机械学原理(非机械类)知识点总结

机械学原理知识点梳理

第一章绪论

构件：独立的运动单元体—机械学课程研究的对象

零件：加工制造单元体—机械设计课程研究的对象

构件：所谓构件是指机器或机构中独立的运动单元。

零件：所谓零件是指机器或机构中独立的制造单元。

机械：机器和机构的总称

机器：

1. 由许多构件组成

2. 构件间具有确定的相对运动

3. 作有用的机械功或转化机械能

机构：

1. 由许多构件组成

2. 构件间具有确定的相对运动

3. 能实现多种运动形式的变换

机器和机构的区别与联系

1.机器的研究重点是功能问题；机构的研

究重点是运动问题。

2.机器和机构在具体问题中实际上是一

种事物。

3.多数机器都包含若干个不同的机构。

第二章机构的组成原理与结构分析

平面机构：所有构件在同一平面或相互平行的平面内运动的机构。

构件机器中每一个独立的运动单元。

原动件:运动规律已知的活动构件。

从动件:随原动件运动的其余活动构件。

固定件(机架):支承活动构件的构件。

构件种类：机构由许多构件组成，构件具体分3类

主动件：运动规律已知的活动构件。

从动件：随主动件运动的其余活动构件。

机架(固定件) ：本身固定或可以视作固定的构件。

运动副：两构件直接接触形成的可动联接。运动副元素：构件之间的接触不外乎“点”、“线”、“面”三种，这些参与接触而构成运动副的点、线、面被称为运动副元素。

运动副的分类：

按运动副元素的接触性质分：

低副：面接触的运动副称为低副。转动副、移动副

高副：点或线接触的运动副称为高副。凸轮副、齿轮副

结论：平面低副具有两个约束，平面高副具有一个约束。

运动副的表示法(低副)：

转动副：具有一个独立相对转动的运动副称为转动副。转动副也可称为回转副或铰链。

运动副的表示法(低副) ：

移动副：具有沿一个方向独立相对移动的运动副称为移动副。移动副也可称为棱柱副。

运动副的分类：

按组成运动副两构件间的相对运动性质分：平面运动副：两构件间的相对运动是平面运动。

空间运动副：两构件间的相对运动是空间运动。

凸轮是高副，齿轮是线接触。

面接触（连杆、滑块）是低副，线接触（凸轮、齿轮）是高副。

运动链：两个以上构件以运动副联接而成的系统称为运动链。

运动链可以分为平面运动链和空间运动链。

平面运动链：运动链中各构件间的相对运动为平面运动。

空间运动链：运动链中各构件间的相对运动为空间运动。

开链：运动链中有的构件只包含一个运动副元素。

应用：用于机械手，挖掘机等多自由度机械。

4 机构

运动链成为机构的条件

运动链中出现一个称之为机架的固定构件。

具有一个或少数几个作独立运动的构件—主动件。

从动件的运动规律应完全确定。

机构按包含的运动副类型分为：

低副机构

高副机构

机构按构件间的相对运动性质分为：

平面机构

空间机构

1

平面机构中的运动副一定是平面运动副，

但只含有平面运动副的机构也可能是空间

机构

定义：用简单的线条和符号来表示构件和运

动副，并按比例定出各运动副的位置，说明

机构各构件间相对运动关系的简单图形。

作用：

反映机构的结构原理。

反映各个构件的运动情况。

作为机构运动分析和力分析的依据。

表达与运动有关的因素：尺寸、运动类型。

表达与运机构运动简图的画法

构件的表示：只需将构件上的所有运动副元

素按照他们在构件上的位置用符号表示出

来，再用简单的线条将它们连成一体。

机构运动简图的绘制是从具体到抽象的过

程

机构运动简图反映机构运动本质。因此，机

构运动简图的绘制是透过现象看本质的过

程。

结合实际机构，多观察，多思考才能掌握机

构运动简图的绘制技巧。

平面机构运动简图绘制时注意问题

(1)忽略构件外形，关注运动副关系；

(2)视图平面一般选择为构件的运动平面；

(3)同一构件上的不同零件尽可能用同一数

码标注。

自由度(DOF)：独立运动的数目。

机构的自由度—机构所具有的独立运动的

数目。

平面机构的自由度：

定义：平面机构中各活动构件相对于机架所

具有的独立运动数目的总和。

确定机构中各构件相对机架的位姿所需的

独立参数的数目。

定义：构件所具有的独立运动的数目。

即确定构件位姿所需的独立参数的数目。

平面机构中单个自由构件的自由度F=3

平面机构中n个自由构件的自由度F=3n

约束：构件与其它构件用运动副连接以后，

其相对运动受到限制，自由度便随之减少。

我们把对独立运动所加的限制称为约束。

机构自由度=所有自由构件的自由度-约束

数=3n-∑constraints

平面低副—转动副

二个约束：限制x 、y 方向移动，即去掉2

个自由度

一个自由度：允许绕O 轴的转动

引入一个转动副去掉2个自由度

平面低副—移动副

二个约束:限制绕O 的转动和沿x的移动.

即去掉2个自由度。

一个自由度：允许沿y的移动

引入一个移动副去掉2个自由度

平面高副—点接触（凸轮副）

一个约束：限制沿n 的移动，即去掉一个自

由度。

二个自由度：允许沿切线t 方向移动和绕

O 轴的转动。

引入一个凸轮副去掉1个自由度

平面高副—线接触（齿轮副）

一个约束: 限制沿法线n 方向移动.即去掉

一个自由度。

二个自由度：允许沿切线t 方向移动和绕O

轴的转动。

引入一个齿轮副去掉1个自由度

2.3.3 平面机构的自由度计算

F=3n-∑constraints

Freedom=3*N-2*Low-High

F=1时，表明机构有一个独立运动。当给定

机构主动件的独立运动时，机构具有确定运

动。

一般情况下，主动件与机架相连，具有一

个自由度，即对应一个独立的输入运动。

机构具有确定运动的条件为：

机构的主动件数(m)＝机构的自由度数(F)

m>F 机构破坏

m

结论：机构具有确定运动的条件是

固定一个构

件的

）

图示构件长度（

）

实际构件长度（

比例

mm

m

=

l

μ