1、 哈工大 （ 威海 ） 机械原理 知识点整理 整理人 ： 131310405 郭勇辰 第一章 1. 机械 是 机器 与机构的 总称 。 2. 机器 是一种人为实物组合的具有确定机械运动的装置，用来完成有用功、转换能量或处理信息，以代替或减轻人类的劳动。 3. 现代化机器 具有四个组成部分：原动机、传动机、执行机构和控制系统。 4. 一部机器 通常包含一个或若干个机构。 机构 是一个具有相对机械运动的构件系统，或称它是用来传递与变换运动和动力的可动装置。 第二章 1. 构件 与零件的区别在于：构件是运动的单元，而零件是制造的单元。一个 构件 既可以是一个零件，也可以是由若干零件装配而成的刚性体。
2、 2. 运动副 ：两构件间的直接接触又能产生一定相对运动的活动 连接 成为运动副。 3. 一个 运动副引入的约束数目 最多 只能是 5个 ，最少是 1个 。 4. 运动链 ：若干构件通过运动副连接而成的构件系统称为运动链。 运动 链中各构件首位封闭，则称为闭式链，否则为开 式 链 。 5. 机构 ：如果将运动链中的一个构件固定作为参考坐标系，则这种运动链 称为机构。 6. 运动副 的分类：把引入 1个 约束的运动副称为 级副 ，以此类推；以面接触的运动副 称为 低副 ， 以点或线接触的运动副称为 高副 ； 如果两运动副元素间只能相互做平面平行运动，则称之为 平面运动副 ，否则为 空间运动副 ；
3、 7. 不按 比例绘制 的 运动简图成为机构示意图。 8. 机构运动简图 的单位为 m/mm（图纸上 1mm 所代表的 真实长度 ） 。 9. 自由度 ：确定 一 个构件或机构的运动（ 或 位置） 所需 的独立参数的数目。 10. 机构 具有确定运动的条件是：机构的自由度大于 零， 且机构的原动件数目等于机构的自由度数。 11. 计算自由度 时注意三种情况：复合铰链、 局部 自由度、虚约束。 12. 复合铰链 ：由两个以上构件在同一处构成的重合转动副。 13. 局部自由度 ：不影响整个机构运动的自由度。 14. 虚约束 ： 起 重复限制作用的约束。 （虚约束 的几种情况在 P17） 15. 三
4、维 空间中，一个活动 构件 具有 6个 自由度。 16. 任何 机构都包含机架、原动件和从动件系统三个部分。 17. 基本杆组 ：最简单的、不可再分的、自由度为零的构件组。 18. 机构 的组成原理：任何机构都可以看作是由若干个基本杆组依次连接于原动件和机架上所组成的系统。 19. 基本杆组 构件数 n和低副 数 PL的关系：L2nP3（由 F=0得出 ） 。 20. 机构 的级数：机构中所包含的基本杆组的最高级数 。 21. 高副低代 的条件：代替前后机构的自由度完全相同；代替前后机构的瞬时运动情况 （位移、 速度、加速度）不变。 （具体方法 在 P22） 第 三 章 1. 连杆机构 是 若
5、干 刚性构件用低副连接而成的机构，又称为低副机构。 2. 平面连杆机构 中结构最简单、应用最广泛的是四杆机构。 3. 铰链四杆机构 的 三种 基本 类型 ：曲柄摇杆机构 、 双曲柄机构、双摇杆机构。 4. 连架杆 ：与机架相连接的杆件。 5. 曲柄 ：能做整周回转运动的连架杆 。 6. 摇杆 ：只能在一定范围内做往复摆动的连架杆。 7. 平面 连杆机构的演化方法 ：改变 相对杆长、转动副演化为移动副；选用不同构件为机架、变化双移动副机构的机架。 8. 铰链 四杆机构中有曲柄的条件 （曲柄 和 机架 共线） ： 最短杆 和最长杆长度之和 小于 或等于其他两杆长度之和；最短杆是连架杆或机架。 9.
