机械原理

这是一篇关于机械原理的思维导图，包括：机构的组成和结构分析、连杆机构、凸轮机构、轮系、齿轮机构。

机械原理

• 机构的组成和结构分析
  • 机构的组成
    • 机构
      • 具有确定运动的实物组合体
    • 构件
      • 独立影响机构功能，且能独立运动的单元体
      • 组成机器的最小运动单元
      • 零件
        • 单独加工的制造单元体
        • 一个构件可以由一个或多个零件组成
    • 运动副
      • 两个构件之间直接接触所形成的可动联接
        • 强调：两个构件直接接触在一起，又能产生一定的相对运动
        • 接触形式
          • 点、线、面
        • 机构中每个构件至少与另外一个构件通过运动副联接
      • 自由度
        • 构件所具有的独立运动的数目，或确定构件位置所需的独立变量的数目
        • 自由构件
          • 空间
            • 6
          • 平面
            • 3
              • 平面构件有3个公共约束
      • 约束
        • 运动副一旦存在，就会引入约束
      • 分类
        • 相对运动形式
          • 平面运动副
          • 空间运动副
        • 按接触部分的几何形状分类
          • 转动副
          • 移动副
        • 接触形式
          • 低副
            • 面面
              • 接触部分压强较低
          • 高副
            • 点线
              • 不能承受太大的力，易磨损
        • 引入的约束数目
          • n级副
            • 按空间中引入的约束
              • 6-自由度
      • 举例
    • 机构
      • 具有确定运动的运动链
      • 组成
        • 机架
          • 被固定的构件
        • 原动件
          • 按给定规律相对固定构件运动
        • 从动件
          • 有确定的相对运动
  • 机构运动简图
    • 概念及用途
      • 机构运动简图
      • 机构示意图
      • 应用
      • 构件与转动副的表达方法
      • 偏心轮：可用曲柄代替
    • 绘制方法
      • 步骤
        • 1.分析整个机构的工作原理
          • 构件
        • 2.沿着传动路线，分析相邻构件之间的相对运动关系，确定运动副的类型和数目
          • 运动副
        • 3.选择适当的视图平面
        • 4.选择比例尺，采用标准的符号和线条绘图
      • 易错点
        • 机架斜线
        • 原动件箭头符号
  • 机构的组成原理和结构分析
    • 机构的组成原理
      • 机构
        • 机架
        • 原动件
        • 若干基本杆组，作为从动件
          • 从动系统自由度为0
      • 机构的组成原理
        • 若干自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上构成机构；机构的自由度等于原动件的数目。
      • 基本杆组
        • 最简单的不可再拆
        • 自由度为零
      • II级杆组
        • 两构+三副
      • III级杆组
        • 三副构件+3个双副构件
    • 机构的结构分析
      • 原则
        • 从远离原动件的部分开始拆分
        • 每拆完一个杆组，剩余的部分仍然是一个完整机构
        • 先试拆低级别杆组，如II级杆组
      • 机构的命名
        • 以机构中包含的基本杆组的最高级别
      • 平面机构的高副低代
      • 流程
      • 结构分析举例
• 连杆机构
  • 概念
    • • 连杆机构
      • 机架
        • 固定不动的杆
      • 连架杆
        • 和机架相连的杆
      • 连杆
        • 不和机架相连的杆
    • • 曲柄
        • 整转副
      • 摇杆
        • 摆转副
  • 基本型式
    • 曲柄摇杆机构
    • 双曲柄机构
    • 双摇杆机构
  • 演化
    • 转动副->移动副
      • 曲柄摇杆机构->偏置曲柄滑块机构->对心曲柄滑块
    • 取不同构件作机架
      • 低副运动的可逆性：运动副特性不变
        • 双曲柄机构、双摇杆机构、曲柄摇杆机构
    • 变换构件的形态
