机械运动学及动力学基础
50个机械设计基础知识点
50个机械设计基础知识点1.刚体力学：研究物体在作用力下的平衡和运动。
2.静力学：研究物体在静止状态下的力学性质。
3.动力学：研究物体在运动状态下的力学性质。
4.运动学：研究物体的运动特性，如速度、加速度和位移。
5.力学系统：由若干物体组成，并且相互作用，受到外界力的作用。
6.力的合成：通过矢量相加的方法计算多个力的合力。
7.力的分解：将一个力分解为多个力的合力。
8.平衡：物体受到的合力和合力矩均为零。
9.功：力在物体上产生的位移所做的功。
10.能量：物体的能力做功的量度。
11.弹性力：物体受到变形后，恢复原状的力。
12.摩擦力：物体在运动或静止时受到的阻力。
13.运动学链：由多个刚体连接而成的机构，用来进行运动传递和转换。
14.齿轮传动：利用齿轮的互相啮合实现运动传递和转换。
15.杠杆机构：利用杠杆的原理实现力的放大或缩小的机构。
16.曲柄连杆机构：利用曲柄和连杆的结构实现运动转换。
17.铰链机构：通过铰链连接物体的机构，实现固定、旋转或滑动。
18.滑块机构：由滑块和导轨构成的机构，实现直线运动。
19.传动比：用来衡量运动传递的效率。
20.齿轮比：齿轮传动中两个齿轮的旋转速度比值。
21.离合器：用来连接或分离两个旋转物体的装置。
22.制动器：用来减速、停止或固定运动物体的装置。
23.轴承：用来支撑和减小机械运动中的摩擦力的装置。
24.轴线：用来连接和支撑旋转物体的直线。
25.键连接：通过键连接来实现轴线和轴承的固定。
26.螺纹连接：通过螺纹连接实现两个物体的拧紧或松开。
27.轴承间隙：轴承内外圈之间的间隙，用来调整摩擦力和轴承的转动。
28.轴向力：作用于轴线方向上的力。
29.径向力：作用于轴线垂直方向上的力。
30.弹簧：用来储存和释放能量的装置。
31.拉伸强度：材料抵抗拉伸破坏的能力。
32.压缩强度：材料抵抗压缩破坏的能力。
33.硬度：材料抵抗划伤或穿透的能力。
34.拉伸试验：测试材料的拉伸性能和强度。
机械原理知识点总结大全
机械原理知识点总结大全机械原理是研究机械系统中机械零部件之间相互作用以及运动、力学性能等基本原理的科学。
它是机械工程中的基础学科，是研究和分析机械系统中的运动和力学性能的重要工具。
下面将对机械原理中的一些重要知识点进行总结。
1. 机械运动基础知识机械运动是机械系统中的基本运动形式，常见的机械运动包括旋转运动和直线运动。
在机械运动中，常涉及到速度、加速度、力和动能等物理量的变化。
对机械运动进行分析需要运用运动学知识，了解运动物体的位置、速度和加速度随时间的变化规律。
2. 力学性能分析力学性能分析是机械原理研究的重点内容之一，它涉及到静力学和动力学的知识。
在力学性能分析中，需要掌握静力平衡、牛顿定律、力的合成和分解、力矩、动量和动量守恒等重要原理。
这些知识可以帮助工程师分析机械系统中力的平衡和传递，从而保证机械系统的正常运行。
3. 机械传动机械传动是机械系统中常见的运动传递方式，常见的传动方式包括齿轮传动、皮带传动、链条传动和联轴器传动等。
在机械传动中，需要掌握传动比的计算方法、传动效率的影响因素、传动系统的设计和优化等内容。
这些知识可以帮助工程师选择合适的传动方式，并设计稳定可靠的传动系统。
4. 机械振动机械振动是机械系统中常见的运动形式，它会给机械系统带来一些不利影响，如增加能量损失、加大零部件的磨损和损坏等。
因此，对机械振动进行分析和控制是非常重要的。
在机械振动中，需要掌握振动的基本规律、振动传递路径、振动的干扰和控制方法等知识。
5. 机械零部件设计机械零部件设计是机械原理中的关键内容之一，它涉及到零部件的材料选择、结构设计、强度计算、疲劳寿命分析等方面。
