机械机构的基本概念和分析方法
机械设计的基本原理和方法
机械设计的基本原理和方法机械设计是指以机械结构为基础，使用工程技术方法进行创新和设计的过程。
在机械设计中，掌握基本原理和方法是非常重要的，下面将介绍其中的几个关键点。
一、机械设计的基本原理1.结构设计原理机械设计的结构设计原理是指根据机械产品的功能要求，将其分解为若干个组成部分，并通过合理的连接方式使这些部分形成一个有机的整体。
结构设计的关键在于考虑产品的强度、刚度、稳定性等因素，以确保产品的正常运行。
2.运动学原理机械设计中的运动学原理是研究物体运动的规律和方法。
在机械设计中，需要根据产品的工作要求和工作环境，确定产品的运动轨迹、速度、加速度等参数，并通过运动学分析来确定合适的机械结构和传动机构。
3.材料力学原理材料力学原理是机械设计的重要基础。
在机械设计中，需要对所选材料的力学性能进行分析和计算，以确定材料的适用范围和工作条件。
常用的材料力学原理包括弹性力学、塑性力学等。
4.热力学原理热力学原理在机械设计中的应用主要是分析机械系统的热工性能。
通过热力学原理的应用，可以对机械系统的能量传递和转化进行分析，从而优化机械系统的能效和性能。
二、机械设计的基本方法1.需求分析和规划机械设计的第一步是对产品需求进行分析和规划。
通过调研和产品定位，明确产品设计的目标和功能要求，确定设计方向和设计原则。
2.概念设计和创新概念设计是指根据需求和规划，在理论上进行创新和方案设计。
在概念设计中，可以采用创新的思维方式，结合专业知识和设计经验，提出多个不同的设计方案。
3.详细设计和分析详细设计是指从概念设计中选取一个最佳方案，并进行详细制图和参数计算。
在详细设计中，需要进行力学、动力学、热力学等方面的分析，确保设计方案的合理性和可行性。
4.制造和优化机械设计完成后，需要进行制造和优化。
在制造过程中，需要根据设计图纸进行加工和装配，确保产品的质量和精度；在优化过程中，可以根据实际使用情况对机械系统进行改进和调整，提高产品的性能和可靠性。
机构与机械传动知识点总结
机构与机械传动知识点总结一、机构概念及分类机构是实现某种特定运动要求或传递动力、转动力的元件组成系统。
机构可分为平面机构和空间机构。
平面机构是由相互连接的刚性物体组成，构成一个平面框架，用于改变平面内一个物体的运动状态。
而空间机构则是由连接的刚性物体组成，构成三维空间中的框架，用以改变空间内一个物体的运动状态。
二、机构运动分析机构的运动分析是研究机构元件在作相对运动时，这些相对运动的大小、方向和速度的关系，进而确定各个链件上的参数和点上的运动规律。
机构运动分析中的关键问题是构件的相对位置和来定向关系、原动件与从动件之间传递运动参数的关系。
1. 机构的图解图分析机构的图解是利用逐点图解的方法，把机构的各种运动传动关系用图形方式表示出来的过程。
2. 机构的位置分析机构的位置分析是指确定机构有且仅有一个稳定的工作姿态。
位置分析的关键是将机构元件的相对位置用运动参数表示出来。
3. 机构的速度分析速度分析是指确定机构各个部件的运动速度。
速度分析时，可以将链速度与各凸轮器件上点的速度分解为切矢方向和截矢方向上的速度。
4. 机构的加速度分析机构加速度分析侧重于确定机构各个部件的加速度。
在加速度分析中，最重要的是识别相对位移函数的二阶导数以确定加速度。
三、机械传动概念及分类机械传动是指通过机械装置来传递或转换动力和运动的过程。
根据传递的力的特性和运动轴线位置的方向，机械传动可分为顺合传动和交叉传动。
顺合传动是指输入轴和输出轴的方向一致，而交叉传动则是指输入和输出轴的方向不一致。
四、机械传动的组成部分1. 传动机构传动机构是指通过传动装置来实现力的传递和转换的系统。
传动机构的主要组成元件包括齿轮、链条、带传动等。
2. 联接件联接件是机械传动系统中用于连接传动机构的部件，包括轴、螺纹副、销轴、键等。
3. 动力元件动力元件是指机械传动系统中用来提供动力的元件，包括电动机、内燃机等。
4. 传动环境传动环境是指机械传动系统工作的环境条件，包括传动系统的温度、湿度、气压等。
机械原理复习