6、 压力角 ：力的作用线与受力点的速度所夹的锐角。 10. 传动角 ：压力角的余角 （最小 值在曲柄和机架 共线 时取 （ 联想 其他四杆机构 ） ） 。通常 要求最小传动角 min 40 。 11. 图解 法中，最小传动角 min min 或 min max180 。 （ P41） 12. 极位夹角 （曲柄 和连杆共线 （ 联想 其他四杆机构 ） ） ：四杆机构中，原动件曲柄转动一个循环内， 从动件 运动（ 摆动 和移动） 到 两个 极限 位置时，曲柄对应位置所夹锐角 。 （原动件 与中间的杆重合的时候 ） （ P42） 13. 急回运动 ：从动件摇杆往复摆动平均速度不等的运动。 14. 可以
7、急回运动 的四杆机构：偏置曲柄滑块机构和摆动导杆机构（ 极位夹角 =最大摆角 ， 急回特性最明显 ） （ P43） 。 15. 行程速比系数 180K 180 ， 用来 衡量摇杆急回作用的程度； 极位夹角K1180 K1 。 16. 死点 位置：从动件的传动角 0 时机构 所处的位置。 17. 存在死点 位置的前提条件：摇杆或者滑块 为 原动件。 18. 顺利 通过 死点 的方法：采用惯性大的飞轮；机构死点位置错位排列 ； 限制摆杆角度。 19. 平面 连杆机构运动分析的方法：图解法、解析法和实验法。 20. 速度 瞬心 ： 相对作 平面运动的两构件上瞬时相对速度等于零的点或者说绝对速度相等的
8、点 （等速 重合点）。 21. 机构 中速度 顺心 的数目 m(m 1)K 2 （顺心 位置 的确定在 P46） 。 22. 三心定理 ： 三个 作平面运动的构件的三个顺心必在同一条直线上。 23. 用解析法 （ 杆组法 ） 对 平面连杆机构作 运动 分析的过程： P49最后 一行开始。 24. 通常 将作用在机械上的力分为驱动力和阻力两大类。 25. 机构 动态静力分析的方法：图解法、解析法 。 26. 用解析法 （杆组法 ） 对 平面连杆机构作 动态静力 分析的过程 ： P56 第三点 +基本杆组 受力是静定的，所以平面机构受力分析可以按基本杆组为单元求解。受力 分析的顺序从已知外力的基本
9、杆组开始。 27. 杆组 受力静定条件 是 未知力数和方程 数 相等 。即L2nP3。 （与基本 杆组构件数与低副数关系相同） 28. 移动副 自锁的条件：驱动力 F 作用在摩擦锥之内（ ） 。 29. 槽面 当量摩擦系数 sinv ff 。 （ 图 在 P64） 30. 轴 的当量摩擦系数21vff f ， 较大间隙的轴颈可近似取 vff。 （ 摩擦力矩 fvM f Gr ， r为轴颈半径） 31. 摩擦圆 ：以 vfr 为 半径作的圆， 为 摩擦圆半径。 32. 转动副 自锁的条件 ： 驱动力作用线在摩擦圆以内（ e ） 。 33. 计及摩擦 时四杆机构的受力分析步骤： P69 34. 驱
10、动力 所做的 功 （ 输入功或 驱动功） 表示 为 dW ， 生产阻力 所做的功（ 输出功 或有益功） 表示 为 rW ， 克服有害阻力（ 损耗 功） 表示为 fW 。 则 d r fW W W。 35. 机械效率 的表示形式 （ 分别 用 功、功率 、 力 （驱动力 和阻力） ） ：0000( 1 1 ) ( ) ( )Ff Grrd d d F GMP FMWP GW P P F M G M 。 （ P69） 36. 机械发生 自锁的条件： 0 。 37. 四杆机构 设计的基本问题：函数机构设计、轨迹机构设计、导引机构设计 。 38. 四杆机构 的运动特性： 传动 特性（ 连架杆 转角曲线
11、） 、 导引特性（ 连杆 转角曲线） 。 （ P76） 39. 函数机构 设计方法：解析法、数值比较法、图解法。 40. 轨迹 机构设计方法：实验法、解析法、数值比较法、图谱法。 41. 导引 机构设计方法：图解法、解析法、数值法。 第 四 章 1. 凸轮机构 分类 （ P114） 。 2. 基本名词术语 P117 图 。 3. 常用 的 从动件 运动规律 及 适用场合 ：等速 运动，产生刚性冲击， 低速场合 ；等加速等减速，产生柔性冲击，中速运动场合 ； 余弦加速度 运动 （ 简谐运动 ） ，产生柔性冲击，中速运动场合；正弦加速度运动 （摆线 运动） ， 无冲击， 高速运动场合 ； 3-4-