在零部件设计中，需要考虑零部件的功能需求、工作环境、制造工艺等因素，以确保零部件具有足够的强度和刚度，并能够在长期使用中不发生故障。
6. 机械系统优化机械系统优化是机械原理研究的另一个重要方面，它涉及到机械系统的结构设计、传动方式选择、工作性能优化等内容。
动力学基本方程
（这里所说的物体应理解为没有转动或其 转动可以不计的平动物体，即质点）
惯性——任何物体在不受力作用时都有保持其 运动状态不变的属性，物体的运动这一运动属 性称为惯性。 第一定律正是指出了这种属性，所以又叫惯性 定律。 惯性运动——物体的匀速直线运动就称为惯性
运动学——只研究物体作机械运动的几何特征， 只考虑了运动，不考虑引起物体机械 运动状态发生变化的原因，即不考虑 物体的受力状况。
动力学——既研究物体上受力的情况，也需考虑 其运动，静力学和运动学都是动力学 的基础。
事实上，各种物体之间的机械运动状态的 变化与物体的的存在着极为密切的联系而不可 分离，所以单纯只研究受力和研究运动都不能 对机械运动作出合理的研究，必须同时将力与 运动联系起来，加以统一研究，所以学习动力 学就更具有重要性；
不同单位（公斤力与牛）之间的转换关系式。
在工程单位制中，质量的单位为： 1工程质量单位
——将在1公斤(力)的作用下能获得1m/s2 的 加速度的物体所具有的质量称为1质量的单位。 1工程质量单位＝1公斤（力）•秒2／米
＝9.8N•s2/m=9.8Kg ———该式为质量的两种不同单位的换算关系
采用工程单位制时，如已知受力物体的重量p （以公斤为单位），则其质量为p/g。
3. 两类基本问题
(1) 已知运动求力：（主要是指求约束反力） 例如：曲柄滑块机构，其运动规律可以求得，
或者首先设计出来，故作用在滑块上的蒸汽压力 应按一定的要求变化。 （2）已知力求运动
如发射炮弹，飞机航行等受力已知，但发射 炮弹要控制弹道曲线，飞机航行要控制运行的轨 迹等，这就要求控制运动。
又如起重机吊重，起步与制动时，作 加速运动，运行过程中作匀速运动，所以 在起步和制动过程中，要考虑由加速和减 速引起的力，钢绳是否能承受这个力，这 就是已知运动要求力的问题。
《机械运动》动力学基础-力与运动
《机械运动》动力学基础，力与运动在我们的日常生活中，机械运动无处不在。
从车辆的行驶到钟表的指针转动，从飞机的翱翔到卫星的绕地飞行，这些都是机械运动的表现形式。
而要深入理解机械运动，就必须掌握其背后的动力学基础——力与运动的关系。
首先，让我们来明确一下什么是力。
力，简单来说，就是能够改变物体运动状态或使物体发生形变的作用。
它可以是推、拉、提、压等形式。
比如，当我们推动一辆静止的自行车时，我们施加的推力就是一种力，它使自行车从静止开始运动。
力的单位是牛顿（N），这是以伟大的科学家牛顿的名字命名的。
运动，则是物体位置随时间的变化。
物体的运动可以是匀速直线运动、变速直线运动、曲线运动等等。
而物体的运动状态包括速度的大小和方向。
当物体的速度大小或方向发生改变时，我们就说它的运动状态发生了变化。
那么力和运动到底有什么关系呢？这就要提到牛顿第一定律，也被称为惯性定律。
它指出，任何物体都要保持匀速直线运动或静止的状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。
这意味着，如果一个物体不受力，或者所受的合力为零，它将保持原来的运动状态不变。
比如，在光滑水平面上滑行的冰球，如果没有摩擦力和其他外力的作用，它将一直匀速直线地滑行下去。
然而，在现实生活中，完全不受力的情况几乎是不存在的。
