机械原理复习(本科)

《机械原理考试指南》

一、考试对象及基本要求

考试对象为机械类专业的本科学生，目的在于测验应试学生是否达到应有水平，要求学生掌握机构学和机器动力学的基本理论和基本知识，学会常用基本机械的分析和综合。考试以基本概念、基本原理和基本方法为主。

二、考试内容

绪论

机构和机器的概念

第一章机构的构型分析

（1）基本概念：

构件、零件、运动副、运动链

运动副的分类：

空间副：球面副、环副、圆柱副、圆柱-平面副、球面-平面副

平面副：转动副、移动副、螺旋副

（2）机构运动简图：会用构件和运动副的简图表示机构的图形。例：

（3）正确计算自由度

主要是平面机构的自由度计算，要注意虚约束、局部自由度和复合铰链问题。

（4）机构的组成原理

能够对机构进行拆分成有主动件和机架组成的主动链和由其余杆副组成的自由度为0的从动链。例（以上计算自由度的机构的拆分）

要求：习题1-6、1-10要会做。也可以对上述自由度计算机构的级别进行判断（高副机构会高副低代）。

第二章 机构的运动分析

了解机构运动分析的目的和方法，对简单基本机构进行运动分析。

2、1 三心定理

速度瞬心的概念，三心定理的应用，用速度瞬心法进行机构的速度分析。习题3-1 例1：确定以下各机构在图示位置的所有瞬心（在图上标出）。

例2，如图所示导杆机构尺寸：lAB=0.051m ，lAC=0.114m,w1 =5rad/s 。 试用瞬心法确定：机构在图示位置导杆3的角速度w3的大小和方向。

例3，图示的凸轮机构中，凸轮的角速度ω1=10s -1，R =50mm ，l A0=20mm ，试求当φ=0°、45°及90°时，构件2的速度v 。

例4，l AB =0.110m ，l BC =l AD =0.205m ，l CD =0.150m,ω1

=5rad/s 。试用瞬心法确定：机构在图示位置（ϕ1 =17º）C 点的速度v c ,以及构件2上（即BC 线上或其沿长线上）速度最小点E 的位置及其速度v E 的大小、方向。

例 4

例3

2.2 平面连杆机构的运动分析

主要是二级机构的分析，能够根据简单机构建立其运动方程式，求其速度及加速度表达式。对其计算机应用在考试时不要求。习题2-6、2-7

例1， 图示的曲柄摇块机构， l AB =30mm ，l AC =100mm ，l BD =50mm ，l DE =40mm ，ϕ1=45°，等角速度ω1=10rad/s ，求点E 、D 的速度和加速度，构件3的角速度和角加速度。

例2，图示正弦机构，曲柄1长度l 1=0.05m ，角速度ω

1=20rad/s （常数）

，试确定该机构在ϕ1=45°时导杆3的速度v 3与加速度a3。

机构的等效变换本次考试不在出题范围

第3章 平面机构综合

3．1 平面连杆机构的类型与应用

平面四杆机构的基本形式及其特点，演化机构的方法和形式。 3.2平面连杆机构的工作特性

1.运动特性：存在曲柄的条件，急回运动特性，如何依照各杆长度判别铰链四杆机构的型式？

例1、图示摆动导杆机构中，AB 杆匀角速转动。若AB AC 2=，那么，其摆杆的行程速度变化系数为何值？又若摆杆顺时针方向转动为回程，要求有比工作行程较大的平均速度，那么，应如何选择AB 杆的转向？ 例2，试回答图示曲柄滑块机构存在的几何条件。若AB 杆等角速转动，而滑块向右移动为回程。要求回程比工作行程少占用时间，那么，应如何选取AB 杆的转向？

例3，图示铰链四杆机构，已知：lBC=50mm ，lCD=35mm ，lAB=30mm ，AD 为机架，

（1）若此机构为曲柄摇杆机械，且AB 为曲柄，求lAB 的最大值： （2）若此机构为双曲柄机构，求lAB 的范围； （3）若此机构为双摇杆机构，求lAB 的范围。

3．2．2 传力特性

1．机构的传动角：概念及绘制，习题8-3会做

例

2

题1图

题3图

例：画出图示各机构的传动角。图中标注箭头的构件为原动件。

2.死点：弄清楚概念，并能够判断死点位置就可以。

3.3 实现给定刚体位置的四杆机构综合

对平面旋转矩阵的掌握，能够应用平面旋转矩阵进行分析。对刚体导引的铰链四杆机构、实现给定连架杆对应位置的四杆机构和给定形成速比系数的四杆机构综合方法要理解，对几何建模和数学建模方法要了解，对简单机构能够利用图解法求解相关参数。

例1，图示机床变速箱中操纵滑动齿轮的操纵机构，已知滑动齿轮行程H =60mm ，l DE =100mm ，l CD =120mm ，l AD =250mm ，其相互位置如图所示。当滑动齿轮在行程的另一端时，操纵手柄朝垂直方向，试设计此机构。

例2，设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数K =1.5，滑块的冲程l C1C2=50mm ，

导路的偏距e =20mm ，求曲柄长度l AB 和连杆长度l BC 。

例3，试用图解法设计一铰链四杆机构。已知其急回系数K=1.2，机架长l AD =0.1m ，摇杆长l CD =0.075m ，摇杆的右极限位置与机架间的夹角ψ1=45º。试确定曲柄长l AB 和连杆长l BC 。

例4，如图3.6.4-1所示，要求设计一铰链四杆机构，给定两连架杆的三组对应位置分别为 ϕ1=60º,ψ1=60º；ϕ2=105º,ψ2=90º；ϕ3=150º,ψ3=120º。 并选定a=50mm 。试确定其余各杆的长度b 、c 、d 。

题1图 题2图

例5，如图 3.6.4-2所示，要求设计一摇杆滑块机构，给定摇杆与滑块三组对应位置: ϕ1=60ºs1=40mm；ϕ2=90º,s2=30mm；ϕ3=120º，s3=20mm 。试用解析法设计确定摇杆长a,连杆长b和偏距e 。

第4章凸轮机构综合

对凸轮机构的从动件常用运动规律及选择原则、机构压力角有明确概念，掌握盘形凸轮轮廓线的设计方法。

4.1 从动件运动规律设计

等速运动规律、等加速等减速运动规律、五次多项式运动规律、余弦加速度运动规律和正弦加速度运动规律的特点（冲击情况、加速度情况，运动线图的表达式）

应用矢量旋转求解偏置直动尖端推杆盘形凸轮、摆动尖端摆杆盘形凸轮以及滚子从动杆盘形凸轮机构廓线坐标方程的确定。参看习题4-2、4-3、4-5、4-6

注意：在360度范围内，升程、回程分别表示。

例1，试用作图法设计偏置尖端移动从动件盘形凸轮机构。已知条件如图所示。r0=40mm,e=10mm,h=36mm 。并讨论所设计的凸轮廓线出现什么情况？对凸轮机构工作有何影响？

例2，设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮回转方向及从

动件初始位置如图所示。已知偏距e=10mm，基圆半径r0=40mm，滚子半

径r T=10mm，从动件运动规律如下：Φ=150°，ΦS=30°，Φ’=120°，

Φ′S=60°，从动件在推程以简谐运动规律上升，行程h=20mm；回程以

等加速等减速运动规律返回原处，试绘出从动件位移线图及凸轮轮廓曲

线。