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第5章机械的效率和自锁5.1 复习笔记一、机械的效率1．功和效率（1）机械效率①驱动功机械上的驱动功（输入功）为W d，有效功（输出功）为W r，损失功为W f。
则有W d＝W r＋W f②机械效率a．定义机械的输出功与输入功之比称为机械效率，反映了输入功在机械中的有效利用程度，以η表示。
b．计算方法用功计算时η＝W r/W d＝1－W f/W d；用功率计算时η＝P r/P d＝1－P f/P d；式中，P d——输入功率；P r——输出功率；P f——损失功率。
（2）损失率①定义机械的损失功与输入功之比称为损失率，以ξ表示。
②计算方法由定义有ξ＝W f/W d＝P f/P d。
注：η＋ξ＝1，由于摩擦损失不可避免，故必有ξ＞0和η＜1。
（3）效率的简便计算方法为便于效率的计算，可应用下式进行计算η＝理想驱动力/实际驱动力＝理想驱动力矩/实际驱动力矩①斜面机构正反行程的机械效率分别为η＝tanα/tan（α＋φ）η′＝tan（α－φ）/tanα式中，α——斜面夹角；φ——总反力与法向反力的夹角。
②螺旋机构拧紧和放松螺母时的效率计算式分别为η＝tanα/tan（α＋φv）η′＝tan（α－φv）/tanα式中，α——中径升角；φv——螺旋副的摩擦角。
2．机器（或机组）的效率已知各机构的效率可计算确定整个机构的效率。
常用机构的效率见教材表5-1。
（1）串联①计算公式由k个机器串联组成的机组，设各机器的效率分别为η1、η2、…、ηk，机组的输入功率为P d，输出功率为P r。
则整个串联机组的机械效率为η＝P r/P d＝（P1/P d）（P2/P1）…（P k/P k－1）＝η1η2…ηk②特点a．前一机器的输出功率即为后一机器的输入功率；b．只要串联机组中任一机器的效率很低，就会使整个机组的效率极低；c．串联机器的数目越多，机械效率也越低。
③提高串联机组效率的措施a．减少串联机器的数目；b．优先提高效率最低机器的效率。
机械原理笔记一、基本概念1.机械：机械是一种人为的实物组合，各部分之间具有确定的相对运动，并能实现能量的转换或完成有用的机械功。
2.机构：机构是用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统。
3.构件：构件是机构中的运动单元体，通常是一个整体，也可以是由几个零件刚性联接而成的一个整体。
4.零件：零件是制造的单元体，是构件的组成部分，制造后不再拆分。
二、机械的运动简图1.定义：用简单的线条和符号代表构件和运动副，并按一定比例表示各运动副的相对位置，这种表示机构中各构件间相对运动关系的图形称为机构运动简图。
2.作用：便于对机构进行运动分析和动力分析，是机构设计、分析的重要工具。
三、平面机构的自由度1.自由度：构件相对于参考系的独立运动参数的数目。
2.计算平面机构自由度：F = 3n - 2PL - PH，其中n为活动构件数，PL为低副数，PH为高副数。
四、连杆机构— 1 —1.定义：若干构件用低副（转动副和移动副）连接而成的机构称为连杆机构。
2.分类：平面连杆机构、空间连杆机构。
3.特点：易于制造、成本低、可靠性高、能承受较大载荷、能实现多种运动轨迹和运动规律。
五、凸轮机构1.定义：凸轮是具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动，与它相接触的从动件，作往复运动或摆动。
2.分类：按凸轮的形状分为盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮。
3.特点：能实现复杂的运动要求、机构紧凑、传动简单。
六、齿轮机构1.定义：依靠齿轮的啮合传动来传递运动和动力的机构。
2.分类：平面齿轮机构、空间齿轮机构。
3.特点：传动比准确、传动效率高、传动功率大、适应范围广。
七、间歇运动机构1.定义：有些机械需要其构件周期地运动和停歇，能够将原动件的连续转动转变为从动件周期性运动和停歇的机构。
2.分类：棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。
八、机械效率— 2 —1.定义：有用功与输入功之比称为机械效率。
第4章平面机构的力分析4.1 复习笔记一、机构力分析的任务、目的和方法1．作用在机械上的力根据力对机械运动影响的不同，可分为两大类。
（1）驱动力①定义驱动机械运动的力称为驱动力。
