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机械原理重要概念

零件：独立的制造单元

构件：机器中每一个独立的单元体

副：由两个构件直接接触而组成的可动的连接

副元素：把两构件上能够参加接触而构成的副表面

副的自由度和约束数的关系f=6-s

链：构件通过副的连接而构成的可相对系统

平面副的最大约束数为2，最小约束数为1；引入一个约束的副为

高副，引入两个约束的副为平面低副

机构具有确定的条件：机构的原动件的数目应等于机构的自由度数目；根

据机构的组成原理，都可以看成是由原动件、从动件和机架组成

高副：两构件通过点线接触而构成的副

低副：两构件通过面接触而构成的副

由M个构件组成的复合铰链应包括M-1个转动副

平面自由度计算：F=3n-(2Pl+Ph)

虚约束：在机构中有些副带入的约束对机构的只起重复约束的作用

虚约束的作用：为了改善机构的受力情况，增加机构刚度或保证机械的顺

利

基本杆组：不能在拆的最简单的自由度为零的构件组

速度瞬心：互作平面相对的两构件上瞬时速度相等的重合点。若绝对速度

为零，则该瞬心称为绝对瞬心

相对速度瞬心与绝对速度瞬心的相同点：互作平面相对的两构件上瞬时相

对速度为零的点；不同点：后者绝对速度为零，前者不是

三心定理：三个彼此作平面平行的构件的三个瞬心必位于同一直线上

速度多边形：根据速度矢量方程按一定比例作出的各速度矢量构成的图形

驱动力：驱动机械的力

阻抗力：机械的力

1

矩形螺纹螺旋副：

拧紧：M=Qd2tan(α+φ)/2

放松：M’=Qd2tan(α-φ)/2

三角螺纹螺旋副：

拧紧：M=Qd2tan(α+φv)/2

放松：M=Qd2tan(α-φv)/2

质量代换法：为简化各构件惯性力的确定，可以设想把构件的质量按一定条件

用集中于构件上某几个选定点的假想集中质量来代替，这样便只需求各集中质

量的惯性力，而无需求惯性力偶距，从而使构件惯性力的确定简化

质量代换法的特点：代换前后构件质量不变；代换前后构件的质心位置不变；

代换前后构件对质心轴的转动惯量不变

机械自锁：有些机械中，有些机械按其结构情况分析是可以的，但由于摩

擦的存在却会出现无论如何增大驱动力也无法使其

判断自锁的方法：

1．根据副的自锁条件，判定副是否自锁

移动副的自锁条件：传动角小于摩擦角或当量摩擦角

转动副的自锁条件：外力作用线与摩擦圆相交或者相切

螺旋副的自锁条件：螺旋升角小于摩擦角或者当量摩擦角

2．机械的效率小于或等于零，机械自锁

3．机械的生产阻力小于或等于零，机械自锁

4．作用在构件上的驱动力在产生有效分力Pt的同时，也产生摩擦力F,当其有效

分力总是小于或等于由其引起的最大摩擦力，机械自锁

机械自锁的实质：驱动力所做的功总是小于或等于克服由其可能引起的最大摩

擦阻力所需要的功

提高机械效率的途径：尽量简化机械传动系统；选择合适的副形式；尽量

减少构件尺寸；减小摩擦

铰链四杆机构有柄的条件：

2

1．最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和

2．连架杆与机架中必有一杆为最短杆

在曲柄摇杆机构中改变摇杆长度为无穷大而形成的曲柄滑块机构

在曲柄滑块机构中改变回转副半径而形成偏心轮机构

曲柄摇杆机构中只有取摇杆为主动件是，才可能出现死点位置，处于死点位置

时，机构的传动角为0

急回：当平面连杆机构的原动件（如曲柄摇杆机构的曲柄）等从动件（摇

杆）空回行程的平均速度大于其工作行程的平均速度

极为夹角：机构在两个极位时原动件AB所在的两个位置之间的夹角θ

θ=180°（K-1）/(K+1)

角：力F与C点速度正向之间的夹角α

传动角：与角互余的角（锐角）

行程速比系数：用从动件空回行程的平均速度V2与工作行程的平均速度V1的比

值

K=V2/V1=180°+θ/(180°—θ)

平面四杆机构中有无急回特性取决于极为夹角的大小

试写出两种能将原动件单向连续转动转换成输出构件连续直线往复且具有

急回特性的连杆机构：偏置曲柄滑块机构、摆动导杆加滑块导轨（