(完整版)機械原理知識點歸納總結

1、第一章緒論基本概念：機器、機構、機械、零件、構件、機架、原動件和從動件。第二章平面機構的結構分析機構運動簡圖的繪制、運動鏈成為機構的條件和機構的組成原理是本章學習的重點。1. 機構運動簡圖的繪制機構運動簡圖的繪制是本章的重點，也是一個難點。為保證機構運動簡圖與實際機械有完全相同的結構和運動特性，對繪制好的簡圖需進一步檢查與核對（運動副的性質和數(shù)目來檢查）。2. 運動鏈成為機構的條件判斷所設計的運動鏈能否成為機構，是本章的重點。運動鏈成為機構的條件是：原動件數(shù)目等于運動鏈的自由度數(shù)目。機構自由度的計算錯誤會導致對機構運動的可能性和確定性的錯誤判斷，從而影響機械設計工作的正常進行。機構自由度計算是

2、本章學習的重點。準確識別復合鉸鏈、局部自由度和虛約束，并做出正確處理。(1) 復合鉸鏈復合鉸鏈是指兩個以上的構件在同一處以轉動副相聯(lián)接時組成的運動副。正確處理方法：k 個在同一處形成復合鉸鏈的構件，其轉動副的數(shù)目應為(k-1) 個。(2) 局部自由度局部自由度是機構中某些構件所具有的并不影響其他構件的運動的自由度。局部自由度常發(fā)生在為減小高副磨損而增加的滾子處。正確處理方法： 從機構自由度計算公式中將局部自由度減去，也可以將滾子及與滾子相連的構件固結為一體，預先將滾子除去不計，然后再利用公式計算自由度。(3) 虛約束虛約束是機構中所存在的不產(chǎn)生實際約束效果的重復約束。正確處理方法：計算自由度時

3、，首先將引入虛約束的構件及其運動副除去不計，然后用自由度公式進行計算。虛約束都是在一定的幾何條件下出現(xiàn)的，這些幾何條件有些是暗含的，有些則是明確給定的。對于暗含的幾何條件，需通過直觀判斷來識別虛約束；對于明確給定的幾何條件，則需通過嚴格的幾何證明才能識別。3. 機構的組成原理與結構分析機構的組成過程和機構的結構分析過程正好相反，前者是研究如何將若干個自由度為零的基本桿組依次聯(lián)接到原動件和機架上，以組成新的機構，它為設計者進行機構創(chuàng)新設計提供了一條途徑；后者是研究如何將現(xiàn)有機構依次拆成基本桿組、原動件及機架，以便對機構進行結構分類。第三章平面機構的運動分析1 基本概念：速度瞬心、絕對速度瞬心和相

4、對速度瞬心（數(shù)目、位置的確定），以及“三心定理”。2 瞬心法在簡單機構運動分析上的應用。3 同一構件上兩點的速度之間及加速度之間矢量方程式、組成移動副兩平面運動構件在瞬時重合點上速度之間和加速度的矢量方程式，在什么條件下，可用相對運動圖解法求解？4 “速度影像”和“加速度影像”的應用條件。5 構件的角速度和角加速度的大小和方向的確定以及構件上某點法向加速度的大小和方向的確定。6 哥氏加速度出現(xiàn)的條件、大小的計算和方向的確定。第四章平面機構的力分析1 基本概念：“靜力分析”、“動力分析”及“動態(tài)靜力分析”、“平衡力”或“平衡力矩”、“摩擦角”、“摩擦錐”、“當量摩擦系數(shù)”和“當量摩擦角”（引入的

5、意義）、“摩擦圓”。2 各種構件的慣性力的確定：作平面移動的構件；繞通過質心軸轉動的構件；繞不通過質心的軸轉動的構件；作平面復合運動的構件。3 機構的動態(tài)靜力分析的方法和步驟。4 總反力方向的確定：根據(jù)兩構件之間的相對運動( 或相對運動的趨勢) 方向， 正確地確定總反力的作用方向是本章的難點之一。移動副（斜面摩擦、槽面摩擦）：總反力Rxy 總是與相對速度vyx之間呈 90° +的鈍角；斜面摩擦問題的分析方法是本章的重點之一。槽面摩擦問題可通過引入當量摩擦系數(shù)及當量摩擦角的概念，將其簡化為平面摩擦問題。運動副元素的幾何形狀不同，引入的當量摩擦系數(shù)也不同，由此使得運動副元素之間的摩擦力不

