機械原理知識總結

構件機器中的各運動單元零件不能再分拆的單個物體（獨立的制造單元）機構已知運動變換成其他構件所需要運動的構件組合體。機構，是兩個以上的構件通過可動聯(lián)接形成的構件系統(tǒng)。各構件之間具有確定的相對運動機器是一種能實現(xiàn)預期運動的構件組合系統(tǒng)，用以代替人工完成能量、信息的轉換或作出有用的機械功運動鏈兩個以上構件通過運動副的連接而構成的構件系統(tǒng)如何從運動鏈得到機構運動鏈中其余構件都能得到確定的相對運動構件是機械運動的最小單元，零件是機械制造的最小單元。作空間和平面運動的獨立構件，其自由度數(shù)分別為3和6。運動副是兩個構件以一定形狀的運動副元素直接接觸，限制了某些自由度，而又保留了某些自由度的一類可動連接，運動副是以它們所提供的數(shù)來劃分其級別的，因此共有I到V級運動副。一個封閉運動鏈，若已知其構件數(shù)為N，運動副數(shù)為p，則其閉合回路數(shù)k=p+1-N基本桿組是不可再分的自由度為零的構件組。常用的基本桿組有RRR組、RRP組和RPR組第一章機構的結構設計一.自由度計算F=3n-2PL-PHn為活動構件PL為低副PH為高副計算自由度時應注意的問題：.復合較鏈二個以上構件在同一軸線上構成的多個轉動副時，稱為復合較鏈若有m個構件，則有m-1個轉動副.虛約束對機構的運動不起獨立限制作用的重復約束。計算自由度時要去除掉出現(xiàn)場合：1）兩構件構成多個運動副兩構件構成多個移動副導路重合或平行兩構件組成多個轉動副，同軸兩構件構成高副，兩處接觸，法線重合目的：改善構件的受力情況2）運動過程中，兩構件上的兩點距離始終不變3）聯(lián)接點與被聯(lián)接點軌跡重合4）對運動不起作用的對稱部分.局部自由度處理方法：釘死目的：減少高副的磨損二.高副低代方法：.在高副兩個曲率中心之間畫出替代構件.替代構件分別與組成高副的兩個構件相聯(lián).組成高副的兩個構件應去掉高副、簡化成桿三.基本桿組的拆分（拆分時提前高副低代）桿組：F=0II級組n=2PL=3RRRRRPRPRPRPPPRR為轉動副P為移動副結構特征：兩個含有外接副的構件直接（用運動副）聯(lián)接III級組n=4PL=6結構特征：三個含有外接副的構件與同一構件（用運動副）聯(lián)接W級組（n=4,PL=6）結構特征：兩個含有外接副的構件通過兩個構件間接相聯(lián)拆分步驟.計算F；確定原動件；去掉虛約束、局部自由度；注意復鉸。.如果機構中有高副，應高副低代.拆出機構的原動件和機架，剩下從動件組合.根據(jù)桿組的結構特征對從動件組合依次拆組.驗證：每拆出一個桿組后，余下部分必須是一個自由度為零的構件組合或桿組機構的級別機構所含基本組的最高級別為機構的級別，不含基本組的機構為級機構PS:外界副為移動副時，用點畫線原動件注意標出運動方向第二章平面連桿機構及其分析與設計.曲柄存在的條件若最長桿與最短桿的長度之和W其余兩桿長度之和（稱為桿長條件），則最短桿的兩個轉動副為整轉副。其余為擺轉副。較鏈四桿機構曲柄存在條件滿足桿長條件：最短桿為連架桿，得到曲柄搖桿機構；最短桿為機架，得到雙曲柄機構；最短桿為連桿，得到雙搖桿機構不滿足桿長條件：無論以何桿為機架，均為雙搖桿機構曲柄滑塊機構曲柄存在的條件對心式：L1<=L2偏心式：L1+e<=L2L1是連架桿L2是連桿導桿機構曲柄存在的條件L1NL4.判斷各種平面連桿機構曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構