更多的时候，物体受到的力是不平衡的，这就会导致物体的运动状态发生改变。
这就引出了牛顿第二定律。
牛顿第二定律表明，物体的加速度与作用在它上面的合力成正比，与物体的质量成反比。
用公式表示就是 F ＝ ma，其中 F 是合力，m 是物体的质量，a 是加速度。
加速度是描述物体运动状态变化快慢的物理量。
例如，当我们用更大的力推一个箱子时，箱子的加速度就会更大，它的速度改变得也就越快。
牛顿第三定律也是力与运动关系中不可或缺的一部分。
它指出，两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上。
比如，当我们站在地面上时，我们对地面施加一个压力，地面同时也会给我们一个大小相等、方向相反的支持力。
机械动力学基础
即：
a a
'
(M
d
M r )d
1 2
J ( a ' ) ( a ' )
2
1 2
J ( a ) ( a ) 0
2
于是，经过一个公共周期，机械的动能又恢复到原来的 值，因而等效构件的角速度又恢复到原来的值。
机械系统速度波动及调节
机械系统在外力（驱动力和各种阻力）的作用下运转时， 如果每一瞬时都保证所作的驱动功与各种阻抗功相等，机械系
如图所示，如果 某一静不平衡转
子有偏心质量m1、
m2、m3， 它们的回转半径分别为 r 、r 2 和 r ，则当转子以角速度 等 1 3 速回转时，各偏心质量所产生的离心惯性力分别为：
p 1 m 1 r1
2
p 2 m 2 r2
2
p 3 m 3 r3
2
刚性转子的平衡
而 p1 、 p 2 、 p 3 为 一 平 面 汇 交 力 系 。 为 了 平 衡 这 些 离 心 惯 性 力 ，可 在 转 子 上 加 平 衡 质 量 m b ， 使 其 所 产 生 的 离 心 惯 性 力p b
机械系统速度波动及调节
二、机械系统的速度波动
为了对机械稳定性运转过程中出现的周期性速度波动进行分析， 首先我们要了解衡量速度波动程度的几个参数。 如图所示为在一个周期
内等效构件角速度的变化曲线。
其平均角速度 m 为：
T
d
0
m
T
机械系统速度波动及调节
在工程的实际应用中， m 我们常近似地采用算术平均值来 表示：
机械系统速度波动及调节
同时，机械运动过程中出现的速度波动，也会导致 运动副中产生附加动载荷，引起机械的振动，从而会降 低机械的寿命、效率和工作质量。所以，这就需要我们 对机械的运转速度波动及调节方法进行研究。
机械运动学与动力学仿真分析
机械运动学与动力学仿真分析引言：在机械工程领域，机械运动学和动力学仿真分析是一项重要的技术。
它们可以帮助工程师更好地理解并预测机械系统的运动行为。
本文将深入探讨机械运动学和动力学仿真分析的概念、原理和应用，并讨论其在机械工程中的重要性。
一、机械运动学仿真分析1.1 机械运动学的基本概念机械运动学是研究机械系统中各部件的运动行为的一门学科。
它主要研究物体的位置、速度、加速度以及其随时间变化的关系。
通过机械运动学的分析，可以预测和优化机械系统的运动性能。
1.2 机械运动学仿真分析的原理机械运动学仿真分析依赖于数学模型和计算机仿真技术。
首先，根据机械系统的几何参数和构造特点，建立数学模型来描述机械系统中各部件之间的运动关系。
然后，通过计算机将这些数学模型转化为仿真模型，模拟机械系统的运动过程。
最后，通过仿真分析得到系统的运动状态以及关键参数，为工程师提供指导和决策依据。
1.3 机械运动学仿真分析的应用机械运动学仿真分析在机械工程中有着广泛的应用。
例如，它可以用于预测机械系统的运动范围和轨迹，评估系统的稳定性和可靠性，优化系统的设计和性能等。
此外，在仿真分析的基础上，还可以进行一系列的工程优化和改进。
