机械原理知识总结

绪论构件机器中的各运动单元零件不能再分拆的单个物体(独立的制造单元)机构已知运动变换成其他构件所需要运动的构件组合体。

机构，是两个以上的构件通过可动联接形成的构件系统。

各构件之间具有确定的相对运动机器是一种能实现预期运动的构件组合系统,用以代替人工完成能量、信息的转换或作出有用的机械功运动链两个以上构件通过运动副的连接而构成的构件系统如何从运动链得到机构运动链中其余构件都能得到确定的相对运动构件是机械运动的最小单元，零件是机械制造的最小单元。

作空间和平面运动的独立构件，其自由度数分别为3和6。

运动副是两个构件以一定形状的运动副元素直接接触，限制了某些自由度，而又保留了某些自由度的一类可动连接，运动副是以它们所提供的数来划分其级别的，因此共有I到V级运动副。

一个封闭运动链，若已知其构件数为N，运动副数为p，则其闭合回路数k=p+1-N基本杆组是不可再分的自由度为零的构件组。

常用的基本杆组有RRR 组、RRP 组和RPR 组第一章机构的结构设计一．自由度计算F = 3n - 2PL – PHn 为活动构件PL 为低副PH为高副计算自由度时应注意的问题：1.复合铰链二个以上构件在同一轴线上构成的多个转动副时，称为复合铰链若有m个构件，则有m-1个转动副2.虚约束对机构的运动不起独立限制作用的重复约束。

计算自由度时要去除掉出现场合：1）两构件构成多个运动副两构件构成多个移动副导路重合或平行两构件组成多个转动副，同轴两构件构成高副，两处接触，法线重合目的：改善构件的受力情况2）运动过程中，两构件上的两点距离始终不变3）联接点与被联接点轨迹重合4）对运动不起作用的对称部分3.局部自由度处理方法：钉死目的：减少高副的磨损二．高副低代方法：1.在高副两个曲率中心之间画出替代构件2.替代构件分别与组成高副的两个构件相联3.组成高副的两个构件应去掉高副、简化成杆三．基本杆组的拆分（拆分时提前高副低代）杆组：F=01）II级组n=2 PL=3RRR RRP RPR PRP PPRR为转动副P为移动副结构特征：两个含有外接副的构件直接（用运动副）联接2）Ⅲ级组n=4 PL=6结构特征：三个含有外接副的构件与同一构件（用运动副）联接3）Ⅳ级组(n=4，PL=6)结构特征：两个含有外接副的构件通过两个构件间接相联拆分步骤1．计算F；确定原动件；去掉虚约束、局部自由度；注意复铰。

2．如果机构中有高副，应高副低代3．拆出机构的原动件和机架，剩下从动件组合4．根据杆组的结构特征对从动件组合依次拆组5．验证：每拆出一个杆组后，余下部分必须是一个自由度为零的构件组合或杆组机构的级别机构所含基本组的最高级别为机构的级别，不含基本组的机构为І级机构PS:外界副为移动副时，用点画线原动件注意标出运动方向第二章平面连杆机构及其分析与设计一．曲柄存在的条件若最长杆与最短杆的长度之和≤其余两杆长度之和(称为杆长条件)，则最短杆的两个转动副为整转副。

其余为摆转副。

铰链四杆机构曲柄存在条件满足杆长条件：最短杆为连架杆，得到曲柄摇杆机构；最短杆为机架，得到双曲柄机构；最短杆为连杆，得到双摇杆机构不满足杆长条件：无论以何杆为机架, 均为双摇杆机构曲柄滑块机构曲柄存在的条件对心式：L1<=L2偏心式：L1+e<=L2L1是连架杆L2是连杆导杆机构曲柄存在的条件L1≥L414二．判断各种平面连杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构曲柄滑块机构 （图1 为教材P39d 图） 摇杆滑块机构 （图1 2杆长度大于1杆） 摆动导杆机构 （机架在图1滑块对面） 转动导杆机构 （机架在图1滑块对面） 摇块机构 （机架在图1连杆） 定块机构 （机架在滑块）双滑块机构三．极位夹角曲柄摇杆机构极位夹角：输出构件在两个极限位置时，主动曲柄的二个位置之间所夹的锐角（是不是锐角学术上存在争议）行程速比系数K曲柄滑块机构对心：θ= 0，K=1，无急回特性 偏式：θ>0，K > 1，有急回特性 摆动导杆机构θ>0，K > 1，有急回特性 特殊性：极为夹角=最大摆角四．传动角和压力角压力角：输出构件受力方向与受力点速度方向之间所夹锐角。