6、同。轉動副：總反力 Rxy 總是與摩擦圓相切。它對鉸鏈中心所形成的摩擦力矩M fxy =R xy ·。 方向與相對角速度yx 的方向相反。Rxy 的確切方向需從該構件的力平衡條件中得到。第五章機械的效率和自鎖1基本概念：“自鎖”。2“機構效率”和“損失系數(shù)”以及具體機構效率的計算方法。3. “自鎖”與“不動”這兩個概念有何區(qū)別？“不動”的機構是否一定“自鎖”？機構發(fā)生自鎖是否一定“不動”？為什么？4. 自鎖現(xiàn)象及自鎖條件的判定無論驅動力多大，機械都無法運動的現(xiàn)象稱為機械的自鎖。其原因是由于機械中存在摩擦力，且驅動力作用在某一范圍內(nèi)。一個自鎖機構，只是對于滿足自鎖條件的驅動力在一定運動

7、方向上的自鎖；而對于其他外力，或在其他運動方向上則不一定自鎖。因此，在談到自鎖時，一定要說明是對哪個力，在哪個方向上自鎖。自鎖條件可用以下3 種方法求得：（ 1 ）對移動副，驅動力位于摩擦角之內(nèi)；對轉動副，驅動力位于摩擦圓之內(nèi)。(2) 令工作阻力小于零來求解。采用圖解解析法或解析法求出工作阻力與主動力的數(shù)學表達式，然后再令工作阻力小于零，即可求出機構的自鎖條件。(3) 利用機械效率計算式求解，即令 <0。第六章機械的平衡本章的重點是剛性轉子的平衡設計。1. 剛性轉子的平衡設計根據(jù)直徑D 與軸向寬度b 之比的不同，剛性轉子可分為兩類：(1) 當 b / D 0.2 時，可以將轉子上各個偏心

8、質量近似地看作分布在同一回轉平面內(nèi)，其慣性力的平衡問題實質上是一個平面匯交力系的平衡問題。(2) 當 b / D >0.2 時，轉子的軸向寬度較大，首先應在轉子上選定兩個可添加平衡質量的、且與離心慣性力平行的平面作為平衡平面，然后運用平行力系分解的原理將各偏心質量所產(chǎn)生的離心慣性力分解到這兩個平衡平面上。這樣就把一個空間力系的平衡問題轉化為兩平衡平面內(nèi)的平面匯交力系的平衡問題。2. 剛性轉子的平衡試驗當 b / D 0.2 時，可在平衡架上進行靜平衡試驗。當 b / D >0.2 時，則需要在動平衡機上進行動平衡試驗。第七章機械的運轉及其速度波動的調(diào)節(jié)本章主要研究兩個問題：一是確定

9、機械真實的運動規(guī)律；二是研究機械運轉速度的波動調(diào)節(jié)。1. 機械的運轉過程機械在外力作用下的運轉過程分為啟動、穩(wěn)定運轉和停車等3 個階段。注意理解3 個階段中功、能量和機械運轉速度的變化特點。2. 機械的等效動力學模型(1) 對于單自由度的機械系統(tǒng)，研究機械的運轉情況時，可以就某一選定的構件(即等效構件)來分析，將機械中所有構件的質量、轉動慣量都等效地轉化到這一構件上，把各構件上所作用的力、力矩也都等效地轉化到等效構件上，然后列出等效構件的運動方程式來研究其運動規(guī)律。這就是建立所謂的等效動力學模型的過程。(2) 建立機械系統(tǒng)等效動力學模型時應遵循的原則是：使機械系統(tǒng)在等效前后的動力學效應不變，即

10、動能等效：等效構件所具有的動能，等于整個機械系統(tǒng)的總動能。外力所做的功等效：作用在等效構件上的外力所做的功，等于作用在整個機械系統(tǒng)中的所有外力所做功的總和。3. 機械速度波動的調(diào)節(jié)方法(1) 周期性速度波動的機械系統(tǒng)，可以利用飛輪儲存能量和釋放能量的特性來調(diào)節(jié)機械速度波動的大小。飛輪的作用就是調(diào)節(jié)周期性速度的波動范圍和調(diào)節(jié)機械系統(tǒng)能量。(2) 非周期性速度波動的機械系統(tǒng)，不能用飛輪進行調(diào)節(jié)。當系統(tǒng)不具有自調(diào)性時，則需要利用調(diào)速器來對非周期性速度波動進行調(diào)節(jié)。4. 飛輪設計(1) 飛輪設計的基本問題，是根據(jù)等效力矩、等效轉動慣量、平均角速度，以及機械運轉速度不均勻系數(shù)的許用值來計算飛輪的轉動慣量

