机械原理复习

1、P1机器：根据某种使用要求而设计的用来变换或者传递能量、物料和信息的执行机械运动装置。机构：用来传递与变换运动和力的可动的装置。机械原理的主要研究内容：1）研究各种机构和机器所具有的一般共性问题。2）研究各种机器中常用的一些机构的性能及其设计方法，以及机械系统方案设计的问题。P5构件：机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件零件：组成机械和机器的不可分拆的单个制件P6运动副：由两个构件直接接触而组成的可动的连接称为运动副；凡两构件通过单一点或线接触而构成的运动副统称为高副；通过面接触而构成的运动副统称为低副。运动链：构件通过运动副的连接而构成的可相对运动的系统称为运动链机构：在运动链中，如果将

2、其中某一个构件加以固定而成为机架，则该运动链变成为机构。机构运动简图：用以表示机构运动传递情况的简化图形成为机构运动简图机构自由度：机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目（即威力使机构的位置得以确定，必须给定的独立广义坐标数目），成为机构的自由度P16局部自由度：构件所产生的局部运动并不影响其他构件的运动，则称这种局部运动的自由度为局部自由度。虚约束：有些运动副带入的约束对机构的运动只起重复约束左右，特把这类约束成为虚约束。机构具有确定运动的条件：机构的原动件数目等于机构自由度的数目F。P15最小阻力定律：物体在外力下，总是沿着阻里最小的方向移动叫阻力定律。P39速度瞬心：互作平面相

3、对运动的两构件上瞬时速度相等的重合点，即为此两构件的速度瞬心绝对瞬心：瞬心处的绝对速度为零，则为绝对瞬心。否则为相对瞬心。科氏加速度：科氏加速度是动基的转动与动点相对运动相互耦合引起的加速度速度瞬心位置的确定：1、以转动副相连接的两构件的瞬心就在转动副的中心处； 2、以移动副相连接的两构件间的瞬心位于垂直于导路方向的无穷处远；3、以平面高副相连接的两构件间的瞬心，当高副两元素作纯滚动时，就在接触点处，当高副两元素间有相对滑动时，则在过接触点高副元素的公法线上。速度瞬心总数的确定：K=N（N-1）/2三心定理：即三个彼此作平面平行运动的构件的三个瞬心必位于同一个直线上，因为只有三个瞬心位于同一直

4、线上，才有可能满足瞬心为等速重合点的条件。 两构件的机构传动比等于其绝对瞬心至相对瞬心距离的反比P56驱动力：驱动机械运动的力称为驱动力。阻抗力：阻止机械运动的力称为阻抗力。有效阻抗力：即工作阻力，它是机械在生产过程中为了改变工作物的外形、位置或状态等受到的阻力。有害阻抗力：即机械在运转过程中所受到的非生产阻力。摩擦角：当物体处于滑动的临界状态时，静摩擦力FS达到最大值Fmax,此时FR 与FN 的夹角也最大，此时的m 称为摩擦角摩擦圆：以轴颈中心o为圆心，以p为半径作圆，称为摩擦圆。质量代换法及代换条件：1）代换前后构件的质量不变；2）代换前后构件的质心位置不变；3）代换前后构件对质心轴的转

5、动惯量不变。P59 移动副中摩擦力的确定和总反力方向的确定：摩擦力与运动方向相反，总反力与法向反力偏斜一摩擦角；总反力Fr21与法向反力偏斜的方向与构件1相对于构件2的相对速度v12的方向相反。在总反力方向确定后，即可对机构进行力分析。P60转动副中摩擦力的确定：A、轴颈的摩擦及其总反力方向的确定：1.在不考虑摩擦的情况下，根据力的平衡条件，确定不计摩擦力的总反力的方向；2.计摩擦时的总反力与摩擦圆相切；3.轴承2对轴颈1的总反力fr21对轴颈中心之矩的方向必与轴颈1相对于轴颈2的相对角速度w12的方向相反。B、平面高副的摩擦及其总反力方向的确定：平面高副两元素之间的相对运动统称是滚动兼滑动。

6、故有滚动摩擦力和滑动摩擦力。不过由于前者一般较后者小的多，所以在对机构进行力分析时，一般只考虑滑动摩擦力，其总反力fr21的方向的确定与移动副相同。构建组的静定条件：3n=2pl+ph（pl低副，ph高副）P76输入功：驱动力做的功，有效功，损失功机械效率：机械的输出功和输入功之比称为机械效率。损失率：机械的损失功与输入功之比称为损失率。移动副发生自锁的条件：在移动副中，如果作用于滑块上的驱动力作用在其摩擦角之内则发生自锁，这就是移动副发生自锁的条件。转动副发生自锁的条件：作用在轴颈上的驱动力为单力f，且作用于摩擦圆之内。简单机械自锁条件的确定：1）由于机械自锁时，机械已不能运动，所以这时它所

