机械原理知识点汇总.docx

1、机械原理知识点汇总绪 论机械原理是一门以机器与机构为研究对象的学科。机械又是机器与机构的总称。1.一般机器具有三个特征，现代机器可以定义为：机器是执行机械运动的装置，用 来转换或传递能量、物料与信息。2.凡用来完成有用机械功的机器称为工作机，凡将其他形式的能量转换为机械能的 机器称为原动机。工程中大多是工作机和原动机互相配合应用，有时再加上独立的传动 装置，则称为机组。3.从功能的角度讲，机器一般主要由动力系统、执行系统、传动系统、操纵和控制 系统四部分组成。4.机构是能实现预期的机械运动的各构件（包括机架）的基本组合体。5.机器是由各种机构组成的，它可以完成能量的转换或做有用的机械功；而机构

2、则仅仅 起着运动及动力传递和运动形式转换的作用。从结构和运动的观点来看，两者之间并无区别。6.机械原理课程的主要研究内容有机构的组成原理与结构分析、机构运动分析和力 分析、常用机构及其设计、机械系统运动方案设计及机械系统动力学设计等五个方面。7.机械原理是机械类各专业的一门主干技术基础课程。它的任务是使学生掌握机构 学和机器动力学的基本理论、基本知识和基本技能，学会常用机构的分析和综合方法， 并具有进行机械系统设计的初步能力。在培养高级机械工程技术人才的全局中，为学生 从市机械方面的设计、制造、研究和开发奠定重要的基础，并具有增强学生适应机械技 术工作能力的作用。第1章机构组成原理及机构结构分

3、析凡两构件直接接触而又能产生一定形式的相对运动的连接称为运动副，常用的平 面运动副有回转副、移动副和高副。如果两构件脱离接触，运动副就随着消失。1.由两个或两个以上的构件用运动副连接构成的构件系统称为运动链。各构件用运 动副首尾连接构成封闭环路的运动链称为闭式链，否则就称为开式链。2.为便于机构的设计与分析，常撇开构件、运动副的外形和具体构造，而用规定的 线条和符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副位置，表示机构的组成和传动情 况，这样绘制出能够准确表达机构运动特性的简明图形就称为机构运动简图。如果不严 格按比例来绘制简图，这样的简图称为机构示意图。3.由3个及3个以上的构件同在一处以转动

4、副相连接，就构成了复合饺链。当有m个 构件（包括固定构件）以复合钗链相连接时，其转动副的数目应为（m- 1）个。4.平面机构自由度的计算公式为 = 3 一 2R ,用公式计算机构的自由度时，要注意复合钗链处的运动副数及去掉局部自由度和虚约束。5.对整个机构运动无关的自由度称为局部自由度。6.对机构的运动不起独立限制作用而只起到重复限制作用的约束，则称为虚约束。 在自由度计算中应将其去掉不计。常见的虚约束发生在：两构件组成多个转动副且其轴 线相重合时；两构件组成多个移动副且其移动导路方向平行时；两构件上连接点的轨迹 在连接前已是相重时；机构存在对运动不起作用的对称部分。7.机构具有确定运动的条件

5、是：机构的原动件的数目应等于机构的自由度的数目。8.在平面高副机构中，高副可用“一个构件两个低副”代替而成全含低副的机构。 高副低代的关键是找出构成高副的两轮廓曲线在接触点处的曲率中心。9.自由度为零并且不能再拆分的平面低副构件组称为基本杆组或阿苏尔杆组。基本（3 max= 102.5rad/s）rad/s,最小角速度 等于（，最大压力角 0,且B主动件数，则该机构即具有确定的相对运动。A.小于B.等于C.大于D.大于或等于机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间B产生任何相对运动。A.可以B.不能C.不一定对于双摇杆机构，如取不同构件为机架，C使其成为曲柄摇杆机构。A.一定B.有可能

6、C.不能机械原理重要概念零件：独立的制造单元构件：机器中每一个独立的运动单元体运动副：由两个构件直接接触而组成的可动的连接运动副元素：把两构件上能够参加接触而构成的运动副表面运动副的自由度和约束数的关系f=6-s运动链：构件通过运动副的连接而构成的可相对运动系统平面运动副的最大约束数为2,最小约束数为1；引入一个约束的运动副为高副，引入两个 约束的运动副为平面低副机构具有确定运动的条件：机构的原动件的数目应等于机构的自由度数目；根据机构的组成 原理，任何机构都可以看成是由原动件、从动件和机架组成高副：两构件通过点线接触而构成的运动副低副：两构件通过面接触而构成的运动副由M个构件组成的发合钗链应

