三机械冲击理论解析
(完整版)机械原理知识点归纳总结
第一章绪论基本概念：机器、机构、机械、零件、构件、机架、原动件和从动件。
第二章平面机构的结构分析机构运动简图的绘制、运动链成为机构的条件和机构的组成原理是本章学习的重点。
1. 机构运动简图的绘制机构运动简图的绘制是本章的重点，也是一个难点。
为保证机构运动简图与实际机械有完全相同的结构和运动特性，对绘制好的简图需进一步检查与核对（运动副的性质和数目来检查）。
2. 运动链成为机构的条件判断所设计的运动链能否成为机构，是本章的重点。
运动链成为机构的条件是：原动件数目等于运动链的自由度数目。
机构自由度的计算错误会导致对机构运动的可能性和确定性的错误判断，从而影响机械设计工作的正常进行。
机构自由度计算是本章学习的重点。
准确识别复合铰链、局部自由度和虚约束，并做出正确处理。
(1) 复合铰链复合铰链是指两个以上的构件在同一处以转动副相联接时组成的运动副。
正确处理方法：k个在同一处形成复合铰链的构件，其转动副的数目应为(k-1)个。
(2) 局部自由度局部自由度是机构中某些构件所具有的并不影响其他构件的运动的自由度。
局部自由度常发生在为减小高副磨损而增加的滚子处。
正确处理方法：从机构自由度计算公式中将局部自由度减去，也可以将滚子及与滚子相连的构件固结为一体，预先将滚子除去不计，然后再利用公式计算自由度。
(3) 虚约束虚约束是机构中所存在的不产生实际约束效果的重复约束。
正确处理方法：计算自由度时，首先将引入虚约束的构件及其运动副除去不计，然后用自由度公式进行计算。
虚约束都是在一定的几何条件下出现的，这些几何条件有些是暗含的，有些则是明确给定的。
对于暗含的几何条件，需通过直观判断来识别虚约束；对于明确给定的几何条件，则需通过严格的几何证明才能识别。
3. 机构的组成原理与结构分析机构的组成过程和机构的结构分析过程正好相反，前者是研究如何将若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上，以组成新的机构，它为设计者进行机构创新设计提供了一条途径；后者是研究如何将现有机构依次拆成基本杆组、原动件及机架，以便对机构进行结构分类。
斜齿轮传动中啮合冲击数值研究(1)
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关于点线啮合齿轮螺旋角选择的研究
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文章编号： （%""&） !""# $ %&’( "’ $ """( $ "’
关于点线啮合齿轮螺旋角选择的研究
（武汉理工大学物流工程学院， 湖北 武汉 #’"")’）
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厉海祥
罗齐汉
摘要
改变了渐开线齿轮为凑中心距或者从优化角度来选取! 值 点线啮合齿轮螺旋角! 的选择，
第 )< 卷
第+期
斜齿轮传动中啮合冲击数值研究
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四面体网格 （ !"#$） 进行自适应划分， 得到 %%&’() 个节 点， *+)%*’ 个单元。图 % 为斜齿轮啮合三维接触有限 元模型网格的局部视图。 !!" 模型边界条件 斜齿轮在啮合传动过程中， 主动齿轮以一定转速 转动， 驱动从动齿轮运转， 从动齿轮在阻力矩作用下达 到平衡， 对主动齿轮产生反力矩， 两齿轮间通过轮齿接 触传递转矩。 本文采用刚体运动控制法， 模拟斜齿轮副转速和 转矩的传递。对于主动轮， 定义一速度控制刚体， 施加 绕主轴旋转的转速， 将主动轮定义为变形体， 在接触表 面设置刚体和主动轮粘接， 这样速度控制刚体可以控 制主动轮的运动。对于从动轮， 定义一载荷控制刚体， 定义刚体控制节点和辅助节点， 将实际的转矩以点载 荷的形式施加到辅助节点， 限制辅助节点两个方向的 旋转自由度， 余下绕从动轮轴线转动的自由度， 同时约 束控制节点三个方向的平动自由度。相当于在载荷控 制刚体上施加了绕从动轮轴线的转矩， 余下绕从动轴 旋转的自由度。定义从动轮为变形体， 在接触表面设 置载荷控制刚体和从动轮粘接， 转矩即施加到从动轮。