②特点驱动力与其作用点的速度方向相同或成锐角，其所作的功为正功，称为驱动功或输入功。
（2）阻抗力①定义阻止机械运动的力称为阻抗力。
②特点阻抗力与其作用点的速度方向相反或成钝角，其所作的功为负功，称为阻抗功。
③分类a．有效阻抗力机械在生产过程中为了改变工作物的外形、位置或状态而受到的阻力，即工作阻力。
克服这类阻力所完成的功称为有效功或输出功。
b．有害阻抗力机械在运转过程中所受到的非生产阻力。
克服这类阻力所作的功称为损失功。
2．机构力分析的任务和目的（1）确定运动副中的反力运动副反力是指运动副两元素接触处彼此作用的正压力和摩擦力的合力。
（2）确定机械上的平衡力或平衡力偶平衡力是指机械在已知外力的作用下，为了使该机构能按给定的运动规律运动，必须加于机械上的未知外力。
3．机构力分析的方法对于不同的研究对象，适用的方法不同。
（1）低速机械惯性力可以忽略不计，只需要对机械作静力分析。
（2）高速及重型机械①惯性力不可以忽略，需对机械作动态静力分析。
②设计新机械时，由于各构件尺寸、材料、质量及转动惯量未知，因此其动态静力分析方法如下：a．对机构作静力分析及静强度计算，初步确定各构件尺寸；b．对机构进行动态静力分析及强度计算，并据此对各构件尺寸作必要修正；c．重复上述分析及计算过程，直到获得可以接受的设计为止。
二、构件惯性力的确定构件惯性力的确定有一般力学法和质量代换法。
1．一般力学方法如图4-1-1（a）所示为曲柄滑块机构，借此说明不同运动形式构件所产生的惯性力。
（1）作平面复合运动的构件惯性力系有两种简化方式。
①简化为一个加在质心S i上的惯性力F I2和一个惯性力偶矩M I2，即F I2＝－m2a S2，M I2＝－J S2α2②简化为一个大小等于F I2，而作用线偏离质心S2一定距离l h2的总惯性力F I2′，而l h2＝M I2/F I2F′I2对质心S2之矩的方向应与α2的方向相反。
机械原理直击考点重点第一部分机构的结构分析本章主要知识点有：机构的组成；机构运动简图及绘制；机构的自由度的计算；平面机构的组成原理和结构分析，以上知识点必须掌握，其中自由度的计算是重中之重。
基础阶段，复习时间是从5月份至8月份，以上基础知识点必须理解掌握。
【例题】计算下面机构的自由度F，指出机构中存在的复合铰链、局部自由度、虚约束。
指出机构具有确定运动应具备的条件。
分析：此题目是第1章机构的结构分析在2009年考过的一道题目，本章主要介绍机构的组成，平面机构运动简图，及机构自由度的计算。
★重点内容：平面机构运动简图及机构自由度的计算▲难点内容：平面机构运动简图该题目即是整本书的重点也是历年的必考点，它重要是因为历年真题都把考核机构的自由度计算作为重中之重，这是必考的知识点。
该题目涉及到的知识点是机构运动简图的识别、机构自由度的计算公式、复合铰链、局部自由度、虚约束的准确识别，机构有确定运动的条件。
这是同学分析题目的第一步，要知道它考的是什么考点（基础复习），第二步要明确命题规律（强化复习），第三步是要站在命题人的角度思考问题（冲刺复习），“如果我是命题组人，为什么出这道题，想考察同学哪方面的能力”。
解题：设运动链中共有PL个低副和PH个高副，平面机构的自由度F=3n —2PL—PH，图中有活动构件n=9，低副PL=13，高副PH=0，其中铰链A处是复合铰链，没有局部自由度和虚约束。
自由度F=3 x 9—2 x 13—0=1，机构具有确定运动的条件是只有一个原动件。
注：解题时头脑中必须概念清晰，掌握扎实的基本知识。
以本题为例，细致分析题目要求，必须清楚复合铰链、局部自由度、虚约束的定义以及机构具有确定运动的条件。
第二部分平面机构的运动分析本章主要知识点有：速度瞬心法；矢量方程图解法，分两种情形：1 统一构件上两点间的速度和加速度的关系，2 两构件上重合点间的速度和加速度的关系；速度多边形及速度影像；加速度多边形及加速度影像；图解法对平面机构进行运动分析；解析法做平面机构的运动分析，其中速度瞬心法和矢量方程图解法是重中之重。
机械原理自我总结及之前笔记遗漏的知识点第一章绪论学什么：研究对象是机械（机器和机构的总称），重点研究对象是机构。
为何学：学习设计机构，巧妙地应用机构。
现代机械与机械原理内容密不可分。
如何学：具有理论系统性，注重理论联系实际，逐步建立工程观念。
具有全面考虑问题的习惯。
第二章机构的结构分析机器运动的观点：任何机器都是由若干个构件组合而成的。
机架也是一个构件。
运动副中的自由度f和约束度s的关系：f=6-s 点接触或线接触为高副，面接触为低副。
