机械原理复习

机构：在运动链中，若将某一构件加以固定而成为机架，则这 种运动链便成为机构。机构中的构件可分为：
• 机架：被认为固定不动的构件，用来支承活动构件。 • 原动件：按给定的运动规律独立运动的构件。通常标运
动方向。 • 从动件：随原动件运动的活动构件。
一、运动副
运动副：两构件直接接触形成的可动联接。 按接触形式可分为低副和高副： 低副包括转动副和移动副，具有2个约束， 1个自由度； 高副包括齿轮副和凸轮副，具有1个约束， 2个自由度。
C．运动副的相对位置 D．构件的形状和运动副的结构
(3)有一构件的实际长度L=0.5m，画在机构运动简图中的长度为
20mm，则画此机构运动简图时所取的长度比例尺是（ D ）。
A．25 B．25mm/m C．1:25 D．0．025m/mm
(4)用一个平面低副连接两个做平面运动的构件所形成的运动链
共有（ C ）个自由度。
架 固 联 的 螺 母 作 移 动， 则 丝 杠 与 螺 母 之 间 的 摩 擦
力矩属于 C 。
A)驱 动 力； B)生 产 阻 力； C)有 害 阻 力； D)惯 性 力。
4.风 力 发 电 机 中 的 叶 轮 受 到 流 动 空 气 的 作 用 力，
此力在机械中属于
A。
A) 驱 动 力；
B) 生 产 阻 力；
*杆组的增减不应改变机构的自由度。
3.判断机构的级别。
二级杆组: 三级杆组:
选择题：
(1)两构件构成运动副的主要特征是（ D ）。
A．两构件以点线面相接触 B．两构件能作相对运动
C．两构件相连接 D．两构件既连接又能作一定的相对运动
(2)机构的运动简图与（ D ）无关。
A．构件数目
B．运动副的类型
C) 有 害 阻 力； D) 惯 性 力。
5.在 空 气 压 缩 机 工 作 过 程 中， 气 缸 中 往 复 运 动
的 活 塞 受 到 压 缩 空 气 的 压 力， 此 压 力 属
于 B。
A) 驱 动 力；B) 生 产 阻 力；C) 有 害 阻 力；D) 惯 性 力。
6.在 外 圆 磨 床 中， 砂 轮 磨 削 工 件 时 它 们 之 间 的
3）虚约束
1、虚约束： 在机构中与其他运动副作用重复，而对 构件间的相对运动不起独立限制作用的约束。
2、处理办法： 将具有虚约束运动副的构件连同它所带 入的与机构运动无关的运动副一并不计。
3、常见的虚约束： 1) 当不同构件上两点间的距离保持恒定，
若在两点之间加上一个构件和两个转动副， 虽不改变机构运动，但却引入一个虚约束。
机械的效率
机械的输出功(Wr)与输入功(Wd)的比值，以η表示。 η＝Wr /Wd ＝1－Wf /Wd ＝1－ ξ
η
＝
Wr Wd
/t /t
＝ Pr
Pd
＝
1－
Pf Pd
η＝
理想驱动力 实际驱动力
＝
理想驱动力矩 实际驱动力矩
因损失率ξ >0，所以机械效率η <1
移动副中的摩擦力
1) b<j，减速或不动，自锁 2) b＝j，保持状态不变 3) b>j，加速运动
A．0
B．1
C．4
D．6
(5)在机构中，某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约
束为（ A ）。
A．虚约束 B．局部自由度C．复合铰链 D．真约束
(6)机构具有确定运动的条件是（ D ）。
A．机构的自由度F≥0 B．机构的构件数N ≥ 4
C．原动件数W ≥ 1 D．机构的自由度F＞0，并且F=原动
增加一个齿轮，使机构增加一个虚约束
计算机构的自由度：
局部自由度
n=7, PL=9, pH=2 F=3n-2PL-PH =3×7-2×9-2=1
复合铰链
三、机构具有确定运动的条件
1、F>0，当机构自由度和原动件数相等时， 机构具有确定的运动。 2、 F>0，但F>原动件时,机构的运动不确定。 3、当F>0，但F<原动件时，机构会遭到破坏.
