課程目錄

以下是對考研機械原理教材的精講:

緒論:

基本概念:理解機器、機構、機械、零件、構件、機架、原動件和從動件等概念的定義及區(qū)別。例如,機器是由各種機構組成,能夠實現能量轉換或完成特定工作的裝置;機構則是由若干構件通過運動副連接而成的具有確定相對運動的組合體。

機械原理的研究對象和內容:明確機械原理主要研究機械的運動及動力傳遞規(guī)律,包括機構的結構分析、運動分析、力分析以及機械的效率、平衡等方面。

平面機構的結構分析:

機構運動簡圖的繪制:

掌握根據實際機械結構繪制機構運動簡圖的方法,這是分析機構的基礎。要準確識別構件和運動副(如轉動副、移動副、高副等),并按照一定的比例和規(guī)定的符號進行繪制。例如,對于一個簡單的曲柄滑塊機構,要能正確畫出其運動簡圖,標注出各構件和運動副的位置。

繪制完成后,需檢查簡圖與實際機械的結構和運動特性是否完全相同,尤其要注意運動副的性質和數目是否準確。

運動鏈成為機構的條件:理解運動鏈成為機構的必要條件是原動件數目等于運動鏈的自由度數目。學會計算機構的自由度,準確識別復合鉸鏈、局部自由度和虛約束,并進行正確處理。

復合鉸鏈是指兩個以上的構件在同一處以轉動副相聯接時組成的運動副,其轉動副的數目應為個(為構件數)。

局部自由度是機構中某些構件所具有的并不影響其他構件運動的自由度,常發(fā)生在為減小高副磨損而增加的滾子處,計算自由度時可將其從公式中減去。

虛約束是機構中存在的不產生實際約束效果的重復約束,計算自由度時需將引入虛約束的構件及其運動副除去不計。

機構的組成原理與結構分析:了解機構的組成過程和結構分析過程的相反關系,掌握將基本桿組依次聯接到原動件和機架上組成新機構的方法,以及將現有機構拆成基本桿組、原動件及機架進行結構分類的方法。

平面機構的運動分析:

基本概念:

速度瞬心:理解絕對速度瞬心和相對速度瞬心的概念,掌握速度瞬心的數目和位置的確定方法,以及 “三心定理” 的應用。

哥氏加速度:明確哥氏加速度出現的條件、大小的計算方法和方向的確定原則。哥氏加速度是由于牽連運動和相對運動的相互影響而產生的,當構件存在牽連運動和相對運動且兩者不平行時會出現哥氏加速度。

分析方法:

瞬心法:掌握用速度瞬心法作機構的速度分析,能夠快速確定機構中各構件的速度關系,尤其是對于簡單機構,瞬心法是一種較為簡便的分析方法。

矢量方程圖解法:學會用矢量方程圖解法作機構的速度及加速度分析,理解同一構件上兩點的速度之間及加速度之間矢量方程式的建立和求解過程,以及在什么條件下可以使用該方法。

綜合運用:能夠綜合運用瞬心法和矢量方程圖解法對復雜機構進行速度分析,提高解題能力。

速度影像和加速度影像:掌握 “速度影像” 和 “加速度影像” 的應用條件,利用影像原理可以快速確定機構中各構件的速度和加速度關系,簡化分析過程。

平面機構的力分析:

基本概念:熟悉 “靜力分析”、“動力分析” 及 “動態(tài)靜力分析”、“平衡力” 或 “平衡力矩”、“摩擦角”、“摩擦錐”、“當量摩擦系數” 和 “當量摩擦角” 等概念及其引入的意義,理解 “摩擦圓” 的概念。

慣性力的確定:掌握各種構件的慣性力的確定方法,包括作平面移動的構件、繞通過質心軸轉動的構件、繞不通過質心的軸轉動的構件以及作平面復合運動的構件。

機構的動態(tài)靜力分析:了解機構的動態(tài)靜力分析的方法和步驟,能夠根據構件的受力情況和運動狀態(tài),分析機構中各構件之間的力的關系,確定平衡力或平衡力矩。

總反力方向的確定:學會根據兩構件之間的相對運動(或相對運動的趨勢)方向,正確地確定總反力的作用方向,這是力分析中的難點之一。例如,對于移動副,總反力總是與相對速度方向呈一定角度;對于轉動副,總反力總是與摩擦圓相切。

機械的效率和自鎖:

機械效率:理解機械效率的概念,掌握 “機構效率” 和 “損失系數” 的計算方法,能夠根據具體機構的受力和運動情況,計算其效率。

自鎖:掌握自鎖的概念和自鎖條件的判定方法。無論驅動力多大,機械都無法運動的現象稱為機械的自鎖,其原因是機械中存在摩擦力且驅動力作用在特定范圍內。自鎖條件可以通過多種方法求得,如對移動副,驅動力位于摩擦角之內;對轉動副,驅動力位于摩擦圓之內;也可以令工作阻力小于零或利用機械效率計算式求解(令)。

機械的平衡:

剛性轉子的平衡:

根據直徑與軸向寬度之比的不同,剛性轉子可分為兩類。當時,轉子上各個偏心質量近似地看作分布在同一回轉平面內,其慣性力的平衡問題實質上是一個平面匯交力系的平衡問題;當時,需要在轉子上選定兩個可添加平衡質量的、且與離心慣性力平行的平面作為平衡平面,將空間力系的平衡問題轉化為兩平衡平面內的平面匯交力系的平衡問題。

掌握剛性轉子的平衡設計方法,包括平衡質量的計算和位置的確定。

剛性轉子的平衡試驗:了解剛性轉子的平衡試驗方法,當時,可在平衡架上進行靜平衡試驗;當時,則需要在動平衡機上進行動平衡試驗。

機械的運轉及其速度波動的調節(jié):

機械的運轉過程:理解機械在外力作用下的啟動、穩(wěn)定運轉和停車等三個階段中功、能量和機械運轉速度的變化特點,掌握機械在不同階段的運動規(guī)律。

等效動力學模型:

對于單自由度的機械系統(tǒng),能夠將機械中所有構件的質量、轉動慣量等效地轉化到某一選定的構件(等效構件)上,將各構件上所作用的力、力矩也等效地轉化到等效構件上,建立等效動力學模型,以便研究機械的運動規(guī)律。

掌握建立等效動力學模型時應遵循的動能等效和外力所做的功等效的原則。

機械速度波動的調節(jié)方法:

周期性速度波動:對于周期性速度波動的機械系統(tǒng),了解利用飛輪儲存能量和釋放能量的特性來調節(jié)機械速度波動的大小的原理和方法,掌握飛輪轉動慣量的計算。


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