机械原理知识

机械原理参考资料（仅供参考）第一章（绪论）1 机构：指一种用来传递与变换运动和力的可动装置。

2 机器：指一种可用来变换和传递能量、物料与信息的机构的组合。

第二章1. 零件：机器中的一个独立制造单元体；2 构件：机器中每一个独立的运动单元体。

构件是组成机构的基本要素之一。

3 运动副：是两构件直接接触而构成的可动联接。

高副：凡两构件通过单一点或线接触而构成的运动副，（凸副，齿轮副）一个约束：低副：通过面接触而构成的运动副。

（移动副，转动副）两个约束。

空间两构件构成的运动副，其自由度f 和约束数s 满足f+s=6。

4 机构运动简图根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，采用运动副及常用机构运动简图符号和构件的表示方法，将机构运动传递情况表示出来的简化图形。

绘制方法及步骤：（1）搞清机械的构造及运动情况，沿着运动传递路线，查明组成机构的构件数目、运动副的类别及其位置；（2）选定视图平面；（3）选适当比例尺，作出各运动副的相对位置，再画出各运动副和机构的符号，最后用简单线条连接，即得机构运动简图。

5 机构的自由度机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目，其数目用F表示。

6 机构具有确定运动的条件（1）机构的原动件数目应等于机构的自由度数目。

（2）如果原动件数<F, 则机构的运动将不完全确定；（3）如果原动件数>F, 则会导致机构最薄弱环节的损坏。

7 机构自由度的计算（平面机构）每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度；每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。

计算公式：F=3n-2PL-Ph机构自由度F 取决于活动构件的件数与运动副的性质（高副或低副）和个数。

（1）复合铰链：两个以上构件在同一处用转动副相连接，该处则构成复合铰链。

复合铰链处的运动副数目为：K－1（K为构成复合铰链的构件数目）。

（2）局部自由度：某些构件所产生的局部运动并不影响其他构件的运动。

（一般处理方法为焊死）（3虚约束机构中某些运动副带入的对机构运动起重复约束作的约束，以p′表示。

两构件之间构成多个运动副时出现虚约束条件：（1）两构件组合成多个转动副，且其轴线重合：（2）两构件组合成多个移动副，其导路平行或重合:（3）两构件组合成若干个高副，但接触点处的公法线彼此重合.如果两构件在多处相接触而构成平面高副，但各接触点处的公法线方向并不彼此重合，则相当于一个低副8 基本杆件最简单的基本杆组是由2个构件和3个低副构成的，这种基本杆组称为！！级组；由次构件组成的机构称为！！级机构由4个构件和6个低副构成的而且都有一个包含3个低副的构件，这种基本杆组称为！！！级组，由次构件组成的机构称为！！！级机构第三章1 瞬心：任一瞬时，其相对运动可看作是绕某一重合点的转动，该重合点称为速度瞬心或瞬时回转中心。

如果这两个刚体都是运动的，则其瞬心称为相对速度瞬心；如果两个刚体之一是静止的，则其瞬心称为绝对速度瞬心。

瞬心数K K＝N(N-1)/22 三心定理的确定及其标注第四章1 作用在机械上的力（1）驱动力：驱使机械产生运动的力。

（2）阻抗力：阻止机械产生运动的力。

分为：有效阻抗力和有害阻抗力。

2 质量代换法为了使构件在质量代换时，构件的惯性力和惯性力偶矩保持不变，必须满足的三个条件：（1）代换前后构件的质量不变；（2）代换前后构件的质心位置不变；（3）代换前后构件对质心的转动惯量不变注：静代换：仅满足前两个代换条件的质量代换方法。

动代换：要求同时满足三个代换条件的代换方法。

第五章1机械自锁条件机械发生自锁实质上是机械中的运动副发生了自锁。

2 （1）移动副自锁条件：在移动副中，如果作用于滑块上的驱动力作用在其摩擦角之内（即β≤φ），则发生自锁。

（2）转动副自锁条件：在轴颈上的驱动力为单力F，且作用于摩擦角之内，则发生自锁。

第六章第七章（1）机械速度波动的程度，则通常用机械运转速度不均匀系数δ来表示，机械的周期性波动调节的方法：在机械的周期性波动调节的方法就是在机械中安装飞轮——具有很大转动惯量的回转构件。