5、平面机构的组成原理：任何机构都可以看作是由若干基本 杆组依次联接于原动件和机架上所组成的系统。 机构=原动件+机架+基本杆组 ☆基本杆组：最简单的、不可再分的、自由度为零的构件组。 6、机构结构分析的步骤： （1）求Ｆ，确定原动件：原动件不同，机构级别可能不同。 （2）拆杆组:从远离原动件处开始→Ⅱ级（不行）→Ⅲ级 →…→直到只剩Ⅰ级 （每拆出一个杆组后，剩下的仍能组成机构，且 F不变） （3）确定机构级别：包含杆组的最高级别。
P24
P23 P12
P13
P14
P34
P12 P13
P23
四、机构的效率和自锁
1、移动副中的全反力（正压力和摩擦力的合力）：与相对速 度方向成 90 2、转动副中的全反力：R21：大小与外载荷平衡；方向与外载 荷相反；作用线与摩擦圆圆相切，对O的矩与相反。
FR12
FR32 FR21
FR21
用齿条刀具加工齿轮时，当把刀具相对于齿轮轮坯中心偏离 标准位置移远时，加工出来的齿轮称为 齿轮， 移近时，加工出来的齿轮称为 齿轮。 渐开线齿廓的几何形状与 的大小有关。 。
在蜗轮蜗杆传动中，蜗杆为右旋，则蜗轮的旋向应为 为什么一对渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合能够保证定传动比？
标准直齿圆柱齿轮传动的重合度
。
设计凸轮机构时，凸轮的轮廓曲线形状取决于从动件的 A、运动规律 B、运动形式 C、 结构形状
为防止滚子从动件运动失真，滚子半径必须 凸轮理论廓 线的最小曲率半径。 A、< B 、> C、>=
凸轮机构中，基圆半径减小，会使机构压力角 A、增大 B、减小 C、不变
。
在设计凸轮机构时，应保证凸轮轮廓的最大压力角不超过 许用值的前提下，尽可能缩小凸轮的尺寸。（ ） 在凸轮机构中，若从动件在推程和回程采用等速运动，则运 转平稳，无冲击（ ） 在滚子直动从动件盘形凸轮机构中，改变滚子的大小对从动 件的运动规律无影响。（ ） 六、齿轮机构 1、齿廓啮合基本定律、节点、节圆、齿廓曲线的选择 （渐开线齿廓制造和安装方便，互换性好。）
机械原理平面机构的结构分析主要内容：
第一章平面机构的结构分析本章主要内容：１）平面机构运动简图的绘制２）平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件３）机构的组成原理及结构分析1-1. 研究机构结构的目的(1) 探讨机构运动的可能性及其具有确定运动的条件(2) 将各种机构按结构加以分类，并按分类建立运动分析和动力分析的一般方法(3) 了解机构的组成原理(4) 绘制机构运动简图1-2. 运动副、运动链和机构一、运动副基本概念：1运动副：两构件直接接触形成的可动联接运动副1 运动副2 运动副2运动副元素：参与接触而构成运动副的点、线、面。
3自由度：构件所具有的独立运动的数目4约束：对独立运动所加的限制运动副的分类：1根据运动副的接触形式，运动副归为两类:1）低副：面接触的运动副。
如转动副、移动副。
2）高副：点或线接触的运动副。
如齿轮副、凸轮副。
2根据两构件的空间运动形式，可将运动副分为平面运动副和空间运动副。
1）平面运动副：组成运动副两构件间作相对平面运动，如转动副、移动副、凸轮副、齿轮副。
2）空间运动副：组成运动副两构件间作相对空间运动。
如螺旋副，球面副运动副的约束特点：具有两个约束而相对自由度等于一的平面运动副：转动副和移动副。
具有一个约束而相对自由度等于二的运动副：高副约束一个相对转动而保留两个相对移动的运动副是不可能存在的。
二、运动链•运动链：两个以上构件以运动副联接而成的系统。
•闭链：组成运动链的每个构件至少包括两个运动副元素，该运动链为封闭系统。
•开链：运动链中有的构件只包含一个运动副元素。
三、机构从运动链的角度，机构需具有下列特点:•1) 运动链中有机架•2) 各构件间有确定的运动1-3．平面机构运动简图一、机构运动简图的定义及作用说明机构各构件间相对运动关系的简单图形.机构运动简图是用规定的运动副符号及代表构件的线条来表示构件和运动副，并按一定比例表示各运动副的相对位置.•组成：线条和符号•符号：表示运动副二、机构运动简图的绘制1.运动副的表示符号：1)两构件构成转动副2)两构件构成移动副3)两构件组成平面高副用两构件接触点（线）附近的两段轮廓表示2.构件的表示方法将该构件上的运动副元素按其位置表示出来，再用简单的线条将这些运动副联接起来，就可表示这个构件。
