机械原理总结

机械原理总结（2020修正版）一、平面机构1.什么是机构、运动副、运动链、机构自由度？机构：能实现预期的机械运动的各构件（包括机架）的基本组合运动副：由两构件直接接触形成的可运动联接运动链：两个以上以运动副联接而成的系统机构自由度：机构中各构件相对于机架的所能有的独立运动的数目2.组成机构的基本要素，构件和运动副主要特征，如何判断实际机械的构件及运动副类别？机构基本要素：原动件，从动件，机架构件特征：运动单元体3.何谓机构简图，机构示意图；机构运动简图，机构运动示意图与实际机构有什么异同？机构简图：能准确表达机构运动特性的简单图形，仅用简单的线条和规定符号来代表构件和运动副，按比例表达各运动副相对位置关系机构示意图：仅用符号表示，不按比例4.机构可运动的基本条件：F0，机构具有确定运动的条件：F0原动件数等于机构自由度5.计算平面机构自由度的运动副数目时要注意什么：复合铰链，局部自由度和虚约束a.复合铰链b.局部自由度c.两构件间构成多个运动副d.对运动不起作用的对称部分e.轨迹重合f.两构件上某两点距离不变6.何谓局部自由度，局部自由度常见哪些，作用是什么？局部自由度：与输出件运动无关的自由度7.为什么机构中常有虚约束，不起实际约束作用？省事省力，完全是靠人们的自觉性去维系的，如果真的换成实约束的话，那样会使人消极抵制的那样反而没有采取虚约束的效果好！8.如何处理虚约束，常见的虚约束有哪些？机构中的虚约束常发生在下列情况:1)在机构中如果两构件用转动副联接其联接点的运动轨迹重合,则该联接将带入1个虚约束.2)如果两构件在多处接触而构成移动副,且移动方向彼此平行,则只能算一个移动副.如果两构件在多处相配合而构成转动副,且转动轴线重合,则只能算一个转动副.如果两构件在多处相接触而构成平面高副,且各接触点处的公法线彼此重合,则只能一个平面高副3)在机构运动的过程中,若两构件上某两点之间的距离始终保持不变,则如用双转动副杆将此两点相联,也将带入1个虚约束,9.运动链，杆组和机构概念上有什么异同？杆组：从动件系统中分解为若干不可再分，自由度为0的运动链10.杆组有什么特点，如何确定杆组级别和机构级别，选择不同原动件对杆组级别有无影响？机构级别：最高的杆组级别杆组特点：3n=2Lp杆组级别：由杆组中包含的最高级别封闭多边行确定11平面运动副最大约束3，最小约束是0，空间运动副最大约束6，最小约束是012.平面机构中高副有2个自由度，低副有1个自由度，约束数和自由度数关系：和等于3n13.面约束为低副常见的有移动副和转动副，点线接触的为高副常见的有齿轮和凸轮14.在平面运动副中，两构件在多处接触而构成一个运动副的条件为：若构成转动副若为高副则若为移动副则15.两构件在多处接触而构成复合平面高副的条件是，算高副，又相当于一个平面副注：1自由度计算也可以用这个公式..)2(3FpppnFhl.p为虚约束数.F为局部自由度数2高副低代时，齿轮副是将所引入的两个转动副分别位于相接触的两齿廓的曲率中心处，对于一对渐开线齿廓的齿轮副，曲率中心分别位于两齿轮的啮合极限点3如果一对齿轮副（包括内外啮合和齿轮齿条啮合）的两轮中心相对位置已被约束，则这对齿轮副仅提供一个约束，即一个高副；如果两轮中心相对位置没有被约束，则提供两个高副相当于一个转动副二、平面机构运动分析1.速度瞬心定义，相对瞬心与绝对瞬心的区别速度瞬心：两构件上相对速度为零的重合点相对瞬心：两构件是运动的绝对瞬心：两构件有一个是静止的2.三心定理表述作平面平行运动的三个构件共有三个瞬心，它们位于一条直线上。三心定理可以确定不直接以运动副连接的两构件相瞬心的位置3.用速度瞬心法和矢量方程图解法作机构速度分析有什么优缺点速度瞬心法对简单的平面机构，特别是平面高副机构进行速度分析比较简单，如：曲柄滑块，凸轮，构件数多时瞬心太多麻烦，当只需速度分析时最好采用速度瞬心法矢量方程图解法画图确定不是很准确4.