α 传动角：压力角的余角。

γ会画三种机构压力角和传动角 见教材P66 三种机构γmin 出现的位置1. 曲柄摇杆机构：当以曲柄为原动件，γmin 出现在曲柄与机架共线或重合的两个位置之一2. 曲柄滑块机构：当以曲柄为原动件，γmin 出现在曲柄与机架垂直的两个位置之一 死点条件：往复运动构件为主动件，曲柄为输出构件 位置特征：γ=0或连杆与曲柄共线或重合五．瞬心法解析法瞬心数目：N=n(n-1)/2 瞬心求法：转动副：转动副中心点就是其瞬心 移动副：瞬心在垂直于导路的无穷远处 高副：两高副接触的公法线PS ：两构件组成纯滚动高副接触点就是其瞬心三心定理：作平面运动的3个构件的3个瞬心在一条直线上 解析法：只有一种考法，见PPT 第64张 例2-6六．平面连杆机构运动设计θθωω-︒+︒==18018012m m K 11180+-︒=K K θ按连杆预定位置设计4杆结构已知活动铰链中心位置求固定铰链位置方法：作四个垂直平分线得两交点0.000000.。

0000000000000000000000000000000000000000000000000000.。

B’C’1.已知固定铰链中心位置求活动铰链中心位置方法：取一已知活动铰链位置为新机架机架连接另外两位置得两4边形，将其旋转平移至新机架得A’ A’’ D’ D’’ 作出A’ A’’ A D D’’ D’的中垂线交点得B’ C’ 则AB’C’D为所求四杆机构已知行程速比系数设计四杆机构1.曲柄摇杆机构已知摇杆长度cd 摆角行程速比系数方法：先算出极位夹角根据CD和摆角得摇杆两极位C1D C2D 作C2P垂直于C1C2且∠C2C1P=90-θ作C1C2P外接圆，圆上任一点（不能选在劣弧上）为机架另一点A 令曲柄长度为a 连杆为b则AC1=b+a AC2=b-a2.曲柄滑块机构已知行程速比系数K 冲程H 偏距e方法：先算θ，作C2C1=H 作∠OC1C2=∠OC2C1=90-θ以O为圆心C1C2为半径作圆圆上一点A到C1C2的距离为e，A为曲柄轴心的位置令曲柄长度为a 连杆为b则AC1=b+a AC2=b-a3.摆动导杆机构已知机架长度d 行程速比系数K方法：先计算θ，则摆角也为θ，作∠mDn=θ，作AD=d 且AD平分∠mDn 过A作AC2 AC1分别垂直于mD nD，即得结果。

按两连架杆对应位置设计1.已知两连架杆对应三个位置例：已知机架原动件从动件两次转动对应角度a1b1，a2b2方法：先定出机架AD，作任意连架杆AB1，AB1顺时针旋转a1 a2，得B2 B3，连接B2D B3D，逆时针旋转B2D B3Db1，b2得B2’,B3’，得B1 B2’与B2’ B3’中垂线交点C1，AB1C2D即为所求2.已知两连架杆四个对应位置例：已知机架原动件从动件两次转动对应角度a1b1，a2b2，a3b3方法：先定出机架AD，延长DA至x，作∠xAB4=(a3-a2)/2 ∠xDB4=(b3-b2)/4，将AB4顺时针旋转a3得B1，将AB1逆时针转旋转a1，a2，得B2 B3，将B2D B3D B4D分别顺时针旋转b1 b2 b3 得B2’ B3’ B4’ 由B1 B2’ B3’ B4’中垂线交点可得C1。

