机械原理总复习(总结)

1、机械原理总复习 1.机械：机器和机构的总称 2.机器：一种执行机械运动的装置，用来完成有用的机械功或转化机 械能。具有以下三个特点 1). 人为的实物的组合 2). 各实物间具有确定的相对运动 3). 用来完成有用功、转换能量，以代替或减轻人类的劳动。 3.机构：用来传递与变换运动和动力的可动装置。具备机器的前两个 特征，它是机器的重要组成部分。 常用的机构有：齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、间歇运动机构、螺旋传动 机构等。 4.机器由机构组成，可以包含一个或几个机构；由原动机、传动机构、 执行机构和控制系统组成。 5.机器主要是研究做功或能量转化及其运转的过程，而机构主要是研 究运动和受力情况

2、。 6.机构分析：运动和动力 机械的调速、平衡等 7.机构综合(设计）：结构和机构各部分的尺度关系进行综合。不研究 与机械零件有关的问题，如零件的形状，构造，强度、材料，工艺. 第二章 平面机构的结构分析 1. 运动副和运动链的概念 2. 机构运动简图的绘制 3. 机构具有确定运动的条件 4. 平面机构自由度的计算 5. 平面机构组成的基本原理 难点：虚约束（了解常见虚约束） 填空，选择，回答，计算 机构的组成 1.构件：机器中每一个独立的运动单元体称为。 构件是独立的运动单元体，是机械原理的研究对象 零件是制造加工的单元体，是机械设计的研究对象 机器是由若干个构件组成，一个构件可以是一个或几

3、个零件组成 运动副：两个以上构件的可动的联接称为。 运动副元素：把两构件上能够参加接触而构成运动副的表面称为 自由度，约束： 高副：点或线接触，引入1个约束 低副：面接触，引入2个约束，常见的有：回转副，移动副等。 常用运动副的符号：see pp.15 2.运动链：两个以上构件通过运动副的联接而构成的可动的系统 称为，分为闭式运动链和开式运动链。 3.机构：在运动链中，若将某一构件加以固定而成为机架，则这 种运动链便成为机构。机构中的构件(表示法:see pp.19)可分为： 机架：被认为固定不动的构件，用来支承活动构件。 原动件：按给定的运动规律独立运动的构件。通常标运动方向。 从动件：随原

4、动件运动的活动构件。 5.若干构件通过运动副联接而成为运动链，再将某一构件固定为 机架，便构成机构。 绘制机构运动简图： 用简单的线条和符号表示构件和运动副，并按一定比例尺定出各 运动副的位置，表示出机构中各构件间相对运动关系的简化图形 称为机构运动简图。 =实际尺寸(m)/图上尺寸(mm) 搞清机械的结构和动作原理；从原动件开始，沿运动的传递路线， 搞清机构是由哪些构件组成的，各构件之间组成何种运动副；合 理选择视图投影面；选取适当的比例尺，绘制出机构运动简图。 机构具有确定运动的条件： 机构的原动件数等于机构自由度F； 原动件数小于机构自由度F，机构遭到破坏； 原动件数大于机构自由度F，机

5、构运动不确定； 机构自由度 ，机构蜕化为刚性桁架，构件间不可能产生 相对运动。 l u 0F 机构具有确定运动的条件 平面机构自由度的计算 1.机构的自由度F：机构具有确定运动时所必须给定的独立运动 参数的数目。 2.平面机构的自由度： 注： : (活动构件数目,低副数目,高副数目) 复合铰链：两个以上的构件(m)在同一处以转动副相联接，且其转 动副的中心相重合。转动副数目应为m-1个。 注意：齿轮或凸轮构成的复合铰链 除去局部自由度（通常为滚子） 除去虚约束 能指出复合铰链，局部自由度和虚约束的位置 3.虚约束常见几种情况： 两构件在多处接触而构成移动副，且移动方向彼此平行； 两构件在多处接