类似于螺旋副的运动副，转动和移动运动不是相互独立的，而是通过螺旋引入约束，所以不是Ⅳ级副，而是Ⅴ级副。
具有固定构件的运动链就变成了机构。
同一运动链当取不同构件为机架的时候可以获得不同的机构的类型。
机械原理课程体系就是从工作原理入手，然后研究性能和设计问题。
运动简图绘制时，有些齿轮和曲轴是同一构件，需要用焊接号把它们连接起来，这样才能表达成同一构件。
阻力最小定律：机构优先沿阻力最小的方向运动。
转动副的摩擦一般小于移动副的摩擦。
此定律可以增加机构的灵巧性和运动的自适应性。
计算运动副数目的时候，要特别注意是否是复合铰链，注意是否是同一运动副（转动副轴线重合，移动副移动方向平行，平面高副接触点公法线重合），注意是否是复合高副。
计算自由度时，要除去局部自由度、虚约束。
常发生虚约束的情况：轨迹重合、距离恒定不变、结构重复。
平面机构组成时，不能将同一杆组的各个外接运动副接于同一构件上，否则起不到增加杆组的作用。
第三章平面机构的运动分析较常用图解分析，要求方法方便、快捷、直观。
对于简单的机构，用速度瞬心法作其速度图解分析十分方便快捷。
结构复杂的机构的话，就采用综合法。
采用速度瞬心法时，待求的瞬心位置在两条下脚标中去掉公共号剩下的两个数字组合恰好和速度瞬心相同的延长线上的交点。
就比如说，速度瞬心P13在线段P12P23的延长线与线段P14P34的延长线的交点处。
利用瞬心法求解时，相对瞬心P24在两绝对瞬心P12、P14的延长线上时，与同向相对瞬心P24在两绝对瞬心P12、P14之间时，与向。
《机械原理》基础知识点《机械原理》基础知识点1构件：具有确定运动的单元体组成的，这些运动单元体称为构件零件：组成构件的制造单元体运动副：两构件直接接触的可动联接构件的自由度：构件的独立运动数目运动链：若干个构件通过运动副所构成的系统机架：固定的构件原动件：机构中做独立运动的构件从动件：机构中除原动件外其余的活动构件运动链T机构：将运动链中的一个构件固定，并且它的一个或几个构件作给定的独立运动时，其余构件便随之作确定的运动，这样运动链就成了机构2机构运动简图：表示机构中各构件间相对运动关系的简单图形。
机构运动简图必须与原机械具有完全相同的运动特性。
示意图：只为了表明机械的结构，不按比例来绘制简图3约束和自由度的关系：增加一个约束，构件就失去一个自由度4机构具有确定运动的条件：机构自由度等于机构的原动件数5瞬心：在任一瞬间，两构件的运动都可以看作是绕某一重合点的相对转动，该重合点称为他们的瞬心速度中心收集于网络，如有侵权请联系管理员删除绝对瞬心：运动构件上瞬时绝对速度为零的点相对瞬心：两运动构件上瞬时绝对速度相等的重合点6摩擦力增大并不是运动副元素材料间摩擦因数发生了变化，而是运动副元素的几何结构形状发生变化所致。
7摩擦圆：对于一具体的轴颈，r和fv为定值，因此p为定值，以轴心O 为圆心，p为半径做一圆，该圆成为摩擦圆。
8机械自锁：由于摩擦的存在，会出现无论施加多大的驱动力，都不能使机械沿驱动方向产生运动的现象。
自锁条件：耳三0机械发生自锁9连杆机构（低副机构）：若干个构件通过低副联接所组成的机构10平面四杆机构基本形式：铰链四杆机构11曲柄：在两连杆中能做整周回转机构摇杆：只能在一定角度范围内摆动的构件周转副：将两构件能做360°相对转动的转动副摆动副：不能将两构件能做360°相对转动的转动副12铰链四杆机构的曲柄存在条件：1最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和2连架杆和机架中有一杆是最短杆13最短杆为连杆时，该机构为双摇杆机构；最短杆为连架杆时，该机构为曲柄摇杆机构；最短杆为机架时，该机构为双曲柄机构；收集于网络，如有侵权请联系管理员删除14有急回运动：8工0时，偏置曲柄滑块机构和导杆机构无急回运动：对心曲柄滑块机构和双摇杆机构15死点位置：压力角为90°,传动角为0°。
（完整版）机械原理笔记第⼀章平⾯机构的结构分析1.1 研究机构的⽬的⽬的：1、探讨机构运动的可能性及具有确定运动的条件2、对机构进⾏运动分析和动⼒分析3、正确绘制机构运动简图1.2 运动副、运动链和机构1、运动副：两构件直接接触形成的可动联接（参与接触⽽构成运动副的点、线、⾯称为运动副元素）低副：⾯接触的运动副（转动副、移动副），⾼副：点接触或线接触的运动副注：低副具有两个约束，⾼副具有⼀个约束2、⾃由度：构件具有的独⽴运动的数⽬（或确定构件位置的独⽴参变量的数⽬）3、运动链：两个以上的构件以运动副联接⽽成的系统。
