機(jī)械原理筆記

1、第1章平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1.1研究機(jī)構(gòu)的目的研究機(jī)構(gòu)的目的目的：目的：1、探討機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的可能性及具有確定運(yùn)動(dòng)的條件2、對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析3、正確繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1.2運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈和機(jī)構(gòu)1、運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)副：兩構(gòu)件直接接觸形成的可動(dòng)聯(lián)接（參與接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的點(diǎn)、線、面稱為運(yùn)動(dòng)副元素動(dòng)副元素）低副：低副：面接觸的運(yùn)動(dòng)副（轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副），高副：高副：點(diǎn)接觸或線接觸的運(yùn)動(dòng)副注：注：低副具有兩個(gè)

2、約束，高副具有一個(gè)約束2、自由度：、自由度：構(gòu)件具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目（或確定構(gòu)件位置的獨(dú)立參變量的數(shù)目）3、運(yùn)動(dòng)鏈：、運(yùn)動(dòng)鏈：兩個(gè)以上的構(gòu)件以運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接而成的系統(tǒng)。其中閉鏈閉鏈：每個(gè)構(gòu)件至少包含兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副元素，因而夠成封閉系統(tǒng)；開鏈：開鏈：有的構(gòu)件只包含一個(gè)運(yùn)動(dòng)副元素。4、機(jī)構(gòu)：、機(jī)構(gòu)：若運(yùn)動(dòng)鏈中出現(xiàn)機(jī)架的構(gòu)件。機(jī)構(gòu)包括原動(dòng)件、從動(dòng)件、機(jī)架。1.3平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：用簡(jiǎn)單的線條和規(guī)定的符號(hào)來

3、代表構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副并按一定的比例表示各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置。機(jī)構(gòu)示意圖機(jī)構(gòu)示意圖：不按精確比例繪制。2、繪圖步驟繪圖步驟：判斷運(yùn)動(dòng)副類型，確定位置；合理選擇視圖，定比例ｌ；繪圖（機(jī)架、主動(dòng)件、從動(dòng)件）1.4平面機(jī)構(gòu)的自由度平面機(jī)構(gòu)的自由度1、機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)的自由度：機(jī)構(gòu)中各活動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架的所能有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。F=3n2pLpH（n指機(jī)構(gòu)中活動(dòng)活動(dòng)構(gòu)件的數(shù)目，pL指機(jī)構(gòu)中低副的數(shù)目，pH指機(jī)構(gòu)中高副的數(shù)目)自由度、原動(dòng)件數(shù)目與機(jī)構(gòu)運(yùn)

4、動(dòng)特性的關(guān)系：自由度、原動(dòng)件數(shù)目與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的關(guān)系：1）：F≤0時(shí)，機(jī)構(gòu)蛻化成剛性桁架，構(gòu)件間不可能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)2）：F0時(shí)，原動(dòng)件數(shù)等于F時(shí)，機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)原動(dòng)件數(shù)小于機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不確定原動(dòng)件數(shù)大于機(jī)構(gòu)自由度，機(jī)構(gòu)遭到破壞。2、計(jì)算自由度時(shí)注意的情況計(jì)算自由度時(shí)注意的情況1）復(fù)合鉸鏈）復(fù)合鉸鏈：m個(gè)構(gòu)件匯成的復(fù)合鉸鏈包含m1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副（必須是轉(zhuǎn)動(dòng)副，不能多個(gè)構(gòu)件匯交在一起就構(gòu)成復(fù)合鉸鏈，注意滑塊和盤類構(gòu)件齒輪容易漏掉，另

5、外機(jī)架也是構(gòu)件。2)局部自由度局部自由度：指某些構(gòu)件（如滾子）所產(chǎn)生的不影響整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的局部運(yùn)動(dòng)的自由度。解決方法：將該構(gòu)件焊成一體，再計(jì)算。3）虛約束）虛約束：指不起獨(dú)立限制作用的約束。注：計(jì)算時(shí)應(yīng)將虛約束去掉。虛約束作用：雖不影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，但可以增加構(gòu)件的剛性。注：平面機(jī)構(gòu)的常見虛約束：（注：平面機(jī)構(gòu)的常見虛約束：（1）不同構(gòu)件上兩點(diǎn)間的距離保持恒定，若在兩點(diǎn)間加上一個(gè)構(gòu)件和兩個(gè)運(yùn)動(dòng)副類似的，構(gòu)件上某點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為一直線時(shí)，若在