12、5多项式 ，无冲击，高速运动场合 。 4. 刚性 冲击与柔性冲击区别：刚性冲击 有 无穷大的加速度 （速度 突变）；柔性冲击有 加速度突变 。 5. 凸轮机构的 压力角 （ 滚子） ： 滚子 回转 中心 和 滚子 与凸轮接触点的连线和从动杆的夹角。 6. 为了 改善直动从动件盘形凸轮机构的传力性能或减小凸轮尺寸，经常采用 偏置 式凸轮机构。（ P133 图） 7. 避免直动 从动件盘形凸轮运动失真的 方法 ：减小滚子半径 、 增大基圆半径 。 8. 避免 平底从动件盘形凸轮运动失真的方法：减小最大升距或 增大相应 的凸轮转角、增大基圆半径。 9. 平底 从动件盘形凸轮机构， 要求 凸轮轮廓全部
13、外凸， 并 根据凸轮廓线不产生尖点 的 条件确定 基圆半径 。 （ 0 min max( s s)r ） P134 10. 滚子 半径的选择 （凹 、凸） （ P134） 11. 空间 凸轮机构按凸轮形状分类：圆柱凸轮机构、圆锥凸轮机构、弧面凸轮机构 、 球面凸轮机构。 第 五 章 1. 齿廓啮合 基本定律： 具有任意 齿廓的二齿轮啮合时，其瞬时角速度比值等于齿廓接触点公法线将其中心距分成 的 两 段 的 反比。 2. 啮合节点 ：齿轮机构中的相对速度 瞬心 点 。 3. 节圆 ： 节圆 是齿轮的相对瞬心线， 齿轮 的啮合传动相当于两节圆做无滑动的纯滚动。 4. 共轭齿廓 ：能满足齿廓啮合基本
14、定律实现给定传动比规律的一 对 齿廓。 5. 共轭齿廓 的求法： 包络线 法、齿廓 法线 法、动 瞬心 线 法 。 齿廓法线 法 P144 图5-4。 6. 渐开线 的性质 （ P146） 7. 同 一基圆 生成 的两条同向渐开线等距； 同 一基圆 生成 的两条反向 等 长 渐开线法线等 长 。 8. 渐开线 方程： / c o sta nK b KK K K Krrin v （渐开线 上任一点 K 的向径和展角）图 在 P147。 9. 渐开线 齿廓啮合传动 特点 ： 传动比 恒定不变 2212 11 bbrri rr（节圆 半径和基圆半径反比） ； 中心距 变动不影响传动比 ； 啮合线为
15、过节点 的 直线 。 10. 啮合角 ：啮合线与中心连线的垂线的夹角，用 表示 。 它是 节点 C 处的压力角 。 11. 中心距 的变化与啮合角的变化的关系： 1 2 1 2 1 2c o s c o s r rbbO O O O 。 12. 分度圆： 具有标准压力角和标准 模数 的圆，分度圆上齿厚和齿槽宽相等。（ 标准齿轮） 13. 法向齿距 等于基圆齿距 ： nbpp 。 14. 渐开线 圆柱齿轮 各部分 名称与基本参数（ P149） 。 15. 基本参数 ：齿数 z、模数 m、分度圆压力角 、齿顶高系数 ah 、 顶隙系数 c 。 16. pm ， d mz 。 17. 渐开线 齿廓
16、K点的压力角 arccos( )bK Krr。分度圆 压力角标准值为 =20 。 18. 齿根高 fah h c 。 19. 正常 齿： 1ah ， 0.25c 。 非标准的短齿： 0.8ah ， 0.3c 。 20. 齿条主要特点 ： P152。 内齿轮 的主要特点：内齿轮轮廓为内凹齿、齿根圆大于齿顶圆、齿顶圆必须大于基圆。 21. 中心距121 ()2a m z z， +用于 外 啮合 ， -用于 内 啮合。 22. 渐开线 齿廓加工方法：展成法（ 范成法 ） （ P153 图 5-12中 的 cm ） 、 仿形法。 23. 展成运动 （ 范成运动 ） ： 齿 轮 插刀的节圆与被加工齿轮的