7、包括M-1个转动副平面自由度计算公式：F=3n-(2P1+Ph)局部自由度：在有些机构中某些构件所产生的局部运动而不影响其他构件的运动虚约束：在机构中有些运动副带入的约束对机构的运动只起重复约束的作用虚约束的作用：为了改善机构的受力情况，增加机构刚度或保证机械运动的顺利 基本杆组：不能在拆的最简单的自由度为零的构件组速度瞬心：互作平面相对运动的两构件上瞬时速度相等的重合点。若绝对速度为零，则该瞬 心称为绝对瞬心相对速度瞬心与绝对速度瞬心的相同点：互作平面相对运动的两构件上瞬时相对速度为零的 点；不同点：后者绝对速度为零，前者不是三心定理：三个彼此作平面平行运动的构件的三个瞬心必位于同一直线上

8、速度多边形：根据速度矢量方程按一定比例作出的各速度矢量构成的图形驱动力：驱动机械运动的力阻抗力：阻止机械运动的力矩形螺纹螺旋副：拧紧：M=Qd2tan(a +4)/2放松：M =Qd2tan(a-v)/2放松：M=Qd2tan(a - 0 时机构具有急回运动。机构从动件空回行程与工作行程的平均速度之比称为行程速度变 化因数Ko K与0的关系为K _10 = 180 仝一!r +1压力角和传动角是机构的传力特性参数不计摩擦力、惯性力和重力时，从动件上某点所受作用力的方向与其速度方向所夹的锐角称为压力角a ,压力角a的余角称为传动角Y o在机构的运动过程中，压力角和传 动角Y是随看机构的位置的改变

9、而变化的。压力角a越小，传动角Y越大，机构的传力 性能就越好。3.死点位置在四杆机构中，当连杆与从动连架杆共线时，机构的传动角Y =0。如果机构在这 个位置上起动，则无论驱动力有多大，都不能使机构运动，该位置称为机构的死点 位置。4.平面连杆机构的设计平面连杆机构的设计分为两类基木问题，一类是按照给定的运动规律设计，另一类是 按照给定的运动轨迹设计。设计方法分为解析法、图解法和实验法。第5章齿轮机构及其设计本章以渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和设计计算展开讨论，并对其他类型的齿 轮传动进行了分析，内容可归纳如下：1.齿轮按照分类方式的不同分为内齿轮和外齿轮，直齿轮和斜齿轮。传动分为内啮

10、合和外 啮合，内啮合齿轮结构紧凑，斜齿轮传动平稳、噪声低，但传动有轴向力。2.齿廓啮合接触点处公法线与两齿轮连心线的交点称为啮合节点。节点在分别与两 齿轮固联的平面上的运动轨迹称为两齿轮的节线。对于定传动比齿轮传动，节点固定， 节线为圆形，称其为节圆。3.当直线沿着半径为rb的基圆作纯滚动时，其上K点的轨迹称该圆的渐开线。渐开 线齿廓可以保证传动比恒定，即渐开线齿廓满足齿廊啮合基本定律。4.渐开线齿轮的基本参数包括齿数z,模数in,压力角a,齿顶高系数h；,顶隙系数c* o为考虑设计、制造、互换的要求，模数m定义为m=p/n,式中p为分度圆齿距 渐开线齿轮的模数m、压力角a，齿顶高系数h；,顶

11、隙系数c*均已标准化，将以上参 数标淮化且分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮称为标准齿轮。5.分度圆是模数和压力角均已标准化的圆，它只与齿轮模数和齿数有关，因此加工后的齿轮的分度圆为一定值。两个啮合齿轮相当于两个直径等于节圆的摩擦圆在作纯滚 动，因此两节圆总是相切的，单个齿轮没有节圆。标准齿轮的分度圆与节圆重合。6.啮合角是两节圆公切线与啮合线的夹角，啮合角即节圆压力角。7.标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角分别相等。这个条 件对直齿圆柱齿轮，无论是标准齿轮还是变位齿轮，外啮合还是内啮合齿轮均适用，对 齿轮齿条啮合也同样适用。8.齿条儿何尺寸的特点是：对应齿轮的分度圆、齿顶圆、

12、齿根圆，分别变为分度线 齿顶线及齿根线；其齿廓变为直线，压力角等于齿形角；同侧齿廓平行，齿距处处相等。9.内齿轮几何尺寸的特点是：对应于外齿轮的齿槽变为内齿轮的轮齿，其齿廓是内 凹的，其齿根圆大于齿顶圆，而齿顶圆又必须大于基圆。10.重合度是指实际啮合线长度与基圆齿距之比，即同时参与啮合的平均齿对数。要 保证传动的连续性，重合度必须大于1。11.轮齿加工方法分为仿型法和范成法，范成法加工精度高于仿型法，但需要专用机 床。用范成法加工齿轮时，当刀具齿顶线超过轮齿啮合极限点时，切出的齿轮将发生根 切，直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数为zmin=17o分度圆上齿槽宽和齿厚不相等的齿轮为变位齿轮。变位

