机械学原理(非机械类)知识点总结

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1、机械学原理知识点梳理第一章 绪论构件：独立的运动单元体机械学课程研究的对象零件：加工制造单元体机械设计课程研究的对象构件：所谓构件是指机器或机构中独立的运动单元。零件：所谓零件是指机器或机构中独立的制造单元。机械：机器和机构的总称机器：1. 由许多构件组成2. 构件间具有确定的相对运动3. 作有用的机械功或转化机械能机构：1. 由许多构件组成2. 构件间具有确定的相对运动3. 能实现多种运动形式的变换机器和机构的区别与联系1. 机器的研究重点是功能问题；机构的研究重点是运动问题。2. 机器和机构在具体问题中实际上是一种事物。3. 多数机器都包含若干个不同的机构。第二章 机构的组成原理与结构分析

2、 平面机构：所有构件在同一平面或相互平行的平面内运动的机构。 构件 机器中每一个独立的运动单元。原动件:运动规律已知的活动构件。从动件:随原动件运动的其余活动构件。固定件(机架):支承活动构件的构件。构件种类：机构由许多构件组成，构件具体分3类主动件：运动规律已知的活动构件。从动件：随主动件运动的其余活动构件。机架(固定件) ：本身固定或可以视作固定的构件。运动副：两构件直接接触形成的可动联接。运动副元素：构件之间的接触不外乎“点”、“线”、“面”三种，这些参与接触而构成运动副的点、线、面被称为运动副元素。运动副的分类： 按运动副元素的接触性质分：低副：面接触的运动副称为低副。转动副、移动副高

3、副：点或线接触的运动副称为高副。凸轮副、齿轮副结论：平面低副具有两个约束，平面高副具有一个约束。运动副的表示法(低副)：转动副：具有一个独立相对转动的运动副称为转动副。转动副也可称为回转副或铰链。运动副的表示法(低副) ：移动副：具有沿一个方向独立相对移动的运动副称为移动副。移动副也可称为棱柱副。运动副的分类：按组成运动副两构件间的相对运动性质分：平面运动副：两构件间的相对运动是平面运动。空间运动副：两构件间的相对运动是空间运动。凸轮是高副，齿轮是线接触。面接触（连杆、滑块）是低副，线接触（凸轮、齿轮）是高副。运动链：两个以上构件以运动副联接而成的系统称为运动链。运动链可以分为平面运动链和空间

4、运动链。平面运动链：运动链中各构件间的相对运动为平面运动。空间运动链：运动链中各构件间的相对运动为空间运动。开链：运动链中有的构件只包含一个运动副元素。应用：用于机械手，挖掘机等多自由度机械。4 机构运动链成为机构的条件运动链中出现一个称之为机架的固定构件。具有一个或少数几个作独立运动的构件主动件。从动件的运动规律应完全确定。机构按包含的运动副类型分为：低副机构高副机构机构按构件间的相对运动性质分为：平面机构空间机构平面机构中的运动副一定是平面运动副，但只含有平面运动副的机构也可能是空间机构定义：用简单的线条和符号来表示构件和运动副，并按比例定出各运动副的位置，说明机构各构件间相对运动关系的简

5、单图形。作用：反映机构的结构原理。反映各个构件的运动情况。作为机构运动分析和力分析的依据。表达与运动有关的因素：尺寸、运动类型。表达与运机构运动简图的画法构件的表示：只需将构件上的所有运动副元素按照他们在构件上的位置用符号表示出来，再用简单的线条将它们连成一体。机构运动简图的绘制是从具体到抽象的过程机构运动简图反映机构运动本质。因此，机构运动简图的绘制是透过现象看本质的过程。结合实际机构，多观察，多思考才能掌握机构运动简图的绘制技巧。平面机构运动简图绘制时注意问题(1)忽略构件外形，关注运动副关系；(2)视图平面一般选择为构件的运动平面；(3)同一构件上的不同零件尽可能用同一数码标注。自由度(

6、DOF)：独立运动的数目。机构的自由度机构所具有的独立运动的数目。平面机构的自由度：定义：平面机构中各活动构件相对于机架所具有的独立运动数目的总和。确定机构中各构件相对机架的位姿所需的独立参数的数目。定义：构件所具有的独立运动的数目。 即确定构件位姿所需的独立参数的数目。平面机构中单个自由构件的自由度 F=3平面机构中n个自由构件的自由度 F=3n约束：构件与其它构件用运动副连接以后，其相对运动受到限制，自由度便随之减少。我们把对独立运动所加的限制称为约束。机构自由度=所有自由构件的自由度-约束数=3n-constraints平面低副转动副二个约束：限制x 、y 方向移动，即去掉2个自由度一个

7、自由度：允许绕 O 轴的转动引入一个转动副去掉2个自由度平面低副移动副二个约束:限制绕O 的转动和沿x的移动.即去掉2个自由度。一个自由度：允许沿y的移动引入一个移动副去掉2个自由度平面高副点接触（凸轮副）一个约束：限制沿n 的移动，即去掉一个自由度。二个自由度：允许沿切线 t 方向移动和绕 O 轴的转动。引入一个凸轮副去掉1个自由度平面高副线接触（齿轮副）一个约束: 限制沿法线 n 方向移动.即去掉一个自由度。二个自由度：允许沿切线 t 方向移动和绕O轴的转动。引入一个齿轮副去掉1个自由度2.3.3 平面机构的自由度计算F=3n-constraintsFreedom=3*N-2*Low-机构