7、能克服的生产阻抗力G0.故可以利用当驱动力任意增大时G0是否成立来判断机械是否自锁； 由于当机械发生自锁时，驱动力所能作的功Wd总不足以克服其所能引起的最大损失功率wf。这时n0，所以当驱动力任意增大恒有n0时，机械将发生自锁。P86转子：绕固定轴回转的构件统称为转子，分为刚性转子和挠性转子。刚性转子产生的弹性形变甚少。许用不平衡量：mr（gmm）。许用不平衡度e（um）刚性转子的平衡*：静平衡条件*：要求其惯性力平衡动平衡条件*：其惯性力和惯性力矩平衡P102等效构件：机构动力学方程式用与机构中某一构件运动状态相同的假想构件的动力学方程式来代替,则该假想构件称为机构的等效构件等效质量：在动能

8、相等的条件下,机构各构件的质量可用等效构件上一点的假想质量来代替,此假想质量称为机构的等效质量等效转动惯量：即在任意时刻，等效构件所具有的动能等于机器中各运动构件之和等效力：作用在机械某一构件的选定点上的假想力。等效力的瞬时功率与实际作用在机械上的所有外力和力矩的瞬时功率之和相等P110运动不均系数：角速度的波动幅度wmax-wmin与平均角速度wm的比P102机械系统等效动力学模型、机构等效条件：对于一个单自由度机械系统运动的研究可以简化为对该系统中某一个构件的运动的研究。但该构件上的转动惯量应等于整个机械系统的等效转动惯量Je，作用于该构件上的力矩应等于整个机械系统的等效力矩Me。这样的假

9、象构件称为等效构件，由之所建立的动力学模型称为原机械系统的等效动力学模型。P110周期性速度波动的调节原理：在一个周期内，驱动功和阻抗功的变化是具有规律地周而复始，Je为常数或有规律的变化。用飞轮作用调节。P125周转副：组成转动副的构件能相对整周转动。摆转副：组成转动副的构件不能作相对整周转动者。曲柄：在连架杆中，能做整周回转者称为曲柄。连杆：不与机架直接相连的构件。连架杆：与机架相连接的构件称为连架杆。P13急回运动：主动构件等速旋转时,作往复运动的从动构件在某一行程中的平均速度大于另一行程的平均速度的连杆机构行程速度变化系数：K=v1/v2=t1/t2=（180+）/(180-)压力角：

10、力与点速度正向之间的夹角称为机构在此位置时的压力角。传动角：连杆bc和从动件cd之间所夹的锐角BCD=称为连杆机构的传动角P134死点：机构的传动角=0，这时主动件CD通过连杆作用于从动件AB上的力恰好通过其回转中心，所以出现了不能使构件AB转动的“顶死”现象，机构的这种位置称为死点P132极位夹角：机构在两个极限位置时，原动件AB所在两个位置之间的夹角称为极位夹角。P136连杆曲线：在四杆机构运动时，其连杆平面上的每一点均描绘出一条曲线，称为连杆曲线.P123连杆机构的运动特点和主要缺点：优点：1）连杆机构中的运动副一般均为低副。其运动副元素为面接触，压强较小，承载能力较大，润滑好，磨损小，

11、加工制造容易，且连杆机构中的低副一般是几何封闭，对保证工件的可靠性有利。2）在连杆机构中，在原动件的运动规律不变的条件下，可用改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。3）在连杆机构中，连杆上的个点的轨迹是各种不同形状的曲线，其形状随着各构件相对长度的改变而改变，故连杆曲线的形式多种多样，可以用来满足一定工作的需要。缺点：1）由于连杆机构的运动必须经过中间构件进行传递，因而传动路线较长，易产生较大的误差累积，同时也使机械效率降低。2）在连杆机构运动中，连杆及滑块所产生的惯性力难以用一般平衡方法加以消除，因而连杆机构不宜用于高速运动。P127平面四杆机构的基本类型*：按照连架杆是否可以做

12、整周转动，可以将其分为三种基本形式，即曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构。最短杆的邻边为机架曲柄摇杆机构最短杆为机架双曲柄机构最短杆对边为机架双摇杆机构1）曲柄摇杆机构。特点：若以曲柄为原动件，可将曲柄的连续运动转变为摇杆的往复摆动；若以摇杆为原动件，可将摇杆的摆动转变为曲柄的整周运动。 2）双曲柄机构。特点：1.两曲柄以相同速度同向转动；2.连杆平动；3.连杆上的任意一点的轨迹均为以曲柄长度为半径的圆。3）双摇杆机构：两个连杆架都不能做整周旋转即两个连架杆都是摇杆。P128平面四杆机构的演化：1) 改变构件的运动形式形式和尺寸：曲柄滑块机构，无偏距的对心曲柄滑块机构2) 改变运动副尺寸；偏