其中闭链：每个构件⾄少包含两个运动副元素，因⽽够成封闭系统；开链：有的构件只包含⼀个运动副元素。
4、机构：若运动链中出现机架的构件。
机构包括原动件、从动件、机架。
1.3 平⾯机构运动简图1、机构运动简图：⽤简单的线条和规定的符号来代表构件和运动副并按⼀定的⽐例表⽰各运动副的相对位置。
机构⽰意图：不按精确⽐例绘制。
2、绘图步骤：判断运动副类型，确定位置；合理选择视图，定⽐例µｌ；绘图（机架、主动件、从动件）1.4 平⾯机构的⾃由度1、机构的⾃由度：机构中各活动构件相对于机架的所能有的独⽴运动的数⽬。
F=3n - 2p L - p H（n指机构中活动构件的数⽬，p L指机构中低副的数⽬，p H指机构中⾼副的数⽬)⾃由度、原动件数⽬与机构运动特性的关系：1）：F≤0时，机构蜕化成刚性桁架，构件间不可能产⽣相对运动2）：F > 0时，原动件数等于F时，机构具有确定的运动; 原动件数⼩于机构⾃由度时，机构运动不确定; 原动件数⼤于机构⾃由度，机构遭到破坏。
2、计算⾃由度时注意的情况1）复合铰链：m个构件汇成的复合铰链包含m-1个转动副（必须是转动副，不能多个构件汇交在⼀起就构成复合铰链，注意滑块和盘类构件齿轮容易漏掉，另外机架也是构件。
2) 局部⾃由度：指某些构件（如滚⼦）所产⽣的不影响整个机构运动的局部运动的⾃由度。
机械原理电子教案第一章：机械原理概述1.1 教学目标了解机械原理的基本概念理解机械系统的工作原理掌握机械设计的基本原则1.2 教学内容机械原理的定义与作用机械系统的组成与分类机械设计的基本原则与方法1.3 教学方法采用多媒体演示，介绍机械原理的基本概念和实例通过案例分析，让学生理解机械系统的工作原理小组讨论，探讨机械设计的基本原则及其应用1.4 教学评估课堂问答，检查学生对机械原理基本概念的理解案例分析报告，评估学生对机械系统工作原理的理解程度小组讨论报告，评估学生对机械设计原则的应用能力第二章：机构学基础2.1 教学目标掌握机构的基本概念与分类理解机构学的基本原理学会分析机构的工作过程2.2 教学内容机构的概念与分类机构学的基本原理机构的工作过程分析方法2.3 教学方法采用三维动画演示，介绍机构的基本概念和实例通过实际操作，让学生理解机构学的基本原理案例分析，培养学生分析机构工作过程的能力2.4 教学评估课堂问答，检查学生对机构基本概念的理解实际操作测试，评估学生对机构学原理的应用能力案例分析报告，评估学生对机构工作过程分析的能力第三章：力学基础3.1 教学目标掌握力学的基本概念与原理理解力学在机械原理中的应用学会运用力学原理分析机械系统的工作性能3.2 教学内容力学的基本概念与原理力学在机械原理中的应用机械系统工作性能的力学分析方法3.3 教学方法采用多媒体演示，介绍力学的基本概念和原理通过实验演示，让学生理解力学在机械原理中的应用案例分析，培养学生运用力学原理分析机械系统工作性能的能力3.4 教学评估课堂问答，检查学生对力学基本概念和原理的理解实验报告，评估学生对力学在机械原理中应用的能力案例分析报告，评估学生对机械系统工作性能力学分析的能力第四章：机械动力学4.1 教学目标掌握机械动力学的基本概念与原理理解机械动力学在机械原理中的应用学会运用机械动力学原理分析机械系统的工作性能4.2 教学内容机械动力学的基本概念与原理机械动力学在机械原理中的应用机械系统工作性能的机械动力学分析方法4.3 教学方法采用多媒体演示，介绍机械动力学的基本概念和原理通过实验演示，让学生理解机械动力学在机械原理中的应用案例分析，培养学生运用机械动力学原理分析机械系统工作性能的能力4.4 教学评估课堂问答，检查学生对机械动力学基本概念和原理的理解实验报告，评估学生对机械动力学在机械原理中应用的能力案例分析报告，评估学生对机械系统工作性能机械动力学分析的能力第五章：机械设计方法5.1 教学目标掌握机械设计的基本原理与方法理解机械设计的过程与步骤学会运用机械设计方法解决实际问题5.2 教学内容机械设计的基本原理与方法机械设计的过程与步骤机械设计方法的实践应用5.3 教学方法采用多媒体演示，介绍机械设计的基本原理与方法通过实际案例，让学生理解机械设计的过程与步骤项目实践，培养学生运用机械设计方法解决实际问题的能力5.4 教学评估课堂问答，检查学生对机械设计基本原理与方法的理解案例分析报告，评估学生对机械设计过程与步骤的应用能力项目实践报告，评估学生对机械设计方法解决实际问题的能力第六章：机械零件设计6.1 教学目标掌握机械零件设计的基本原则与方法了解机械零件的分类与功能学会运用设计原理分析机械零件的工作条件6.2 