机械原理复习
机械原理复习第2章机构的结构分析1.学习要求1)搞清构件、运动副、约束、⾃由度及运动链等重要概念。
2)能绘制⽐较简单的机械的机构运动简图。
3)能正确计算平⾯机构的⾃由度,并能判断其是否具有确定的运动;对空间机构⾃由度的计算有所了解。
4)对虚约束对机构⼯作性能的影响及机构结构合理设计问题的重要性有所认识。
52.学习的重点及难点本章的重点:构件、运动副、运动链等的概念,机构运动简图的绘制,机构具有确定运动的条件及机构⾃由度的计算。
本章的难点:机构中虚约束的判定问题。
⾄于平⾯机构中的⾼副低代则属于拓宽知识⾯性质的内容。
3. 基本概念题)对平⾯机构的组成原理有所了解。
1)何谓构件?构件与零件有何区别?2)何谓⾼副?何谓低副?在平⾯机构中⾼副和低副⼀般各带⼊⼏个约束?3)何谓运动链?运动链与机构有何联系和区别?4)何谓机构运动简图?它与机构⽰意图有何区别?绘制机构运动简图的⽬的和意义是什么?绘制机构运动简图的主要步骤如何?5)何谓机构的⾃由度?在计算平⾯机构的⾃由度时应注意哪些问题?6）机构具有确定运动的条件是什么? 若不满⾜这⼀条件,机构将会出现什么情况?4. 运动简图绘制题4-1 试画出图⽰泵机构的机构运动简图,并计算其⾃由度。
5. ⾃由度计算题计算下列各图所⽰机构的⾃由度，并指出复合铰链、局部⾃由度和虚约束所在位置第三章平⾯机构的运动分析1.学习要求1)正确理解速度瞬⼼(包括绝对瞬⼼及相对瞬⼼)的概念,并能运⽤“三⼼定理”确定⼀般平⾯机构各瞬⼼的位置。
2)能⽤瞬⼼法对简单⾼、低副机构进⾏速度分析。
3)能⽤⽮量⽅程图解法或解析法对Ⅱ级机构进⾏运动分析。
2.学习的重点及难点本章的学习重点是对Ⅱ级机构进⾏运动分析。
难点是对机构的加速度分析,特别是两构件重合点之间含有哥⽒加速度时的加速度分析。
3. 基本概念题1)何谓速度瞬⼼?相对瞬⼼与绝对瞬⼼有何区别?2)何谓三⼼定理?3)速度瞬⼼法⼀般适⽤于什么场合?能否利⽤速度瞬⼼法对机构进⾏加速度分析?4)何谓速度影像和加速度影像,应⽤影像法必须具备什么条件?要注意哪些问题?5)既然每⼀个构件与其速度图和加速度图之间都存在影像关系,那末整个机构也存在影像关系,对吗?机构中机架的影像在图中的何处?4. 运动分析题4-1 图⽰机构构件l等速转动，⾓速度为。
汽车门锁冲击异响及影响因素分析
第46卷 第8期·28·作者简介：刘红波（1972-），女，工程师，就职于北京汽车股份有限公司汽车工程研究院，从事整车橡胶密封条设计开发研究工作。
收稿日期：2020-03-31汽车在行驶、操作等过程中的异响问题，如发动机异响、悬架异响、座椅异响、手套箱异响等，已经成为是消费者抱怨最多的问题之一（J.D.Power ，2018中国行业联合研究年终特辑）。
从异响产生的机理可概括为三类，包括：①摩擦异响（Squeak ），是一种由于两部件表面之间的黏滑现象导致的摩擦噪声；②拍击异响（Rattle ），是一种当有两个相对运动的组件之间发生短促接触时，产生的拍击声；③蜂鸣声（Buzz ），是单一部件结构共振而辐射的声音[1]。
汽车门锁系统冲击异响可概括为静态冲击异响和动态冲击异响。
静态冲击异响是指车辆在静止状态（或者相对静止）时，车门关闭、开启过程中产生的噪音；而动态冲击异响是指汽车行驶过程中受到路面颠簸、或者发动机抖动的影响在门锁锁舌和锁扣间产生异响，是一种拍击异响。
