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(gòu)、機械、零件、構(gòu)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(gòu)組成,能夠?qū)崿F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或完成特定工作的裝置;機構(gòu)則是由若干構(gòu)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(nèi)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(gòu)的結(jié)構(gòu)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(gòu)的結(jié)構(gòu)分析:

機構(gòu)運動簡圖的繪制:

掌握根據(jù)實際機械結(jié)構(gòu)繪制機構(gòu)運動簡圖的方法,這是分析機構(gòu)的基礎(chǔ)。要準確識別構(gòu)件和運動副(如轉(zhuǎn)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(gòu),要能正確畫出其運動簡圖,標注出各構(gòu)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(jié)構(gòu)和運動特性是否完全相同,尤其要注意運動副的性質(zhì)和數(shù)目是否準確。

運動鏈成為機構(gòu)的條件:理解運動鏈成為機構(gòu)的必要條件是原動件數(shù)目等于運動鏈的自由度數(shù)目。學會計算機構(gòu)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(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)接時組成的運動副,其轉(zhuǎn)動副的數(shù)目應為個(為構(gòu)件數(shù))。

局部自由度是機構(gòu)中某些構(gòu)件所具有的并不影響其他構(gòu)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(gòu)中存在的不產(chǎn)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(gòu)件及其運動副除去不計。

機構(gòu)的組成原理與結(jié)構(gòu)分析:了解機構(gòu)的組成過程和結(jié)構(gòu)分析過程的相反關(guān)系,掌握將基本桿組依次聯(lián)接到原動件和機架上組成新機構(gòu)的方法,以及將現(xiàn)有機構(gòu)拆成基本桿組、原動件及機架進行結(jié)構(gòu)分類的方法。

平面機構(gòu)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(shù)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(xiàn)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(chǎn)生的,當構(gòu)件存在牽連運動和相對運動且兩者不平行時會出現(xiàn)哥氏加速度。

分析方法:

瞬心法:掌握用速度瞬心法作機構(gòu)的速度分析,能夠快速確定機構(gòu)中各構(gòu)件的速度關(guān)系,尤其是對于簡單機構(gòu),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(gòu)的速度及加速度分析,理解同一構(gòu)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(gòu)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(gòu)中各構(gòu)件的速度和加速度關(guān)系,簡化分析過程。

平面機構(gòu)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(shù)” 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(gòu)件的慣性力的確定方法,包括作平面移動的構(gòu)件、繞通過質(zhì)心軸轉(zhuǎn)動的構(gòu)件、繞不通過質(zhì)心的軸轉(zhuǎn)動的構(gòu)件以及作平面復合運動的構(gòu)件。

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

總反力方向的確定:學會根據(jù)兩構(gòu)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(zhuǎn)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(gòu)效率” 和 “損失系數(shù)” 的計算方法,能夠根據(jù)具體機構(gòu)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(qū)動力多大,機械都無法運動的現(xiàn)象稱為機械的自鎖,其原因是機械中存在摩擦力且驅(qū)動力作用在特定范圍內(nèi)。自鎖條件可以通過多種方法求得,如對移動副,驅(qū)動力位于摩擦角之內(nèi);對轉(zhuǎn)動副,驅(qū)動力位于摩擦圓之內(nèi);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(zhuǎn)子的平衡:

根據(jù)直徑與軸向?qū)挾戎鹊牟煌瑒傂赞D(zhuǎn)子可分為兩類。當時,轉(zhuǎn)子上各個偏心質(zhì)量近似地看作分布在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi),其慣性力的平衡問題實質(zhì)上是一個平面匯交力系的平衡問題;當時,需要在轉(zhuǎn)子上選定兩個可添加平衡質(zhì)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(zhuǎn)化為兩平衡平面內(nèi)的平面匯交力系的平衡問題。

掌握剛性轉(zhuǎn)子的平衡設(shè)計方法,包括平衡質(zhì)量的計算和位置的確定。

剛性轉(zhuǎn)子的平衡試驗:了解剛性轉(zhuǎn)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(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié):

機械的運轉(zhuǎn)過程:理解機械在外力作用下的啟動、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)和停車等三個階段中功、能量和機械運轉(zhuǎn)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?qū)C械中所有構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量等效地轉(zhuǎn)化到某一選定的構(gòu)件(等效構(gòu)件)上,將各構(gòu)件上所作用的力、力矩也等效地轉(zhuǎn)化到等效構(gòu)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(diào)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(diào)節(jié)機械速度波動的大小的原理和方法,掌握飛輪轉(zhuǎn)動慣量的計算。


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