教学内容机械零件设计的基本原则与方法机械零件的分类与功能机械零件工作条件的分析与计算6.3 教学方法采用案例教学，介绍机械零件设计的基本原则与方法通过实物观察，让学生了解机械零件的分类与功能实践操作，培养学生分析机械零件工作条件的能力6.4 教学评估课堂问答，检查学生对机械零件设计基本原则与方法的理解实物观察报告，评估学生对机械零件分类与功能的认知程度实践操作报告，评估学生对机械零件工作条件分析的能力第七章：机械强度计算7.1 教学目标掌握机械强度计算的基本原理与方法了解机械零件的受力分析与应力状态学会运用强度计算解决机械设计中的问题7.2 教学内容机械强度计算的基本原理与方法机械零件的受力分析与应力状态强度计算在机械设计中的应用7.3 教学方法采用理论教学，介绍机械强度计算的基本原理与方法通过动画演示，让学生了解机械零件的受力分析与应力状态案例分析，培养学生运用强度计算解决机械设计问题的能力7.4 教学评估课堂问答，检查学生对机械强度计算基本原理与方法的理解动画演示报告，评估学生对机械零件受力分析与应力状态的认知程度案例分析报告，评估学生对强度计算在机械设计中应用的能力第八章：机械振动与控制8.1 教学目标掌握机械振动的基本概念与分析方法了解机械振动的危害与控制原理学会运用振动分析解决机械设计中的问题8.2 教学内容机械振动的基本概念与分析方法机械振动的危害与控制原理振动分析在机械设计中的应用8.3 教学方法采用理论教学，介绍机械振动的基本概念与分析方法通过实验演示，让学生了解机械振动的危害与控制原理案例分析，培养学生运用振动分析解决机械设计问题的能力8.4 教学评估课堂问答，检查学生对机械振动基本概念与分析方法的理解实验演示报告，评估学生对机械振动危害与控制原理的认知程度案例分析报告，评估学生对振动分析在机械设计中应用的能力第九章：机械可靠性工程9.1 教学目标掌握机械可靠性工程的基本概念与方法了解机械可靠性的度量与改进措施学会运用可靠性工程解决机械设计中的问题9.2 教学内容机械可靠性工程的基本概念与方法机械可靠性的度量与改进措施可靠性工程在机械设计中的应用9.3 教学方法采用理论教学，介绍机械可靠性工程的基本概念与方法通过实例分析，让学生了解机械可靠性的度量与改进措施案例分析，培养学生运用可靠性工程解决机械设计问题的能力9.4 教学评估课堂问答，检查学生对机械可靠性工程基本概念与方法的理解实例分析报告，评估学生对机械可靠性度量与改进措施的认知程度案例分析报告，评估学生对可靠性工程在机械设计中应用的能力第十章：机械创新设计10.1 教学目标掌握机械创新设计的基本原理与方法了解机械创新设计的流程与策略学会运用创新设计解决机械设计中的问题10.2 教学内容机械创新设计的基本原理与方法机械创新设计的流程与策略创新设计在机械设计中的应用10.3 教学方法采用案例教学，介绍机械创新设计的基本原理与方法通过项目实践，让学生了解机械创新设计的流程与策略创新设计竞赛，培养学生运用创新设计解决机械设计问题的能力10.4 教学评估课堂问答，检查学生对机械创新设计基本原理与方法的理解项目实践报告，评估学生对机械创新设计流程与策略的认知程度创新设计竞赛报告，评估学生对创新设计在机械设计中应用的能力重点和难点解析1. 机械原理概述难点解析：理解机械系统的工作原理，掌握机械设计的基本原则及其应用。
绪论一、研究对象1、机械：机器和机构的总称机器（三个特征）：①人为的实物组合（不是天然形成的）；②各运动单元具有确定的相对；③必须能作有用功，完成物流、信息的传递及能量的转换。
机器的组成：原动机、工作机、传动部分、自动控制工作机机构：有①②两特征。
很显然，机器和机构最明显的区别是：机器能作有用功，而机构不能，机构仅能实现预期的机械运动。
两者之间也有联系，机器是由几个机构组成的系统，最简单的机器只有一个机构。
2、概念构件：运动单元体零件：制造单元体构件可由一个或几个零件组成。
机架：机构中相对不动的构件原动件：驱动力（或力矩）所作用的构件。
→输入构件从动件：随着原动构件的运动而运动的构件。
→输出构件机构：能实现预期的机械运动的各构件（包括机架）的基本组合体称为机构。
二、研究内容：1、机构的结构和运动学：①机械的组成；②机构运动的可能性和确定性；③分析运动规律。
2、机构和机器动力学：力——运动的关系·F=ma功——能3、要求：解决二类问题：分析：结构分析，运动分析，动力分析综合（设计）：①运动要求，②功能要求。
新的机器。
第一章平面机构的结构分析（一）教学要求1、了解课程的性质与内容，能根据实物绘制机构运动简图2、熟练掌握机构自由度计算方法。
