1.机构的结构分析(运动副)分析

机构的结构分析与运动分析总复习题及解答第⼀章机构的结构分析与运动分析⼀、考点提要（⼀）机构的结构分析1.机器与机构机器具有以下三⼤本质属性：（1）⼈为实物的组合体、（2）各实物（称为构件）间具有确定的相对运动，能够传递和变换运动。

（3）能对外完成有⽤的机械功或实现能量转换。

机器是由机构组成的，机构是具有各⾃特点的，能传递和变换运动的基本组合体。

机构只具有机器的前两个属性。

（1）从结构、运动⽅⾯看，机器、机构⽆区别,机构是机器的组成单元；机器可以有⼀个或多个机构组成。

（2）从功能⽅⾯看，机器、机构有区别。

机器实现能量转换或作机械功⽽机构是实现运动、动⼒的传递。

2.机械从结构和运动的⾓度看，机构和机器是相同的，⼀般统称为机械。

3.构件与零件构件是机构中的组成元件也是运动单元，零件是机械中的制造单元；构件是由⼀个或若⼲个零件固定连接组合⽽成的，各个零件间不能再有相对运动。

构件在图形表达上是⽤规定的最简单的线条或⼏何图形来表⽰的．但从运动学的⾓度看，构件⼜可视为任意⼤的平⾯刚体。

机构中的构件可分为三类：(1) 机架。

⽤来⽀承活动构件(运动构件)的构件，作为研宪机构运动时的参考坐标系。

每个机构都必须有机架，但尽管机构中的活动构件可以在多处和机架组成运动副，但每个机构仅有⼀个机架。

机架并不⼀定是固定不动的构件，⽽是我们选做静参考系的构件，在分析机构时看作是不动的。

(2) 原动件(主动件)。

输⼊运动的构件，也是运动规律已知的活动构件，即作⽤有驱动⼒的构件。

每个机构⾄少有⼀个原动件。

(3) 从动件。

其余随主动件的运动⽽运动的活动构件，其中⾄少有⼀个是运动输出的构件。

4.运动副运动副是两个构件组成的可动联接。

两构件上能够参加接触⽽构成运动副的表⾯称为运动副元素。

运动副是约束运动的，因⽽⼀个运动副⾄少引⼊⼀个约束，也⾄少保留⼀个⾃由度。

⾄于两构件组成运动副后还能产⽣哪些相对运动，则与运动别的类型有关。

运动副按其接触⽅式分为⾼副(点线接触)和低副(⾯接触)，低副⼜可按相对运动形式分为转动副和移动副，判断依据是看两构件的相对运动轨迹是直线还是圆弧。

第一章绪论1 何谓机器，何谓机构？它们有什么区别与联系？2 参照内燃机的机构分析，试对机械手进行分解，说明它是由哪些机构组成的。

3 举例说明什么是构件、零件？第二章机构的结构分析1 什么是运动副、运动副元素、运动链？运动副是如何分类的？2 何谓“高副”和“低副”？在平面机构中高副和低副一般各带入几个约束？3 机构具有确定运动的条件是什么？4 既然虚约束对于机构的运动实际上不起约束作用，那么在实际机械中为什么又常常存在虚约束？5 杆组具有什么特点？如何确定机构的级别？选择不同的原动件对机构的级别有无影响？6 图所示机构在组成上是否合理？指出其错误所在，并针对错误处更改局部运动副和构件，使之成为合理的机构。

7 计算图示平面机构的自由度，指出复合铰链、局部自由度和虚约束，在进行高副低代后，分析机构级别。

8 计算图所示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度或虚约束，应予以指出，并进行高副低代，确定该机构的级别。

9试计算图所示凸轮-连杆组合机构的自由度。

10 在图所示机构中，AB EF CD,试计算其自由度。

11试计算图所示齿轮-连杆组合机构的自由度。

12试计算图所示齿轮-连杆组合机构的自由度。

13 试确定图所示机构的自由度；并将其中的高副换成低副，确定机构所含的杆组合机构的级别（当取凸轮为原动件时）。

14计算图示机构的自由度，并在高副低代后，分析组成这次机构的基本杆组及杆组的级别15计算图示机构的自由度，并在高副低代后，分析组成这次机构的基本杆组及杆组的级别16根据图示机构，画出去掉了虚约束和局部自由度的等效机构运动简图，并计算机构的自由度。

