考研机械原理教材精讲班

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  • 时间:2024/9/9 16:37:42

以下是对考研机械原理教材的精讲:

绪论:

基本概念:理解机器、机构、机械、零件、构件、机架、原动件和从动件等概念的定义及区别。例如,机器是由各种机构组成,能够实现能量转换或完成特定工作的装置;机构则是由若干构件通过运动副连接而成的具有确定相对运动的组合体。

机械原理的研究对象和内容:明确机械原理主要研究机械的运动及动力传递规律,包括机构的结构分析、运动分析、力分析以及机械的效率、平衡等方面。

平面机构的结构分析:

机构运动简图的绘制:

掌握根据实际机械结构绘制机构运动简图的方法,这是分析机构的基础。要准确识别构件和运动副(如转动副、移动副、高副等),并按照一定的比例和规定的符号进行绘制。例如,对于一个简单的曲柄滑块机构,要能正确画出其运动简图,标注出各构件和运动副的位置。

绘制完成后,需检查简图与实际机械的结构和运动特性是否完全相同,尤其要注意运动副的性质和数目是否准确。

运动链成为机构的条件:理解运动链成为机构的必要条件是原动件数目等于运动链的自由度数目。学会计算机构的自由度,准确识别复合铰链、局部自由度和虚约束,并进行正确处理。

复合铰链是指两个以上的构件在同一处以转动副相联接时组成的运动副,其转动副的数目应为个(为构件数)。

局部自由度是机构中某些构件所具有的并不影响其他构件运动的自由度,常发生在为减小高副磨损而增加的滚子处,计算自由度时可将其从公式中减去。

虚约束是机构中存在的不产生实际约束效果的重复约束,计算自由度时需将引入虚约束的构件及其运动副除去不计。

机构的组成原理与结构分析:了解机构的组成过程和结构分析过程的相反关系,掌握将基本杆组依次联接到原动件和机架上组成新机构的方法,以及将现有机构拆成基本杆组、原动件及机架进行结构分类的方法。

平面机构的运动分析:

基本概念:

速度瞬心:理解绝对速度瞬心和相对速度瞬心的概念,掌握速度瞬心的数目和位置的确定方法,以及 “三心定理” 的应用。

哥氏加速度:明确哥氏加速度出现的条件、大小的计算方法和方向的确定原则。哥氏加速度是由于牵连运动和相对运动的相互影响而产生的,当构件存在牵连运动和相对运动且两者不平行时会出现哥氏加速度。

分析方法:

瞬心法:掌握用速度瞬心法作机构的速度分析,能够快速确定机构中各构件的速度关系,尤其是对于简单机构,瞬心法是一种较为简便的分析方法。

矢量方程图解法:学会用矢量方程图解法作机构的速度及加速度分析,理解同一构件上两点的速度之间及加速度之间矢量方程式的建立和求解过程,以及在什么条件下可以使用该方法。

综合运用:能够综合运用瞬心法和矢量方程图解法对复杂机构进行速度分析,提高解题能力。

速度影像和加速度影像:掌握 “速度影像” 和 “加速度影像” 的应用条件,利用影像原理可以快速确定机构中各构件的速度和加速度关系,简化分析过程。

平面机构的力分析:

基本概念:熟悉 “静力分析”、“动力分析” 及 “动态静力分析”、“平衡力” 或 “平衡力矩”、“摩擦角”、“摩擦锥”、“当量摩擦系数” 和 “当量摩擦角” 等概念及其引入的意义,理解 “摩擦圆” 的概念。

惯性力的确定:掌握各种构件的惯性力的确定方法,包括作平面移动的构件、绕通过质心轴转动的构件、绕不通过质心的轴转动的构件以及作平面复合运动的构件。

机构的动态静力分析:了解机构的动态静力分析的方法和步骤,能够根据构件的受力情况和运动状态,分析机构中各构件之间的力的关系,确定平衡力或平衡力矩。

总反力方向的确定:学会根据两构件之间的相对运动(或相对运动的趋势)方向,正确地确定总反力的作用方向,这是力分析中的难点之一。例如,对于移动副,总反力总是与相对速度方向呈一定角度;对于转动副,总反力总是与摩擦圆相切。

机械的效率和自锁:

机械效率:理解机械效率的概念,掌握 “机构效率” 和 “损失系数” 的计算方法,能够根据具体机构的受力和运动情况,计算其效率。

自锁:掌握自锁的概念和自锁条件的判定方法。无论驱动力多大,机械都无法运动的现象称为机械的自锁,其原因是机械中存在摩擦力且驱动力作用在特定范围内。自锁条件可以通过多种方法求得,如对移动副,驱动力位于摩擦角之内;对转动副,驱动力位于摩擦圆之内;也可以令工作阻力小于零或利用机械效率计算式求解(令)。

机械的平衡:

刚性转子的平衡:

根据直径与轴向宽度之比的不同,刚性转子可分为两类。当时,转子上各个偏心质量近似地看作分布在同一回转平面内,其惯性力的平衡问题实质上是一个平面汇交力系的平衡问题;当时,需要在转子上选定两个可添加平衡质量的、且与离心惯性力平行的平面作为平衡平面,将空间力系的平衡问题转化为两平衡平面内的平面汇交力系的平衡问题。

掌握刚性转子的平衡设计方法,包括平衡质量的计算和位置的确定。

刚性转子的平衡试验:了解刚性转子的平衡试验方法,当时,可在平衡架上进行静平衡试验;当时,则需要在动平衡机上进行动平衡试验。

机械的运转及其速度波动的调节:

机械的运转过程:理解机械在外力作用下的启动、稳定运转和停车等三个阶段中功、能量和机械运转速度的变化特点,掌握机械在不同阶段的运动规律。

等效动力学模型:

对于单自由度的机械系统,能够将机械中所有构件的质量、转动惯量等效地转化到某一选定的构件(等效构件)上,将各构件上所作用的力、力矩也等效地转化到等效构件上,建立等效动力学模型,以便研究机械的运动规律。

掌握建立等效动力学模型时应遵循的动能等效和外力所做的功等效的原则。

机械速度波动的调节方法:

周期性速度波动:对于周期性速度波动的机械系统,了解利用飞轮储存能量和释放能量的特性来调节机械速度波动的大小的原理和方法,掌握飞轮转动惯量的计算。