机械原理总结

1. 什么叫机械？什么叫机器？什么叫机构？它们三者之间的关系 a) 机械是机器和机构的总称

b) 机器是一种用来变换和传递能量、物料与信息的机构的组合。 c) 用来传递运动与力、有一个构件为机架、用构件间能相对运动的连接方式组成的构建系统为机构。

2. 零件→构件→机构→机器（后两个简称机械）

3. 构件：机械中独立运动的单元体

4. 运动副：这种由两个构件直接接触而组成并具有相对运动的联接称为运动副。

5. 高副：凡两构件通过单一点或线接触而构成的运动副称为高副。

6. 低副：通过面接触而构成的运动副统称为低副。

7. 空间自由运动有6个自由度，平面运动的构件有3个自由度。

8. 机构运动简图的绘制

9. 自由度的计算

10. 为了使机构具有确定的运动，则机构的原动件数目应等于机构的自由度数目，这就是机构具有确定运动的条件。当机构不满足这一条件时，如果机构的原动件数目小于机构的自由度，则将导致机构中最薄弱的环节损坏。

11. 要使机构具有确定的运动，则原动件的数目必须等于该机构的自由度数目。

12. 自由度计算：F=3n -（2p1+pn） n：活动构件数目 p1：低副 pn：高副

13. 在计算平面机构的自由度时，应注意那些事项？

1. 要正确计算运动副的数目（多铰链的节点） 2.要除去局部自由度 3.要除去虚约束

14. 由理论力学可知，互作平面相对运动的两构件上瞬时速度相等的重合点，即为此两构件的速度瞬心，简称瞬心。（两运动刚体间的瞬心为相对瞬心，两者之一静止时，瞬心为绝对瞬心）

15. 因为机构中每两个构件间就有一个瞬心，故由N 个构件（含机架）组成的机构的瞬心总数K=N(N-1)/2

16. 三心定理即3个彼此做相对平面平面运动的三个构件的3个瞬心，且必位于同一直线上。对于不通过运动服直接相连的两构件的瞬心位置，可借助三心定理来确定。

17. 该传动比等于该两构件的绝对瞬心与相对瞬心距离的反比。

18. 四杆机构的基本形式：①曲柄摇杆机构②双曲柄机构③双摇杆机构

19. 四杆机构中有周转副的条件是

①最长杆与最短杆的长度之和≤其余两杆的长度之和

②构成该转动副的两杆之一为四杆中的最短杆

20. 四杆机构中有曲柄的条件：

①各杆的长度应满足杆长条件

②其最短杆为连架或机架

21. 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

a) 当最短杆为连架时，则为曲柄摇杆机构

b) 当最短杆为机架时，则为双曲柄机构

c) 当最短杆为连杆时，则为双摇杆机构

22. 行动速比系数：K=（180°+θ）/（180°-θ）【K ＞1，θ为极位夹角，θ越大，K 越大，急回性质越明显。

23. 偏置的曲柄滑块有急回特性

24. 压力角α和传动角γ互余

25. 压力角α：从动件受力的方向与受力点的速度之间所夹的锐角

26. 传动角γ：压力角的余角

27. 死点位置→往复运动机械构件作主动件时α=90°，γ=0°，F 无论多大都不能使机构运动。

28. 凸轮机构的最大优点是只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使从动件（推杆）得到各种预期的运动规律。

29.35. 按凸轮的形状分：盘形凸轮、圆柱凸轮。按推杆的形状分:尖顶推杆、滚子推杆、平底推杆。按从动件（推杆）的运动形式：摆动从动件、移动（直动：对心or 偏置）从动件。按从动件形式：尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件。

30. 以凸轮轮廓最小半径r0为半径所绘制的圆称为基圆

31. 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

32. 刚性冲击：出现无穷大的加速度和惯性力，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

33. 在凸轮机构机构的几种基本的从动件运动规律中：

a) 等速运动规律使凸轮机构产生刚性冲击，一般不能单独使用，用也只能用于低速。

b) 简谐等加速等减速运动，和余弦加速度运动规律产生柔性冲击故简谐运动规律适用于中低速凸轮机构

c) 正弦加速度运动规律则没有冲击，可用于高速凸轮，但缺点是max 加速度较大，惯性力较大，要求较高加工精度。

34. 凸轮轮廓曲线上的压力角一般式变化的，设计时应使最大压力角不超过许用值。通常，对于直动从动件凸轮机构，【α】=30°；对于摆动从动件凸轮机构，【α】=45°.