了解机构组成原理（二）教学的重点与难点1、机构及运动副的概念、绘机构运动简图2、自由度计算，虚约束，高副低代（三）教学内容§1-1 机构结构分析的目的和方法研究机构的组成原理和机构运动的可能性以及运动确定的条件一、用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对位置，并能完全反映机构特1231）2）345§1-4 平面机构的自由度FF>0,三、计算F（1m-1例：F（2（3图1-15作业：P（1（2（3（4F1、=F2、=（一）教学要求1、能根据实物绘制机构运动简图2、熟练掌握机构自由度计算方法。
了解机构组成原理3、了解平面机构运动分析的方法，掌握瞬心法对机构进行速度分析4、熟练掌握相对运动图解法（二）教学的重点与难点1、机构及运动副的概念、绘机构运动简图2、自由度计算，虚约束，高副低代3、瞬心的概念及求法4、矢量方程，速度和加速度多边形，哥氏加速度，影像法（三）教学内容§2-1 研究机构运动分析的目的和方法一、目的：都必须首先计算其机构的运动参数。
《机械原理》*号内容第一章概论第一节本课程的研究内容什么是机器、机构?机器的三特征：１)由一系列的运动单元体所组成。
2)各运动单元体之间都具有确定的相对运动。
3）能转换机械能或完成有用的机械功以代替或减轻人们的劳动。
具有以上1、2两个特征的实体称为机构。
构件——由一个或多个零件连接而成的运动单元体。
零件——机器中的制造单元体。
第二节机构的分析与综合及其方法机构分析:对已知机构的结构和各种特性进行分析。
机构综合:根据工艺要求来确定机构的结构形式、尺寸参数及某些动力学参数。
机构综合的内容: 1.机构的结构综合2.机构的尺度综合3.机构的动力学综合。
机构的结构综合：主要研究机构的组成规律。
机构的尺度综合（或运动学综合）：研究已知机构如何按给定的运动要求确定其尺寸参数.概括为四类:(1)刚体导引:当机构的原动件做简单运动时，要求刚体连续地变换其位置。
(2)函数变换：使机构某从动件的运动参数为原动件运动参数的给定函数。
（3）轨迹复演：使连杆上某点的轨迹能近似地与给定曲线复合。
（4)瞬时运动量约束:按构件在某些特定位置时的运动量来设计机构的结构参数。
准点——符合预定条件的几个位置。
只要求几个位置处符合给定条件的机构综合方法称为准点法。
减小结构误差的途径是：合理确定准点的分布。
可按契比谢夫零值公式配置准点。
第三节学习本课的方法1．注意基本理论与基本方法之间的联系2. 用工程观点学习理论与基本方法3．注意加强感性认识和实践性环节第二章机构的结构分析第一节概述构成机构的基本要素——构件运动副运动链运动副:两构件间直接接触且能产生某些相对运动的联接称为运动副。
约束---对构件间运动的限制。
运动副元素—运动副参加接触的部分。
空间运动副和约束的关系。
平面机构中只有Ⅳ级副和Ⅴ级副。
(为什么？）低副－-－副元素为面接触(如移动副、转动副);高副－－-－副元素为点(线）接触。
运动链---构件由运动副连接而成的系统。
机构—选定机架,给相应的原动件，其余构件作确定运动的运动链。
《机械原理》笔记《机械原理》*号内容第一章概论第一节本课程的研究内容什么是机器、机构？机器的三特征：1）由一系列的运动单元体所组成。
2）各运动单元体之间都具有确定的相对运动。
3）能转换机械能或完成有用的机械功以代替或减轻人们的劳动。
具有以上1、2两个特征的实体称为机构。
构件——由一个或多个零件连接而成的运动单元体。
零件——机器中的制造单元体。
第二节机构的分析与综合及其方法机构分析：对已知机构的结构和各种特性进行分析。
机构综合：根据工艺要求来确定机构的结构形式、尺寸参数及某些动力学参数。
机构综合的内容: 1.机构的结构综合2.机构的尺度综合3.机构的动力学综合。
机构的结构综合：主要研究机构的组成规律。
机构的尺度综合（或运动学综合）：研究已知机构如何按给定的运动要求确定其尺寸参数.概括为四类：(1)刚体导引：当机构的原动件做简单运动时，要求刚体连续地变换其位置。
（2）函数变换：使机构某从动件的运动参数为原动件运动参数的给定函数。
（3）轨迹复演：使连杆上某点的轨迹能近似地与给定曲线复合。
（4）瞬时运动量约束：按构件在某些特定位置时的运动量来设计机构的结构参数。
准点——符合预定条件的几个位置。
只要求几个位置处符合给定条件的机构综合方法称为准点法。
减小结构误差的途径是：合理确定准点的分布。
可按契比谢夫零值公式配置准点。