机械原理课件之四杆机构受力分析
通过解方程，求解出各个连杆的受力大小和方向。
四杆机构受力分析的案例研究
案例1
案例2
分析一台工业机械中的四杆机构， 确定各个连杆的受力情况。
在一个机器人手臂中应用四杆机 构，研究其受力和应力分析。
案例3
通过受力分析，优化四杆机构的 设计，提高其工作效率。
结论和总结
四杆机构受力分析是机械工程领域的重要研究方向之一。它不仅可以帮助我 们了解四杆机构的工作原理，还可以指导我们设计更优秀的机械系统。
四杆机构的组成和基本结构
连杆
四杆机构由四根连杆组成，包括两个边连杆和两个角连杆。
铰链
连杆通过铰链连接，使得四杆机构能够实现运动。
驱动装置
驱动装置为四杆机构提供动力，使其能够完成特定任务。
四杆机构的运动分析
1
自由度
四杆机构的自由度取决于连杆的个数和铰链的类型。
2
运动类型
四杆机构可以实现旋转、平动和复杂的运动。
3
工作轨迹
通过对四杆机构的运动分析，可以得到工作轨迹的方程。
四杆机构受力分析的基本原理
四杆机构受力分析的基本原理是根据静力学的原理，通过分析力的平衡条件 来确定各个连杆的受力情况。
四杆机构受力分析的方法和步骤1 建立坐标系确定来自适的坐标系，便于受力分析的计算。
2 列写平衡方程
根据力的平衡条件，列写各个连杆的受力方程。
机械原理课件之四杆机构 受力分析
这篇课件将详细介绍四杆机构的受力分析。从概述四杆机构的基本原理开始， 到运动分析和受力分析的具体方法，最后通过案例研究加深理解。让我们一 起来探索吧！
四杆机构的概述
四杆机构是一种常见的机械连杆机构，由四根连杆组成。它具有简单的结构 和广泛的应用领域，是研究机械原理的重要组成部分。
机械原理第1讲结构分析
杆、轴构 件
固定构件
同一构件
两副构件
三副构件
3、机构的表示方法 机构运动简图：用规定符号和简单线条代表运动副和构件，并按一定比例表示各运动
副的相对位置。
机构示意图： 用规定符号和简单线条表示运动副和构件。
差别：机构运动简图需按比例表达出运动副间的相对位置，机构示意图仅能表达机构
的结构情况。
4、机构运动简图的绘制 1）分析机构，观察相对运动，数清所有构件的数目； 2）确定所有运动副的类型和数目； 3）选择合理的位置（即能充分反映机构的特性）；
掌握 （3） 机架、原动件、从动件的联系与区别
（4） 运动副的分类与判断
（5） 运动副的表示方法、平面机构运动简图的绘制
熟练掌握 （1） 自由度的计算，机构确定运动的条件
三、重要名词解释 1、机构：能够实现预期的机械运动的各部件的基本组合体称为机构。 2、机器：根据某种使用要求设计，将一种或多种机构组合在一起，用以实现预定运动或用 来传递和交换能源、物料和信息的装置。 3、机械：机器与机构的总称。 4、原动件：驱动力作用的构件。 5、机架：凡本身固定不动的构件，或相对地球运动但固结于给定坐标参考系统并视为固定 不动的构件成为机架。 6、从动件：随着原动件运动而运动的构件。 7、运动副：凡两构件直接接触且能够保证有一定相对运动的联结成为运动副。 8、高副、低副：面接触的运动副称为高副，点或线接触的运动副称为低副。 9、自由度：在机构中，独立运动的数目或确定构件位置的独立参数的数目称为自由度。 10、约束：机构运动副中由于相对运动受限导致自由度减少的限制较约束 11、复合铰链：两个以上的构件在同一轴线上用转动副联接而成的结构。 12、局部自由度：机构中存在与否不影响整个机构运动规律的自由度。
机械机构的运动学分析与模拟研究
机械机构的运动学分析与模拟研究一、引言机械机构是实现机械运动和转换的基本元件，其运动学分析与模拟研究是机械设计和优化的重要环节。
通过运动学分析和模拟研究，可以揭示机械机构的运动规律、间隙和误差对机构性能的影响等问题，为机械结构的设计和改进提供理论依据和技术支持。
本文将对机械机构的运动学分析与模拟研究进行探讨和总结。
二、机械机构运动学分析方法机械机构的运动学分析方法主要包括几何法、代数法和向量法。
其中，几何法是最常用的方法之一。
几何法通过建立机构的几何模型，通过几何约束关系来分析机构的运动规律。
代数法则是利用代数方程描述机构的运动约束条件，通过解方程组求解得到机构的运动规律。