最好将飞轮安装在机械的高速轴上。

（2）飞轮调速的基本原理（功能）飞轮调速是利用它的储能作用，在机械系统出现盈功时，吸收储存多余的能量，而在出现亏功时释放其能量，以弥补能量的不足，从而使机械的角速度变化幅度得以缓减，即达到调节作用。

第八章1 连杆机构机构的原动件和从动件的运动都需要经过一个不与机架直接相连的中间连杆来传动。

故此类机构统称为连杆机构。

连杆传动特点2. 四杆机构的类型（基本型式）四杆机构：曲柄摇杆机构，双曲柄机构，双摇杆机构。

周转副的条件的条件：、（1）最短杆长度＋最长杆长度≤其余两杆长度之和；（2）组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。

3.铰链四杆机构有曲柄的条件（1）各杆长度应满足杆长条件；（2）最短杆为连架杆或机架。

1）如果铰链四杆机构各杆长度满足杆长条件，当最短杆为连架杆时，则机构为曲柄摇杆机构；2）当最短杆为机架时，则机构为双曲柄机构；3）当最短杆的相对杆为机架时，机构为双摇杆机构。

4）如果各杆长度不满足杆长条件，则机构无周转副，此时不论以何杆为机架，机构均为双摇杆机构。

4 极位夹角机构在两个极位时，原动件所在两个位置之间的夹角，称为极位夹角。

5 急回运动特性当主动件曲柄等速转动时，从动件摇杆摆回的平均速度大于摆出的平均速度，摇杆的这种运动特性称为急回运动6 行程速比系数KK = 180 ＋θ/ 180 －θ7 四杆机构的传动角连杆BC与从动件CD之间所夹的锐角γ称为四杆机构在此位置的传动角。

且γ＝90°－α≤90°为了保证机构传力性能良好，应使γmin≥40 ～50°。

最小传动角的确定：对于曲柄摇杆机构，γmin出现在主动件曲柄与机架共线的两位置之一。

8 四杆机构的压力角: 压力角与传动角互余,9 死点这时主动件CD 通过连杆作用于从动件AB上的力恰好通过其回转中心，出现了不能使构件AB 转动的“顶死” 现象，机构的这种位置称为“死点”。

有两个死角。

第九章1 刚性冲击推杆在运动开始和终止的瞬时，因速度有突变，这时推杆在理论上将出现无穷大的加速度和惯性力，因而会使凸轮机构受到极大的冲击。

2 柔性冲击推杆在运动开始和终止的瞬时，加速度有突变，突变为有限值，因而引起的冲击较小，3 多项式运动规律（1）一次多项式运动规律（等速运动规律）在始末两瞬时有刚性冲击。

（2）二次多项式运动规律（等加速等减速或抛物线运动规律）在始、中、末三瞬时有柔性冲击。

（3）五次多项式运动规律（3-4-5多项式运动规律）既无刚性冲击，又无柔性冲击。

4 凸轮廓线设计的基本原理（1）反转法：论是采用作图法还是解析法设计凸轮廓线，所依据的基本原理都是反转法原理（2）凸轮廓线设计方法的基本原理在设计凸轮廓线时，可假设凸轮静止不动，而其推杆相对凸轮作反转运动，同时又在其导轨内作预期运动，作出推杆在这种复合运动中的一系列位置，则其尖顶的轨迹就是所要求的凸轮廓线。

这就是凸轮廓线设计方法的反转法原理。

5．凸轮机构的压力角（1）凸轮机构中的作用力：F＝G/[cos(α+φ1)－(1+ 2b/l)sin(α+φ1)tanφ2]（2）凸轮机构的压力角：推杆所受正压力的方向与推杆上点B的速度方向之间所夹的锐角，常以α表示。