异响的动态特征和声学原理非常复杂，通过建立数学模型得到异响的解析几乎不可能[2]。
在设计早期进行设计规避也非常困难，只有通过产品样机或实车进行识别、分析、并最终得到消除和改善[3]。
本文研究了车门门锁冲击异响和摩擦异响的异响机理，建立了考虑整车动态影响的门锁异响冲击模型；分析总结了产生异响的影响因素；应用8D 方法，通过实例分析，给出了解决车门冲击异响的一般流程方法。
1 车门-门锁系统1.1 门锁系统汽车门锁系统由门锁（锁体）、和锁扣两部分组成图1(a )，其结构主要有齿轮齿条式、凸轮式、及卡板式等形式。
其中，卡板式门锁由于啮合可靠，强度高等原因被广泛使用。
门锁安装在车门内板上，通过U 形卡板与安装在车身侧围上的锁扣啮合保持车门上锁状态。
门锁机构主要由爪支座、旋转卡板、止动爪、锁扣和弹簧等组成，如图1(b )所示。
图1 汽车门锁系统及结构1.2 车门-门锁系统以汽车前门为例，车门-门锁系统主要包括车身（侧围）、门洞密封条、门铰链（忽略限位器）、车门总成（玻璃、升降器、电器等附件）、车门密封条、门锁机构（含B 柱锁扣）、车门限位块等。
冲蚀磨损的数值模型研究分析
管理及其他M anagement and other 冲蚀磨损的数值模型研究分析马 莹，文 波摘要：机器管道、涡轮机叶片等机器关键部件受到气体、固体颗粒、浆料等的冲击，会造成大量的冲蚀磨损，降低材料的使用寿命与安全系数。
冲蚀磨损主要是受到固体颗粒、气-固、液-固等的冲击造成，如何能有效的评估冲蚀磨损情况，预测零件的使用寿命、选择合适的材料是研究的主要难题。
本文介绍了固体颗粒对材料的冲蚀磨损机制，并引入了固体颗粒的入射角、速度、冲蚀时间、性能、温度和靶材性能等因素，分别对冲蚀磨损情况进行总结。
文章采用优化方法进行建模，克服现有实验的难点，提升材料研究周期，降低研究成本。
本文介绍了国内外冲蚀磨损数值模拟研究现状，选择Johnson-Cook模型作为材料的本构模型和失效模型，讲述了不同种情况下单粒子和多粒子的冲蚀模拟研究，并对冲蚀磨损下一阶段研究工作方向和存在的问题进行了阐述。
关键词：冲蚀磨损；性能特点；有限元数学建模；FEM生活中存在着各种摩擦，而摩擦必然会导致磨损。
冲蚀磨损是一种常见的磨损现象，广泛存在于自然界和社会生产生活中。
比如在采矿机器的气动输送管道中，物料对管道壁的磨损，尤其是弯头处更为严重；或者炼钢炉输气管道被燃烧的灰尘冲蚀；喷砂机的喷嘴受到砂粒的冲蚀；还有航空飞机涡轮盘受到风沙等砂粒的冲刷磨损等等。
据统计，冲蚀磨损约占总磨损的8%。
而在管道输送物料过程中，弯头处的冲蚀磨损占直通部分磨损的50倍；在对锅炉管道的失效分析中，约有1/3的管道事故是由冲蚀磨损引起的。
此外，在航空飞机起飞或降落以及风沙多发地区低空飞行时，发动机的热端部位如涡轮盘会遭受到超高速、小粒径的较低通量冲刷磨损，此种情况下的运行温度可达550℃至900℃，被称为高温高速冲刷磨损。
因此，冲蚀磨损在工业生产中造成了严重的损失和危害。
因此，对冲蚀磨损机理进行分析，并对材料所受的磨损情况进行预估研究非常重要。
冲蚀磨损是指材料在受到小而松散的流动颗粒冲击时表面发生破坏的磨损现象。
机械原理概念复习
机械原理基本概念总结第一章绪论1、机械原理又称为机械机器理论与机构学。
2、内容：机械原理是研究机构和机器的运动及动力特性，以及机械运动方案设计的一门基础技术学科。
3、机械原理：研究对象是机械，机械是机构和机器的总称。
4、机构的定义:把一个或几个构件的运动变换成其他构件所需的具有确定运动的构件系统。
常用的机构包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、齿轮系、间歇运动机构。
5、机器的定义：由人为物体组成的具有确定机械运动的装置，完成一定的工作过程，以代替人类的劳动。
实例：缝纫机、洗衣机、各类机床、运输车辆。