设标有箭头者为原动件，试判断该机构的运动是否确定，为什么？17计算图示机构的自由度。

如有复合铰链、局部自由度、虚约束，请指明所在之处。

ADECHGF IBK12345678918计算图示各机构的自由度。

19计算图示各机构的自由度。

20 计算机构的自由度，并进行机构的结构分析，将其基本杆组拆分出来，指出各个基本杆组的级别以及机构的级别。

811机械原理一、考试要求主要考察机构学和机构动力学基本理论、概念和方法，以及应用所学基本知识进行机构运动方案分析与计算的能力。

二、考试内容（包括但不仅限于以下内容）1.机构的结构分析机构的组成；高副低代；机构级别判断；机构具有确定运动的条件；机构自由度的计算。

2.平面机构的运动分析II级机构的运动分析；用速度瞬心法对机构的速度进行分析。

3.机构的力分析运动副中摩擦力的确定；不考虑摩擦的机构力分析；机械效率与自锁。

4.机构的型综合根据运动链的代号绘制运动链结构图；根据运动链结构图变换出所要求的机构方案。

5.平面连杆机构平面连杆机构的类型；平面连杆机构的运动特性；机构综合的代数式法。

6.凸轮机构凸轮机构的分类；从动件的运动规律；凸轮轮廓曲线的设计；凸轮机构的结构参数。

7.直齿圆柱齿轮机构齿轮机构的类型；渐开线及其特性；齿廓啮合基本定律；齿轮的基本参数；渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动；齿轮加工；齿轮机构的几何尺寸计算；齿轮传动设计。

8.其他齿轮机构斜齿圆柱齿轮机构；蜗杆蜗轮机构；直齿圆锥齿轮机构。

9.齿轮系齿轮系及其分类；定轴轮系的传动比计算；周转轮系的传动比计算；复合轮系的传动比计算。

10.组合机构及机构系统设计常见组合机构的运动设计；机构系统的方案设计。

11.机械运转调速机器运动的等效量及其动力学模型；机械系统周期性速度波动的调节。

12.机械的平衡刚性转子的平衡原理。

三、考试题型试卷采用客观题和主观题相结合的形式，题型主要包括选择题、判断题、填空题、作图分析设计题和计算题等。

参考书目811《机械原理》（第三版），廖汉元、孔建益，机械工业出版社，2013年。

《机械原理》（第七版），孙桓、陈作模、葛文杰，高等教育出版社，2013年。

机构运动分析范文1.机构的结构分析：机构的结构可以分为平面机构和空间机构两种类型。

平面机构中的各个刚体和铰链位于同一水平面内；而空间机构则不受这样的限制。

机构的结构分析主要是确定机构的自由度，即机构的独立运动个数。

2.机构的运动转换：机构可以通过各种连接件实现运动转换，将输入运动转化为其中一种特定的输出运动。

运动转换可以通过传动比、速度比和加速度比等参数来描述。

通过运动转换的分析，可以确定机构中各个刚体的运动规律。

3.驱动力分析：在机构运动分析中，需要对驱动力进行分析。

驱动力是指施加在机构上的力或力矩，用于推动机构的运动。

在分析中，需要对驱动力的大小、方向和作用点进行计算和确定。

4.运动学分析：机构的运动学分析主要包括位置、速度和加速度三个方面。

通过运用运动学原理和方法，可以确定机构中各个刚体的位置、速度和加速度，并建立起它们之间的关系。

5.动力学分析：机构的动力学分析研究机构在受到各种外部力作用下的运动规律。

通过应用牛顿力学原理，可以得到机构中各个刚体的动力学方程，并进一步求解得到刚体的运动状态。

机构运动分析在工程设计和机械制造领域具有重要的应用。

通过对机构的运动分析，可以确定机器人、汽车发动机等复杂机械系统的运动规律，为系统的设计和优化提供依据。

此外，机构运动分析还可以用于机械振动、机械传动和机械控制等领域的研究。

在进行机构运动分析时，需要运用刚体力学、运动学和动力学等力学原理和方法。

通过建立机构的几何模型和运动方程，可以解决机构运动分析中的各种问题，并获得机构运动的准确描述。

总结起来，机构运动分析是力学中的重要内容，主要包括机构的结构分析、运动转换、驱动力分析、运动学分析和动力学分析。

通过机构运动分析，可以确定机构的运动规律，为机械设计和制造提供理论基础和指导。

同时，机构运动分析也具有重要的应用价值，可以用于机械工程、机器人、车辆工程等领域的研究和应用。

机械原理复习要点机械原理复习要点绪论1.何为机器？其三个特征是什么？2.何为机构？其三个特征是什么？机器和机构有何异同？3.何为构件？构件是什么单元？4.何为零件？零件2345565件是什么单元？5.机械、机器、机构、构件、零件间的关系。

