《機械原理》*號內容
第一章概論
第一節本課程的研究內容
什麼是機器、機構？*
機器的三特徵：
1）由一系列的運動單元體所組成。
2）各運動單元體之間都具有確定的相對運動。
3）能轉換機械能或完成有用的機械功以代替或減輕人們的勞動。
具有以上1、2兩個特徵的實體稱為機構。
構件——由乙個或多個零件連線而成的運動單元體。
零件——機器中的製造單元體。
第二節機構的分析與綜合及其方法
機構分析：對已知機構的結構和各種特性進行分析。
機構綜合：根據工藝要求來確定機構的結構形式、尺寸引數及某些動力學引數。
機構綜合的內容: 1.機構的結構綜合2.機構的尺度綜合3.機構的動力學綜合。
機構的結構綜合：主要研究機構的組成規律。
機構的尺度綜合（或運動學綜合）：研究已知機構如何按給定的運動要求確定其尺寸引數.概括為四類：
(1)剛體導引 ：當機構的原動件做簡單運動時，要求剛體連續地變換其位置。
（2）函式變換：使機構某從動件的運動引數為原動件運動引數的給定函式。
（3）軌跡復演：使連桿上某點的軌跡能近似地與給定曲線復合。
（4）瞬時運動量約束：按構件在某些特定位置時的運動量來設計機構的結構引數。
準點——符合預定條件的幾個位置。
只要求幾個位置處符合給定條件的機構綜合方法稱為準點法。
減小結構誤差的途徑是：合理確定準點的分布。可按契比謝夫零值公式配置準點。
第三節學習本課的方法
1．注意基本理論與基本方法之間的聯絡
2. 用工程觀點學習理論與基本方法
3．注意加強感性認識和實踐性環節
第二章機構的結構分析
第一節概述
構成機構的基本要素——構件運動副運動鏈
運動副：兩構件間直接接觸且能產生某些相對運動的聯接稱為運動副。
約束---對構件間運動的限制。
運動副元素—運動副參加接觸的部分。空間運動副和約束的關係。
平面機構中只有ⅳ級副和ⅴ級副。（為什麼？）
低副---副元素為面接觸（如移動副、轉動副）；
高副----副元素為點（線）接觸。
運動鏈---構件由運動副連線而成的系統。
機構 —選定機架，給相應的原動件，其餘構件作確定運動的運動鏈。
第二節平面機構自由度
機構自由度——機構具有確定運動所必須的獨立運動引數的數目。
高副提供乙個約束，低副提供兩個約束。
機構的自由度為：f=3n-（2pl+ph ）。（各符號的意義）
機構具有確定運動的條件 1, f＞0；2, f=原動件數。
（f原動件數、f原動件數時會出現什麼情況？）
主動件—機構中傳入驅動力（矩）的構件。
原動件——運動規律已知的構件。其餘的活動構件統稱從動件。
輸出構件——輸出運動或動力的從動件
復合鉸鏈——兩個以上的構件構成的同軸線的轉動副，其轉動副個數等於構件數減1。
區域性自由度——與機構整體運動無關的自由度。
虛約束——對運動不起實際限制作用的約束。
第三節機構的組成
f=0的不可再拆分的最簡單的運動鏈——基本杆組。
機構的組成原理——由若干基本杆組依次連線到原動件和機架上構成機構。
n=2;pl=3,——ⅱ級組。
n=4;pl=6,且具有乙個含三個低副的中心構件的基本組——ⅲ級組。
n=4;pl=6,不含三個低副的中心構件的基本組——ⅳ級組。注意：基本杆組中是沒有高副的。
機構的級別是以其中含有的杆組的最高端別確定的。
機構拆組的一般原則1.除掉虛約束和區域性自由度，高副低代；2.從遠離原動件開始拆組,先ⅱ級後ⅲ級；3.杆與其上運動副一併拆下；4.剩餘部分必為一機構，最後為機架、原動件.