6、触而构成转动副，且移动轴线重合； 两构件在多处接触而构成平面高副，且各接触点处的公法线彼此 重合；只能算一个运动副。 特定的几何条件： 重复轨迹；重复部分 )2(3 hl ppnF ),( hl ppn 平面机构组成的基本原理 1.平面机构的组成原理： 任何机构都可以看作是由若干个基本杆组依次联接于原动件和机 架上而构成的。 2.结构分类： 级组（ n=2, pl=3 ），级组（n=4, pl=6）， 级机构（最高级别为级组的基本杆组构成的机构）， 级机构（最高级别为级组的基本杆组构成的机构）， 级机构（机架和原动件而构成的机构） 3.高副替代：高副以低副替代（用两个转动副和一个构件来代替 一

7、个高副）。 4.结构分析：将已知机构分解为原动件，机架，杆组，并确定机 构的级别。 除去虚约束和局部自由度，高副替代并标出原动件 从远离原动件的构件开始拆杆组，直到只剩下原动件和机架 最后确定机构的级别。 第三章 平面连杆机构及其设计 1.平面铰链四杆机构的演化 2.曲柄存在条件，传动角，死点，行程速比系 数，运动连续性 3.平面四杆机构设计的一些基本方法 填空，选择，回答，计算，作图，解析 平面连杆机构的基本形式及其演化 平面连杆机构的组成及其优缺点 平面连杆机构：由若干刚性构件用低副联接而成的平面机 构，又称低副机构。 具有承载能力大，结构简单，制造方便；能实现多种运动 规律（转动，摆动，

8、移动，平面复杂运动）；满足不同运 动轨迹的要求。 只能近似地实现给定的运动规律和运动轨迹；不宜用于高 速传动；运动积累误差较大，同时使机械效率降低。 常见的连杆机构：铰链四杆机构,曲柄滑块机构,导杆机构 平面四杆机构的基本形式 1.铰链四杆机构：平面四杆机构的基本形式 2.机架，连杆，连架杆（曲柄，摇杆），周转副，摆转副 3.按两连架杆为曲柄或摇杆，可分为曲柄摇杆机构，双曲柄机构， 双摇杆机构（特点） 平面四杆机构的演化 1.改变构件的形状和运动尺寸：移动副可认为是转 动副的一种特殊情况 例如：曲柄摇杆机构演化为曲柄滑块机构或具有两个移 动副的四杆机构 2.改变运动副的尺寸： 曲柄滑块机构演化

9、为偏心轮机构，运动特性完全等效 3.选用不同机构为机架的演化（机构倒置/变更机 架）：相对运动原理的应用 铰链四杆机构 曲柄滑块机构 具有两个移动副的四杆机构 4.运动副元素的逆换： 导杆机构和摇块机构运动特性完全等效 有关平面连杆机构的一些基本知识 1.平面连杆机构有曲柄的条件 转动副为周转副的条件： 1). 杆长条件: 2).组成周转副的两杆中必有一杆为四杆中的最短杆 有曲柄的条件：满足杆长条件；最短杆为机架或连架杆 判断铰链四杆机构类型（三种）： 1). 杆长条件，2). 找最短杆，3). 哪杆为机架 2.急回运动和行程速比系数 极位夹角 ：机构处于两个极限位置时，曲柄两位置所夹锐角 行

10、程速比系数K：表示急回运动的急回程度， ，急回作用越显著 3.压力角和传动角 压力角 ：在不考虑机构运动副摩擦和构件惯性力的情况下，从 动件受力点所受的驱动力与该点速度方向所夹的锐角 传动角：压力角的余角（连杆与从动件所夹的锐角） m axm in llll 90 min (4050 )or 180 180 K 压力角和传动角：表示机构传力性能好坏的指标；压力角 越小（即传动角越大），表示机构传力性能越好 最小传动角与机构中各杆的尺寸有关，在曲柄与机架共线 的两位置之一 4.死点：机构在运动过程中，会出现传动角为零的位置（即连 杆与从动件共线时），称为死点。 曲柄摇杆机构：摇杆为原动件，有两个