第三节学习本课的方法1．注意基本理论与基本方法之间的联系2. 用工程观点学习理论与基本方法3．注意加强感性认识和实践性环节第二章机构的结构分析第一节概述构成机构的基本要素——构件运动副运动链运动副：两构件间直接接触且能产生某些相对运动的联接称为运动副。
约束---对构件间运动的限制。
运动副元素—运动副参加接触的部分。
空间运动副和约束的关系。
平面机构中只有Ⅳ级副和Ⅴ级副。
（为什么？）低副---副元素为面接触（如移动副、转动副）；高副----副元素为点（线）接触。
运动链---构件由运动副连接而成的系统。
机构—选定机架，给相应的原动件，其余构件作确定运动的运动链。
第二节平面机构自由度机构自由度——机构具有确定运动所必须的独立运动参数的数目。
高副提供一个约束，低副提供两个约束。
机构的自由度为：F=3n-（2p l+p h）。
（各符号的意义）机构具有确定运动的条件 1, F＞0；2, F=原动件数。
（F>原动件数、F<原动件数时会出现什么情况？）主动件—机构中传入驱动力（矩）的构件。
原动件——运动规律已知的构件。
其余的活动构件统称从动件。
输出构件——输出运动或动力的从动件复合铰链——两个以上的构件构成的同轴线的转动副，其转动副个数等于构件数减1。
局部自由度——与机构整体运动无关的自由度。
虚约束——对运动不起实际限制作用的约束。
第三节机构的组成F=0的不可再拆分的最简单的运动链——基本杆组。
机构的组成原理——由若干基本杆组依次连接到原动件和机架上构成机构。
n=2;p l=3,——Ⅱ级组。
n=4;p l=6,且具有一个含三个低副的中心构件的基本组——Ⅲ级组。
n=4;p l=6,不含三个低副的中心构件的基本组——Ⅳ级组。
注意：基本杆组中是没有高副的。
机构的级别是以其中含有的杆组的最高级别确定的。
机构拆组的一般原则1.除掉虚约束和局部自由度，高副低代；2.从远离原动件开始拆组,先Ⅱ级后Ⅲ级；3.杆与其上运动副一并拆下；4.剩余部分必为一机构，最后为机架、原动件.第四节平面机构的高副低代高副低代——将机构中的高副用低副代替。
高副低代的替代条件：1，机构的自由度不变；2，机构的瞬时运动不变。
将高副C用具有两个铰链的构件代替，铰链的中心分别位于高副接触点的曲率中心处且与高副元素的所属构件相连。
机构在不同位置其低副替代机构也不同——高副低代的瞬时性。
第三章平面机构的运动分析第一节概述第二节Ⅱ级机构的运动分析运动分析的步骤：建立机构的位置方程式；位置方程式对时间t求导一次、两次得速度方程式、加速度方程。
一、铰链四杆机构的运动分析将坐标逆时针方向旋转求构件的角速度、角加速度二、曲柄滑块机构的运动分析导路平行坐标轴线时不可用坐标旋转法（为什么？）三、导杆机构的运动分析第七节速度瞬心及其位置确定瞬心——作一般平面运动的两构件上的瞬时等速重合点或瞬时相对速度为零的重合点。
绝对瞬心——重合点的绝对速度为零.相对瞬心——重合点的绝对速度不为零。
k=N(N-1)/2 k——瞬心的数目；N——机构的总构件数。
三心定理——彼此作平面运动的三个构件有三个速度瞬心，它们位于同一条直线上。
第四章机构的力分析第一节概述机构的静力分析—不计惯性力的机构力分析。
机构的动力分析—考虑惯性力的机构力分析。
如将惯性力视为一般外力加于产生该惯性力的构件上，该机械视为处于静力平衡状态。
驱动力—凡是驱使机械产生运动的力。
阻抗力—凡是阻止机械产生运动的力。
平衡力—与作用在机械上的已知外力相平衡的未知外力。
机构力分析的目的:1）求运动副反力;2）计算平衡力（矩）.第二节运动副反力及构件组静定条件不论是否楔形滑块，R21和N21之间的夹角可表示为 v楔面接触较平面接触时所产生的摩擦力大。
（为什么？）摩擦圆——以ρ为半径圆。
（ρ=rf）对轴颈的总反力将始终切于摩擦圆。
（为什么？）静定条件—所有未知外力都可以用静力学的方法确定出来的条件。
其条件为：3n=2p。
所有的基本杆组都是静定杆组。
第三节不考虑摩擦的机构力分析一，矩阵法RRR——Ⅱ级组的力分析RPR——Ⅱ级组的力分析可以直接确定移动副反力的方向，不必按X、Y分解二，机构力分析的等功率法机构处于平衡状态时，作用于机构上的所有外力的瞬时功率之和为零。
用于只求平衡力（力矩）情况的简便方法三，首解运动副法“首解运动副”—两构件相连的“内运动副”,且构件上的所有外载荷均为已知。
两构件分别对外运动副中心求矩可导出“首解运动副”反力的求解式。
四，直接求解法应用有关二力杆和三力汇交的理论，直接求解。
第四节考虑摩擦的机构力分析第五节机械效率与机械自锁一,机械的效率机械正常运转时W d=W r+W f机械效率η—表示输入功在机械中有效利用的程度。