曲柄滑塊機構搖桿滑塊機構擺動導桿機構轉動導桿機構（圖1為教材P39d圖）曲柄滑塊機構搖桿滑塊機構擺動導桿機構轉動導桿機構（圖12桿長度大于1桿）（機架在圖1滑塊對面）（機架在圖1滑塊對面）搖塊機構（機架在圖1連桿）定塊機構（機架在滑塊）雙滑塊機構.極位夾角曲柄搖桿機構行程速比系數(shù)K曲柄滑塊機構①K行程速比系數(shù)K曲柄滑塊機構①K=m2①m1180。+。180°-0e=180°f-1K+1無急回特性有急回特性對心：0:0,K=1,偏式：0>O,K>1無急回特性有急回特性0>0,K>1,有急回特性特殊性：極為夾角二最大擺角.傳動角和壓力角壓力角：輸出構件受力方向與受力點速度方向之間所夾銳角。a傳動角：壓力角的余角。Y會畫三種機構壓力角和傳動角見教材P66三種機構Ymin出現(xiàn)的位置.曲柄搖桿機構：當以曲柄為原動件，Ymin出現(xiàn)在曲柄與機架共線或重合的兩個位置之一.曲柄滑塊機構：當以曲柄為原動件，Ymin出現(xiàn)在曲柄與機架垂直的兩個位置之一死點條件：往復運動構件為主動件，曲柄為輸出構件位置特征：Y=0或連桿與曲柄共線或重合五.瞬心法解析法瞬心數(shù)目：N=n（n-1）/2瞬心求法：轉動副：轉動副中心點就是其瞬心移動副：瞬心在垂直于導路的無窮遠處高副：兩高副接觸的公法線PS：兩構件組成純滾動高副接觸點就是其瞬心三心定理：作平面運動的3個構件的3個瞬心在一條直線上解析法：只有一種考法，見PPT第64張例2-6六.平面連桿機構運動設計按連桿預定位置設計4桿結構已知活動鉸鏈中心位置求固定鉸鏈位置方法：作四個垂直平分線得兩交點0.000000.。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。0000000000000000000000000000000000000000000000000000.0B’C’.已知固定鉸鏈中心位置求活動鉸鏈中心位置方法：取一已知活動鉸鏈位置為新機架機架連接另外兩位置得兩4邊形，將其旋轉平移至新機架得A‘A‘‘D'D''作出A‘A‘’ADD‘‘D’的中垂線交點得3‘C’則AB'C'D為所求四桿機構已知行程速比系數(shù)設計四桿機構.曲柄搖桿機構已知搖桿長度cd擺角行程速比系數(shù)方法:先算出極位夾角根據(jù)CD和擺角得搖桿兩極位C1DC2D作C2P垂直于C1C2且ZC2C1P=90-9作C1C2P外接圓，圓上任一點(不能選在劣弧上)為機架另一點A令曲柄長度為a連桿為b則AC1=b+aAC2=b-a.曲柄滑塊機構已知行程速比系數(shù)K沖程H偏距e方法：先算9,作C2C1=H作NOC1C2=NOC2C1=90-。以O為圓心C1C2為半徑作圓圓上一點A到C1C2的距離為e,A為曲柄軸心的位置令曲柄長度為a連桿為b則AC1=b+aAC2=b-a3.擺動導桿機構已知機架長度d行程速比系數(shù)K方法：先計算9,則擺角也為。，作NmDn二。，作AD=d且AD平分NmDn過A作AC2AC1分別垂直于mDnD,即得結果。按兩連架桿對應位置設計.已知兩連架桿對應三個位置例：已知機架原動件從動件兩次轉動對應角度a1b1,a2b2方法：先定出機架AD,作任意連架桿AB1,AB1順時針旋轉a1a2,得B2B3,連接B2DB3D,逆時針旋轉B2DB3Db1,b2得B2'，B3'，得B1B2‘與B2’B3’中垂線交點C1,AB1C2D即為所求.已知兩連架桿四個對應位置例：已知機架原動件從動件兩次轉動對應角度a1b1,a2b2,a3b3方法：先定出機架AD,延長DA至x,作NxAB4=(a3-a2)/2NxDB4=(b3-b2)/4,將AB4順時針旋轉a3得B1,將AB1逆時針轉旋轉a1,a2,得B2B3,將B2DB3DB4D分別順時針旋轉b1b2b3得B2'B3'B4’由B1B2'B3'B4’中垂線交點可得C1。AB1C1D即為所求七.試卷上的一些問題平面連桿機構的綜合內容：實現(xiàn)剛體給定位置的設計、實現(xiàn)預定運動規(guī)律的設計和實現(xiàn)預定軌跡的設計第三章凸輪機構及其設計.從動件運動規(guī)律運動規(guī)律特點應用場合等速運動剛性沖擊低速輕載等加等減速運動柔性沖■擊中速輕載簡諧（余弦加速）運動柔性）沖擊中速中載擺線（正弦加速）運動無沖擊高速輕載3-4-5次多項式運動無沖擊高速中載二.凸輪的參數(shù)反轉法理論廓線一一基圓一一偏心圓一一過理論廓線距離基圓最遠最近距離作偏心圓切線得4個角升程?他?基?他?基圓.呈同半徑?推程.推程運動用單?遠休+近休止角吃■回程.回程運動角色?近休.近休止吊A?升程人三.壓力角壓力角：輸出構件受力方向與受力點速度方向之間所夾銳角。