11、。無論等效力矩是哪一種運動參數(shù)的函數(shù)關系，最大盈虧功必然出現(xiàn)在max 和min 所在兩位置之間。(2) 飛輪設計中應注意以下2 個問題：為減小飛輪轉動慣量( 即減小飛輪的質量和尺寸)，應盡可能將飛輪安裝在系統(tǒng)的高速軸上。安裝飛輪只能減小周期性速度波動，但不能消除速度波動。第八章平面連桿機構及其設計1. 平面四桿機構的基本型式及其演化方法鉸鏈四桿機構可以通過4 種方式演化出其他形式的四桿機構：取不同構件為機架；改變構件的形狀和尺寸；運動副元素的逆換；運動副的擴大。2. 平面連桿機構的工作特性1) 急回特性有時某一機構本身并無急回特性，但當它與另一機構組合后，此組合后的機構并不一定亦無急回特性。機

12、構有無急回特性，應從急回特性的定義入手進行分析。2 ）壓力角和傳動角壓力角是衡量機構傳力性能好壞的重要指標。對于傳動機構，應使其角盡可能小( 盡可能大 )。連桿機構的壓力角( 或傳動角 )在機構運動過程中是不斷變化的，在從動件的一個運動循環(huán)中，角存在一個最大值max 。在設計連桿機構時，應注意使max 。3）死點位置此處應注意：“死點”、“自鎖”與機構的自由度F0的區(qū)別。自由度小于或等于零，表明該運動鏈不是機構而是一個各構件間根本無相對運動的桁架 ；死點是在不計摩擦的情況下機構所處的特殊位置，利用慣性或其他辦法，機構可以通過死點位置，正常運動；自鎖是指機構在考慮摩擦的情況下，當驅動力的作用方向

13、滿足一定的幾何條件時，雖然機構自由度大于零，但機構卻無法運動的現(xiàn)象。死點、自鎖是從力的角度分析機構的運動情況，而自由度是從機構組成的角度分析機構的運動情況。3. 平面連桿機構的設計（曲柄搖桿機構、曲柄滑塊機構、導桿機構）平面連桿機構運動設計常分為三大類設計命題：剛體導引機構的設計、函數(shù)生成機構的設計和軌跡生成機構的設計。在設計一個四桿機構使其兩連架桿實現(xiàn)預定的對應角位置時，可以用“剛化反轉法”求解此四桿機構。這個問題是本章的難點之一。第九章凸輪機構及其設計本章的重點是凸輪機構的運動設計。1. 凸輪機構的類型及其特點2. 從動件運動規(guī)律的選擇或設計運動規(guī)律：a：名詞術語：推（回）程運動角、遠（近

14、）休止角、推程、基圓等。b：常用的運動規(guī)律：方程式的推導（僅要求等速）、運動線圖及其變化規(guī)律、運動特點（剛（柔）性沖擊及其發(fā)生的位置、時刻和應用的場合）。c：運動規(guī)律的選擇依據(jù)：滿足工作對從動件特殊的運動要求；滿足運動規(guī)律拼接的邊界條件，即各段運動規(guī)律的位移、速度和加速度值在連接點處應分別相等；使最大速度和最大加速度的值盡可能小。3. 凸輪廓線的設計凸輪廓線設計的反轉法原理是本章的重點內(nèi)容之一。無論是用圖解法還是解析法設計凸輪廓線，所依據(jù)的基本原理都是反轉法原理。4. 凸輪基本尺寸的確定a：壓力角：定義、不同位置時機構壓力角的確定以及對壓力角所提出限制的原因（max 不超過許用壓力角）b：基圓

15、半徑：確定原則：max 或者min =3 5 mmc：滾子半徑：取決于凸輪輪廓曲線的形狀，對于內(nèi)凹的曲線形狀，保證最大壓力角不超過許用壓力角max；對于外凸的曲線形狀，保證凸輪實際廓線的最小曲率半徑 = -raminmin r 3 5 mm ，以避免 運動失真和應力集中。運動失真：增大基圓半徑、減小滾子半徑以及改變機構的運動規(guī)律。d 平底尺寸：圖解法：l=2lmax+57mm解析法：l=2|ds/d |max+57mm5. 凸輪機構的分析在設計移動滾子從動件盤形凸輪機構時，若發(fā)現(xiàn)其壓力角超過了許用值，可以采取以下措施：(1) 增大凸輪的基圓半徑r0。(2) 選擇合適的從動件偏置方向。在設計凸輪