向量法则是将机构的运动用向量来描述，通过向量运算推导出机构的运动规律。
三、机械机构运动学分析的应用机械机构的运动学分析应用广泛，其主要应用领域包括机械设计、运动学仿真和机械优化设计等。
1. 机械设计在机械设计中，通过运动学分析可以得到机构的运动规律和机构参数之间的联系。
通过分析机构的运动规律，可以优化设计机构的布置方案、减小机构的振动和噪声等。
此外，运动学分析还可以帮助设计人员选择合适的传动方式，提高机构的传动效率和精度。
2. 运动学仿真运动学仿真是通过计算机模拟机构的运动规律，得到机构的运动轨迹和速度变化等信息。
通过运动学仿真可以模拟机构的运动过程，检验机构运动过程中是否存在干涉、碰撞等问题。
运动学仿真可以帮助设计人员快速评估机构的性能，优化设计方案，提高设计效率。
3. 机械优化设计机械机构的优化设计是通过改变机构的结构和参数，使机构在满足运动要求的前提下，达到最佳性能的设计。
运动学分析可以用于评价机构的性能指标，如运动的连续性、平稳性、传动效率等。
通过运动学分析可以了解机构的性能问题，优化设计方案，提高机构的性能。
四、机械机构运动模拟的方法机械机构运动模拟是通过计算机软件模拟机械机构的运动过程，可以显示机构的运动轨迹、速度变化和加速度变化等。
机械原理 机构
机械原理机构
机械原理是研究机械运动规律及其产生的基本原理的学科。
机构是机械装置中的一个基本构件，用于实现机械运动的转换、传递与控制。
机构的基础概念包括驱动件、从动件和连杆等。
其中，驱动件通过外力或动力源产生驱动力，从动件受到驱动力的作用而产生运动，而连杆则是将驱动件与从动件连接起来，传递驱动力与运动。
机械原理中的机构有多种分类方法，常见的有平面机构和空间机构。
平面机构是指机构中的运动仅限于一个平面内的机构，而空间机构则允许运动在不同平面之间转换。
根据结构特征和运动方式，机构还可以分为平动机构、回转机构、滚动机构和曲柄机构等。
机械原理中的机构设计要考虑到多种因素，如结构强度、运动平稳性、工作效率和可靠性等。
在设计过程中，需要进行运动分析和受力分析，确保机构能够正常运行并承受预期的载荷。
同时，还需要考虑制造成本和使用方便性等因素，进行综合权衡，得到合理的机构设计方案。
除了在机械工程中应用，机械原理也被广泛运用于其他领域，如航空航天、汽车工程、机电一体化、机器人技术和精密仪器等。
机械原理为各种机械装置的设计与研究提供了理论基础，推动了机械工程的发展与创新。
机械结构面试基础知识
机械结构面试基础知识1. 介绍机械结构是机械工程中非常重要的一个领域，它涉及到各种机械设备和系统的设计、分析和优化。
无论是在机械工程师的招聘面试中，还是在日常的工作中，掌握机械结构的基础知识都是非常重要的。
本文将介绍一些机械结构面试中常见的基础知识，包括机械结构的定义、分类、设计和分析等方面。
2. 机械结构的定义和分类机械结构是指由零件和组装体构成的机械系统，用于传递和控制力、运动和能量。
根据机械结构的用途和特点，可以将其分为以下几类：2.1 刚性机构刚性机构是指由刚性零件组成的机构，其零件之间的相对位置保持不变。
刚性机构通常用于传递力和运动，如齿轮传动、曲轴连杆机构等。
2.2 弹性机构弹性机构是指由弹性零件组成的机构，其零件之间的相对位置会发生变化。
弹性机构通常用于减震、减振和控制等方面，如弹簧、减振器等。
2.3 柔性机构柔性机构是指由柔性材料制成的机构，其形状和结构可以随外力的作用而变化。
柔性机构通常用于变形和适应性控制，如机械手臂、机械脚等。
3. 机械结构的设计和分析机械结构的设计和分析是机械工程师工作中的重要任务之一。
下面介绍一些机械结构设计和分析的基础知识。
3.1 设计原则机械结构的设计应遵循以下原则：•功能性：机械结构应能完成所需的功能。
•可靠性：机械结构应具有足够的强度和刚度，能够承受设计工况下的载荷和变形。
•经济性：机械结构应尽可能简单和经济，满足性能要求的同时减少成本和材料消耗。
3.2 分析方法在机械结构的设计和分析中，常用的方法包括：•强度分析：通过计算机辅助设计软件或手算方法，确定机械结构在工作载荷下的强度和刚度。
•运动分析：通过运动学和动力学的方法，分析机械结构的运动规律和动力学特性。
•优化设计：通过改变机构的参数和结构形式，使其在满足要求的前提下达到最优。