tana=導路和瞬心位于凸輪回轉中心的同側時u為負號（正確偏置）通過“推程時從動件偏置于瞬心同一側”來判斷凸輪旋轉方向導路和瞬心位于凸輪回轉中心的兩側時u為正號（錯誤偏置）四.運動失真滾子半徑的確定：pa實際輪廓曲線曲率半徑p理論輪廓曲線曲率半徑rr滾子半徑.凸輪輪廓曲線內凹時，pa=p+rr.凸輪輪廓曲線外凸時，pa=p-rrp<rr時，實際輪廓曲線出現(xiàn)交叉，加工時交點以外的地方會被切去，無法實現(xiàn)預期的運動規(guī)律，這種現(xiàn)象稱為運動失真。實際取值：rr<pmjn-[pa][pa]一般等于3—5mm五.試卷出現(xiàn)的一些問題將從動件平底設計成與導路垂直的原因：將平底設計成與導路垂直可使壓力角始終為0度，傳力特性好尖頂從動件的壞處：從動件的平底改為尖頂，尖頂容易被磨損，也增大了推程的壓力角減小壓力角：偏置增大基圓半徑第四章齒輪機構及其設計一.掌握三個圖齒輪嚙合定律i=w1/w2=O2P/O1P=r2'/r1,=rb2/rb1第一圖：漸開線的形成與性質見教材P165第二圖：漸開線齒輪的嚙合特性見教材P166第三圖：齒輪的各部分名稱見教材P167二.直齒斜齒計算公式直齒公式見教材P169斜齒公式見教材P183三.齒輪尺寸參數(shù)設計（不知道考不考）直齒正確嚙合條件：兩齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等齒輪傳動中心距和嚙合角：中心距a=r1+r2（分度圓）PS：帶'的表示實際值否則為標準值連續(xù)傳動條件：E（重合度）二B1B2/PbN1四.根切原因：只要齒條刀具的池頂線超過被加工齒輪的基圓與嚙合線的切點N1,即PB刀〉PN1最小齒數(shù)：Zmin=2ha*/sin-2a一般ha*=1a=20°zmij=17五.變位齒輪分類：正變位（齒頂高增大，齒根高減?。撟兾唬ㄅc前相反）應用：小齒輪采用正變位，大齒輪采用負變位高度變位齒輪傳動有以下優(yōu)缺點：1、可以減小機構尺寸。小齒輪的z1可以小于zmin而不根切2、提高彎曲強度。小齒輪齒根厚度增加，大齒輪齒根厚度減小，從而大小齒輪抗彎曲能力接近，提高齒輪傳動承載能力。3、改善齒根磨損情況。4、小齒輪正變位，齒頂變尖，重合度略下降。第五章輪系及其設計一.傳動比計算和方向判斷定軸輪系傳動比計算定軸輪系傳動比=（-1）-m所有從動輪齒數(shù)連乘積/所有主動輪齒數(shù)連乘積（當輸入輸出平行時加正負號，輸出輸入轉向相同傳動比為正）周轉輪系傳動比計算. 8-8 ,ZZ…工IH=―1 H-=±—2-^4 n-差動輪系1n 8n~8H Z1Z3…。-1行星輪系i1H-1喝

各行星輪設計時應滿足的條件.保證實現(xiàn)給定傳送比要求.滿足同心條件（大概率會考）.滿足安裝條件n=（z1+z3）/K（K是行星輪個數(shù)）.滿足臨界條件（z1+z2）sin180/K>z2+2ha*二.試卷中出現(xiàn)的問題.列舉輪系的三個功能：實現(xiàn)大傳動比傳動、實現(xiàn)變速傳動、實現(xiàn)變向傳動、實現(xiàn)分路傳動、實現(xiàn)結構緊湊的大功率傳動、實現(xiàn)運動合成與分解第七章機械動力學.飛輪轉動慣量律―庠dE=dW=Pdt建立依據(jù)Jc=,［初（翳）+M給1帙=￡［Ecosa,（豹±腸（給］E=0.5Jw^2+0.5mJ2 P=Mw+FvJ=AAmax/w^2【segema】.平面連桿機構的靜力學分析掌握兩個例題：.已知機構簡圖、各摩擦角、摩擦園半徑、阻力FR。試畫出各運動副靜力圖.圖示平底擺動從動件盤狀凸輪機構的凸輪為圓盤，摩擦圓、摩擦角、驅動力矩Md、阻力FR如圖所示。試畫出圖示機構的靜力分析圖。FR如圖所示。試畫出圖示機構的靜力分析圖。PSR均為摩擦力三.試卷出現(xiàn)的問題.為減小飛輪的尺寸，飛輪應該裝在高速軸上還是低速軸上？機械系統(tǒng)裝上飛輪后能否得到勻速運動（高速不會）.造成機械系統(tǒng)速度波動的主要原因是作用在系統(tǒng)上的外力或外力矩的變化.建立機械系統(tǒng)運動方程的基本原理是根據(jù)動能定理，依據(jù)動能等效和外力所作之功等效的原則，建立系統(tǒng)的等效動力學模