的自由度。123解：活动构件数n=3低副数PL=4F=3n－2PL－PH=3×3－2×4=1高副数PH=04曲柄滑块机构第2章平面机构运动简图及自由度②计算曲柄摇杆机构的自由度。解：活动构件数n=低副数PL=F=3n－2PL－PH

=3×3－2×4=1高副数PH=340曲柄摇杆机构第2章平面机构运动简图及自由度③计算五杆铰链机构的自由度。1解：活动构件数n=4低副数PL=5F=3n－2PL－PH

=3×4－2×5=2高副数PH=05234该机构的自由度等于2.五杆机构返回42页第2章平面机构运动简图及自由度④计算图示对心直动尖顶从动件凸轮机构的自由度。1解：活动构件数n=2低副数PL=2F=3n－2PL－PH

=3×2－2×2－1=1高副数PH=123凸轮机构第2章平面机构运动简图及自由度⑤计算图示摇筛机构的自由度。解：活动构件数n=5低副数PL=6(如果这样数)F=3n－2PL－PH高副数PH==3×5－2×6－0=3计算结果不符合实际情况图2-10摇筛机构2.计算平面机构自由度时应注意的问题实际情况是自由度为10第2章平面机构运动简图及自由度

（1）复合铰链

－－两个以上的构件在同一处以转动副相连。计算：复合铰链处如有k个构件,有k－1个转动副。313212C第2章平面机构运动简图及自由度重新计算图示摇筛机构的自由度。经分析，该机构在C处为复合铰链，为2个转动副，故低副数为7个。解：活动构件数n=5低副数PL=7F=3n－2PL－PH高副数PH==3×5－2×7－0=1计算结果符合实际情况0图2-10摇筛机构第2章平面机构运动简图及自由度⑥计算图示滚子从动件凸轮机构的自由度。解：n=3，PL=3(如果这样数)，F=3n－2PL－PH=3×3－2×3－1=2PH=1123计算结果不符合实际情况实际情况是自由度为1图2-13局部自由度第2章平面机构运动简图及自由度（2）局部自由度

F=3n－2PL－PH=3×2－2×2－1=1本例出现局部自由度定义：构件局部运动所产生的自由度。出现在加装滚子的场合，计算时应将滚子作刚化处理。滚子的作用：滑动摩擦滚动摩擦。12312滚子作刚化处理后：构件数为2，低副数为2，高副数为1点击播放第2章平面机构运动简图及自由度刚化处理解：n=4，PL=6，F=3n－2PL－PH

=3×4－2×6=01234ABCDEFPH=0

（3）虚约束

－－对机构的运动实际不起作用的约束。计算自由度时应去掉虚约束。∵FE＝AB＝CD，故增加构件4前后E点的轨迹都是圆弧。增加的约束不起作用，应去掉构件4。⑦已知：AB＝CD＝EF,计算图示平行四边形机构的自由度∥∥∥∥平面四边形机虚约束火车轮机构视频第2章平面机构运动简图及自由度计算结果不符合实际情况，实际机构可以运动。重新计算：n=3,PL=4,PH=0F=3n－2PL－PH

=3×3－2×4=1E123ABCD4F特别注意：此例存在虚约束的几何条件是：4FAB＝CD＝EF∥∥第2章平面机构运动简图及自由度拼插玩具点击播放球面副点击播放第2章平面机构运动简图及自由度

1.两构件联接前后，联接点的轨迹重合，2.两构件构成多个移动副，且导路平行。如平行四边形机构，双滑块机构等。出现虚约束的场合：椭圆仪点击播放第2章平面机构运动简图及自由度4.运动时，两构件上的两点距离始终不变。3.两构件构成多个转动副，且同轴。5.对运动不起作用的对称部分。如行星轮系。EF天平机构点击播放第2章平面机构运动简图及自由度6.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。如等宽凸轮W第2章平面机构运动简图及自由度计算行星轮系的自由度F=3n－2PL－PH

=3×5-2×5-1×6=-1F=3