35. 齿轮机构的优点：使用的圆周速度和功率范围广（高达300m/s，传送功率大）；效率较高；传动比稳定；寿命长；工作可靠性高；可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动

36. 齿轮传动的缺点：制造精度及安装精度的要求较高，成本较高；不适宜于远距离两轴之间传动。

37. 齿轮传动的基本要求之一是瞬时角速度之比必须保持不变，否则会产生惯性力，影响齿轮寿命及工作精度。

38. 欲使得齿轮保持定角速比，不论两个齿轮轮廓在何处接触，过接触点的齿廓公法线（内公法线）必须与两齿轮定点的连心线相交于一点，且这个点是一个定点，位置不变。

39. 渐开线：一条直线BK 在圆周上作纯滚动时，此直线上任意一点K 的轨迹AK 为该圆的渐开线。（此圆称为渐开线的基圆，该直线为发生线）

40. 渐开线的性质：

a) 由于发生线与基圆间为纯滚动（无相对滑动），故发生直线上的BK 线段长度等于基圆上被滚过的弧长AB

b) 渐开线上任意一点的法线恒于其基圆相切

c) 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，曲率半径越大（即K 点离轮心越远），其压力角越大。 d) 渐开线的形状取决于基圆的大小

e) 基圆以内无渐开线

f) 同一基圆上任意弧长对应的任意两条公法线相等

41. 渐开线齿廓啮合特点：

a) 可保持定传动比传动，且具有可分性（即使两轮的中心距稍有改变，其角速比仍保持原值）

b) 渐开线齿轮的啮合角不变时，齿廓间正压力方向也不变。

42. 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）

43. 齿顶确定的圆为齿顶圆，直径为da ；相等两齿之间的空间称为齿槽；齿槽底部所确定的圆称为齿根圆，直径df ；相邻两齿同侧齿廓间的弧长称为该圆的齿距，Pk 表示。Z 为齿数，有：dk=Pk*Z/π 其中又有，Pk/π=m（模数）模数越大，轮齿也越大，轮齿抗

弯能力越强，m 是齿轮抗弯能力的标志

44. 内齿轮有：df ＞d （分度圆直径）＞da ＞db （基圆直径）【以上区别于外啮合齿轮】

45. 渐开线齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须相等

46. 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

47. 渐开线齿廓上任意一点的法线与基圆相切

48. 一对齿轮传动时，一轮节圆上的齿槽款与令一轮节圆上的齿厚之差称为齿侧间隙。

49. 一对标准齿轮分度圆相切时的中心距称为标准中心距

50. 相对于分度圆与压力角是单个齿轮具有的，节圆与啮合角是两个齿轮相互啮合时才出现的，且标准齿轮传动只有在分度圆和节圆重合时，压力角与啮合角才相等，否则不等。

51. 一对齿廓啮合时，主动轮的齿根部分与从动轮的齿顶接触

52. 实际啮合线段与两啮合点间距离之比称为重合度，用ε表示： a) ε=（实际啮合线段）/（啮合点间距） ε＞1 ε值越大，轮齿平均受力越小，传动越平稳。

53. 切齿方法按原理分为成形法和范成法：

54. 成形法：用渐开线齿形的成型刀直接切出齿形。（此种切齿方法简单，不需要专用机床，但生产率低，精度差，仅适用于单件生产或精度要求不高的齿轮加工）

55. 范成法：利用一对齿轮啮合时，其共轭齿廓互为包络线的原理来切齿的。把其中一个齿轮做成刀具，切出与它共轭的渐开线齿廓。常用刀具有：齿轮插刀；齿条插刀；齿轮滚刀（连续切削，生产率较高，相比于前两个）

56. 根切：（采用范成法切制渐开线齿廓时发生根切的原因是刀具齿顶线超过啮合极限点N1）

57. 标准齿轮欲避免根切，其齿数必须大于或等于不根切的最少齿数Zmin 。（对于α=20°和ha=1的正常标准齿轮，齿条加工时，Zmin=17，若允许根切，实际最少可取14）

58. 用这种改变刀具相对位置的方法切制的齿轮称为变位齿轮。(可实现非标准中心距的无侧隙传动，可以使大小齿轮的抗弯能力比较接近)