6、該點(diǎn)鉸接一個(gè)滑塊并使其導(dǎo)路與該直線重合，將引進(jìn)一個(gè)虛約束。（2）兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副且其導(dǎo)路相互平行，這時(shí)只有一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余移動(dòng)副都是虛約束。（3)兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)移動(dòng)副且其軸線相互重合，這時(shí)只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起約束作用。（4)完全對(duì)稱的構(gòu)件注：如果加工誤差太大就會(huì)使虛約束變?yōu)閷?shí)際約束。注：如果加工誤差太大就會(huì)使虛約束變?yōu)閷?shí)際約束。1.5平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析平面機(jī)構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析1、高副低代：高副低代：在平面機(jī)構(gòu)中用

7、低副（轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副）代替高副的方法。心。也就是兩構(gòu)件在該瞬時(shí)具有相同絕對(duì)速度的重合點(diǎn)。絕對(duì)瞬心：絕對(duì)瞬心：兩構(gòu)件之一是靜止構(gòu)件；相對(duì)瞬心相對(duì)瞬心：兩構(gòu)件都運(yùn)動(dòng)注：兩構(gòu)件在任一瞬時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)都可看成繞瞬心的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。2、機(jī)構(gòu)瞬心的數(shù)目：、機(jī)構(gòu)瞬心的數(shù)目：N=K(K1)2=K(K1)23、瞬心的求法：、瞬心的求法：①定義法：定義法：（1）若兩構(gòu)件1、2以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接，則瞬心P12位于轉(zhuǎn)動(dòng)副的中心（2）若兩構(gòu)件1、2以移動(dòng)副相聯(lián)接，則瞬心P

8、12位于垂直于導(dǎo)路線方向的無窮遠(yuǎn)處（3）若兩構(gòu)件1、2以高副相聯(lián)接，若在接觸點(diǎn)M處作純滾動(dòng)，則接觸點(diǎn)M就是它們的瞬心；若在接觸點(diǎn)M處有相對(duì)滑動(dòng)，則瞬心位于過接觸點(diǎn)M的公法線上②三心定理法：三心定理法：指作平面運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件共有三個(gè)瞬心，這三個(gè)瞬心必在一條直線上4、速度瞬心法在機(jī)構(gòu)速度分析上的應(yīng)用、速度瞬心法在機(jī)構(gòu)速度分析上的應(yīng)用：①鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：注：兩構(gòu)件的角速度與其絕對(duì)速度瞬心至相對(duì)速度瞬心的距離成反比，注：兩構(gòu)件的角速

9、度與其絕對(duì)速度瞬心至相對(duì)速度瞬心的距離成反比，P13P13在P34P34和P14P14的同一側(cè)，因此的同一側(cè)，因此W1W1和W3W3的方向相同；在之間時(shí)，方向相反。的方向相同；在之間時(shí)，方向相反。②凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪機(jī)構(gòu)：③曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：④滑動(dòng)兼滾動(dòng)接觸的高副機(jī)構(gòu)：滑動(dòng)兼滾動(dòng)接觸的高副機(jī)構(gòu)：w2w3=P31P32P21P32w2w3=P31P32P21P32注：角速度與連心線被輪廓接觸點(diǎn)公法線所分割的兩線段長(zhǎng)度成反比。注：角速

10、度與連心線被輪廓接觸點(diǎn)公法線所分割的兩線段長(zhǎng)度成反比。2.32.3用相對(duì)方程圖解法求機(jī)構(gòu)的速度和加速度用相對(duì)方程圖解法求機(jī)構(gòu)的速度和加速度1、同一構(gòu)件上點(diǎn)間的速度和加速度的求法：（、同一構(gòu)件上點(diǎn)間的速度和加速度的求法：（法向加速度與切向加速度矢量都用虛線虛線表示）3413314131131331PPPPvillP?????????341314131331PPPPi?????12113121PlvPP????構(gòu)件：12113121PlvP