速度多边形和加速度多边行的特征速度多边形：由各速度矢量构成的多边形加速度多边形：由各加速度矢量构成的多边形5.什么是加速度影像和速度影像，应有时要具备什么条件，要注意什么问题加速度和速度多边形中同一构件上对应相似的图形，必须用于求同一构件上量6.组成移动副的两构件的角加速度和角速度之间，各自有什么样是关系，两构件任何重合点之间的相对速度，相对加速度和哥氏加速度之间有什么关系lvlan22latsin2recvadtdlv7.机构什么时候有哥氏加速度，大小方向如何确定绝对运动：动点相对于定参考系的运动相对运动：动点相对于动参考系的运动牵连运动：动参考系相对于定参考系的运动相对运动为转动，牵连运动为平动时两构件重合点有哥氏加速度，它是由于相对速度方向变化产生的加速度大小为sin2recvae为重合点角速度，rv为相对速度，为rv和e矢量夹角方向为e和rv用右手法则确定（平面运动中等于90）8.如何用矢量表示构件，用解析法分析机构运动的关键是什么建立合适的坐标系，找到一个封闭矢量多边形，列出封闭矢量方程即为位置方程，再用复数表示ilel，为矢量与X轴正向的夹角（逆时针，可能大于180°），用欧拉公式展开)sin(cosillei，实部虚部分别相等可以求出位置的得到角位移，求一次导数可以得到角速度关系，求二次导数可以得到角加速度关系9.有人认为，既然每一个构件与其速度图之间都存在影像关系，那么整个机构也存在影像关系。这种说法对不对，机构中机架是影像在图中何处错，速度影像只能用于同一构件上，对于整个机构包含了不同的构件不能用10.由N个构件组成的机构中，有2NC个相对瞬心，有N-1个绝对瞬心11.当两构件组成转动副，移动副，纯滚动高副，滑动兼滚动高副时其瞬心在什么位置转动副：转动副中心移动副：导路的垂直方向无穷远处纯滚动高副：接触点处滑动兼滚动高副：过接触点的公法线上12.速度影像的相似原理只能应用于同一构件上的各点，不能应用于不同构件上的各点13.组成移动副的两构件任何重合点之间的相对速度，相对加速度，哥氏加速度注：1三心定理运用时可以依据瞬心代号下角标同号消去法，如已知两个求第三个，可以将已知的两个角标去掉相同的号剩下的即第三个瞬心2平面机构运动分析思路三、平面四杆机构运动分析和设计1.平面四杆机构基本型式是什么，有哪些演化型式，研究其演化有什么意义基本形式：平面铰链四杆机构，曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构演化方法：改变构件形状及运动尺寸曲柄滑块机构，正弦机构，双滑块机构（将摇杆变为滑块，摇杆长度增至无穷大得曲柄滑块机构）；取不同构件为机架和运动副逆换，转动导杆，曲柄摇块，移动导杆，双摇块，十字滑块机构2.何谓曲柄，铰链四杆机构有曲柄的条件是什么，曲柄是否为最短杆连架杆：与机架相连曲柄：能作整周回转运动的连架杆摇杆：不能做整周转动的连架杆周转副：能使两构件作整周相对转动的转动副摆动副：不能作整周相对转动的转动副杆长条件：最短杆和最长杆长度之和小于等于其他两杆长度之和有曲柄条件：满足杆长条件且连架杆与机架中必有一最短杆，若连架杆为最短杆则为曲柄摇杆机构，若机架为最短杆则为双曲柄机构，若两杆条件都不满足则为双摇杆机构3.何谓极位夹角，急回特性，行程比系数，死点，它们有什么关系极位夹角：当机构从动件处于两极限位置时，主动件在两相应位置时所夹角度（拉直共线和重叠共线）急回特性：当连杆机构的主动件为等速回转时，从动件空回行程的平均速度大于从动件工作行程的平均速度行程比系数:180180从动件慢行程平均速度从动件快行程平均速度K死点：当机构出现0时，主动件通过连杆作用于从动件上的力通过其回转中心，而不能使从动件转动，出现顶死现象4.四杆机构什么时候有急回特性0时有急回特性，越大急回运动越明显5.何谓压力角和传动角，研究其有什么意义，在连杆设计时对传动角有什么限制，为什么在曲柄摇杆机构中最小传动角出现在曲柄与机架共线的位置之一压力角：相对于从动件最后一个构件所受力方向与力作用点的线速度方向夹角，反映了力的利用程度传动角：压力角的余角6.