二、机械动力学仿真分析2.1 机械动力学的基本概念机械动力学是研究机械系统中各部件的力学运动行为的学科。
它主要研究物体的力、力矩、质量、加速度等物理量之间的关系。
通过机械动力学的分析，可以预测和优化机械系统的力学性能。
2.2 机械动力学仿真分析的原理机械动力学仿真分析同样依赖于数学模型和计算机仿真技术。
首先，根据机械系统的力学参数和约束条件，建立数学模型来描述机械系统中各部件之间的力学关系。
然后，通过计算机将这些数学模型转化为仿真模型，模拟机械系统的力学运动过程。
最后，通过仿真分析得到系统的力学状态以及关键参数，为工程师提供指导和决策依据。
2.3 机械动力学仿真分析的应用机械动力学仿真分析在机械工程中也有着广泛的应用。
机械设计基础课程教学
机械设计基础课程教学
机械设计是现代工程领域的重要分支之一，其涉及到机器设计、结构设计、运动学、动力学等多个方面的知识。
机械设计基础课程是机械工程、材料科学、自动化等专业的必修课程，也是机械工程师和设计师必备的基本能力。
机械设计基础课程教学应该包括以下内容：
1. 机械设计基础知识：包括机械设计的基本原理、设计流程、设计思路等，以及常用的机械零部件和机构的设计原理。
2. 材料力学基础：包括材料的力学性质、应力分析、应变分析等，学生应该掌握材料的弹性、塑性、疲劳等基本性质。
3. 运动学基础：包括机械运动学的基本概念、坐标系的建立、运动参数的表示等，以及机械运动学中的常用机构如齿轮、链条等的设计原理。
4. 动力学基础：包括机械动力学的基本概念、牛顿定律、功率和能量等基本概念，学生需要了解机械的运动和力学性质。
5. CAD软件应用：学生应该通过CAD软件来进行机械设计，掌握基本的CAD绘图技巧和三维建模技巧。
机械设计基础课程教学应该注重理论教学和实践教学相结合，通过实验和设计案例来提高学生的实践能力。
同时，也应该注重培养学生的创新能力，鼓励学生将所学知识应用到实际设计中去。
总之，机械设计基础课程的教学是机械工程和设计教育的重要组成部分，它对于培养机械工程师和设计师的基本能力具有重要意义。
机械设计836考纲
机械设计836考纲一、概述机械设计836考纲是针对机械设计专业的考试大纲，旨在评估考生在机械设计领域的知识和能力。
本文将详细介绍机械设计836考纲的内容和要求，以及如何准备和应对考试。
二、考纲内容机械设计836考纲包括以下几个方面的内容：1. 机械设计基础知识1.1 机械元件的分类和功能 1.2 材料力学和工程力学基础 1.3 机械运动学和动力学基础2. 机械设计原理与方法2.1 机械设计的基本原理 2.2 机械设计的常用方法和工具 2.3 机械设计的优化和创新3. 机械设计流程与标准3.1 机械设计流程的基本步骤 3.2 机械设计中的标准和规范 3.3 机械设计中的CAD软件应用4. 机械设计的应用与实践4.1 机械设计在不同行业的应用 4.2 机械设计中的实际问题和解决方法 4.3 机械设计的案例分析和评估三、考试要求机械设计836考纲对考生有以下几个要求：1. 理论知识掌握考生需要掌握机械设计的基础理论知识，包括机械元件的分类和功能、材料力学和工程力学基础、机械运动学和动力学基础等。
考试将通过选择题、填空题等形式测试考生的理论知识。
2. 设计能力和创新思维考生需要具备一定的机械设计能力和创新思维，能够根据实际问题进行机械设计，并提出创新的解决方案。
考试将通过设计题、综合题等形式测试考生的设计能力和创新思维。
3. 实践经验和案例分析能力考生需要具备一定的实践经验和案例分析能力，能够分析和解决机械设计中的实际问题。
考试将通过案例分析题、论述题等形式测试考生的实践经验和案例分析能力。