6、机器与机构之间的关系——机器是由机构组成的。
例如图示单缸内燃机中就包含了三种常用机构：连杆机构、齿轮机构、凸轮机构。
7、机构的作用：一是用来将一种运动形式（如旋转）变换成另外一种运动形式，二是用来传递动力。
机器的作用：代替或减轻人类劳动，或将一种能量形式转换成另一种形式。
8、机器的类别：动力机器、工作机器、信息机器。
9、机器的组成：控制系统、信息测量和处理系统、动力部分、传动部分及执行机构系统。
10、机械设计的一般进程：机械产品的研制过程包括设计、制造、试验，定型等环节。
机械设计阶段的四个进程：产品规划-方案设计-详细设计-改进设计。
机械运动方案设计的主要内容：①机械运动简图的类型综合；②机械运动简图的尺度综合；3）机电一体化技术在机械运动方案设计中的应用。
11、机械原理的地位和作用：机械原理是研究机构和机械运动简图设计的一门重要技术基础课程，其任务主要是使学生掌握机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能。
培养学生初步拟定机械系统运动方案、分析和设计基本机构的能力。
机械原理主要包括内容：①机构的组成原理和类型综合；②典型机构的设计；③机械系统的设计；④机械动力学。
第二章机构的组成原理和机构类型综合1、构件(link) ：独立的运动单元；零件(part) ：独立的制造单元。
2、运动副——两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的连接。
机械工程基础知识点汇总
机械工程基础知识点汇总一、工程力学基础。
1. 静力学基本概念。
- 力：物体间的相互机械作用，使物体的运动状态发生改变（外效应）或使物体发生变形（内效应）。
力的三要素为大小、方向和作用点。
- 刚体：在力的作用下，大小和形状都不变的物体。
这是静力学研究的理想化模型。
- 平衡：物体相对于惯性参考系（如地球）保持静止或作匀速直线运动的状态。
2. 静力学公理。
- 二力平衡公理：作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上。
- 加减平衡力系公理：在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。
- 力的平行四边形公理：作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。
- 作用力与反作用力公理：两物体间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、沿同一条直线，且分别作用在这两个物体上。
3. 受力分析与受力图。
- 约束：对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。
常见约束类型有柔索约束（只能承受拉力，约束反力沿柔索背离被约束物体）、光滑面约束（约束反力垂直于接触面指向被约束物体）、铰链约束（分为固定铰链和活动铰链，固定铰链约束反力方向一般未知，用两个正交分力表示；活动铰链约束反力垂直于支承面）等。
- 受力图：将研究对象从与其相联系的周围物体中分离出来，画出它所受的全部主动力和约束反力的简图。
4. 平面力系的合成与平衡。
- 平面汇交力系：合成方法有几何法（力多边形法则）和解析法（根据力在坐标轴上的投影计算合力）。
平衡条件为∑ F_x=0和∑ F_y=0。
- 平面力偶系：力偶是由大小相等、方向相反且不共线的两个平行力组成的力系。
力偶只能使物体产生转动效应，力偶矩M = Fd（F为力偶中的力，d为两力作用线之间的垂直距离）。
平面力偶系的合成结果为一个合力偶，平衡条件为∑ M = 0。
机械原理各章指导(南京航天)