4. 总结机械结构是机械工程中的重要领域，掌握机械结构的基础知识对于机械工程师而言至关重要。
本文介绍了机械结构的定义和分类，以及机械结构设计和分析的基本原则和方法。
机械原理：第二章机构的结构分析
斜齿轮机构
两个齿轮的齿廓为斜线，实现直线的 运动传递，同时具有较好的承载能力 和传动平稳性。
02
CHAPTER
机构的运动分析
机构运动简图
总结词
机构运动简图是表示机构运动关系的图形，通过图形化方式展示机构的组成和运 动传递路径。
详细描述
机构运动简图是一种抽象的图形表示，它忽略了机构的实际尺寸和形状，只关注 机构中各构件之间的相对运动关系。通过绘制机构运动简图，可以清晰地了解机 构的组成、运动传递路径以及各构件之间的相对位置和运动方向。
常见的受力分析方法
详细描述：常见的受力分析方法包括解析法、图解法和 有限元法等，每种方法都有其适用范围和优缺点，应根 据具体情况选择合适的方法。
机构的平衡分析
总结词
理解机构平衡的概念是进行平衡 分析的前提。
详细描述
机构平衡是指机构在静止或匀速 运动状态下，各作用力相互抵消 ，机构不会发生运动状态的改变 。
轮系
定轴轮系
各齿轮的转动轴线固定，齿轮的 运动由一个主动轮通过各齿轮的
啮合传递到另一个从动轮。
行星轮系
其中一个齿轮的转动轴线绕着另 一固定轴线转动，行星轮既可绕 自身轴线自转，又可绕固定轴线
公转。
混合轮系
由定轴轮系和行星轮系组合而成， 既有定轴轮系的自转运动，又有
行星轮系的公转和自转运动。
凸轮机构
机构运动分析的方法
总结词
机构运动分析的方法主要包括解析法和图解法两种。
详细描述
解析法是通过建立数学模型，运用数学工具进行求解的方法。这种方法精度高，适用于对机构进行精确的运动学 和动力学分析。图解法是通过作图和测量来分析机构运动的方法，这种方法直观易懂，适用于初步了解机构的运 动关系。
第二章机构的结构理论(2008)
但当
ψ1 =ψ 2 = 0 时
0 [C ] = l AB
0 −lBC
矩阵的秩
r =1
，则F=1，在此得一瞬变自由度 ，
§2-2 机构自由度分析
思考题1：如图1 思考题 ：如图1所示的双环 路复链机构， 路复链机构，利用虚位移线 性方程组系数矩阵求秩法求 该机构的自由度。 该机构的自由度。
§2-2 机构自由度分析
1. 空间开式链机构 由于空间开式链中
5
n=P
P j =1
，故得
F = ∑ iPi = ∑ f j
i =1
式中 f j 为第
j 个运动副的自由度。 个运动副的自由度。
上式表明，开式链的自由度等于各运动副中相对自由度的总和。 上式表明，开式链的自由度等于各运动副中相对自由度的总和。 例 ： 如 图 为 一 种 RPRCRRR 机 械 手 运 动 链 简 所以该机械手的自由度为： 图， P = 6, P2 = 1 ，所以该机械手的自由度为： 1
§2-2 机构自由度分析
局部自由度
平面瞬心副的约束度
纯移动副机构
瞬时位置自由度
§2-2 机构自由度分析
瞬时位置自由度
虚约束
§2-2 机构自由度分析
3 2 1
电机
车轮
3 2 1 H
F = 3× 4 - 2 × （3+1） 2 = 2 -
§2-2 机构自由度分析
2. 虚位移线性方程组系数矩阵求秩法
CB + BA + AD − CD = 0
机构中位移方程式： 机构中位移方程式： ψ 1 sin θ1 + ψ 2 sin(π − θ 2 + θ1 ) + ψ 3 sin(π + θ 3 − θ 4 ) − l DC sin θ 4 = 0
机械原理知识点归纳总结
基本概念：机器、机构、机械、零件、构件、机架、原动件和从动件。
机构运动简图的绘制、运动链成为机构的条件和机构的组成原理是本章学习的重点。
1. 机构运动简图的绘制为保证机构运动简图与实际机械有完全相同的结构和运动特性，对绘制好的简图需进一步检查与核对(运动副的性质和数目来检查)。
2. 运动链成为机构的条件运动链成为机构的条件是：原动件数目等于运动链的自由度数目。
机构自由度的计算错误会导致对机构运动的可能性和确定性的错误判断，从而影响机械设计工作的正常进行。
准确识别复合铰链、局部自由度和虚约束，并做出正确处理。
(1) 复合铰链复合铰链是指两个以上的构件在同一处以转动副相联接时组成的运动副。