四、备考建议为了顺利通过机械设计836考试，考生需要做好以下几个方面的准备：1. 系统学习机械设计基础知识考生应系统学习机械设计的基础知识，包括机械元件的分类和功能、材料力学和工程力学基础、机械运动学和动力学基础等。
可以通过参加培训班、自学教材等方式进行学习。
2. 多做机械设计实践考生应多做机械设计的实践，通过实际操作来提高设计能力和创新思维。
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第一节 点 的 运 动
3)匀变速曲线运动：当点作匀变速曲线运动时，aτ =dv/dt为常量， an=。 二、用直角坐标法确定点的运动
第一节 点 的 运 动
2M4.tif
第一节 点 的 运 动
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第一节 点 的 运 动
2M6.tif
例2-1图2-7a所示机构中的小套环B将半径为R的固定圆环和摇杆 OA套在一起，摇杆OA与水平线的夹角φ =ωt(ω为常量)，
第一节 点 的 运 动
图2-2 点的速度分析
1)aτ =Δ/Δt 2)an=Δ/Δt (4)点运动的特殊情况
1)匀速直线运动：当点作匀速直线运动时，由于v为常量，ρ
→∞，故aτ =0，an=0。
第一节 点 的 运 动
2M3.tif
2)匀速曲线运动：当点作匀速曲线运动时，由于v为常量，故aτ ＝ 0，a＝an＝。
2M21.tif
例2-4如图2-20所示，汽车以速度v1 沿直线行驶，雨点M以速度v
2 铅垂下落，求雨点相对于汽车的速度。
第三节 运动的合成
解 1)动点和参考系的选取。取雨点为动点，静系xOy固连于地面 上，动系x′O′y′固连于汽车上。
2)三种运动分析： 3)由上述分析可知，共有相对速度vr 的大小、方向两个未知量， 可以应用速度合成定理，作出速度平行四边形如图所示。
长(图2-1)，
第一节 点 的 运 动
动点M在轨迹上的位置可用带有适当正负的弧长s来确定，s称为点 M的弧坐标，因此，自然法又称为弧坐标法。
(2)点的速度 点在运动时，不仅点的位置随时间发生变化，而且点 运动的快慢与方向也往往在不断变化。 (3)点的加速度 点沿平面曲线运动的速度不仅大小随时间变化，而 且方向也在变化，加速度就是度量速度变化的物理量。
第二节 构件的运动
图2-10 行驶的汽车
二、刚体的定轴转动
(1)转动方程 如图2-14所示，刚体绕固定轴Oz转动，过Oz轴作一 固定平面I作为参考平面，再过Oz轴作平面Ⅱ固结在刚体上。
第二节 构件的运动
2M11.tif
第二节 构件的运动
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第二节 构件的运动
图2-13 传动轴
第二节 构件的运动
第三节 运动的合成
2)三种运动分析：绝对速度va 的方向沿铅垂线，大小未知。 3)通过上述分析可知，共有va、vr的大小两个未知量。
例2-6如图2-22所示为一曲柄摆杆机构。当曲柄OA以匀角速度ω ＝ 2rad／s绕O轴定轴转动时，滑块A可在摆杆O1B上滑动，并带动摆 杆O1B绕O1轴摆动，OA＝r＝30cm，OO1＝40cm。求OA在水平
第二节 构件的运动
2)法向加速度an，表示速度方向随时间的变化，其值为 三、刚体的平面运动
第三节 运动的合成
2M17.tif
一、点的绝对运动、相对运动和牵连运动
第三节 运动的合成
2M18.tif
第三节 运动的合成
二、速度合成定理
2M19.tif
第三节 运动的合成
2M20.tif
第三节 运动的合成
