2025年机械设计基础知识点详解 .pdfVIP

其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。——《论语》

机械设计基础知识点详解

绪论

1、机器的特征：

（1）它是人为的实物组合；

（2）各实物间具有确定的相对运动；

（3）能代替或减轻人类的劳动去完成有效的机械功或转换机械能。

第一章平面机构的自由度与速度分析

要求：握机构的自由度计算公式，理解的基础上掌握机构确定性运动

的条件，熟练掌握机构速度瞬心数的求法。

1、基本概念

运动副：凡两个构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接称为运

动副。

低副：两构件通过面接触组成的运动副称为低副。

高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。

复合铰链：两个以上的构件同时在一处用回转副相联构成的回转副。

局部自由度：机构中常出现的一种及输出构件运动无关的自由度，称

为局部自由度或多余自由度。

虚约束：对机构运动不起限制作用的重复约束称为虚约束或称消极约

束。

瞬心：任一刚体相对另一刚体作平面运动时，其相对运动可看作是绕

某一重合点的转动，该重合点称为瞬时回转中心或速度瞬心，简称瞬

心。如果两个刚体都是运动的，则其瞬心称为相对速度瞬心；如果两个

刚体之一是静止的，则其瞬心称为绝对速度瞬心。

2、平面机构自由度计算

作平面运动的自由构件具有三个自由度，每个低副引入两个约束，即

使构件失去两个自由度；每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由

度。

计算平面机构自由度的公式：

F=3n-2P-P

LH

机构要具有确定的运动，则机构自由度数必须及机构的原动件数目相

FF

等。即，机构具有确定运动的条件是0,且等于原动件个数。

3、复合铰链、局部自由度与虚约束

(a)K个构件汇交而成的复合铰链应具有(K-1)个回转副。

(b)局部自由度虽然不影响整个机构的运动，但滚子可使高副接触处

的滑动摩擦变成滚动摩擦，减少磨损，所以实际机械中常有局部自由度

出现。

(c)虚约束对机构运动虽不起作用，但是可以增加构件的刚性与使构

志不强者智不达，言不信者行不果。——墨翟

件受力均衡，所以实际机械中虚约束随处可见。

4、速度瞬心

如果一个机构由K个构件组成，则瞬心数目为

N=K(K-1)/2

瞬心位置的确定：

(a)已知两重合点相对速度方向，则该两相对速度向量垂线的交点

便是两构件的瞬心。

(b)两构件组成回转副时，回转副的中心便是它们的瞬心。

(c)两构件组成移动副时，由于所有重合点的相对速度方向都平行

于移动方向，所以其瞬心位于导路垂线的无穷远处。

(d)两构件组成纯滚动高副时，接触点相对速度为零，所以接触点

就是其瞬心。

(e)两构件组成滑动兼滚动的高副时，由于接触点的相对速度沿切

线方向，因此其瞬心应位于接触点的公法线上，其具体位置还