13、齿轮的分度圆和基圆与同 样参数的标准齿轮相同，变位系数不同时，齿廓曲线是同一渐开线上的不同段。为避免 根切采用变位修正法切制齿轮平行轴斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：两齿轮法面上的模数和压力角分别相等 螺旋角大小相等，方向相反（外啮合）或相同（内啮合）。斜齿轮的重合度包括端面重合度和 轴向重合度，重合度大于直齿圆柱齿轮，因此传动平稳，承载能力大。12.斜齿轮的法面齿形与切齿的标准刀具齿廓形状相当，所以法面参数为标准值。与 斜齿轮法面齿形相当的假想直齿圆柱齿轮称为该斜齿轮的当影齿轮，斜齿轮的当最齿轮 齿数为 zv=Z /cos B o一对交错轴斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：两齿轮法面上的模数和压力

14、角分别 相等，且两齿轮的螺旋角之和等于轴夹角。13.蜗轮蜗杆传动正确啮合条件是：在其中间平面内蜗轮与蜗杆的模数和压力角分别 相等，蜗杆导程角还应等于蜗轮螺旋角，且两者螺旋线方向相同。14.一对圆锥齿轮的正确啮合条件也是两齿轮的模数和压力角（大端）分别相等，当量 齿轮齿数为zv=z /cos 8。第6章轮系及其设计轮系是由一系列齿轮所组成的传动装置，它通常介于原动机和执行机构之间，把原动 机的运动和动力传给执行机构。1.轮系分为定轴轮系、周转轮系和复合轮系（1）定轴轮系：各个齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定的轮系。定轴轮系又可分 为平面定轴轮系和空间定轴轮系。（2）周转轮系：各齿轮中有一个或几

15、个齿轮轴线的位置是绕着其他齿轮的固定轴线回 转的轮系。周转轮系由太阳轮、行星轮、系杆及机架组成，一般都是以太阳轮和系杆作 为输入和输出构件，故又称它们为基本构件。周转轮系按照自由度的不同又可分为自由度为1的行星轮系和自由度为2的差动轮系复合轮系：既包含定轴轮系乂包含有周转轮系或由儿部分周转轮系组成的复杂 轮系。2.轮系传动比的计算(1)定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比等于组成该轮系的各对啮合齿轮传动比的连乘积，也等于各对啮合 齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数连乘积之比，即+雄好玄所有各对齿轮的从动齿轮齿数的乘积 定轴轮系的传动比=祈*布祈顽而商声如果首末两轮回转轴线平行，则传动比前

16、得有正负号。首末两轮回转方向相同，传动 比为正；首末两轮回转方向相反，传动比为负。如果首末两轮回转轴线不平行，传动比 无所谓正负，但须在图中用箭头表示各轮的转向。(2)周转轮系的传动比周转轮系传动比采用转化轮系的方法来求解，设周转轮系中任意两个齿轮A和B,系H杆为H,则其转化轮系的传动比Fab可表示为其传动比计算的基本思路是：反转变定轴，转速用相对，注意正负号，转向计算定， 计算公式有规定，三轴平行才可用。(3)复合轮系传动比的计算复合轮系传动比计算步骤是：正确划分轮系，分别列出传动比计算方程式，联立求解设计行星轮系应满足的条件设计行星轮系时，各轮齿数及行星轮个数应满足以下四个条件(以图6.1

17、9所示的单排K-H 负号机构为例)：(1)传动比条件；(2)同心条件；(3)装配条件；(4)邻接条件。第7章其他常用机构要使同一平面内两轴实现等角速度传动，安装双万向联轴节必须满足的条件为： 中间转轴两端的叉面必须位于同一平面内；主、从动轴与中间轴的夹角相等。1.差动螺旋机构的位移量为两个螺旋副位移量之差；复式螺旋机构的位移量为两个 螺旋副位移量之和。2.在齿式棘轮机构中，棘轮每次的转角都是棘轮齿距角的倍数，所以它的转角是有 级改变的。单棘爪的齿式棘轮机构中，棘轮每次回I转的角度不能小于一个齿距角，要使 棘轮每次转角小于齿距角应采用多爪棘轮机构。3.外啮合单圆销槽轮机构的运动特性系数，总是小于1而大于0,故槽轮的槽数z33为避免不完全齿轮机构主动轮首齿进入啮合时发生齿顶干涉和使从动轮能停在正 确的对称位置上，必须将主动轮的首齿和末齿齿顶降低。4.对每分钟间歇次数较多的场合，最好采用凸轮式间歇运动机构。第8章平面机构的受力分析作用于机构中的力分为驱动力、阻力、运动副反力、重力和惯性力。对于整个机 构而言，运动副的反力是内力，但对