求由M1至M2点所需的时间和在Ml、M2点的全加速度。 解 火车沿曲线轨道作匀变速运动，aτ为常量，故可用式(2-10)、 式(2-11)和式(2-12)求解。已知v1＝18km/h＝5m／s，v2＝54km/ h＝15m／s，s＝1000m。由式(1-12)得
第二节 构件的运动
一、刚体的平行移动
第一节 点 的 运 动
当运动开始时，摇杆在水平位置，求小套环B的运动方程、速度与加
速度。
解 1)自然坐标法。以套环B为研究对象，已知其轨迹是半径为R的
圆，故采用自然坐标法求解。取圆环上的Bo点为弧坐标原点，并规
定沿轨迹的逆时针方向为弧坐标的正方向，建立弧坐标轴(图2-7b)。
由图中的几何关系建立小套环的运动方程为
机械运动学及动力学基础
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
点的运动 构件的运动 运动的合成 动力学方程 动能定理
第一节 点 的 运 动
一、用自然坐标法确定点的运动
2M1.tif
(1)点的运动方程 设动点M的轨迹已知，则可在轨迹上任选一点 O为坐标原点，选定两侧分别为正、负方向，量取它到动点M的弧
第二节 构件的运动
(5)定轴转动刚体上各点的速度 在工程实际中，不仅要求知道定轴 转动刚体的角速度、角加速度，而且还常常需要知道刚体上某些点 的速度。
第二节 构件的运动
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第二节 构件的运动
2M16.tif
(6)定轴转动刚体上各点的加速度 1)切向加速度at,表示速度大小随时间的变化，其值为
第一节 点 的 运 动
2)直角坐标法。
图2-7 例2-1图
第一节 点 的 运 动
2M8.tif
例2-2列车沿图2-8所示的曲线轨道作匀加速运动。在Ml点的速度
v1＝18km/h，曲率半径ρ1＝600m；行驶1km后至M2点，速度v2
=54km/h,曲率半径ρ2＝800m。
第一节 点 的 运 动
位置时，摆杆O1B的角速度ω 1。
第三节 运动的合成
2M22.tif
解 摆杆绕O1轴作定轴绕动，只要求出摆杆上任一点的速度，再 除以该点到O1轴的距离，即可得到摆杆的角速度ω 1。
第三节 运动的合成
曲柄OA的转速已知，其上A端的滑块与摆杆相连，故可通过分析滑
块A的速度，来求摆杆的角速度。 1)动点和参考系的选取。 2)三种运动分析： 3)由以上分析可知，共有vr、ve(大小)两个未知量，可以应用速度合 成定理求解。 (1)选取动点、动参考系和静参考系 动点、动系和定系(静系)必须 分别选在三个物体上，且动点和动系不能选在同一个运动的物体上； 否则，不能构成复合运动。
例2-5如图2-21所示为一凸轮机构。顶杆端点A利用弹簧压紧在凸
轮表面上。当凸轮转动时，顶杆沿铅垂滑道上下运动。已知凸轮
的角速度为ω ，在图示瞬时凸轮轮廓曲线在A点的法线An与AO的 夹角为θ ，且OA＝r。求此时顶杆的速度。 解 杆AB沿铅垂直线作平动，故只需求杆端A点的速度。 1)动点和参考系的选取以AB杆的端点A为动点，静坐标系xOy固 连于机架上，动坐标系x′O′y′固连于凸轮上。
2M14.Leabharlann if第二节 构件的运动(2)角速度 为描述刚体转动的快慢和转动方向，引入角速度的概 念。 (3)角加速度 为了描述角速度变化的快慢，引入角加速度。 (4)匀速转动和匀变速转动 刚体转动时，若其角速度为常量，则 称为匀速转动。
例2-3机器起动时，飞轮作匀加速转动，经过10s后，转速从零增 至180r／min。求飞轮的角加速度及其在10s内转过的圈数。 解 飞轮的初角速度ω0=0，经过10s后，其角速度为