机械原理复习概要

机械原理复习

平面机构的结构分析

1.什么是零件、构件、机构、机器、机械它们有什么联系又有什么区别

机构应是由两个以上实物体组合成的，把那些构成一个运动单元的实物组合体称为构件，而把那些不能再拆分的单个实物体称之为零件，零件是单独制造出来的称为独立的制造单元。构件可以是单个零件，也有可能因为装配工艺的需要，而把若干个零件刚性连接成为一个运动整体。构件是组成机构的一个基本要素，是一个运动单元。

2.何谓运动副和运动副元素运动副有哪些类型各有几个自由度用什么符号表示

由两个构件直接接触而又能实现彼此间相对运动的可动连接被称为运动副，而把两构件直接接触的表面称为运动副元素。

工程中一般按以下四种方法对运动副进行分类：

1）按运动副产生的约束数目分类。把产生一个约束的运动副称为Ⅰ级副，而产生两个约束的运动副称为Ⅱ级副。依此类推，分别还有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级副。

2）按运动副的接触形式分类。两个构件的直接接触形式不外乎是点接触、线接触的面接触，当运动副元素为点和线接触时，在载荷作用下，接触区域内单位面积内承载力较大，应力值高，称为高副。相对于高副而言，面与面接触的运动因为应力值较低，称为低副。

3）按两构件相对运动形式分类。两构件组成运动副之后的相对运动若为平面运动，则称为平面运动副。平面低副中最觉的两种形式分别是：

（1）转动副或回转副，人称铰链，此时，两构件相对转动。（2）移动副，相对运动为移动。

3.机构是如何组成的它必须具备什么条件当原动件多于或少于机构的自由度时，机构将发生什么情况

机构是由一个机架与一个或几个原动件，再加上若干从动件组合而成。

机构具有确定运动的条件是机构的自由度等于原动件的数目。当原动件数目少于机构的自由度时，机构运动是不确定的；而当原动件数目大于机构的自由度时，机构将出现运动干涉而无法确定。

4. 什么是机构的自由度如何计算

自由度是机构维持确定运动所必需的独立运动参数。

平面机构的自由度F计算公式：F=3XN-（2XPL+PH） PL与PH分别指低副与高副个数

5 .什么是局部自由度出现在哪些场合什么是复合铰链铰链数和构件数有何关系什么是虚约束一般出现在哪些场合具体计算机构自由度时如何正确去掉局部自由度和虚约束不影响机构中其他构件运动的自由度称为自由度。出现在增加滚轮的凸轮机构中。

复合铰链是指两个以上的构件因为转动轴线重合而叠加在一起的情形。

虚约束是指实际上不起作用的虚假约束。（出现场合1、两构件构成转动副前、后运动轨迹重合。2、两构件上两点之间的距离恒定，不随机构运动变化，发用一个构件通过转动副连接该两点时，会引入一个虚约束。3、两构件构成多个转动副，且所有转动副的轴线重合。4、两构件构成多个移动副，且所有移动副的导路平行。5、两构件在多点接触构成平面高副，且接触点处的公法线方向彼此重合。6、机构中存在对运动起重重约束作用的对称结构。）

计算方法：1、把机构中产生局部自由度和虚约束的构件及其运动副全部剔除，然后按公式F=3XN-（2XPL+PH）计算。2、将所有的活动构件N和局部自由度F1及P1一并考

虑按正式计算：F=3XN-(2XPL+PH-P1)-F1.

平面机构的运动分析

1 .何谓速度瞬心瞬心数目与构件数有何关系通过运动副相联两构件的瞬心位置如何确定

若两个作平面运动构件上存在绝对速度相同的一对重合点，两构件相对于该点作相对转动，该点称瞬时速度中心，即瞬心。

若机构有N个构件，则因为每两个构件就有一个瞬心，所以瞬心数目有N（N-1）/ 2个

确定方法：1、直接观察法。通过转动副连接，转动中心为两构件的瞬心。通过移动副相连时，瞬心位于垂直于导轨方向无穷远处。以高副相连时，且接点做纯滚动时，接触点为两构件瞬心。以高副相连，既有滚动又有滑动时，瞬心处于接触点的公法线上。2、三心定律：三个作平面运动的构件共有三个瞬心，且它们位于同一条直线上。

2 .何谓三心定律如何利用它来求不直接相联的两个构件的瞬心

三心定律：三个作平面运动的构件共有三个瞬心，且它们位于同一条直线上。

平面连杆机构及其设计

1.何谓平面连杆机构它有何特点能够实现哪些运动转换

平面连杆机构是由若干构件通过低副（转动副和移动副）连接而成的平面机构。

其特点是原动件的运动都要经过一个不直接与机架相连的中间机构才能传动到输出构件。该中间机构称为连杆。（转换见下题）

2.铰链四杆机构的基本形式有哪几种各有什么特性这些特性在生产中有何用处哪些特性对工作不利如何消除其影响

三种类型：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构

曲柄摇杆机构可以将曲柄的连续转动变为摇杆的往复摆动（或相反）。如缝纫机中应用双曲柄机构一般形式中如在冲压过程中，主动曲柄匀速转动，从动曲柄作变速运动，可使冲压行程慢速前进而使回程快速返回。若相对的两杆平行相等，则为平行四边形机构，其特征是两曲柄以相同的速度赋役转动，另一个是连杆作平动。若相对的杆长度相等但不平行则为反平行四边形机构，其特点是两边架杆转动方向相反，它可以使两扇车门同时打开或关闭。

双摇杆机构是指两个边架杆都是摇杆。若两摇杆长度相等，则形成等腰梯形机构。应用有汽车等前轮的转向机构

2.四杆机构的演化形式有哪些它们是通过什么途径演化而来的在工程上有哪些实际应用

1）改变构件的开关和运动尺寸。2）改变运动副的尺寸。3）选用不同的构件为机架。

4.在铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么

必要条件1）最短杆长度+最长杆长度<=其余两杆长度之和，即杆长条件。2）组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。

当四杆机构各杆的长度满足杆长条件时，有最短杆参与构成的转动副都是周转副，而其余的转动副则不是整转副。

5.铰链四杆机构的形式和尺寸之间关系如何曲柄存在条件是什么

四杆机构有曲柄的条件是各杆的长度就满足杆长条件，且其最短杆为边架杆或机架。

满足杆长的四杆机构中当以最短杆的相邻杆为机架时，机构为曲柄摇杆机构；当以最短杆为机架时则为双曲柄机构；如以最短杆的对边为机架，则机构为双摇杆机构；

如果四杆机构各杆长度不满足杆长条件，则无周转副，此时不论以哪个构件为机架，均为双摇杆机构。