13、心轮机构3) 选用不同构件为机架：偏置导杆机构4) 运动副元素的逆换：P131铰链四杆机构有曲柄的条件：1）各杆的长度应该满足杆长条件。2）其最短杆为连架杆或机架P133极位夹角与行程速度变化系数的关系：K=v1/v2=t1/t2=（180+）/(180-)。当机构存在极位夹角时，机构便有急回运动特性，角越大，K值越大，机构的急回运动性质也越显著。压力角、传动角的特点和关系：压力角和传动角互为余角传动角越大，对机构的传力越有利P133死点存在条件和死点的应用：主动件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心。应用：飞机的起落架机构，折叠桌收放机构。P140连杆机构设计的基本问题:1）满足预定

14、的连杆位置要求，即要求连杆能占据一有序系列的预定位置。 2）满足预定的运动规律要求。3）满足预定的轨迹要求 即要求在机构运动过程中，连杆上的某些点的轨迹能符合预定的轨迹要求。P170基圆：以凸轮的最小向径r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆P181压力角：推杆所受正压力的方向与推杆上点的绝对速度方向之间所夹之锐角称为凸轮机构的压力角。压力角对凸轮机构作用力的影响：压力角越大，则分母越小，作用力F将越大；如果大到使式中的分母为零，则F将增至无穷大，此时机构将发生自锁，此压力角称为临界压力角c；压力角对凸轮机构尺寸的影响：增大导轨长度l或减小悬臂尺寸b可以使临界压力角的数值提高 c=arctg1/(1

15、+2b/L)tg2 -1 为临界压力角。向径： 凸轮回转中心到凸轮轮廓的距离。P168凸轮机构的组成与类型：凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成。1）按凸轮的形状分：盘形凸轮，圆柱凸轮；2）按推杆的形状分：尖顶推杆，滚子推杆，平底推杆。根据凸轮与推杆的保持接触的方法不同：力封闭凸轮机构，几何封闭的凸轮机构。P170常用从动件的运动规律：等速运动规律和等加速等减速运动规律刚性冲击、柔性冲击与无冲击：1）刚性冲击：推杆在运动开始和终止瞬间，因速度有突变，所以这时推杆在理论上将出现无穷大的加速度和惯性力，因而会使凸轮机构受到极大的冲击。这种冲击称为刚性冲击。2）在运动开始和终止的加速度有突变但是突变为有

16、限值，因而引起的冲击较小，故称为这种冲击为柔性冲击。3）加速度平滑变化，此时无冲击，故称为无冲击。P182凸轮机构基圆半径的的确定：在偏距一定、推杆的运动规律已知的条件下，加大基圆的半径r0可减小压力角，从而改善机构的传力特性第十章P202模数：模数是齿轮的一个重要参数，用m表示，模数的定义为齿距p与的比值齿距：任意圆周上相邻两齿同侧齿廓之间的弧线长度为该圆周上的齿距，以pi表示。在同一个圆周上，齿距等于齿厚与齿槽宽之和，即pi=si+ei压力角：节点p的圆周速度方向与啮合线N1N2之间所夹的锐角，称为啮合角，通常用表示；标准中心距安装下，啮合角也等于分度圆压力角。分度圆：为了便于齿轮设计和制

17、造而选择一个尺寸参考的圆称为分度圆，其半径、直径齿厚、齿槽宽和齿距分别以r、d、s、e、和p表示。节圆：节圆是以两齿轮齿廓渐开线的公法线和两齿轮中心连线的交点P到齿轮中心距离为半径所画的圆重合度：实际啮合线段与法向齿距的比值称为重合度根切现象：范成法中，刀具的齿顶线超过了啮合线与轮胚基圆的切点，使刀具的顶部过多地切入轮齿根部，因而将齿根的渐开线齿廓切去一部分的现象。变位：改变刀具与轮胚的相对位置来切制齿轮的方法。将齿条刀具由标准位置相对轮胚中心向内外移动处一段距离xm，则称x为变为系数。斜齿轮的螺旋角：斜齿轮的齿廓线曲面与其分度圆柱面相交的螺旋线的切线与齿轮线之间所夹的锐角称为斜齿轮分度圆柱上

18、的螺旋角。当量齿轮：以椭圆上c点的曲率半径p作为半径作一圆，作为一假想直齿轮的分度圆，以该写齿轮的法面模数为模数、法面压力角为压力角，做一直齿轮，其齿形就是斜齿轮的法面近似齿形，称此直齿轮为斜齿轮的当量齿轮。P218P222背锥：过轮1大端节点p，作其分度圆锥母线op的垂线，交其轴线于o1点，再以o1点为锥顶，以o1p为母线，作一圆锥与轮1的大端相切，称该圆锥为轮1的背锥齿轮机构的特点与类型：特点：传递功率范围大、传动效率高、传动比精确、使用寿命长、工件可靠等优点。单也存在对制造和安装精度要求高以及成本高等缺点。类型：1）用于平行轴间传动的齿轮机构2）用于相交轴间传动的齿轮机构3）用于交错轴间