k 个在同一处形成复合铰链的构件，其转动副的数目应为 (k-1) 个。
(2) 局部自由度局部自由度是机构中某些构件所具有的并不影响其他构件的运动的自由度。
局部自由度常发生在为减小高副磨损而增加的滚子处。
从机构自由度计算公式中将局部自由度减去，也可以将滚子及与滚子相连的构件固结为一体，预先将滚子除去不计，然后再利用公式计算自由度。
(3) 虚约束虚约束是机构中所存在的不产生实际约束效果的重复约束。
计算自由度时，首先将引入虚约束的构件及其运动副除去不计，然后用自由度公式进行计算。
虚约束都是在一定的几何条件下出现的，这些几何条件有些是暗含的，有些则是明确给定的。
对于暗含的几何条件，需通过直观判断来识别虚约束；对于明确给定的几何条件，则需通过严格的几何证明才能识别。
3. 机构的组成原理与结构分析机构的组成过程和机构的结构分析过程正好相反，前者是研究如何将若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上，以组成新的机构，它为设计者进行机构创新设计提供了一条途径；后者是研究如何将现有机构依次拆成基本杆组、原动件及机架，以便对机构进行结构分类。
1 ．基本概念：速度瞬心、绝对速度瞬心和相对速度瞬心(数目、位置的确定) ，以及“三心定理”。
机械设计中的机构设计与运动分析
机械设计中的机构设计与运动分析机械设计是一门涉及工程领域各个方面的学科，其中机构设计与运动分析是其中至关重要的一部分。
机构设计指的是在机械系统中选择、设计和排列组成部分，以实现所需的机械性能和工作任务。
运动分析则是对机构中各个部件进行运动、力学和动力学的分析，以确保机构的运动效果和工作的可靠性。
一、机构设计的基本原则机构设计需要遵循一些基本原则，以保证机械系统的性能和工作要求。
首先，机构设计应充分考虑机械系统的功能需求，确保设计满足工作任务的要求。
其次，机构设计应兼顾结构的简单性和可靠性，以降低制造和维护的成本，并保证机器的可靠性和寿命。
此外，机构设计还需要考虑机械系统的安全性和人体工程学，以确保操作人员的安全和舒适性。
二、机构设计方法机构设计的方法主要包括几何设计和运动设计。
几何设计是指选择和设计机构中的构件，并确定它们之间的几何形状和尺寸。
几何设计通常涉及到机构的拓扑结构、构件的尺寸和形状等。
运动设计则是根据机构的功能需求和运动要求，确定各个构件的运动参数，如速度、加速度、位移等。
通过几何设计和运动设计的综合分析，可以得到满足机械系统性能和工作要求的机构设计方案。
三、机构设计中的运动分析运动分析是机构设计中不可或缺的一环，通过对机构的运动进行分析，可以获得机构的运动规律、工作效果和力学特性。
运动分析方法主要包括几何运动学和动力学分析。
几何运动学分析主要研究机构中各个部件的运动参数，如位移、速度、加速度等，并建立运动方程和运动图。
动力学分析则研究机构中各个部件的力学特性，包括力、力矩、动力学方程等。
通过运动分析，可以评估机构的运动性能和工作可靠性，并进行优化设计。
四、机构设计中的常用工具在机构设计中，常用的工具包括计算机辅助设计与计算机辅助工程分析软件。
计算机辅助设计软件可以帮助设计师进行几何设计和运动设计，通过三维模型的建立和参数的调整，可以快速得到多种设计方案，并进行性能评估和优化。
计算机辅助工程分析软件则可以辅助进行运动学和动力学分析，模拟机械系统的运动效果和力学特性，为机构设计提供理论依据和工程指导。
机械原理(机构的结构分析)
带两个转动 副的构件
带一个转动副和一 个移动副的构件
注：点划线表 示与其联接的 其它构件
带两个移动 副的构件 带一个转动副 和一个平面高 副的构件
三副构件(一个构件和三个低副)
带三个转动副形 成封闭三角形的 构件 带三个转动副 的杆状构件 带两个转动副 和一个移动副 的构件 带一个转动副 和两个移动副 的构件
第2章 机构的结构分析
§2-1 §2-2 机构结构分析的内容及目的 机构的组成
§2-3 机构运动简图 §2-4 机构具有确定运动的条件 §2-5 机构自由度的计算
§2-6 §2-8 计算平面机构自由度时应注意的事项 平面机构的组成原理 、结构分类及 结构分析
§2-1 机构结构分析的内容及目的