16、機構時，若發(fā)現(xiàn)采用對心移動從動件凸輪機構推程壓力角過大，而設計空間又不允許通過增大基圓半徑的辦法來減小壓力角時，可以通過選取從動件適當?shù)钠梅较颍垣@得較小的推程壓力角。即在移動滾子從動件盤形凸輪機構的設計中，選擇偏置從動件的主要目的，是為了減小推程壓力角。當出現(xiàn)運動失真現(xiàn)象時，可采取以下措施：(1) 修改從動件的運動規(guī)律。(2) 當采用滾子從動件時，滾子半徑必須小于凸輪理論廓線外凸部分的最小曲率半徑min ，通常取r r 0.8 min。若由于結構、強度等因素限制，r r 不能取得太小，而從動件的運動規(guī)律又不允許修改時，則可通過加大凸輪的基圓半徑對于移動平底從動件盤形凸輪機構來說，偏距rb，

17、從而使凸輪廓線上各點的曲率半徑均隨之增大的辦法來避免運動失真。e 并不影響凸輪廓線的形狀，選擇適當?shù)钠?，主要是為了減輕從動件在推程中過大的彎曲應力。第十章齒輪機構及其設計漸開線直齒圓柱齒輪機構的傳動設計是本章的重點。1. 易混淆的概念本章的特點是名詞、概念多，符號、公式多，理論系統(tǒng)性強，幾何關系復雜。學習時要注意清晰掌握主要脈絡，對基本概念和幾何關系應有透徹理解。以下是一些易混淆的概念。(1) 法向齒距與基圓齒距(2) 分度圓與節(jié)圓(3) 壓力角與嚙合角(4) 標準齒輪與零變位齒輪(5) 變位齒輪與傳動類型(6) 齒面接觸線與嚙合線(7) 理論嚙合線與實際嚙合線(8) 齒輪齒條嚙合傳動與標準

18、齒條型刀具范成加工齒輪2. 什么是節(jié)點、節(jié)線、節(jié)圓以及齒廓嚙合基本定律？定傳動比的齒廓曲線的基本要求？3. 漸開線齒廓：形成、特性以及其在傳動過程中的優(yōu)點。4. 標準齒輪：概念、名稱符號、基本參數(shù)以及幾何尺寸。5. 漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件、安裝條件和連續(xù)嚙合傳動條件。6. 標準齒輪的標準安裝中心距，標準安裝有什么特點；非標準安裝中心距，非標準安裝有什么特點。7. 齒輪的變位修正：漸開線齒輪的切制方法（仿形法和范成法）及其原理加工標準齒輪的條件、輪齒齒廓的根切（定義、條件以及不發(fā)生根切的最少齒數(shù)Z min 。變位修正法：為了切制齒數(shù)少于17 且不發(fā)生根切的齒輪、在無齒側間隙的條件下拼湊

19、中心矩以及改善傳動性能（強度性能和嚙合性能）所采用的改變刀具與輪坯相對位置的加工方法。變位齒輪：正變位、負變位齒輪的概念以及與標準齒輪的尺寸差別。8. 斜齒輪：漸開線螺旋曲面齒廓的形成、基本參數(shù)（端面與法面參數(shù)的關系）以及幾何尺寸的計算。9. 斜齒輪傳動：正確嚙合條件、中心矩條件和連續(xù)傳動條件。10. 斜齒輪的當量齒輪和當量齒數(shù)：概念、意義和作用。11. 直齒圓錐齒輪：基本參數(shù)和尺寸特點。圓錐齒輪傳動的背錐、當量齒輪、當量齒數(shù)。第十一章齒輪系及其設計本章的重點是輪系的傳動比計算和輪系的設計。1) 定軸輪系雖然定軸輪系的傳動比計算最為簡單，但它卻是本章的重點內(nèi)容之一。定軸輪系傳動比的大小，等于組成輪系的各對嚙合齒輪中從動輪齒數(shù)的連乘積與主動輪齒數(shù)