η=W r/W d=1- W f/W d=P r/P d=F0/F=M0/M。
（各符号的意义）1)W f不可能为零，故η<1 2)为提高机械效率应尽量减小机械中的损耗。
理想机械—不存在摩擦和损耗的机械。
其效率η0=1。
η=理想驱动力F0（M0）与实际驱动力F（M）之比。
斜面机构的效率：将正行程公式中的主动力与阻力置换，摩擦角符号反向即反行程公式。
机组—由若干台机器组成的系统串联机组的总效率等于组成该机组的各个机器的效率的连乘积。
（1）串联机组的总效率小于各机器的效率η<ηi；（2）并联机组的总效率：(ηi) min<η< (ηi) max。
若各个机器的效率均相等有η=ηi无论驱动力如何增大，也无法使机械运动的现象—机械的自锁。
机械出现自锁的条件即：η≤0凡使机器反行程自锁的机构通称为自锁机构。
当螺旋升角小于摩擦角时，螺旋发生自锁。
第五章机构的型综合第一节概述机构结构分类法—研究由多少个构件、运动副能构成多少个给定自由度的不同机构，从中选择出最佳满足工艺要求的机构。
第二节机构结构分类法讨论机构的类型即探讨运动链F、N、p间的关系。
运动链的环—由构件和运动副构成的独立封闭系统。
L=p-N+1（各符号的意义）用数组表示多元连杆与二元连杆间的连接方式的规则……第三节连杆组合分类法机构型综合机构型综合的原则：1）最简原则——应首先考虑最简单的运动链。
2）不存在无功能结构原则——机构中不出现不起实际作用的结构部分；3）最易综合原则——选择二元连杆为机架，易得到高级别机构；4）最低成本原则——运动副的加工成本按转动副、移动副、高副递增；5）最符合工艺要求原则第六章平面连杆机构第一节概述平面连杆机构——由低副连接而成的平面机构一．平面连杆机构的特点：1）实现远距离传动或增力;2）可完成某种轨迹3）寿命较长，适于传递较大的动力;4）便于制造。
缺点:1，设计困难，一般只能近似地满足运动要求2，多数构件作变速运动，其惯性力难以平衡。
二、平面连杆机构设计的基本问题机构运动简图参数——各杆尺寸及机架、某点的位置尺寸设计的基本问题——根据工艺要求来确定机构运动简图的参数。
设计的两类基本问题：1,实现已知的运动规律； 2，实现已知的轨迹。
第二节连杆机构的运动特性机构的运动特性—机构的运动学和传力性能（有曲柄条件、传动角、急回运动、止点。
）一、有曲柄条件连架杆——与机架相连的构件；连杆——作一般平面运动的构件；机架——相对固定的构件；摇（摆）杆——往复摆动的连架杆；曲柄——整周转动的连架杆。
四杆运动链具有两个全转副的条件1，具有两个全转副的构件为最短杆；2，最短杆与最长杆之和<(或=)其它两杆之和(称为杆长之和条件)。
低副的运动性质不随机架变更而改变——低副运动的可逆性。
四杆铰链机构满足杆长之和条件时：最短杆的邻杆为机架得曲柄摇杆机构；最短杆为机架得双曲柄机构；最短杆的对杆为机架得双摇杆机构。
四杆铰链机构的有曲柄条件：1）满足杆长之和条件；2）最短杆或者最短杆的邻杆为机架。
推论：不满足杆长之和条件时，得到双摇杆机构。
曲柄滑块机构的有曲柄条件：b≥ e+a。
二、压力角和传动角压力角α——从动件受力方向与受力点速度方向所夹的锐角。
与压力角α互余的角γ——称为传动角。
四杆铰链机构的最小传动角出现在曲柄与机架共线的两位置之一。
曲柄滑块机构的最小传动角发生在曲柄垂直于导路且远离偏心一边的位置。
三、行程速度变化系数极位夹角θ：机构在两极位处，一曲柄与另一曲柄反向线间的夹角。
行程速比系数表示从动件的空行程与工作行程平均速度之比：k= v2 /v1=(1800+θ)/(1800-θ)；θ= 1800(k-1)/(k+1).k=1，θ=0机构无急回特性k>1，θ>0机构有急回特性。
k =3时，θ=90°。
k>3, θ为钝角。
四、止点位置当连杆与从动件共线时(α=900、γ=0)，机构不能运动，此位置称为止点位置。
第三节机构综合的位移矩阵法一、刚体平面有限位移的位移矩阵刚体的平面转角θj——刚体位置j对位置1的转角；[D1j]为构件上已知点位置参数的系数矩阵，称为刚体平面运动的位移矩阵。
位移矩阵法——用位移矩阵对机构尺寸进行综合的一种方法。
以杆长不变或角不变为约束条件建立方程。
有较强的通用性与适用性。
但无法考虑机构的运动和传力性能。
使用场合：受力很小主要实现位置要求的机构的综合。
二、按连杆给定位置设计铰链四杆机构若已知P j (x pj,y pj)，（j=1,2…n）, q j (j=2,3…n)设计此机构。
根据杆的长度不变求解。