1 、机构的组成及表达方法 2 、机构具有确定运动的条件 3 、创建新机构应遵循的规律
K
y t
n
0
x
运动副的形成引入了约束，使构件失去运动自由度 n t 转动副引入2个约束 t t
n t
n
n
移动副引入2个约束 结论: 高副引入1个约束
平面低副引入2个约束
平面高副引入1个约束
由此得出平面自由度计算公式
机构的自由度： F= 3活动构件数－ 2低副数－ 1高副数
即： F ＝3n 2P P L H
生虚约束的构件和运动副去掉，然后再进行计算。 B 1 2 E 3 D C A 1 B 2 4 F E 3 D C
A
5 AB CD EF
F 3 3 2 4 1
F 3 4 2 6 0？
F=3×4－(2×6＋0－1)－0=1 分析：当增加一个活动构件和两个转动副时，就等于多引 入了一个约束，而此约束对机构的运动只起重复约束的作 用，因而是一个虚约束。在计算机构自由度时，应从机构 的约束数中减去虚约束数。
机械工程中的机构设计与分析
机械工程中的机构设计与分析导言机械工程是一门与机构设计紧密相关的学科，它关注的是机器的设计、制造和运行原理。
在机械工程中，机构设计与分析是一个关键的环节，它涉及到设计师如何选择合适的机构类型以及如何对机构进行透彻的分析和优化。
本文将探讨机械工程中的机构设计与分析的重要性、常见的机构类型以及一些工程实例。
一、机构设计与分析的重要性机构设计可以被视为机械工程中的灵魂，它直接决定了机器的功能、性能和可靠性。
一个优秀的机构设计不仅可以提供所需的力、速度和行程，而且还能够减小能量损失、降低噪音和振动。
因此，机构设计与分析对于机械工程师来说是至关重要的。
在机构设计的过程中，设计师需要考虑多种因素，如运动要求、受力分析、材料选择等。
首先，设计师需要根据机器的功能需求确定所需的运动类型，例如转动、往复、直线等。
其次，设计师需要进行受力分析，以确保机构能够承受所受力的负荷，并且始终保持平衡和稳定。
最后，设计师需要选择合适的材料，以满足机器的性能和寿命要求。
机构设计与分析也需要考虑到经济性和可制造性。
设计师需要在满足功能需求的前提下，尽可能地降低成本和简化制造过程。
同时，设计师还需要考虑到机构的维护和修理问题，以确保机器能够长时间稳定运行。
二、常见的机构类型1. 齿轮机构齿轮机构是一种常见且广泛使用的机构类型。
它利用齿轮之间的啮合作用来传递动力和运动。
齿轮机构有多种结构，如直齿轮、斜齿轮、锥齿轮等。
每种结构都有其独特的特点和适用范围。
例如，直齿轮适用于需要传输大扭矩的场合，而斜齿轮适用于需要传输大功率和平稳运动的场合。
2. 连杆机构连杆机构是一种常见的转动与往复运动转换的机构。
它由连杆和曲柄组成，通过连杆的运动将曲柄的转动运动转化为往复线性运动。
连杆机构广泛应用于内燃机、蒸汽机以及其他需要进行往复直线运动的设备中。
3. 副链机构副链机构是一种由链条和链轮组成的机构，它可以实现不同轴之间的传动。
副链机构具有结构简单、运动平稳和传动能力强的特点，广泛应用于自行车、摩托车等交通工具中。
机械原理机构
机械原理机构机械原理机构是指由零件和连接它们的约束件组成的系统，它们之间通过相对运动来完成特定的功能。
机械原理机构是机械系统的基本组成部分，它们的设计和应用对于机械系统的性能和效率有着重要的影响。
机械原理机构可以分为平面机构和空间机构两大类。
平面机构是指所有零件的运动都在同一平面内进行，而空间机构则是指零件的运动不仅限于一个平面，还包括垂直于该平面的运动。
根据机构的功能和结构特点，可以将机械原理机构分为连杆机构、齿轮机构、凸轮机构等多种类型。
连杆机构是一种由连杆和连接它们的转动副或滑动副组成的机构。
它通过连杆的相对运动来完成转动或平动的功能。
常见的连杆机构包括曲柄滑块机构、摇杆机构等。
曲柄滑块机构是一种最简单的连杆机构，它由曲柄、连杆和滑块组成，通过曲柄的旋转驱动滑块的来回运动，常用于发动机的活塞运动机构中。
齿轮机构是一种利用齿轮传动来完成动力传递和速度变换的机构。
它由齿轮和连接它们的轴组成，通过齿轮的啮合来实现转速的变换和扭矩的传递。
齿轮机构在机械传动系统中有着广泛的应用，例如汽车变速箱、工业机械等。
凸轮机构是一种通过凸轮的轮廓来控制其他零件运动的机构。
