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平面机构的结构分析,平面体系的几何组成分析

技能知识 · Nov 27, 2023

本文目录一览：

平面体系的几何组成分析

平面体系的几何组成分析
　　按照机械运动及几何学的观点，对平面结构或体系的组成情况进行分析，称为平面体 系的几何组成分析。
　　一、名词定义
　　(一)刚片和刚片系
　　不会产生变形的刚性平面体称为刚片。在体系的几何组成分析中，不考虑杆件微小的 应变，这种不计应变的平面杆件就是刚片，由刚片组成的体系称为刚片系。
　　(二)几何可变体系和几何不变体系
　　当不考虑材料的应变时，体系中各杆的相对位置或体系的形状可以改变的体系称为几 何可变体系。否则，体系就称为几何不变体系。一般的实际结构，都必须是几何不变体系。
　　(三)自由度、约束和对象
　　物体运动时的独立几何参数数目称为自由度。例如一个点在平面内的自由度为2，一个刚片在平面内的自由度为3。
　　减少体系独立运动参数的装置称为约束，被约束的物体称为对象。使体系减少一个独立运动参数的装置称为一个约束。例如一根链杆相当于一个约束;一个连接两个刚片的单铰相当于二个约束;一个连接n个刚片的复铰相当于n—1个单铰;一个连接二个刚片的单刚性节点相当于三个约束;一个连接n个刚片的复刚性节点相当于n—1个单刚性节点。
　　一个平面体系的自由度w可按下式确定
　　W=3n—2H—R
　　其中n为体系中的刚片总数，H、R分别为体系中的单铰总数和支杆总数。例如图1-1所示体系的自由度分别为1和0。自由度大于零的体系一定是几何可变的。自由度等于零及小于零的体系，可能是几何不变的也可能是几何可变的，要根据体系中的约束布置情况确定。
　　(a) (b)
　　图1-1
　　(四)必要约束和多余约束
　　如果在体系中增加一个约束，体系减少一个独立的运动参数，则此约束称为必要约束。如果在体系中增加一个约束，体系的独立运动参数并不减少，则此约束称为多余约束。平面内一个无铰的刚性闭合杆(或称单闭合杆)具有三个多余约束。
　　(五)等效代替
　　1.等效刚片
　　几何组成分析时，一个内部几何不变的平面体系，可用一个相应的刚片来代替，此刚片称为等效刚片。
　　2.等效链杆
　　几何组成分析时，一根两端为铰的非直线形杆件，可用一根相应的两端为铰的直线形 链杆来代替，此直线形链杆称为等效链杆。
　　3.虚铰
　　连接两个刚片的两根链杆的交叉点或其延长线的交点称为虚铰(如图1-2)。两根链杆对两个刚片运动的约束效果与相应的虚铰是等效的。
　　(a) (b)
　　图1-2
　　二、平面体系的几何组成分析
　　(一)平面几何不变体系的基本组成规则及瞬变体系、常变体系
　　判定体系是否满足几何不变的充分条件是几何不变体系的基本组成规则。
　　1.两刚片连接规则
　　两个刚片用不相交于一点或不互相平行的三根链杆连接成的体系，是内部几何不变且无多余约束的体系。
　　2.三刚片连接规则
　　三个刚片用三个不在一条直线上的单铰(虚铰或实铰)两两相连而成的体系，是内部几何不变且无多余约束的`体系。
　　两刚片、三刚片连接规则实际上是可以相互变换沟通的。
　　3.两元片和一元片规则
　　由上述两刚片、三刚片连接规则可得如下的两元片和一元片规则。由两根不在同一直线上的链杆连接一个新节点的装置称为两元片;由三根不相交于一点的链杆连接一个刚片的装置称为一元片。在一个体系上增加或去除两元片、一元片，不影响原体系的几何不变性或可变性。
　　4.瞬变体系和常变体系
　　只能作微小运动的体系称为瞬变体系。例如图1-3所示的体系均为瞬变体系。能作非常微小运动的体系称为常变体系。如一个实铰连接两个刚片的体系及用三根等长且都平行的链杆连接两个刚片的体系都是常变体系。
　　(a) (b) (c)
　　图1-3
　　(二)几何组成分析例题
　　[例1-1] 分析图1-4(a)所示体系的几何组成。
　　(a) (b)
　　图1-4
　　[解] 体系的自由度W=3×3-2×2-5=0。根据两元片规则，将地基延伸至固定铰A、C处，并将地基作为刚片I，将杆件BEFG作为刚片Ⅱ(图1-4(b))，刚片I和Ⅱ由支座链杆B、等效链杆AE、CG相连接，这三根链杆不相交于一点，体系是几何不变的，且无多余约束。
　　[例1-2] 分析图1-5(a)所示体系的几何组成。
　　(a) (b)
　　图1-5
　　[解] 体系的自由度W=3×10—2×12—6=0。将地基并连同杆件ACG、BFJ作为刚片I、杆件DH、EI作为刚片Ⅱ、Ⅲ(图1-5(b))，则刚片I、Ⅱ、Ⅲ由三个虚铰(IⅡ)、(IⅢ)、(ⅡⅢ)两两相连，其中虚铰(ⅡⅢ)由一组平行链杆形成，而虚铰(IⅡ)、(IⅢ)的连接线平行于形成虚铰(ⅡⅢ)的两根平行链杆，可视为三虚铰在同一直线上，体系为瞬变体系。
　　[例1-3] 分析图1-6(a)所示体系的几何组成。
　　[解] 体系的自由度W=3×8—2×10-4=0。根据两元片规则，将地基延伸至固定铰A处，并将地基作为刚片I，将CEF作为等效刚片Ⅱ，DB杆作为刚片Ⅲ，这三个刚片由三个虚铰(IⅡ)、(IⅢ)、(ⅡⅢ)两两相连，如图1-6(b)所示。因形成无穷远处的两个虚铰(IⅢ)、(ⅡⅢ)的两组平行链杆不相互平行，故体系是无多余约束的几何不变体。
　　(a) (b)
　　图1-6
　　[例1-4] 分析图1-7(a)所示体系的几何组成。
　　(a) (b)
　　图1-7
　　[解] 体系的自由度W=3×9—2×12—3=0。根据一元片规则，去除图1-7(a)所示体系的一元片，得图1-7(b)所示体系。再将杆件AB、CE、DF分别作为刚片I、Ⅱ、ⅡⅢ，这三个刚片由三组平行链杆形成的三个无穷远处的虚铰(IⅡ)、(IⅢ)、(ⅡⅢ)两两相连，根据三刚片连接规则，体系为无多余约束的几何可变体系(无穷远处的三个点在一广义直线上)。
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2020-03-29