第1章绪论本章讲述了机械原理研究的对象与内容、机械原理课程的重要性与学习方法、机械原理学科的发展概况，主要内容如下：１．“机械”是“机器”和“机构”的总称。
机器具有三个特点，即（１）都是人为的实体组合；（２）在工作中，其中各实体具有确定的运动；（３）在生产劳动中，能实现能的转换、代替或减轻人类的劳动以完成有用的功。
机构具有机器的前两个特点。
２．本课程是研究机器和机构理论的一门科学，主要内容有：各种机构共同的基本问题、几种常用机构所特有的问题、机器动力学问题、机械系统运动方案的设计。
３．本课程在专业教学计划中占有十分重要的地位，在发展国民经济方面也具有重要意义；机械原理是一门技术基础课程，为以后学习机械设计和有关专业课程，以及掌握机械方面的最新成就打下理论基础。
复习思考题1．什么叫机构? 什么叫机器? 什么叫机械? 它们之间有何联系? 试举例说明之。
2．机械原理的课程内容是什么? 学习本课程应注意哪些方面?第2章平面机构的结构分析本章讨论平面机构的结构分析的有关问题，主要内容如下：１．从运动的角度来看，机构是由具有确定的相对运动的构件组成的，而构件之间是通过运动副联接的。
根据运动副元素是面、点或线，有低副、高副之分。
两个以上的构件通过运动副的联接而构成的系统称为运动链，机构可以看作具有机架和原动件且有确定的相对运动的运动链。
２．机构运动简图是用简单的线条和规定的符号表示构件和运动副，并按一定比例表示出各运动副相对位置的简单图形。
运动副的符号和常用机构的运动简图都有规定画法。
机构运动简图要表示出机构中构件的相对运动关系。
３．机构具有确定的相对运动的条件是机构自由度等于原动件数目。
自由度Ｆ的基本计算公式为：F＝３n－２PL－PH在利用机构运动简图计算机构自由度时要注意复合铰链、局部自由度及虚约束等问题。
４．引入基本杆组的概念后，机构是由原动件、机架和若干基本杆组所组成。
常用的基本杆组有Ⅱ级杆组、Ⅲ级杆组和Ⅳ级杆组。
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例题
例题2：求缓冲垫的dm与k2
用缓冲衬垫可把在3.35m高度跌落的重 39.17N的产品的最大加速度限制在62g。
dm=2h/Gm K2=(W2Gm2)/(2h)
例题
例题3：一个重45.36N，尺寸为 25.425.425.4cm的产品，能承受达 到50g的冲击而不损坏。该产品的六个 面都同样对冲击敏感。在流通过程中可 能发生的最大跌落高度为1.52，求所需 缓冲材料的弹性系数。假定缓冲材料的 有效长度为缓冲垫总厚度的50%。
（1）失效。又叫严重破损，指产品已经丧失使 用功能而且不可逆转，即不可恢复； （2）失灵。又叫轻微破损，指产品功能虽已丧 失，但可以恢复； （3）商品性破损。主要指不影响产品使用功能 而仅在外观上造成的破损。随可使用，但也降 低商品的价值。
1.1 产品脆值定义
含义：产品经受振动和冲击时用以表示 其强度的定量指标。又称为产品的易损 度。
中的产品牢固的固定在火车车厢上的地板上。将该车 厢连接到每小时16km列车的其他车厢上。如果缓冲 材料的有效长度为总长度的40%，为了防止产品同外 箱“接触到底”，所需缓冲垫的最小厚度是多少？产
品上的Gm是多少？
此值表示产品对外力的承受能力，一般
用重力加速度的倍数G来表示；
1.1 产品脆值
由牛顿第二定律可知，产品受冲击时产生的 加速度正比于它所受到的冲击力。
因此，可以用产品所能承受的最大加速度来 代替产品所能承受的最大冲击力，以产品所
承受的最大加速度与g的比值Gc来代替最大
加速度。 目前国内外都一致以产品破损前的临界加速
根据产品的脆值，考虑到产品的价值、 强度偏差、重要程度等而规定的产品的
许用最大加速度，以[G]表示。
[G]= Gc/n
n>1(安全系数)
[G]< Gc
1.4 最大加速度
Gm取决于冲击速度、缓冲材料和产品重 量等；