β—外力与法向力的夹角 φ—总反力与法向力的夹 角，称为摩擦角。
接触面法线
二、转动副中的摩擦力
根据力偶等效定律,Q 与
M 合并成一合力Q’,大小 为Q,作用线偏移距离为
h M Q
1) h<r，减速,原来不动,无论 多大,都不转动 2) h＝r，保持原来状态
3) h>r，加速运动
1.在机械中阻力与 其作用点速度方向
一、速度瞬心法
1、速度瞬心： 两作相对运动的刚体，其相对速度为
零的重合点。 绝对瞬心：两构件其一是固定的
相对瞬心：两构件都是运动的
i构件和j构件瞬心的表示 方法：Pij或Pji
2、瞬心数目
若机构中有k个构件，则 ∵每两个构件就有一个瞬心
∴根据排列组合有
N (k -1 )(k -2 ).. .1k(-1 k)
方向的无穷远 处。当两构件组成高副时，两个高副元素
作纯滚动，则其瞬心就在 接触点处 ；若两个高副
元素间有相对滑动时，则其瞬心在 过接触点两高副元素
的公法线上 。
3．当求机构的不互相直接联接各构件间的瞬心时，可应用
三心定理 来求。
4．3个彼此作平面平行运动的构件间共有 3 个速度
瞬心，这几个瞬心必定位于 一条直线 上。
速度矢量方程式： VB2＝VB1＋VB2B1
加速度矢量方程式： aB2＝aB1＋akB2B1＋arB2B1
哥（科）氏加速度存在的条件： 1）牵连构件为转动构件； 2）两构件要有相对移动。
ak 2 v r
akB2B1
ω
90°
vB2B1
一、 填空题：
1．速度瞬心是两刚体上 瞬时速度相等 的重合点。
2．当两个构件组成移动副时，其瞬心位于 垂直于导路
二、平面机构的自由度
机构自由度是指机构中各活动构件相 对于机架的独立运动数目。
计算公式为
F=3n-2PL-PH
计算机构自由度时应注意的几种情况
1) 复合铰链
由三个或三个以上构件组成的轴线重合的 转动副称为复合铰链。
由m个构件组成的复合铰链应含有(m-1) 个转动副。
几种典型复合铰链
复合铰链
复合铰链
D
。
A).相 同 ; B).一定相反 ; C).成锐角 ; D).相反或成钝
角。
2.在 机 械 中 驱 动 力 与 其 作 用 点 的 速 度 方 向 C 。
A〕 一 定 同 向；
B〕 可 成 任 意 角 度；
C〕 相 同 或 成 锐 角； D〕 成 钝 角。
3.在 车 床 刀 架 驱 动 机 构 中， 丝 杠 的 转 动 使 与 刀
复合铰链
移动副 移动副
移动副
2个转动副
4
2个转动副，1个移动副
5

4
3个转动副，2个移动副
两个以上构件在多处接触而构成转动副，且移动轴线重合
2)局部自由度（多余自由度）
1、局部自由度： 在机构中常会出现一种与输出构件运动无关的 自由度，称局部自由度（或多余自由度）。
2、处理办法： 在计算自由度时，拿掉这个局部自由度，即可 将滚子与装滚子的构件固接在一起。
总复习
第二章
平面机构的结构分析
1. 运动副和运动链的概念 2. 机构运动简图的绘制 3. 机构具有确定运动的条件 4. 平面机构自由度的计算 5. 平面机构组成的基本原理 6. 难点：虚约束（了解常见虚约束）
机构的组成
构件：机器中每一个独立的运动单元体称为~。 • 构件是独立的运动单元体，是机械原理的研究对象 • 零件是制造加工的单元体，是机械设计的研究对象 • 机器是由若干个构件组成，一个构件可以是一个或几个 零件组成 • 运动链：两个以上构件通过运动副的联接而构成的可动 的系统称为~，分为闭式运动链和开式运动链。
基本原理（刚体平面运动）
构件上任一点B的绝对运动＝该构件上基点A的牵连运动
＋点B绕基点A的相对运动 速度矢量方程式：
VB＝VA＋VBA 加速度矢量方程式：
aB＝aA＋aBA＝aA＋anBA＋atBA
2．两构件组成移动副的重合点间的速度和加速度关系
基本原理（点的复合运动）
构件2上点B2的绝对运动＝构件1上点B1的牵连运动 ＋构件2上点B2相对构件1上点B1的相对运动
一个构件来代替这个高副。
O1
A
O2
B
高副低代的几种特例
接触轮廓之 一为直线
O1
(a)
O1 (b)
两接触轮廓 为一点
高副低代
1）曲面—曲面
2）曲面—尖点 3）曲面—平面
a）两偏心圆盘（永久替代） b）任意两曲面（瞬时替代）
五、平面机构的结构分析
杆组：不可再分的、自由度为零的运动链。 杆组需满足的条件： F=3n－2PL＝0 PL＝3n/2
件数W
(7)如图所示的三种机构运动简图中，运动不确定是( C )。
A．（a）和（b）
B．（b）和（c）
C．（a）和（c）
D．（a）、（b）和（c）
(a)
(b)
(c)
(8) Ⅲ级杆组应由（ B ）组成。
A．三个构件和六个低副
B．四个构件和六个低副
C．二个构件和三个低副
D．机架和原动件
第三章 平面机构的运动分析
II级杆组： n＝2 PL＝3 III级杆组： n＝4 PL＝6
平面机构结构分析的步骤：
1.去除局部自由度和虚约束，高副低代， 并标出原动件。
2.从远离原动件的地方开始，先试拆二级 杆组，不行，再试拆n＝4的杆组。当分出 一个杆组后，再次试拆时，仍需从最简单 的二级杆组开始试拆，直到只剩下机架和 原动件为止。