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1、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；而机构则仅仅
2、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析凡
3、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
4、动副相连接，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
5、运动的条件是：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.
6、一定B.有可能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
7、成的发合钗链应包括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
8、于同一直线上 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 - l)v)/2质量代换法：为简化各构件惯性力的确定，可以设想把构件的质量按一定条件用集中于构件 上某几个选定点的假想集中质量来代替，这样便只需求各集中质量的惯性力，而无需求惯性 力偶距，从而使构件惯性力的确定简化质量代换法的特点：代换前后构件质量不变：代换前后构件的质心位置不变：代换前后构件 对质心轴的转动惯量不变机械自锁：有些机械中，有些机械按其结
9、构情况分析是可以运动的，但由于摩擦的存在却会 出现无论如何增大胆动力也无法使其运动判断自锁的方法：1、根据运动副的自锁条件，判定运动副是否自锁移动副的自锁条件：传动角小于摩擦角或当量摩擦角转动副的自锁条件：外力作用线与摩擦圆相交或者相切螺旋副的自锁条件：螺旋升角小于摩擦角或者当量摩擦角2、机械的效率小于或等于零，机械自锁3、机械的生产阻力小于或等于零，机械自锁4、作用在构件上的驱动力在产生有效分力Pt的同时，也产生摩擦力F,当其有效分力总是 小于或等于由其引起的最大摩擦力，机械自锁机械自锁的实质：驱动力所做的功总是小于或等于克服由其可能引起的最大摩擦阻力所需要 的功提高机械效率的途径：尽量简化
10、机械传动系统；选择合适的运动副形式；尽量减少构件尺寸; 减小摩擦饺链四杆机构有曲柄的条件：1、最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和2、连架杆与机架中必有一杆为最短杆在曲柄摇杆机构中改变摇杆长度为无穷大而形成的曲柄滑块机构在曲柄滑块机构中改变回转副半径而形成偏心轮机构曲柄摇杆机构中只有取摇杆为主动件是，才可能出现死点位置，处于死点位置时，机构的传 动角为0急回运动：当平面连杆机构的原动件（如曲柄摇杆机构的曲柄）等从动件（摇杆）空回行程 的平均速度大于其工作行程的平均速度极为夹角：机构在两个极位时原动件AB所在的两个位置之间的夹角00=180 （K-l） /（K+1）压力角：力F与C点
11、速度正向之间的夹角a传动角：与压力角互余的角（锐角）行程速比系数：用从动件空回行程的平均速度V2与工作行程的平均速度VI的比值K=V2/V 1=180 +0/（180 （）平面四杆机构中有无急回特性取决于极为夹角的大小试写出两种能将原动件单向连续转动转换成输出构件连续直线往复运动且具有急回特性的 连杆机构：偏置曲柄滑块机构、摆动导杆加滑块导轨（牛头刨床机构）曲柄滑块机构：偏置曲柄滑块机构、对心曲柄滑块机构、双滑块四杆机构、正弦机构、偏心 轮机构、导杆机构、回转导杆机构、摆动导杆机构、曲柄摇块机构、直动滑杆机构 机构的倒置：选运动链中不同构件作为机架以获得不同机构的演化方法刚性冲击：出现无穷大的
12、加速度和惯性力，因而会使凸轮机构受到极大的冲击柔性冲击：加速度突变为有限值，因而引起的冲击较小在凸轮机构机构的几种基本的从动件运动规律中等速运动规律使凸轮机构产生刚性冲击，等 加速等减速，和余弦加速度运动规律产生柔性冲击，正弦加速度运动规律则没有冲击 在凸轮机构的各种常用的推杆运动规律中，等速只宜用于低速的情况；等加速等减速和余弦 加速度宜用于中速，正弦加速度可在高速下运动凸轮的基圆半径是从转动中心到理论轮廓的最短距离，凸轮的基圆的半径越小，则凸轮机构 的压力角越大，而凸轮机构的尺寸越小齿廓啮合的基本定律：相互啮合传动的一对齿轮，在任一位置时的传动比，都与其连心线 （）102被其啮合齿廓在接触
13、点处的公法线所分成的两线段长成反比渐开线：当直线BK沿-圆周作纯滚动时直线上任一一点K的轨迹AK渐开线的性质：1、发生线上BK线段长度等于基圆上被滚过的孤长AB2、渐开线上任一一点的发线恒于其基圆相切3、渐开线越接近基圆部分的曲率半径越小，在基圆上其曲率半径为零4、渐开线的形状取决于基圆的大小5、基圆以内无渐开线6、同-基圆上任意弧长对应的任意两条公法线相等渐开线函数：inv a K=。k=tan a k-a k渐开线齿廊的啮合特点：1、能保证定传动比传动且具有可分性传动比不仅与节圆半径成反比，也与其基圆半径成反比，还与分度圆半径成反比112=31/3 2=02P/01P=rb2/rb 12、渐开线齿廓之间的正压力方向不变渐开线齿轮的基本参数：模数、齿数、压力角、（齿顶高系数、顶隙系数）记 P180 表 10-2一对渐开线齿轮正确啮合的条件：两轮的模数和压力角分别相等一对渐开线齿廓啮合传动时，他们的接触点在实际啮合线上，它的理论啮合线长度为两基圆 的内公切线N1N2渐开线齿廓上任意一点的压力角是指该点法线方向与速度方向间的夹角渐开线齿廓上任意一点的法线与基圆相