17、节圆相切或齿条 刀具 的节线与被加工齿轮的分度圆相切并作纯滚动的运动。 刀具 有齿轮插刀、齿条 插刀 和滚齿。 24. 标准齿轮与 变位齿轮的加工方法 P156。 25. 变位齿轮 分度圆齿厚： ( 2 tan )2s m x ； 变位齿轮分度圆齿槽宽 ：( 2 tan )2e m x 。 26. 渐开线齿轮 任意圆上的弧齿厚 ： 2 (in v in v )ii i irs s rr 。 27. 公法线 长度： (k 1)pk b bWs ， k 为跨齿数。（ P159） 28. 根切 的原因：刀具的齿顶线（ 圆 ） 超过了 极限啮合点 。避免根切 方法： 选用齿数大于 最小齿数 的 齿轮；
18、采用变为 系数 大于最小变位系数的变位齿轮；改变齿形参数（ 如减小 ah ，增大 ） 。 29. 渐开线 标准齿轮不产生根切的最小齿数： 17； 斜齿轮： 14； 圆锥齿轮： 12。 30. 最小 变位系数 minmin mina zzxh z 。 31. 一对 渐开线齿轮的正确啮合条件：两齿轮的模数和分度圆压力角分别相等。 32. 无侧隙啮合 方程式 ： 12122 ( ) ta nxxin v in v zz 。 33. 齿轮 的无侧隙啮合条件： 节圆 齿距等于两齿轮的节圆齿厚之和 。 34. 变位 齿轮 的 实际 中心距121 cos (z z )2 cos am 。 35. 中心距 变
19、动系数 aay m 。 36. 渐开线 齿轮的连续 传动 条件 ： 重合度 12 1bBBp 。 37. 重合度1 1 2 21 ( ( t a n t a n ) ( t a n t a n ) )2 aazz 。 38. 重合度 的物理意义：重合度的大小 表明 同时参与啮合轮齿对数的平均值。 39. 单齿啮合区 ： 节点附近实际啮合线上 的 0.7 bp 长度 ； 双齿啮合区：实际啮合线两端各有 的 一 段 0.3 bp （ 一共 0.6 bp ） 长度 。 40. 重合度 的影响因素： 与 m无关，与齿数和齿顶高系数成正相关，与啮合角成负相关。 41. 渐开线 齿轮 传动 类型：标准齿轮
20、传动、高度变位齿轮传动、角度变位齿轮传动。 或 零传动、正传动、负传动。 42. 正 传动的优点 ： 减小 机构 尺寸 、减轻齿轮磨损、提高承载能力、配凑中心距。 43. 变位 齿轮的应用 ：提高 齿轮承载能力、配凑中心距、避免根切、修复已磨损的齿轮。 44. 斜齿 圆柱齿轮不同圆柱面上的螺旋 角 不同。 tan ii dL（ P179） 45. 斜齿轮 基本参数 及 换算关系 （ P180） ： 法面参数 是标准值，与刀具参数相同。cosntmm， tan tan cosnt ， tan tan co sbbtdd 。 齿顶高 、顶隙 、变位系数从法面 和 端面看是相同的（ 根据这个 进行系
21、数的变换） 。 46. 斜齿轮 的正确啮合条件：模数相等（ 法面 或 端面 对应） 、 压力角相等（ 法面 或端面 对应） 、 螺旋 角 大小相等，外啮合旋向相反，内啮合旋向相同。 47. 斜齿轮 传动的总重合度 ： sinnB m ， 端面重合度代端面参数，轴向重合度中 B 表示齿宽。 48. 斜齿轮 当量 齿轮 ： 以 斜齿轮分度圆柱螺旋线上的 C点作某 一 轮齿的法面，该法面将分度圆柱剖开成 一 椭圆，以 C 点曲率半径为分度圆半径，并以参数 法面 模数和法面压力角确定的假象直齿轮。 当量齿数 ：3cosv zz 。 49. 当量齿数 作用：强度计算时用当量齿数决定齿形系数、仿形法加工斜
22、齿轮时用当量齿数决定铣刀号数。 50. 斜齿轮 传动的优缺点：啮合性能好，承载能力大、结构尺寸紧凑、有轴向力（缺点 ） 。 51. 交错轴 斜齿轮传动特点：进行空间任意角度的传动；涡轮蜗杆传动特点：产生大传动比；圆锥齿轮传动：结构紧凑。 第 六 章 1. 轮系 的分类： 定轴轮系 、周转 轮系 （ 差动轮系 、行星轮系） 。 2. 轮系 的 功用 ： 实现 相距较远的两轴 之间 的传动 、实现 分路传动、实现变速变向传动、实现大速比或大功率传动、实现运动的合成与分解。 3. 轮系 的传动比计算 （ P201） 。 4. 涡轮蜗杆传动 旋向判断 （ P203） 。 5. 周转轮系 的转化机构：