AB1C1D即为所求七．试卷上的一些问题平面连杆机构的综合内容：实现刚体给定位置的设计、实现预定运动规律的设计和实现预定轨迹的设计第三章凸轮机构及其设计摆线（正弦加速）运动 无冲击 高速轻载 3-4-5次多项式运动 无冲击高速中载二．凸轮的参数反转法理论廓线——基圆——偏心圆——过理论廓线距离基圆最远最近距离作偏心圆切线得4个角 升程三．压力角压力角：输出构件受力方向与受力点速度方向之间所夹锐角。

α导路和瞬心位于凸轮回转中心的同侧时u 为负号 （正确偏置） 通过“推程时从动件偏置于瞬心同一侧”来判断凸轮旋转方向 导路和瞬心位于凸轮回转中心的两侧时u 为正号 （错误偏置）四．运动失真滚子半径的确定：ρa 实际轮廓曲线曲率半径 ρ理论轮廓曲线曲率半径 r r 滚子半径1. 凸轮轮廓曲线内凹时，ρa =ρ+r r2. 凸轮轮廓曲线外凸时，ρa =ρ-r rρ＜r r 时，实际轮廓曲线出现交叉，加工时交点以外的地方会被切去，无法实现预期的运动规律，这种现象称为运动失真。

实际取值：r r ≤ρmin -[ρa ] [ρa ]一般等于3—5mm五．试卷出现的一些问题将从动件平底设计成与导路垂直的原因：将平底设计成与导路垂直可使压力角始终为 0 度，22b /tan e r s e d ds -+=ϕα传力特性好尖顶从动件的坏处：从动件的平底改为尖顶，尖顶容易被磨损，也增大了推程的压力角减小压力角：偏置增大基圆半径第四章齿轮机构及其设计一．掌握三个图齿轮啮合定律i=w1/w2=O2P/O1P=r2’/r1’=rb2/rb1第一图：渐开线的形成与性质见教材P165第二图：渐开线齿轮的啮合特性见教材P166第三图：齿轮的各部分名称见教材P167二．直齿斜齿计算公式直齿公式见教材P169斜齿公式见教材P183三．齿轮尺寸参数设计（不知道考不考）直齿正确啮合条件：两齿轮的模数和压力角分别相等齿轮传动中心距和啮合角：中心距a=r1+r2(分度圆) PS：带’ 的表示实际值否则为标准值连续传动条件：E(重合度)=B1B2/Pb≥1四．根切原因：只要齿条刀具的池顶线超过被加工齿轮的基圆与啮合线的切点N1，即PB刀>PN1最小齿数：Zmin=2ha*/sin^2α一般ha*=1 α=20°z min=17五．变位齿轮分类：正变位（齿顶高增大，齿根高减小），负变位（与前相反）应用：小齿轮采用正变位，大齿轮采用负变位高度变位齿轮传动有以下优缺点：1、可以减小机构尺寸。

小齿轮的z1可以小于zmin而不根切2、提高弯曲强度。

小齿轮齿根厚度增加，大齿轮齿根厚度减小，从而大小齿轮抗弯曲能力接近，提高齿轮传动承载能力。

3、改善齿根磨损情况。

4、小齿轮正变位，齿顶变尖，重合度略下降。

第五章轮系及其设计一．传动比计算和方向判断定轴轮系传动比计算定轴轮系传动比=（-1）^m 所有从动轮齿数连乘积/所有主动轮齿数连乘积（当输入输出平行时加正负号，输出输入转向相同传动比为正）周转轮系传动比计算差动轮系行星轮系1314211-⋅⋅⋅⋅⋅⋅±=--=nnHnHHn zzzzzzωωωωiHnHii111-=各行星轮设计时应满足的条件 1. 保证实现给定传送比要求 2. 满足同心条件（大概率会考）3. 满足安装条件 n=（z1+z3）/K （K 是行星轮个数）4. 满足临界条件 （z1+z2）sin180/K>z2+2ha*二．试卷中出现的问题1. 列举轮系的三个功能：实现大传动比传动、实现变速传动、实现变向传动、实现分路传动、实现结构紧凑 的大功率传动、实现运动合成与分解第七章 机械动力学一．飞轮转动惯量建立依据E=0.5Jw^2+0.5mv^2 P=Mw+Fv J=▲Amax/w^2【segema 】二．平面连杆机构的静力学分析掌握两个例题：1. 已知机构简图、各摩擦角、摩擦园半径、阻力FR 。