6．凸轮基圆半径的确定（1）凸轮机构的压力角与基圆半径的关系tanα＝[(ds/dδ)－e]/[（r02－e2)1/2＋s]（2）凸轮基圆半径的确定凸轮基圆半径的确定的原则是：应在满足αmax≤[α]的条件下，合理地确定凸轮的基圆半径，使凸轮机构的尺寸不至过大。

先按满足推程压力角α≤[α]的条件来确定基圆半径r0，r0≥{[(ds/dδ－e)/tan[α] －s]2+e2}1/2用上式计算得r0随凸轮廓线上各点的ds/dδ、s值的不同而不同，故需确定r0 的极大值，即为凸轮基圆半径的最小半径值。

7．滚子推杆滚子半径的选择对于外凸的凸轮轮廓曲线，应使滚子半径rr小于理论廓线的最小曲率半径ρmin。

第十章1．齿轮：直接传递任意两轴间的运动和动力，具有传递功率范围大、效率高，传动比准确，使用寿命长，工作可靠等优点；但也存在制造和安装精度要求高以及成本较高等缺点。

2. 渐开线的形成及其特点渐开线的特性：1）发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长；2）渐开线上任意点的法线恒切于基圆；3）渐开线愈靠近基圆的部分，曲率半径愈小；4）渐开线的形状取决于基圆的大小；5）基圆内无渐开线。

3. 渐开线齿廓的啮合特点（1）渐开线齿廓能保证定传动比传动i12 = 1/ω2 = O2P/O1P = const（2）渐开线齿廓之间的正压力方向不变（3）渐开线齿廓传动具有可分性。

4. 齿轮各部分的名称和符号（1）齿顶圆：过轮齿顶端所作的圆，半径ra（2）齿根圆：过轮齿槽底所作的圆，半径rf（3）齿厚：沿圆周所作量得的轮齿的弧线厚度，即分度圆齿厚s（4）齿槽宽：相邻两齿轮之间的齿槽沿任意圆周所量得的弧线宽度，分度圆齿槽宽e（5）齿距：沿任意大圆周所量得的相邻两侧齿廓之间的弧长，分度圆齿距p = s + e（6）分度圆：一个圆作为尺寸计算基准，半径r ,5. 渐开线齿轮的五个基本参数。

1)齿数齿轮在整个圆周上齿轮的总数，用z表示2)模数由于齿轮的度圆直径d 可由其周长zp 确定，即d= zp/π。

为便于设计、计算、制造和检，令p/π=m，m称为齿轮的模数。

3)压力角α，即分度圆压力角，并规定其标准值为α= 20。

它是决定齿轮齿廓形状的主要参数4)齿顶高系数ha 其标准值为ha* = 1。

5)顶隙系数c*，其标准值为c* = 0.25。

6 .计算公式P1807 齿条和内齿轮（1）齿条：齿条的齿廓为直线；齿廓上各点压力角相同，等于其齿形角。

（2）内齿轮：内齿轮的齿廓为内凹齿；齿根圆大于齿顶圆；齿顶圆必须大于基圆。

8．齿轮正确啮合的条件----两齿轮的法向齿距相等结论: 一对渐开线齿轮正确啮合的条件是两轮的模数和压力角应分别相等。

9 .中心距及啮合角（1）中心距 a = r1+r2 = m (z1+z2)/2结论: 当两标准齿轮按标准中心距安装时，①保证两轮的齿侧间隙为零②保证两轮的顶隙为标准值（2）啮合角渐开线齿轮传动的啮合角α′就等于其节圆压力角。

10 .根切现象及原因用范成法切制齿轮时，有时刀具的的顶部过多的切入齿轮根部，因而将齿轮的渐开线窃取一部分，这种现象称为齿轮的根切。

标准齿轮不发生根切的最少齿数：zmin= 2 ha* / sin2α当ha* = 1, α= 20。

时，zmin= 17。

第十一章1 齿轮系及其分类（1）定轴轮系（普通轮系）（2）周转轮系 即由行星轮、行星架及太阳轮组成，其中输入与输出运动构件称为基本构件。