第四節平面機構的高副低代
高副低代——將機構中的高副用低副代替。
高副低代的替代條件：1，機構的自由度不變；2，機構的瞬時運動不變。
將高副c用具有兩個鉸鏈的構件代替，鉸鏈的中心分別位於高副接觸點的曲率中心處且與高副元素的所屬構件相連。
機構在不同位置其低副替代機構也不同——高副低代的瞬時性。
第三章平面機構的運動分析
第一節概述
第二節ⅱ級機構的運動分析
運動分析的步驟：
建立機構的位置方程式；位置方程式對時間t求導一次、兩次得速度方程式、加速度方程。
一、 鉸鏈四桿機構的運動分析
將座標逆時針方向旋轉求構件的角速度、角加速度
二、曲柄滑塊機構的運動分析
導路平行座標軸線時不可用座標旋轉法（為什麼？）
二、 導桿機構的運動分析
三、 第七節速度瞬心及其位置確定
瞬心——作一般平面運動的兩構件上的瞬時等速重合點或瞬時相對速度為零的重合點。
絕對瞬心——重合點的絕對速度為零.
相對瞬心——重合點的絕對速度不為零。
k=n(n-1)/2 k——瞬心的數目；n——機構的總構件數。
三心定理——彼此作平面運動的三個構件有三個速度瞬心，它們位於同一條直線上。
第四章機構的力分析
第一節概述
機構的靜力分析—不計慣性力的機構力分析。
機構的動力分析—考慮慣性力的機構力分析。
如將慣性力視為一般外力加於產生該慣性力的構件上，該機械視為處於靜力平衡狀態。
驅動力—凡是驅使機械產生運動的力。阻抗力—凡是阻止機械產生運動的力。
平衡力—與作用在機械上的已知外力相平衡的未知外力。
機構力分析的目的:1）求運動副反力;2）計算平衡力（矩）.
第二節運動副反力及構件組靜定條件
不論是否楔形滑塊，r21和n21之間的夾角可表示為v
楔面接觸較平面接觸時所產生的摩擦力大。（為什麼？）
摩擦圓——以為半徑圓。（rf）
對軸頸的總反力將始終切於摩擦圓。（為什麼？）
靜定條件—所有未知外力都可以用靜力學的方法確定出來的條件。
其條件為：3n=2p。所有的基本杆組都是靜定杆組。
第三節不考慮摩擦的機構力分析
一，矩陣法
rrr——ⅱ級組的力分析
rpr——ⅱ級組的力分析
可以直接確定移動副反力的方向，不必按x、y分解
二，機構力分析的等功率法
機構處於平衡狀態時，作用於機構上的所有外力的瞬時功率之和為零。
用於只求平衡力（力矩）情況的簡便方法
三，首解運動副法
「首解運動副」—兩構件相連的「內運動副」,且構件上的所有外載荷均為已知。
兩構件分別對外運動副中心求矩可匯出「首解運動副」反力的求解式。
四，直接求解法
應用有關二力杆和三力匯交的理論，直接求解。
第四節考慮摩擦的機構力分析
第五節第五節機械效率與機械自鎖
一,機械的效率
機械正常運轉時wd=wr+wf
機械效率—表示輸入功在機械中有效利用的程度。
wr/wd=1- wf/wdpr/pdf0/fm0/m。（各符號的意義）
1)wf不可能為零，故 2)為提高機械效率應盡量減小機械中的損耗。
理想機械—不存在摩擦和損耗的機械。其效率01。
=理想驅動力f0（m0）與實際驅動力f（m）之比。
斜面機構的效率：將正行程公式中的主動力與阻力置換，摩擦角符號反向即反行程公式。
機組—由若干臺機器組成的系統
串聯機組的總效率等於組成該機組的各個機器的效率的連乘積。
（1） 串聯機組的總效率小於各機器的效率i；
（2） 併聯機組的總效率：(i) min (i) max 。
若各個機器的效率均相等有 =i
無論驅動力如何增大，也無法使機械運動的現象—機械的自鎖。
機械出現自鎖的條件即：≤0
凡使機器反行程自鎖的機構通稱為自鎖機構。
當螺旋公升角小於摩擦角時，螺旋發生自鎖。
第五章機構的型綜合