      • 曲柄滑块机构->曲柄摇块机构->摆动导杆机构
    • 扩大运动副尺寸
      • 曲柄滑块机构->偏心轮机构
  • 工作特性
    • 运动特性
      • 具有整转副的条件 格拉霍夫定理
        • 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆之和
        • 最短杆两端的转动副为整转副
        • 若以最短杆或其相邻杆作机架，机构都存在曲柄
        • 不满足杆长条件则没有整转副，不存在曲柄，则是双摇杆机构
        • 型式类型判断流程
      • 急回特性
        • 原因
          • 极位：当曲柄(原动件)与连杆两次共线时，从动件位于两个极限位置
          • 极限位置，曲柄是否存在极位夹角
          • 或比较从极限位置之间转过的角度
        • 行程速度变化系数K
    • 传力特性
      • 压力角α
        • 从动件受力方向与力作用点速度方向所夹的锐角
        • 压力角越大，轴向压力越大，压力角越小对机构工作越有利
      • 传动角γ
        • 传动角γ是压力角的余角
        • 力与杆的夹角是传动角
        • 传动角越大对机构工作越有利
      • 最小传动角
        • 发生在曲柄与机架拉直共线和重叠共线时
        • 比较二者大小，可求得最小传动角
      • 死点位置
        • 判断有无”死点“的方法：从动件是否与连杆共线
        • 传动角=0的位置
        • 比如摇杆作为原动件，出现”顶死“现象
        • 通过死点位置
          • 利用构件惯性
          • 多套机构交错排列
        • 利用死点位置
          • 飞机起落架
          • 利用死点夹紧工件
  • 运动分析
    • • 位移分析
      • 速度分析
      • 加速度分析
    • 方法
      • 图解法：速度瞬心法、矢量方程图解法
      • 解析法：杆组法、多体运动分析方法
    • 速度瞬心法
      • 绝对速度瞬心、相对速度瞬心
      • 三心定理
        • 作平面运动的三个构件有三个瞬心，它们位于同一直线上
      • 三杆机构和四杆机构的速度瞬心位置
• 凸轮机构
  • 组成
    • 凸轮
    • 从动件
    • 机架
  • 类型
    • 盘形、移动、圆柱凸轮
    • 尖端、曲面从动件
    • 滚子、平底从动件
    • 移动、摆动从动件
    • 力锁合、型锁合
  • 运动规律
    • 等速运动
    • 等加速等减速（抛物线）运动
    • 简谐运动
    • 摆线运动
    • 3-4-5次多项式运动
    • 将常用运动规律组合起来，保证位移、速度和加速度曲线连续
  • 凸轮轮廓的设计
    • 基本原理
      • 反转法
    • 图解法
• 轮系
  • 轮系的类型
    • 定轴轮系
    • 周转轮系
    • 混合轮系
  • 传动比计算
    • 定轴轮系的传动比计算
    • 周转轮系的传动比计算
      • 方法
      • 例题
    • 混合轮系的传动比计算
      • 方法
      • 例题
• 齿轮机构
  • 平面齿轮机构
    • 直齿圆柱齿轮机构
      • 外啮合
      • 内啮合
      • 齿轮齿条
    • 平行轴斜齿圆柱齿轮机构
      • （优）传动平稳承载能力高，机构更紧凑
      • （缺）产生轴向力，于传动不利
    • 人字齿轮机构
    • 曲线齿圆柱齿轮机构
  • 空间齿轮机构
    • 圆锥齿轮机构
    • 交错轴斜齿轮机构
    • 蜗杆机构
    • 准双曲齿轮机构
  • 正确啮合条件
    • 渐开线直齿圆柱齿轮机构：两轮模数和压力角相等
  • 无侧隙啮合条件
    • 一个齿轮节圆上的齿厚等于另一个齿轮节圆上的齿槽宽
  • 根切
    • 用展成法加工齿轮时，若刀具的齿顶线或齿顶圆与啮合线的交点超过被切齿轮的极限点，则刀具的齿顶会将被切齿轮之齿根的渐开线齿廓切去了一部分
    • 影响：减弱轮齿的弯曲强度，重合度下降，破坏定传动比传动，影响传动平稳性
    • 变位齿轮
  • 渐开线齿廓啮合特点
    • 啮合线是直线，啮合线、公法线及两基圆的切线三线合一
    • 啮合角不变
    • 具有可分性：基圆不变，中心距略有改变，传动比保持不变
  • 分度圆：齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆
  • 齿廓啮合基本定理：在啮合传动的任一瞬时，两轮齿廓曲线在相应接触点的公法线必须通过按给定传动比确定的该瞬时的节点
    • 对于定传动比传动：在啮合传动的任一瞬时，两轮齿廓曲线在相应接触点的公法线必须通过按给定传动比确定的固定节点