19、传动的齿轮机构P197齿廓啮合基本定律：在任一位置时传动比，都与其连心线o1o2被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两线段长成反比。P199渐开线的形成与特性*：当一直线BK沿一圆周作纯滚动时，直线上任一一点K的轨迹AK就是该圆的渐开线。特性：1）发生线上BK线段长等于基圆上被滚过的弧长AB。2）渐开线上任一点K处的法线必与其基圆相切，且切点B为渐开线K点的曲率中心，线段BK为曲率半径。渐开线上各点的曲率半径不同，离基圆越近，曲率半径越小，在基圆上其曲率半径为零。3）渐开线的形状取决于基圆的大小。在展角相同处，基圆越大，其渐开线的曲率半径也越大。当基圆半径为无穷大时，渐开线就变成一条直线，故

20、齿条的齿廓曲线为直线。P200渐开线方程与渐开线函数:渐开线方程：cosk=rb/rk。渐开线函数：invk=k=tank-k渐开线齿廓啮合特点：1）确保定传动比传动且具有可分性；2）渐开线齿廓之间的正压力方向不变。齿轮模数与分度圆的关系：分度圆直径d=mz（z为齿数，m模数）分度圆与节圆的关系：标准中心距安装时相等。标准渐开线直齿圆柱齿轮特点*：齿轮的齿向与齿轮的方向一致。正确啮合条件：两轮的模数和压力角应分别相等。直齿圆柱齿轮连续传动条件*：齿轮传动是通过轮齿交替啮合实现的，为保证传动的连续性，要求前一对齿退出啮合前，后一对齿就已进入啮合。实际啮合段B1B2，应大于齿轮的法向齿距pbP20

21、7重合度与模数、齿数、压力角、中心距等参数的关系*：重合度=B1B2/Pb=z1（tana1-tan）+z2（tana2-tan)/(2）齿轮齿数对基圆和齿根圆直径的影响：P211根切与标准直齿圆柱齿轮不产生根切的最少齿数：Zmin=2h*a/sin2,当h*a=1，=20时，zmin=17齿轮变位类型*及其优缺点*：1）x1+x2=0，且x1=x2=0此为标准齿轮传动；2）x1+x2=0，且x1=-x20，此类齿轮传动称为等变位齿轮传动。3）x1+x20此类齿轮传动称为不等变位齿轮传动。当x1+x20时称正传动，当x1+x20时称为负传动。正传动的优点是可以减小齿轮机构的尺寸，能使齿轮机构的

22、承载能力有较大的提高。缺点是重合度减小比较多。负转动的优缺点与正传动相反，即其重合度略有增加，但齿轮的强度有所下降，所以负传动只能用于配凑中心距这种特殊需要的场合中。斜齿圆柱齿轮端面参数与法面参数及其关系：xt=xncos（xt端面变位系数，xn法面变位系数）斜齿圆柱齿轮正确啮合条件：1、模数和压力角分别相等。2、螺旋角相等。3、满足外啮合1=-2，内啮合1=2斜齿圆柱齿轮的当量齿轮和当量齿数：以椭圆上c点的曲率半径p作为半径作一圆，作为一假想直齿轮的分度圆，以该写齿轮的法面模数为模数、法面压力角为压力角，做一直齿轮，其齿形就是斜齿轮的法面近似齿形，称此直齿轮为斜齿轮的当量齿轮，而其齿数即为当

23、量齿数。斜齿圆柱齿轮传动的主要优缺点：1）啮合性能好，传动平稳，噪声小。2）重合度打，降低了每对齿轮的载荷，提高了齿轮的承载能力。3）不产生根切的最少齿数少。直齿圆锥齿轮的主要特点：用来传递两相交轴之间的运动和动力。直齿圆锥齿轮的背锥和当量齿数：过轮1大端节点p，作其分度圆锥母线op的垂线，交其轴线于o1点，再以o1点为锥顶，以o1p为母线，作一圆锥与轮1的大端相切，称该圆锥为轮1的背锥。把展成的扇形缺口补满获得的圆柱齿轮称为锥齿轮的当量齿轮，其齿数zv称为锥齿轮的当量齿数。p222蜗轮蜗杆传动的主要特点：1）由于蜗杆的齿轮是连续不断的螺旋齿，故传动特别平稳，啮合冲击小噪声小。2）由于蜗杆的齿数少，故单级传动可获较大的传动比，而且结构紧凑在作减速动力传动时，传动比的范围为5i1270.增速时，传动比i21=1/51/15。3）由于蜗轮蜗杆啮合齿间的响