四杆机构中死点和极位实际上是同一位置，为什么有不同的称呼，有什么不同机构的极位和死点实际上是机构的同一位置，所不同的仅是机构的原动件不同。当原动件与连杆共线时为极位。在极位附近，由于从动件的速度接近于零，故可获得很大的增力效果(机械利益)当从动件与连杆共线时为死点。机构在死点时本不能运动，但如因冲击、振动等原因使机构离开死点而继续运动时，这时从动件的运动方向是不确定的，既可能正转也可能反转，故机构的死点位置也是机构运动的转折点7.死点与自锁现象有什么区别要注意死点自锁与机构自由度小于等于零的区别，自由度小于等于零表明机构中各构件间不可作相对运动，死点是指不计摩擦时机构所处的特殊位置可借助惯性或采用机构错位排列的方法使机构能顺利通过死点位置而正常运转，而自锁是指机构在考虑摩擦的情况下当驱动力的作用方向满足一定的几合条件时虽然机构的自由度大于零但机构仍无法运动的现象8.一曲柄摇杆机构，若在机构中改变摇杆为滑块，将其演化成曲柄滑块机构；再在曲柄滑块机构中改变曲柄为偏心距为曲柄长的偏心圆盘则将其演化成偏心轮机构9.一对心曲柄滑块机构，若将曲柄改为机架，则机构将演化成转动导杆机构；若将连杆改为机架，则将为曲柄摇块机构；而若将滑块改为机架，则将为移动导杆机构四、凸轮机构1.在凸轮做好后，再改变偏距大小，偏置方向或滚子大小会产生何种影响，偏置方向对凸轮机构压力角有何影响2.从受力的观点分析，直动推杆的导轨长度和悬臂尺寸是大一些好还是小一些好3.在什么情况下需要考虑凸轮机构的弹性动力学问题4.何谓凸轮机构压力角，在凸轮设计中有什么意义，如何处理压力角：推杆与凸轮接触点处所受正压力方向（凸轮轮廓线接触点法线方向）与推杆上对应点速度方向所夹锐角，影响凸轮机构受力情况，从减小推力和避免自锁压力角越小越好尺寸关系：seredds220/tan其他条件不变，越大0r越小凸轮尺寸越小，从凸轮机构尺寸紧凑上看压力角大好；其他条件不变，推杆偏置方向使e前为减号，可使压力角减小，改善受力情况（采用负偏置1）5.设计直动推杆盘形凸轮机构时，在推杆运动规律不变的条件下，需要减小推程压力角，可采用哪两种措施:采用正偏置方式和增大基圆半径6.凸轮的基圆半径为凸轮轮廓曲线最小失径7.平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构的压力角为零8.在凸轮机构推杆运动规律的4种常用运动规律中等速运动有刚性冲击；等加速等减速、余弦加速有柔性冲击；正弦加速无冲击9.凸轮机构推杆运动规律选择原则为：首先须满足机器的工作要求，其次还应凸轮机构具有良好的动力特性；此外，还应使所设计的凸轮便于加工，等等10.设计滚子推杆盘形凸轮廓线时，若发现工作轮廓线有变尖现象时，尺寸参数应采取什么措施：减小滚子半径11.在凸轮机构几种常见推杆运动规律中等速宜用于低速，等减速等加速不宜用于高速，而正弦加速度和余弦加速度可在高速下用五、齿轮机构1.什么是齿轮啮合基本定律，什么是共轭齿廓，要使齿轮实现定传动比齿廓曲线应满足什么条件齿轮啮合基本定律：互相啮合传动的一对齿轮在任一位置时的传动比，都与其连心线被其啮合齿廓在接触点公法线所分成的两段长反比共轭齿廓：凡满足齿廓啮合基本定律的曲线都可作为共轭齿廓定传动比条件：无论两齿廓在何位置接触，过接触点所作得齿廓公法线与两齿轮连心线都相交与一点2.什么是渐开线齿廓传动可分性，渐开线齿廓为什么能实现定传动比传动，中心距大于理论中心距能否传动，有什么影响可分性：即使实际安装中心距与设计中心距略与偏差，不影响两轮的传动比能传动，齿轮啮合的点不同3.渐开线直齿圆柱齿轮真确啮合的条件是什么，能否实现连续传动，标准渐开线齿轮能否和正变位齿轮或斜齿轮啮合，要满足什么条件条件：mmm2121可以安装时要调整齿轮位置以满足啮合条件4.何谓齿轮模数，有什么用，为什么要规定模数标准值，直齿圆柱齿轮，斜