《机械设计》考研考点归纳含考研真题.docx

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《机械设计》考研考点归纳含考研真题

2021年《机械设计》考研考点归纳与含考研真题

第1章平面机构

11考点归纳

一、运动副及其分类

运动副是指使两个构件直接接触并能产生相对运动的连接。

运动副元素是指构件上参与接触的点、线、面。

按照接触特性,通常把平面运动副分为低副和高副两类。

1.低副

低副是指两构件通过面接触组成的运动副,又可分为转动副和移动副。

(1)转动副是指组成运动副的两构件只能在平面内相对转动的运动副,又称钱链。

(2)移动副是指组成运动副的两构件只能沿某一轴线相对移动的运动副。

2.高副

高副是指两构件通过点或线接触组成的运动副。

二、平面机构运动简图

仅用简单线条和符号来表示构件和运动副,并按比例定出各运动副的位置,来表明

机构间相对运动关系的简化图形,称为机构运动简图。

1.机构中运动副表丁方法

机构运动简图中的运动副的表示方法如图1-1所示。

图1-1平面运动副的表小方法

2.构件的表丁方法

构件的表示方法如图>2所示。

图1-2构件的表示方法

3.机构中构件的分类

(1)机架(固定构件)

机架是用来支承活动构件的构件。

(2)主动件(原动件)

主动件是运动规律已知的活动构件,其运动是由外界输入的,又称输入构件。

(3)从动件

从动件是指机构中随着原动件的运动而运动的其余活动构件。

其相对于机架有确定的相对运动。

三、平面机构的自由度

活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数称为机构自由度,以F表示。

1.平面机构自由度计算公式

F=3”2£-心

式中,n——机构中活动构件数(机架不是活动构件);尺一低副的个数;4-一高副的个数。

机构具有确定运动的条件:

机构的自由度广>°,且F等于原动件数。

2.计算平面机构自由度的注意事项

两个以上构件在同一处用转动副相连接构成复合校链。

在计算时,由K个构件组成的复合校链,共有(K-1)个转动副。

(2)局部自由度

机构中与输出构件的运动无关的自由度称为局部自由度(或称多余自由度),计算自由度时应减去。

(3)虚约束

对机构起重复约束作用的约束称为虚约束或消极约束,计算自由度时应除去不计。

四、速度瞬心及其在机构速度分析上的应用

1.速度瞬心及其求法

(1)速度瞬心

①定义

两刚体上绝对速度相同的重合点称为瞬心。

若两构件都是运动的,其瞬心称为相对瞬心;

若两构件中有一个是静止的,其瞬心称为绝对瞬心。

②计算

对于由K个构件组成的机构,其瞬心总数:

空J-一2

(2)瞬心位置的确定

①根据定义确定

a.当两构件组成转动副时,转动副的中心是其瞬心;

b.当两构件组成移动副时,所有重合点的相对速度方向都平彳亍于移动方向,其瞬

心位于导路垂线的无穷远处;

C.当两构件组成纯滚动高副时,接触点相对速度为零,接触点是其瞬心;

d.当两构件组成滑动兼滚动的高副时,接触点的速度沿切线方向,其瞬心应位于

过接触点的公法线上。

②根据三心定理确定

三心定理:

作相对平面运动的三个构件共有三个瞬心,这三个瞬心位于同一直线上。

2.瞬心在速度分析上的应用

用速度瞬心法进行机构的运动分析时,首先要确定各瞬心的位置,然后根据瞬心的定义进行速度求解。

(1)瞬心法只能对机构进行速度分析,不能用于加速度分析;

(2)适用于构件数目较少的情况。

五、平面四杆机构的基本类型及其应用

1.钱链四杆机构

全部用转动副相连的平面四杆机构称为平面钱链四杆机构,简称校链四杆机构,如图1-3所示。

/「机架i

「曲柄

V\组成连架杆{摇杆

\、连杆

图1-3校链四杆机构及其组成

钱链四杆机构的三种基本形式:

(1)曲柄摇杆机构;

(2)双曲柄机构;

(3)双摇杆机构。

2.含一个移动副的四杆机构

此类型的四杆机构主要有四种形式:

曲柄滑块机构、曲柄导杆机构、曲柄摇块机构

和曲柄定块机构,分别如图1-4所示。

曲柄滑块机构曲柄导杆机构曲柄摇块机构曲柄定块机构

图1-4

3.含两个移动副的四杆机构

含有两个移动副的四杆机构称为双滑块机构。

按照两个移动副所处位置的不同,又可分为四种形式:

(1)正切机构:

两个移动副不相邻;

(2)正弦机构:

两个移动副相邻且其中一个移动副与机架相关联;

(3)两个移动副相邻且均不与机架相关联;

(4)两个移动副都与机架相关联。

4.具有偏心轮的四杆机构

该种机构如图1-5(a)、(b)所示,相对应的机构简图分别如图1-5(c)、(d)

图1-5具有偏心轮的四杆机构

六、平面四杆机构的基本特性

1.校链四杆机构有整转副的条件

(1)杆长条件

最短杆。

与最长杆△之和不大于其余两杆长度4。

之和,即a+d

(2)整转副由最短杆与邻边组成。

2.钱链四杆机构成为曲柄摇杆机构的条件

表1~1

杆长条件

机朱条件

机构矣变

满足社长之和条件

现短杆相邻的杆为机架

曲柄换杆机为

最短杆本身为机弟

双曲柄执构

聂短杆加对妁杆为加柒

双第杆机构(I)

不满足杆长之和条件

任意秆为机架

配括杆机构(II)

曲柄摇杆机构中,原动件AB以❷等速转动:

(1)输出件CD的两极限位置

①极位:

在曲柄摇杆机构中,当曲柄与连杆两次共线时,摇杆位于两个极限位置。

②极位夹角:

机构处于极位时,曲柄之间的夹角e,如图L6所示。

(2)行程速度变化系数K

曲柄等速转动,摇杆往复摆动的平均速度一快一慢,机构的这种运动称为急回运动。

用行程速度变化系数K来表示急回程度,即

巧_fL_叼_180°+.

巧t2%180°-^

K-\

e=iso'

女+1

极位夹角q越大,K值越大,急回运动的性质越显著,但机构运动的平稳性也越差。

(3)平面四杆机构有急回特性的条件

①原动件^乍等速整周转动;②输出件作往复运动;

3.压力角和传动角

(1)压力角与传动角

①压力角

作用在从动件上的驱动力F与该力作用点绝对速度vo之间所夹的锐角a称为压力角。

②传动角

压力角a的余角Y(即连杆和从动摇杆之间所夹的锐角)Y称为传动角。

a越小,丫越大,机构传力性能越好;反之,a越大,y越小,机构传力越费劲,传动

图1-7连杆机构的压力角和传动角

(2)压力角的计算公式

由图l-7a中2ABD和SBCD可分别写出

BD*二4十4一2Zt/4cos0

Bl)2:

g+E-2/^jCos乙RCD

由此可得

+2/|Z4cos(pcosz.FICD='--—————-

4.死点位置

(1)死点位置

当机构中,了=°时,主动件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心,出现不能使从动件转动的“顶死"现象,机构的这种位置称为死点位置。

两组机构错开排列(如火车轮机构);靠飞轮的惯性(如内燃机、缝纫机等)O

(3)应用

飞机起落架、钻夹具等。

七、平面四杆机构的设计

1.按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构;

2.按给定连杆位置设计四杆机构;

3.按照给定点的运动轨迹设计四杆机构;

4.按照给定两连架杆对应位置设计四杆机构。

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