6.机械原理的三大内容：（1）结构分析（2）运动分析（3）动力分析第二章机构的结构分析1.运动副的分类。

2.何为构成运动副的元素。

3.何为I级副？II级副？III级副？如何确定机构的级别？4.何为运动链？运动链按开、闭形式可分为几类？常见的运动链为何种形式？5.何为机架？何为原动件？6.运动简图和示意图的区别？7.绘制运动简图应搞清那些问题？8.机构具有确定运动的条件是什么？9.当m个构件在一处构成转动副，其转动副应为几个？10.虚约束有几种类型？11.局部自由度常见的场所？12.计算机构自由度时，若不剔除虚约束的影响，机构的自由度会如何？13.当不剔除机构的局部自由度时，机构自由度的计算结果如何？14.当计算一个运动链的自由度时，计算的结果F=0，这时：（1）若想使其成为自由度为F=1的机构应如何？（2）若想使其成为自由度为F=2的机构又如何？15.高副低代是瞬时替代还是永久替代？16.高副低代必须满足的条件是什么？第三章平面机构的运动分析1.速度瞬心的概念？2.何为绝对瞬心？何为相对瞬心？当两构件之一为固定不动，另一构件为活动时，它们的瞬心为什么瞬心？3.当运动副为下列几种类型时，瞬心位置如何确定？1）移动副。

2）转动副。

3）高副（滚滑副、滚动副）4.瞬心的数目如何确定？5.瞬心法是否可用来求加速度？6.当机构位置改变时，瞬心位置是否改变？（哪些改变？哪些不变？举四杆机构为例）7.当已知某一构件上一点速度，求其他点速度时，用什么方法？8.当机构中存在滑动副（导杆与滑块）时，求它们某重合点间的速度时,用什么方法?1)一般动点选在何处? 2)动系选哪个构件?9.相对速度矢量下标与其矢量图中代表矢量下标字母顺序是否一致?10.在矢量图中:1)P点代表什么? 2)bc代表什么? 3)pc代表什么? 4)相对速度矢量是从那里画出的?5)绝对速度矢量是从那里引出的?11.何为速度影像定理?加速度影像定理?速度多边形、加速度多边形与机构中某一构件上各同名点构成的多边形是什么关系?顺序字母是什么关系?12.速度影像定理,加速度影像定理是否可用来求不同构件间的速度和加速度?13.在什么情况下,存在哥氏加速度?哥氏加速度a k = 2w k vjk中, ωk是指哪个构件的角速度?14.在什么情况下,不存在哥氏加速度?第四章力分析1.驱动力与其作用构件运动间的关系?2.阻力与其作用构件运动间的关系?3.机械上的平衡力是否一定为驱动力?4.低速机构是否需要作动态静力分析?高速机构呢?5.何为动态静力分析?6.分别在下列几种情况下分析构件的惯性力,惯性力矩?1)匀速移动的滑块. 2) 加速移动的滑块.3)匀速定轴转动的曲柄(质心S在转轴,质心S不在转轴).4)加速定轴转动的曲柄(质心S在转心处,质心S不在转心处).5)做平面运动构件的惯性力和惯性力矩.7.总惯性力是如何求得的?(当已知F i,M i如何合成F i总)8.质量代换应满足的三个条件?9.何为动代换,何为静代换,哪一种代换求出来的总惯性力与采用一般力学方法求出的总惯性力完全等效?4--31.分别在三种情况下讨论移动副中的摩擦力F f和摩擦系数f ,f v.1)平滑块. 2)v形槽滑块. 3)半圆形槽滑块.2.转动副的摩擦的总反力作用的位置?其对转心所取力矩与构件转动的关系如何?3.滑动副总反力的作用位置和与构件相对运动的关系如何?4.摩擦圆直径等于多少?5.轴端摩擦力矩如何求?1)未跑合轴端. 2)跑合轴端.6.不考虑摩擦时,下列情况的运动副反力的方向和大小(或作用点)两因素哪个是未知.1)转动副的F R(大小,方向,作用点);2)移动副的F R (大小,方向,作用点);3)高副中的F R (大小,方向,作用点);7.每个构件可列出几个独立的力平衡方程?8.构件组的静定条件是什么?第八章四杆机构1.铰链四杆机构的基本类型有几种？2.原动件运动规律一定时，可通过改变各构件的相对杆长而使从动件具有不同的运动规律（对；错？）3.连杆机构中有曲柄的条件是什么？4.四杆机构中的周转副、摆动副的含义？5 .图8—2中，杆AB为主动件时，求机构该位置的压力角和传动角？6.双曲柄有几种类型？它们各自的运动特征为什么？（共3种类型）7.等腰梯形机构是什么机构？8.曲柄滑块机构是由什么机构演化而来的？滑块是哪个杆演化而来的？如何演化的？9.图8—16（a）、（b）两机构的关系？10.在曲柄滑块的基础上通过机构的倒置，可分别获得哪些机构？（第197页，图8—17）11.运动副元素的逆换？（第199页，图8—22）12.四杆机构的急回运动特性可用哪两个参数来描述13.行程速比系数K和极位夹角θ的关系是什么？K=？θ=？有急回运动？K=？θ=？无急回运动？14.何为机构的极位？何为机构的极位夹角？何为摇杆的最长摆角？15.何为机构的压力角、传动角？这两个角在哪个构件的哪一点上？16.为何用传动角来描述四杆机构的传力特征？17.最小传动角的位置？18.对应机构的极位，曲柄的位置是什么？19.当连杆与摇杆间所夹的位置角为锐角（钝角）时，传动角与其位置角的关系是什么？20.四杆机构在什么条件下具有死点？死点的位置是什么？死点产生的原因是什么？21.举例说明死点的利与弊？22.掌握四杆机构如下设计方法：按给定的行程速比系数设计。