Gc取决于产品； 缓冲包装中要求： Gm < [G]= Gc/n
总之： G= a/g， Gm= am/g [G]= [am]/g= Gc/n， Gc= ac/g
速度增量、冲击参数
机械冲击理论
假设
略去外箱质量，并假设它没有弹簧的作用； 缓冲衬垫没有质量和阻尼，不产生永久变形； 产品包装系统碰撞在完全刚性的地板上； M1«M2； 研究冲击时，可把要害零件暂时忽略不计。
准备知识——产品脆值
1.0 破损定义和分类
破损是指产品物理的或功能的损伤。 丧失了合格品质量指标之一的就叫破损。 根据破损的性质和程度的不同破损可分为：
dm=2h/Gm K2=(W2Gm2)/(2h)
结论
Gm与跌落高度、缓冲垫的弹性和产品的重量
有关；
弹簧或缓冲垫的刚性越大， Gm的数值越大； 跌落高度越高， Gm的数值越大； 产品越重，只要弹簧或缓冲垫有效，则Gm的
数值越小。
冲击持续时间
•包装件与产品在流通系统中，一般 接受机械冲击的持续时间大约在1～ 50ms之间； •冲击时间与跌落高度无关。
加速度
时间
0.01秒内，从静止匀加速到19.6米/秒的速度，即以200g的加速度运动； 他的体重就会增加200倍， 产品：20毫秒，加速度达到150g（44.1cm）
面积=速度变化
描述机械冲击的参数
冲量定理
例题1：设一产品质量50kg，从1.5m高自由 落下，受地面冲击速度减到0所经历时间为 1=0.01 s，若是跌落在聚苯乙烯泡沫垫上， 冲击时间2=0.4 s
度与g的比值Gc作为脆值的定义。
1.2 G值分类
G值一般可分为： 极限G值：产品不发生物理损伤或功能失
效的能力极限(Gc表示)； 许用G值：根据产品的极限G值，考虑了产
品的价值、强度、重要程度等因素，除以 一个大于1的安全系统之后确定的产品允许 使用的G值(用[G]表示)。
1.3 许用脆值
（1）这两种情况下产品受到的平均冲击力； （2）若冲击力呈半正弦波形：
F（t）=Fmsin（/）t
求两种情况下的最大冲击力
恢复系数
恢复系数
冲击过程分为两个阶段：变形阶段、 恢复阶段；
恢复系数k： （1）弹性冲击：0< k < 1； （2）完全弹性冲击： k =1； （3）非弹性冲击： k =0；
机械冲击理论
主要内容
冲击的特点； 冲量定理； 恢复系数； 速度增量、冲击系数； 冲击过程的动能损失； 冲击放大系数与易损关键部件； 水平冲击。
引起机械冲击的原因
野蛮装卸 运输条件机械源自击机械冲击的特点当一个物体的位置、速度或加速度突然发生 变化时就会产生机械冲击。这种冲击的特点 可能是加速度的迅速增大，然后在极短的时 间内迅速减少。
冲击放大与要害零件
冲击放大与要害零件
N为整数，f2为等值冲击频率，f1为要害零件的自然频率
结论
（1）f1/f2<1, f1 <f2,或1/2T1> 1/2T2=即如果冲
击持续时间短于要害零件自然振动周期的一半，则最 大放大系数正好在冲击完了之后出现：
Am= Am（t > ） （2）f1/f2 > 1, f1 > f2,或1/2T1 < 1/2T2=即如果
冲击持续时间比要害零件自然振动周期的一半更长， 则最大放大系数是在冲击过程中出现：
Am= Am（0≤t ≤ ）
预测损坏、检验缓冲垫的效果
水平碰撞
通过计算求出与水平碰撞速度的垂直跌落高度来解决 这样的问题。
例题4：将一个重18.14N的产品包装在线性缓冲材料
中，缓冲材料的k=35kg/cm。将此包装在缓冲材料
恢复系数的测定
测定方法 将待测恢复系数的材料制成小球和质量很大的
平板，让后将平板水平的固定，把小球从离平
板高度为h1处自由落下，与水平固定平板冲击 后回弹，记下回弹所能达到的最大高度h2，于
是：
k=√h1/h2
速度增量、冲击参数
冲击引起的破损与以下 三个因素有关: （1）加速度幅值； （2）冲击持续时间； （3）速度增量。