以下是對考研機(jī)械原理教材的精講:
緒論:
基本概念:理解機(jī)器、機(jī)構(gòu)、機(jī)械、零件、構(gòu)件、機(jī)架、原動件和從動件等概念的定義及區(qū)別。例如,機(jī)器是由各種機(jī)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(jī)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(jī)械原理的研究對象和內(nèi)容:明確機(jī)械原理主要研究機(jī)械的運動及動力傳遞規(guī)律,包括機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、運動分析、力分析以及機(jī)械的效率、平衡等方面。
平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析:
機(jī)構(gòu)運動簡圖的繪制:
掌握根據(jù)實際機(jī)械結(jié)構(gòu)繪制機(jī)構(gòu)運動簡圖的方法,這是分析機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。要準(zhǔn)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(jìn)行繪制。例如,對于一個簡單的曲柄滑塊機(jī)構(gòu),要能正確畫出其運動簡圖,標(biāo)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(jī)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(zhǔn)確。
運動鏈成為機(jī)構(gòu)的條件:理解運動鏈成為機(jī)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(xué)會計算機(jī)構(gòu)的自由度,準(zhǔn)確識別復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束,并進(jìn)行正確處理。
復(fù)合鉸鏈?zhǔn)侵竷蓚以上的構(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(yīng)為個(為構(gòu)件數(shù))。
局部自由度是機(jī)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(jī)構(gòu)中存在的不產(chǎn)生實際約束效果的重復(fù)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(jī)構(gòu)的組成原理與結(jié)構(gòu)分析:了解機(jī)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(jī)架上組成新機(jī)構(gòu)的方法,以及將現(xiàn)有機(jī)構(gòu)拆成基本桿組、原動件及機(jī)架進(jìn)行結(jié)構(gòu)分類的方法。
平面機(jī)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(yīng)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(dāng)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(jī)構(gòu)的速度分析,能夠快速確定機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的速度關(guān)系,尤其是對于簡單機(jī)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(xué)會用矢量方程圖解法作機(jī)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(fù)雜機(jī)構(gòu)進(jìn)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(yīng)用條件,利用影像原理可以快速確定機(jī)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(jī)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(dāng)量摩擦系數(shù)” 和 “當(dāng)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(fù)合運動的構(gòu)件。
機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析:了解機(jī)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(jī)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(xué)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(jī)械的效率和自鎖:
機(jī)械效率:理解機(jī)械效率的概念,掌握 “機(jī)構(gòu)效率” 和 “損失系數(shù)” 的計算方法,能夠根據(jù)具體機(jī)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(jī)械都無法運動的現(xiàn)象稱為機(jī)械的自鎖,其原因是機(jī)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(jī)械效率計算式求解(令)。
機(jī)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(dāng)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(dāng)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(dāng)時,可在平衡架上進(jìn)行靜平衡試驗;當(dāng)時,則需要在動平衡機(jī)上進(jìn)行動平衡試驗。
機(jī)械的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié):
機(jī)械的運轉(zhuǎn)過程:理解機(jī)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(jī)械運轉(zhuǎn)速度的變化特點,掌握機(jī)械在不同階段的運動規(guī)律。
等效動力學(xué)模型:
對于單自由度的機(jī)械系統(tǒng),能夠?qū)C(jī)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(xué)模型,以便研究機(jī)械的運動規(guī)律。
掌握建立等效動力學(xué)模型時應(yīng)遵循的動能等效和外力所做的功等效的原則。
機(jī)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(jī)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(jī)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。