59. 平行轴齿轮传动相当于一对节圆柱的纯滚动，又称斜齿轮机构。

60. 斜齿轮的优点：

a) 齿廓接触线是斜线，运转平稳，噪声小。

b) 重合度大，岁齿宽和螺旋角的增大而增大，故承载能力高，运转平稳，适合于高速传动。

c) 斜齿轮不根切的最少齿数小于直齿轮

61. 斜齿轮的缺点：斜齿齿面受法向力F 时会产生轴向分力，使得选装推力轴承。（采用人字齿轮可克服，但人字齿轮制造较困难，成本较高）

62. 锥齿轮用于相交两轴间的传动，与圆柱齿轮传动类似，一对锥齿

轮运动相当于一对节圆锥的纯滚动。

63. 直齿锥齿轮的正确啮合条件是：两轮大端模数必须相等，压力角必须相等。两轮外锥距必须相等

64. 轮系类型：定轴轮系和周转轮系

65. 轮系传动比计算（确定其数值，确定两轴的相对转动方向）P73~75

66. 不影响传动比数值大小，只改变转向的齿轮称为惰轮或过桥齿轮。

67. 周转轮系：基本周转轮系由行星轮、支撑的行星架和与行星轮啮合的两个（有时为一个）中心轮构成。行星架与中心轮的几何轴线必须重合，否则不能传动。

68. 两个中心轮的周转轮系-----差动轮系

69. 一个中心轮的周转轮系-----行星轮系

70. 复合轮系：包含定轴轮系部分，又包含周转轮系部分或者由几部分周转轮系组成

71. 主动件连续运动（传动或往复运动）时，从动件作周期性时动、时停运动的机构称为间歇运动机构

72. 棘轮机构的组成及其工作原理 ：

1)

2)

3)

4) 组成：摆杆、棘爪、棘轮、止动爪。 工作原理：摆杆往复摆动，棘爪推动棘轮间歇转动。 优点：结构简单、制造方便、运动可靠、转角可调。 缺点：工作时有较大的冲击和噪音，运动精度较差。

适用于速度较低和载荷不大的场合。

73.

74. 棘轮机构运动特点：轮齿式棘轮工作时噪音大且转角为步进可调，

75.

但运动准确。而摩擦棘轮正好相反。

76. 槽轮机构（马耳他机构）：

a) 组成：带圆销的拨盘、带有径向槽的槽轮。拨盘和槽轮上都有锁止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧，起锁定作用。

b) 工作过程：拨盘连续回转，当两锁止弧接触时，槽轮静止；反之槽轮运动。

c) 作用：将连续回转变换为间歇转动。

d) 特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳地、间歇地进行转位。因槽轮运动过程中角速度有变化 ，不适合高速运动场合

77. 槽轮机构的类型及应

用：

78. 应用：电影放映机卷片机

构、自动摄像机、六角车床转塔

79. 不完全齿轮机构：

a) 工作原理：在主动齿轮只做出一个或几个齿，根据运动时间和停歇时间的要求在从动轮上做出与主动轮相啮合的轮齿。其余部分为锁止圆弧。当两轮齿进入啮合时，与齿轮传动一样，无齿部分由锁止弧定位使从动轮静止。

b) 优点：结构简单、制造容易、工作可靠、从动轮运动时间和静止时间的比例可在较大范围内变化。

c) 缺点：从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击，故一般只用于低速、轻载场合。

d) 类型：外啮合不完全齿轮机构、内啮合不完全齿轮机构

e) 应用：适用于一些具有特殊运动要求的专用机械中。如乒乓球拍周缘铣削加工机床、蜂窝煤饼压制机等。

80. 凸轮间歇运动机构：

a) 工作原理 ：圆柱凸轮连续回转，推动均布有柱销的从动圆盘间歇转动。（特点：从动圆盘的运动规律取决于凸轮廓线的形状。）

b) 优点：可通过选择适当的运动规律来减小动载荷、避免冲击、适应高速运转的要求。定位精确、且结构紧凑。

c) 缺点：凸轮加工较复杂、安装调整要求严格。

d) 类型：圆柱凸轮间歇运动机构、蜗杆凸轮间歇运动机构

e) 应用： 牙膏灌浆机，适用于高速、高精度的分度转位机械制瓶机、纸烟、包装机、拉链嵌齿、高速冲床、多色印刷机等机械。

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