11、死点位置 曲柄滑块机构：滑块为原动件 自锁：运动副中摩擦阻力大于有效驱动力造成的 死点的克服方法：机构错位排列；安装飞轮加大惯性。 死点的应用：实现特定的工作要求，如工件夹紧机构，保 证在加工时，工件不会松脱；飞机起落架机构，使降落更可靠 5.运动连续性：指连杆机构在运动过程中能否连续实现给定的 各个位置的问题。检查是否有错位不连续，错序不连续。 连杆机构设计的基本问题及方法 1.设计的基本问题： 根据给定的运动要求 选定机构的形式；确定各构件的尺寸参数 （即各构件的长度） 满足一些附加条件 ：结构条件（曲柄存在），传力条件（最小传 动角），连续运动条件 2.设计要求可归纳为三类： 按预定的运

12、动规律要求设计；按预定的连杆位置设计；按预定的 运动轨迹设计 3.作图法（图解法）： 按给定的行程速比系数 给定连杆三个对应位置 按两连架杆三个对应位置（反转法） 4.解析法（会建立运动方程式） 按预定的两连架杆对应位置 第四章 凸轮机构及其设计 1. 推杆常用运动规律及其选择原则 2. 盘形凸轮轮廓曲线的设计 3. 凸轮基圆半径与压力角及自锁的关系 填空，选择，作图，解析 1.凸轮机构由凸轮，从动件（推杆）和机架组成的高副机构。 2.与连杆机构比较，结构简单紧凑，设计容易，能实现复杂的运 动规律，但凸轮与推杆为点，线接触，故在受力不大的控制机 构中广泛应用。 3.盘形凸轮，移动凸轮，圆柱凸轮

13、的运动特点及其内在联系（移 动凸轮可看作回转轴心在无穷远处的盘形凸轮，把移动凸轮卷 成一圆筒则为圆柱凸轮） 4.尖顶推杆，滚子推杆（尖顶推杆的尖顶作为中心，加一圆滚子， 即得到滚子推杆），平底推杆。 理论轮廓曲线/实际轮廓曲线 5.直动推杆（对心式或偏置式），摆动推杆 6.根据推杆与凸轮的相对位置，推杆的运动形式，推杆的端部结 构 及凸轮的形状来分类。偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构，摆 动尖顶推杆盘形凸轮机构等。 凸轮机构的应用及分类 推杆常用运动规律 1.运动循环过程：基圆，偏距圆，推杆的行程 推杆：推程远休程回程近休程 凸轮：推程运动角远休止角回程运动角近休止角 推杆的运动线图： 2.推杆常

14、用运动规律（优缺点及其适用场合） 等速运动规律：刚性冲击，宜用于低速的情况 等加速减速运动规律：柔性冲击，宜用于中速的情况 余弦运动规律：柔性冲击，宜用于中速的情况 正弦运动规律：无刚性，柔性冲击，可在高速下应用 五次多项式运动规律：无刚性，柔性冲击，可在高速下应用 3.推杆运动规律选择：满足机器工作要求，凸轮机构具有良好动力性能， 凸轮便于加工。 maxsinmaxcosmax |aaaequ ),( 0 her ),( 02 0010 )(),(),(avs 凸轮轮廓曲线的设计 1.反转法：设凸轮相对机架不动，而推杆随机架一道作反转运动， 同时按选定的运动规律作预期运动，以便作图或计算。

15、2.对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构（作图法）/解析法 选适当比例尺 作出凸轮机构初始位置 确定（作）推杆 对应关系 作推杆尖顶相对于凸轮的各个位置 a)反转过程中占据各个位置 b) 复合运动依次占据的位置 画凸轮的廓线（理论轮廓曲线） 3.偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构 作凸轮的理论轮廓曲线 作凸轮的工作轮廓曲线（内包络线） 4.会画出理论廓线，基圆，偏距圆，任一位置时推杆的位移及压 力角，能用反转法画出凸轮转过 后机构的位置图。 l u s . s u 凸轮机构的压力角和基本尺寸 1.凸轮机构压力角和作用力（公式理解） 压力角 ：推杆与凸轮的接触点处所受正反力的方向（即凸轮廓线 在该点的法线方向