23、给 整个轮系加一个与系杆角速度大小相等、方向相反的公共角速度后，周转轮系转化为的假象的定轴轮系。 6. 周转轮系 中 画箭头 所 定 的 齿轮方向 是指周转轮系转化机构 中 的齿轮方向。 第 七 章 1. 间歇运动机构 的种类：棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构 、 凸轮式 间歇运动机构 。 第 八 章 1. 机械系统 动力学的两个基本问题：对单自由度机械系统的运转进行研究、研究机械运转时的周期性速度波动及其 调节 原理。 2. 机械运转过程 的三个阶段：起动阶段、稳定运转阶段、停车阶段。 3. 生产阻力 按机械特性可分为五种类型： 生产阻力 是 常数、 执行构件 位移的函数、 执行 构件 速
24、度 的函数、时间的函数、 位移 和速度的函数。 4. 等效 动力学模型的等效原则是：等效构件的等效质量和等效转动惯量所具有的动能等于原机械系统的总动能 ； 等效构件上作用的等效力 和 等效力矩 所 产生的瞬时功率等于原机械系统所有外力或外力矩所产生的瞬时功率之和。 5. 等效 动力学模型： 具有 等效质量或等效转动惯量，其上作用有等效力或等效力矩的等效构件 称为 原机械系统的等效动力学模型。 6. 通常选取 绕定轴转动 或 沿固定 导路作直线移动 的构件作为等效构件。 7. 机械运动 方程式的两种表达形式：能量形式、力矩形式。 8. 平均角速度 ： 一个运动周期内的角速度的平均值 （ 积分 求
25、 ） ，工程上用min max2m ； 速度不均匀系数：表示机械系统速度波动的程度max maxm 。 9. 周期性 速度波动的调节方法：飞轮调速原理；非周期性速度波动的调节方法：调速器 。 第 九 章 1. 机械平衡 的分类： 转子 的平衡（ 刚性 转 子 的平衡、挠性转子的平衡 ） ； 机构的平衡。 2. 刚性转子 的 静平衡：利用在刚性转子上加减平衡质量的方法，使其质心位于回转 轴线 上，从而使转子的惯性力得以平衡（ 惯性力 的合 力 为零 ） 的 措施。 3. 刚性转子 的动平衡 （ 双面平衡 ） ：不仅要平衡各偏心质量产生的惯性力 ， 还要平衡这些惯性力所形成的惯性力矩。 4. 刚性
26、转子 的静平衡试验： P275。 5. 转子 的许用不平衡量 的 两种表示方法 ： 质径积 mr （ gmm ） ， 表示不平衡量大小 ； 偏心距 e （ m ） ， 表示平衡 精度 。 两者 关系是： mre m 。 6. 平面机构 的平衡方法： 完全平衡法 （ 利用 机构对称平衡、利用平衡质量平衡 ） ；部分平衡法（ 利用 非 完全对称机构平衡、利用平衡质量平衡 ）。 第 十 章 1. 机械设计 过程 ： 产品规划与任务分解、方案设计、 详细设计 。 2. 机械 运动方 案设计过程：首先，选择好执行机构；其次，选择好动力源；第三， 传动系统 的设计。 3. 传动系统 的设计原则：传动链尽可
27、能短；机械效率尽可能高；传动比分配尽可能合理； 传动机构 的安排 顺序 应尽可能恰当 ； 机械的安全运转必须保证。 4. 原动机 的 类型： 电 、 液 、气 几种 主要形式。 电动机 应用 最为广泛。 5. 运动循环图 的 作用 ：确定各执行构件间的协同动作关系 。 6. 运动循环图 的三种表达形式：直线式 （ 动作时序 清晰明了 ） 、圆周式 （ 执行构件 与原动件 相位 关系清楚 ） 、直角坐标式。 7. 各 执行构件之间的运动协调的意义（ 目的 ） ： 为了实现各执行构件的动作配合及时序关系。 8. 各 执行构件 之间的运动协调有两种方式：采用各种机构及机构组合来完成；对定标 件 与执行件之间通过运动检测单元进行运动控制。 9. 基本机构 的组合的三种基本形式：串联式、并联式、复合式。 10. 机构 的 6中 基本运动功能及表示符号 P301。