第一章 机构的结构分析与运动分析一、 考点提要（一）机构的结构分析1.机器与机构机器具有以下三大本质属性：（1）人为实物的组合体、（2）各实物（称为构件）间具有确定的相对运动，能够传递和变换运动。

（3）能对外完成有用的机械功或实现能量转换。

机器是由机构组成的，机构是具有各自特点的，能传递和变换运动的基本组合体。

机构只具有机器的前两个属性。

（1）从结构、运动方面看，机器、机构无区别,机构是机器的组成单元；机器可以有一个或多个机构组成。

（2）从功能方面看，机器、机构有区别。

机器实现能量转换或作机械功而机构是实现运动、动力的传递。

2.机械从结构和运动的角度看，机构和机器是相同的，一般统称为机械。

3.构件与零件构件是机构中的组成元件也是运动单元，零件是机械中的制造单元；构件是由一个或若干个零件固定连接组合而成的，各个零件间不能再有相对运动。

构件在图形表达上是用规定的最简单的线条或几何图形来表示的．但从运动学的角度看，构件又可视为任意大的平面刚体。

机构中的构件可分为三类：(1) 机架。

用来支承活动构件(运动构件)的构件，作为研宪机构运动时的参考坐标系。

每个机构都必须有机架，但尽管机构中的活动构件可以在多处和机架组成运动副，但每个机构仅有一个机架。

机架并不一定是固定不动的构件，而是我们选做静参考系的构件，在分析机构时看作是不动的。

(2) 原动件(主动件)。

输入运动的构件，也是运动规律已知的活动构件，即作用有驱动力的构件。

每个机构至少有一个原动件。

(3) 从动件。

其余随主动件的运动而运动的活动构件，其中至少有一个是运动输出的构件。

4.运动副运动副是两个构件组成的可动联接。

两构件上能够参加接触而构成运动副的表面称为运动副元素。

运动副是约束运动的，因而一个运动副至少引入一个约束，也至少保留一个自由度。

至于两构件组成运动副后还能产生哪些相对运动，则与运动别的类型有关。

运动副按其接触方式分为高副(点线接触)和低副(面接触)，低副又可按相对运动形式分为转动副和移动副，判断依据是看两构件的相对运动轨迹是直线还是圆弧。

?第1章平面机构的结构分析解释下列概念1.运动副；2.机构自由度；3.机构运动简图；4.机构结构分析；5.高副低代。

验算下列机构能否运动，如果能运动，看运动是否具有确定性，并给出具有确定运动的修改办法。

题图题图绘出下列机构的运动简图，并计算其自由度(其中构件9为机架)。

计算下列机构自由度，并说明注意事项。

计算下列机构的自由度，并确定杆组及机构的级别(图a所示机构分别以构件2、4、8为原动件)。

?题图题图??第2章平面机构的运动分析试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。

题图在图示机构中，已知各构件尺寸为l AB=180mm , l BC=280mm , l BD=450mm ,l CD=250mm ,l AE=120mm ,φ=30o, 构件AB上点E的速度为v E=150 mm /s ,试求该位置时C、D两点的速度及连杆2的角速度ω2。

在图示的摆动导杆机构中，已知l AB=30mm , l AC=100mm , l BD=50mm ,l DE=40mm ,φ1=45o,曲柄1以等角速度ω1=10 rad/s沿逆时针方向回转。

