一、机构结构分析与自由度计算

1. 自由度计算

  • 核心公式：( F = 3n
  • 2P_L - P_H )，需注意复合铰链、局部自由度和虚约束的判断。
  • 复合铰链：如多个构件在同一处形成转动副（如网页10中的滑块机构示例）。
  • 虚约束：如重复运动轨迹或对称结构（如网页42提到的导轨约束）。
  • 典型例题：计算含复合铰链的四杆机构自由度，或判断机构是否具有确定运动。

    • 2. 机构组成原理

  • 基本杆组拆分：Ⅱ级杆组（两构件三低副）、Ⅲ级杆组的识别与拆分原则（网页61）。
  • 高副低代：用低副代替高副，分析复杂机构（如网页27中的齿轮高副转化为低副）。

    • 二、机构运动分析

    1. 速度瞬心法

  • 三心定理：确定三构件间的瞬心位置，用于速度分析（如四杆机构的瞬心分布）。
  • 应用实例：求曲柄滑块机构中某点的线速度或角速度。

    • 2. 矢量方程图解法

  • 同一构件两点关系：利用速度/加速度影像原理简化计算（如网页42中的同一构件分析）。
  • 移动副重合点分析：需考虑科氏加速度（如凸轮从动件的加速度分析）。

    • 三、常用机构设计与分析

    1. 平面四杆机构

  • 曲柄存在条件：最短杆与最长杆长度之和 ≤ 其余两杆之和，且最短杆为连架杆或机架（网页54）。
  • 急回特性与压力角：极位夹角与行程速比系数 ( K = frac{180° + θ}{180°
  • θ} )，压力角影响传动效率（网页62）。

    • 2. 凸轮机构

  • 运动规律设计：等速、等加速/减速、余弦/正弦加速度规律的特点及适用场景（网页28）。
  • 轮廓曲线设计：反转法绘制凸轮理论轮廓与实际轮廓，注意基圆半径与滚子半径的关系（网页27）。

    • 3. 齿轮机构

  • 渐开线性质：啮合线为公法线，传动比恒定（网页54）。
  • 参数计算：分度圆直径 ( d = mz )，中心距 ( a = frac{m(z_1 + z_2)}{2} )，根切与最少齿数 ( z_{ext{min}} = 17 )（网页62）。

    • 四、机械效率与自锁

    1. 效率计算

  • 公式：( η = frac{

    ext{输出功}}{

    ext{输入功}} )，串联系统总效率为各环节效率乘积（网页29）。
  • 典型题型：斜面传动的效率与自锁条件（如摩擦角与斜面倾角关系）。

    • 2. 自锁条件

  • 移动副：驱动力作用线在摩擦角内；转动副：驱动力作用线在摩擦圆内（网页28）。

    • 五、机械动力学问题

    1. 刚性转子平衡

  • 静平衡：适用于轴向尺寸较小的转子（如飞轮）；动平衡：需在多个平面添加平衡质量（网页54）。
  • 计算示例：给定不平衡质量分布，求平衡质量的相位与大小。

    • 2. 速度波动调节

  • 飞轮设计：基于最大盈亏功 ( W_{

    ext{max}} ) 计算飞轮转动惯量 ( J = frac{W_{

    ext{max}}}{ω^2 δ} )（网页62）。

    • 六、典型综合题型

    1. 四杆机构设计

  • 按行程速比系数设计：给定 ( K )，求极位夹角 ( θ )，结合几何作图法确定杆长（网页54）。

    • 2. 轮系传动比计算

  • 定轴轮系：传动比 ( i = frac{

    ext{所有从动轮齿数乘积}}{

    ext{所有主动轮齿数乘积}} )，注意转向判定（网页54）。

    • 总结与建议

  • 重点掌握：自由度计算、瞬心法、四杆机构设计、齿轮参数计算及效率分析。
  • 易错点：复合铰链漏算、虚约束误判、科氏加速度方向错误。

    • 复习策略：结合真题演练，强化机构运动简图绘制与动力学综合题（如网页58的210例简答题）。