凸轮的轮廓决定了其相对于连接件的运动规律，通过凸轮的旋转或者直线运动来驱动其他零件的运动。
凸轮机构常用于自动机械、数控机床等领域，用来实现复杂的运动轨迹和运动规律。
机械原理机构的设计和分析是机械工程领域的重要课题。
通过对机构的运动学和动力学分析，可以确定机构的运动规律和受力情况，为机械系统的设计和优化提供理论依据。
同时，对机械原理机构的研究也促进了机械工程领域的发展，推动了机械系统的创新和进步。
总的来说，机械原理机构是机械系统中的基础组成部分，它们通过相对运动来完成特定的功能，包括转动、平动、速度变换等。
不同类型的机械原理机构在机械系统中有着各自的应用和特点，其设计和分析对于机械系统的性能和效率有着重要的影响。
随着机械工程领域的不断发展，机械原理机构的研究也将不断深入，为机械系统的创新和发展提供更多的可能性。
机械原理总复习
机械原理总复习¾遵守考场纪律；¾提早10分钟到场，按座位表入座，带考试证，书包集中放在讲台两侧；¾带齐作图仪器（三角板，量角器，圆规等）及计算器，考试时不能互相借用。
¾发试卷后，先写名字及成绩登记表上的序号，注意听主考教师的讲解。
¾复习以笔记，作业为主，结合课堂上讲过的例题进行复习。
1．基本概念：运动副，运动链，机构具有确定运动的条件，进行高副低代必须满足的条件等。
2．基本公式：32L H F n P P =−−⎧⎪⎨⎪⎩复合铰链局部自由度虚约束??4→⎧⎪→⎨⎪→⎩复合铰链如何计算? 局部自由度什么时候有如何处理虚约束种常见情况。
3.基本的解题方法（1）自由度计算——写公式，高副低代前计算自由度，并且要先找出复合铰链，确定转动副的数目，排除局部自由度及虚约束后再计算自由度。
（2）高副低代（3）分解基本杆组——（4）确定机构的级别例1.确定图示机构的自由度，并确定机构的级别。
分析：机构中B处为局部自由度，没有虚约束，G处是复合铰链。
去掉局部自由度后，机构中有7个活动构件，9个低副，2个高副。
解：解：（2）机构级别确定高副低代后的机构如图所示，具体拆出的三个基本杆组图所示。
杆组的最高级别为Ⅲ级，故该机构的级别为Ⅲ级。
例2：计算图示机构的自由度（若存在复合铰链、局部自由度及虚约束请指出），并确定机构的级别（杆组必须画图表示并注明其级别）。
1．基本概念(1)速度瞬心的定义(绝对瞬心、相对瞬心)(2) 瞬心的数目(3) 瞬心位置的确定(4) 三心定理2．基本公式(1).(2)用矢量方程图解法作机构的分析a)按同一构件上两点间的关系列方程b)按两构件重合点关系列方程(1)2N N K −=Va⎧⎨⎩3．基本解题方法（1）要列出矢量方程，分析各矢量的大小及方向；（2）V影像原理及a影像原理的运用；（3）要符合多边形的运用；（4）要有方向，是对构件而言，所以下标要清楚。
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机构组成及其要素
机构
组成
要素
零件
机构中的制造单元，为构件的基本组成要素。
构件
机构中的运动单元(简称杆)，它可以是刚体，也可以是抗压物体(如气、液等介质)和抗拉物体(带、索和链等)；
构件由一个零件或多个零件刚性固结而成。
运动副和运动副元素
两个构件直接接触而又能产生相对运动的连接为运动副；运动副中构件上参与接触的点、线或面称为运动副元素。
构件
类型
主动件
机构中构件的运动规律为已知的构件，可以有一个或多个。
原动件
机构中由外界(原动机或传动系统)输入驱动力(矩)的构件。
从动件
机构中除主动件外所有其他作具有确定运动的构件。
机架
机构中的固定(参考)构件，用于支承其余构件和用于研究运动的参考坐件都在同一或相互平行的平面内运动。
运
动
链
定义
以运动副和构件相互连接而成的可动构件系统。
类型
闭链
各构件以运动副相互连接而构成首末封闭环路的构件系统。它可分为单环或多环闭链；闭链是形成一般机械的基础。
开链
各构件以运动副相互连接而未构成封闭环路的构件系统，通常为形成机械手或工业机器人的基础。
机
构
定义
将运动链中的一个构件作为机架(参考构件)，并用于传递确定运动(和力)的构件系统。
空间机构
机构中各个构件不都在同一或相互平行的平面内运动。
机器
由一个或多个机构组成，用于执行机械运动以及变换和传递能量、物料和信息。
机械
一般为机构和机器两者的总称。