第一節概述
機構結構分類法—研究由多少個構件、運動副能構成多少個給定自由度的不同機構，從中選擇出最佳滿足工藝要求的機構。
第二節機構結構分類法
討論機構的型別即**運動鏈f、n、p間的關係。
運動鏈的環—由構件和運動副構成的獨立封閉系統。l=p-n+1（各符號的意義）
用陣列表示多元連桿與二元連桿間的連線方式的規則……
第三節連桿組合分類法機構型綜合
機構型綜合的原則：
1）最簡原則——應首先考慮最簡單的運動鏈。
2）不存在無功能結構原則——機構中不出現不起實際作用的結構部分；
3）最易綜合原則——選擇二元連桿為機架，易得到高階別機構；
4）最低成本原則——運動副的加工成本按轉動副、移動副、高副遞增；
5）最符合工藝要求原則
第六章平面連桿機構
第一節概述
平面連桿機構——由低副連線而成的平面機構
一．平面連桿機構的特點：1）實現遠距離傳動或增力;2）可完成某種軌跡3）壽命較長，適於傳遞較大的動力; 4）便於製造。
缺點:1，設計困難，一般只能近似地滿足運動要求2，多數構件作變速運動，其慣性力難以平衡。
二、平面連桿機構設計的基本問題
機構運動簡圖引數——各桿尺寸及機架、某點的位置尺寸
設計的基本問題——根據工藝要求來確定機構運動簡圖的引數。
設計的兩類基本問題：1,實現已知的運動規律； 2，實現已知的軌跡。
第二節連桿機構的運動特性
機構的運動特性—機構的運動學和傳力效能（有曲柄條件、傳動角、急回運動、止點。）
一、有曲柄條件
連架桿——與機架相連的構件；連桿——作一般平面運動的構件；機架——相對固定的構件；搖（擺）杆——往復擺動的連架桿；曲柄——整週轉動的連架桿。
四桿運動鏈具有兩個全轉副的條件：
1，具有兩個全轉副的構件為最短桿；2，最短杆與最長杆之和<(或=)其它兩桿之和(稱為桿長之和條件)。
低副的運動性質不隨機架變更而改變 ——低副運動的可逆性。
四桿鉸鏈機構滿足桿長之和條件時：最短杆的鄰杆為機架得曲柄搖桿機構；最短杆為機架得雙曲柄機構；最短杆的對杆為機架得雙搖桿機構。
四桿鉸鏈機構的有曲柄條件：1）滿足桿長之和條件；2）最短杆或者最短杆的鄰杆為機架。
推論：不滿足桿長之和條件時，得到雙搖桿機構。
曲柄滑塊機構的有曲柄條件：b e+a。
二、壓力角和傳動角
壓力角——從動件受力方向與受力點速度方向所夾的銳角。
與壓力角互餘的角——稱為傳動角。
四桿鉸鏈機構的最小傳動角出現在曲柄與機架共線的兩位置之一。
曲柄滑塊機構的最小傳動角發生在曲柄垂直於導路且遠離偏心一邊的位置。
三、行程速度變化係數
極位夾角：機構在兩極位處，一曲柄與另一曲柄反向線間的夾角。
行程速比係數表示從動件的空行程與工作行程平均速度之比：
k= v2 /v1=(1800+)/(1800-)；= 1800(k-1)/(k+1).
k=1，0機構無急回特性
k>1， 機構有急回特性。
k =3時， 90 。 k>3, 為鈍角。
四、止點位置
當連桿與從動件共線時(=900、=0)，機構不能運動，此位置稱為止點位置。
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填空題 1兩構件通過點 線接觸而構成的運動副稱為 高副 兩構件通過面接觸構成的運動副稱為 低副 2在其它條件相同時，槽面摩擦大於平面摩擦，其原因是 正壓力分布不均 3設螺紋的公升角為 接觸面的當量摩擦係數為 fv 則螺旋副自鎖的條件為 4 對心曲柄滑塊機構以曲柄為原動件時，其最大傳動角 為 90度 ...
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