8、 运动链固定一个构件的构件运动副运动链HighF=1时，表明机构有一个独立运动。当给定机构主动件的独立运动时，机构具有确定运动。 一般情况下，主动件与机架相连，具有一个自由度，即对应一个独立的输入运动。 机构具有确定运动的条件为：机构的主动件数(m)机构的自由度数(F)mF 机构破坏mF 机构无规则运动结论：机构具有确定运动的条件是 且等于原动件数W2.4.2 机构的结构分析任务将已知机构分解为主动件、机架和基本杆组。确定机构的级别机构所包含杆组的最高级别。步骤(1) 首先除去虚约束和局部自由度，将机构中的高副全部以低 副代替，计算机构的自由度，并指定主动件(箭头标出)。(2) 拆下主动件和机

9、架。 (3) 从与主动件相连接的运动副开始，向外运动副运动参数已知的方向搜索。试拆顺序依次：n=2、 n=4的杆组。(4) 从与已拆下来的前一级基本杆组相连接的运动副开始，重 复(3)的过程，直至拆出全部基本杆组。(5) 根据所拆出基本杆组的最高级别，确定机构的级别1.高副低代：将机构中的高副根据一定的条件虚拟地以低副加以代替。2. 应满足的条件：(1) 代替前后机构的自由度必须完全相同。(2) 代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度必须完全相同。3. 高副低代方法：用两个转动副和一个构件来代替一个高副，这两个转动副分别处在高副两轮廓接触点的曲率中心。空间机构的自由度计算公式自由度=所有自由构件的

10、自由度-约束数空间运动副：球副、球销副、圆柱副、螺旋副。球副三个约束：沿 x轴、y轴、z 轴三方向的移动三个独立的相对运动：绕x轴、y轴、z轴三轴的转动球销副四个约束：x、y、z 移动，绕 z 轴的转动二个独立的相对运动：绕 x、y 轴的转动圆柱副四个约束： 沿 y 轴、z 轴移动，绕 y 轴、z 轴转动二个独立的相对运动： 沿 x 轴移动，绕 x 轴转动螺旋副五个约束：沿 y 轴、z 轴移动，绕 y 轴、z 轴转动，一个独立的相对运动：沿x轴移动与绕x转动成一定关平面运动副在空间机构中的约束作用第三章 平面机构的运动分析机构的运动分析：根据原动件已知运动规律，对其他构件上的（角）位移、（角）

11、速度、（角）加速度进行分析。 目的：对位移的分析可以知道从动件运动的行程和各构件所需的运动空间，判定构件是否干涉。了解从动件的速度变化规律能否满足工作要求，同时速度分析是加速度分析的前提。加速度分析是计算惯性力和确定机构动力性能的前提，为机构受力分析做准备。 。方法：图解法（速度瞬心法、矢量方程图解法）平面机构的位置图及动点轨迹的求法和解析法基本杆组分析法图解法作机构位置图：由原动件开始，按机构组成顺序，逐步按杆组依次确定各运动副的位置。动点轨迹：作出机构位置图后，任何动点的位置随之确定。同一动点的一系列位置的连线，即是该动点的轨迹。速度瞬心(瞬心)：作相对运动两构件的瞬时等速重合点。 如果两

12、构件之一是静止的，则其瞬心称为绝对瞬心； 如果两构件都是运动的，则其瞬心称为相对瞬心。Nnm总瞬心数目N 机构中总的构件数目N = n+1以运动副相连接的两构件的瞬心求法1） 两构件组成转动副转动副中心即为瞬心2） 两构件组成移动副瞬心位于移动副导路的垂直方向上无穷远处3） 两构件组成高副瞬心位于接触点公法线nn上某一点三心定理：作平面运动的三个构件共有三个瞬心，它们位于同一直线上。三心定理：作平面运动的三个构件共有三个瞬心，它们位于同一直线上。3.2.4 速度瞬心法在机构速度分析中的应用一、可求某一构件上某点的速度1. 找出该构件的绝对瞬心；2. 求该构件与已知构件相对瞬心一点的速度；3.

13、求出该构件角速度 ； 4. 求出该构件上某点的速度。二、 可求某构件的角速度找出该构件的绝对瞬心；找出该构件与已知构件的相对瞬心；两构件的角速度之比等于其绝对瞬心至其相对瞬心的距离的反比。三、 不便对构件较多的机构进行速度分析，且不能进行加速度分析。机架+主动件+基本杆组=机构主动件的运动参数角位置、角速度、角加速度已知，可求出2点的运动参量位置p、速度v、加速度a；对于、 杆件组成的RRR杆组，2、4两外运动副的运动参量也已知，可求出3点的运动参数及、 杆件的运动参数。机构运动分析的步骤1. 画出机构简图，建立坐标系，把各构件和有关点编号；2. 拆分杆组；3. 对主动件进行运动分析，求出与其他构件连接点处的运动参数；4. 从与主动件联接的构件开始，找出外运动副已知的基本杆组对其分析；5. 若杆组中还有其他待求点，应用刚体上任一点参数公式，求出各点的运动参数。4 / 4文档可自由编辑打印