16、）与推杆的速度方向所夹的锐角 自锁： 增加导轨长度 ，减小悬臂尺寸b， 凸轮廓线上不同点的 不同。 2.凸轮基圆半径 r0 越小，机构越紧凑，机械效率降低，甚至发生自锁(压力角增大)。 r0 加大，压力角减小，改善传力性能，避免自锁和失真的发生，但机 构尺寸会增大。 按总体布置和结构条件（或诺模图）选择r0 ，再检查 3.滚子半径和平底尺寸 rr过大，会出现尖点或失真现象，因刚度和结构的需要， rr不能太小 而又出现尖点或失真现象时，可增大r0 平底推杆失真的原因： r0过小。 c p )( maxc lc max max )15. 01 . 0( 0 rrr 齿轮机构及其设计 明确齿廓啮合基

17、本定律 掌握标准直齿圆柱齿轮传动的基本参数和几何尺寸的 计算方法 明确根切现象及最小齿数 掌握齿轮的变位修正和变位齿轮传动 掌握标准斜齿圆柱齿轮传动几何尺寸的计算方法 了解标准直齿圆锥齿轮传动的特点和几何尺寸的计算 方法 重点：渐开线直齿圆柱齿轮外啮合的基本原理和设计计算 填空，作图和计算 齿廓啮合的基本定律： 渐开线方程： 标准直齿圆柱齿轮传动的基本参数： 几何尺寸的计算（See pp267） 渐开线齿轮正确啮合的条件：两轮的模数和压力角分 别相等 齿轮的中心距和啮合角的关系： 一对齿轮连续传动的条件： 啮合区的画法 21 121221bb io p o prr cos tan Kbk KK

18、KK rr inv * , , a z mh c coscosaa 12 1 b B Bp 1122 tantantantan2 aa zz 齿廓切制的范成法原理：范成运动，切削运动和进退 刀运动 不产生根切的最小齿数： 避免根切的方法：减小 ，加大 ，变位修正 变位齿轮：正变位，负变位 不发生根切时，刀具最小变位系数 变位齿轮与标准齿轮的尺寸关系： 相同： 不相同（正变位齿轮）： 变位齿轮传动： 标准齿轮传动： 等变位齿轮传动： 正传动： 负传动： *2 min 2sin a zh * a h 0 x 0 x * minminmina xhzzz , b r r , aaff sehrhr

19、1212 0,0 xxxx 1212 0,0 xxxx 12 0 xx 12 0 xx 斜齿圆柱齿轮法面参数与端面参数间的关系（表8-7） 正确啮合条件： 重合度： 当量齿数： 斜齿轮法面上的参数为标准值，按端面的参数计算 改变螺旋角 来调整中心距 的大小，不一定用变位 的办法 圆锥齿轮：大端为基准 当量齿数： 注意背锥，当量齿数等概念 蜗杆传动：中间平面为基准 注意其传动特点，正确啮合条件及直径系数 121212 , nnnn mm sin n bm 3 cos v zz cos v zz a 轮系及其设计 能正确划分轮系 轮系传动比的计算，特别是周转轮系和 复合轮系传动比的计算 填空，计算

20、 定轴轮系的传动比 传动比的大小 从动轮的转向（推荐用箭头的方法来确定。当主， 从动轴平行时，常在传动比前加 号） 周转轮系的传动比 对于行星轮系（ ） 方法：先找行星轮，再找支持行星轮的行星架，然后 找与行星轮相啮合的所有太阳轮 所有从动轮齿数的连乘积 所有主动轮齿数的连乘积 H H mmH mn H nnH i 在转化轮系中由m至n各从动轮齿数的乘积 在转化轮系中由m至n各主动轮齿数的乘积 0 n 1 H mHmn ii 复合轮系传动比 正确划分周转轮系和定轴轮系 分别列出周转轮系和定轴轮系传动比的关系式 联立求解 第七章：其他机构 了解棘轮机构，槽轮机构的工作原理，运动特 点及其应用 填空 1.棘轮机构，槽轮机构是常见的间歇运动机构 2.棘轮机构： 保证棘爪能顺利滑入棘轮齿底应满足的条件： 棘轮齿面偏角大于棘爪与棘轮接触面的摩擦角 3.槽轮机构： 运动系数： 所以外槽轮径向槽的数目应大于或等于3，运动系数总是小于 0.5 槽数与圆销数的关系： 11 2 k z 22nzz 第八章：机械的运转及其速度波动的调节 1. 掌握等效质量，等效转动惯量和等效力， 等效力矩的概念及其计算方法 2. 机械运动产