求D点和E点的速度和加速度及构件3的角速度和角加速度（用相对运动图解法）。

题图题图在图示机构中，已知l AB=50mm , l BC=200mm , x D=120mm , 原动件的位置φ1=30o, 角速度ω1=10 rad/s，角加速度α1=0，试求机构在该位置时构件5的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。

题图图示为机构的运动简图及相应的速度图和加速度图。

（1）在图示的速度、加速度多边形中注明各矢量所表示的相应的速度、加速度矢量。

（2）以给出的速度和加速度矢量为已知条件，用相对运动矢量法写出求构件上D点的速度和加速度矢量方程。

（3）在给出的速度和加速度图中，给出构件2上D点的速度矢量和加速度矢量。

题图在图示机构中，已知机构尺寸l AB=50mm,l BC=100mm, l CD=20mm , 原动件的位置φ1=30o, 角速度ω1=ωrad/s，试用相对运动矢量方程图解法求图示位置时构件2的角速度ω2和角加速度α2的大小和方向。

第一讲机构的结构分析知识点归纳：一机构的组成1．构件：机器中每一个独立的运动单元，任何机器都是由若干个（两个以上）构件组合而成。

2．零件：机器的独立制造单元。

二、运动副及分类1.运动副：由两构件直接接触而组成的可动联接称为运动副。

而把两构件上能够直接接触而构成运动副的表面称为运动副的元素。

2.运动副的分类根据构成运动副的两构件的接触情况进行分类。

①高副：两构件通过点或线接触而构成的运动副。

常见的高副：凸轮副齿轮副②低副：两构件通过面接触而构成的运动副。

常见的低副有：回转副，移动副，球面副。

3. 约束：平面高副引入的1个约束，自由度为2，低副引入2个约束，自由度为1.三、运动链1．定义：若干个构件通过运动副的连接而构成的相对可动的系统称为运动链。

2．闭链：若运动链的各构件构成了首末封闭的系统，则称其为闭式运动链。

3．开链：若运动链的各构件未构成首末封闭的系统，则称其为开式运动链。

四、机构1．机构：在运动链中，若将某一构件加以固定而成为机架，则这种运动链叫机构。

2．机架：机架是固定不动的构件3．原动件：机构中按给定的已知运动规律独立运动的构件。

（一个工作着机构中，驱动机构的外力所作用的构件，又叫主动件）4．从动件：运动链中除原动件外其余活动构件。

五、机构运动简图思路：先定原动部分和工作部分（一般位于传动线路末端），弄清运动传递路线，确定构件数目及运动副的类型，并用符号表示出来。

注意事项：1．首先要搞清楚实际构造和运动情况，弄清路线：原传执。

2．高副要绘制接触处的曲线轮廓。

3．选择机构的多数构件的运动平面为投影面。

4．比例尺表示方法。

5．机架间的相对位置很重要（如对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构）。

6．转动副的转动中心，和移动副的移动导路方向。

为了准确地反映构件间原有的相对运动，表示转动副的小圆必须与相对回转轴线重合；表示移动副的滑块，导杆或导槽，其导路必须与相对移动方向一致；表示平面高副的曲线，其曲率中心的位置必须与构件的实际轮廓相等。