1构件：具有确定运动的单元体组成的，这些运动单元体称为构件

零件：组成构件的制造单元体

运动副：两构件直接接触的可动联接

构件的自由度：构件的独立运动数目

运动链：若干个构件通过运动副所构成的系统

机架：固定的构件

原动件：机构中做独立运动的构件

从动件：机构中除原动件外其余的活动构件

运动链→机构：将运动链中的一个构件固定，并且它的一个或几个构件作给定的独立运动时，其余构件便随之作确定的运动，这样运动链就成了机构

2机构运动简图：表示机构中各构件间相对运动关系的简单图形。机构运动简图必须与原机械具有完全相同的运动特性。

示意图：只为了表明机械的结构，不按比例来绘制简图

3约束和自由度的关系：增加一个约束，构件就失去一个自由度

4机构具有确定运动的条件：机构自由度等于机构的原动件数

5瞬心：在任一瞬间，两构件的运动都可以看作是绕某一重合点的相对转动，该重合点称为他们的瞬心速度中心

绝对瞬心：运动构件上瞬时绝对速度为零的点

相对瞬心：两运动构件上瞬时绝对速度相等的重合点

6摩擦力增大并不是运动副元素材料间摩擦因数发生了变化，而是运动副元素的几何结构形状发生变化所致。

7摩擦圆：对于一具体的轴颈，r和fv为定值，因此ρ为定值，以轴心O为圆心，ρ为半径做一圆，该圆成为摩擦圆。

8机械自锁：由于摩擦的存在，会出现无论施加多大的驱动力，都不能使机械沿驱动方向产生运动的现象。? 自锁条件：η≤0 机械发生自锁

9连杆机构（低副机构）：若干个构件通过低副联接所组成的机构

10平面四杆机构基本形式：铰链四杆机构

11曲柄：在两连杆中能做整周回转机构

摇杆：只能在一定角度范围内摆动的构件

周转副：将两构件能做360°相对转动的转动副

摆动副：不能将两构件能做360°相对转动的转动副

12铰链四杆机构的曲柄存在条件：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连架杆和机架中有一杆是最短杆

13最短杆为连杆时，该机构为双摇杆机构；最短杆为连架杆时，该机构为曲柄摇杆机构；最短杆为机架时，该机构为双曲柄机构；

14有急回运动：θ≠0时，偏置曲柄滑块机构和导杆机构

无急回运动：对心曲柄滑块机构和双摇杆机构

15死点位置：压力角为90°，传动角为0°。曲柄滑块机构，当滑块为原动件时，存在死点位置。

16凸轮机构（高副机构）：是由凸轮、从动件、机架及附属装置组成的一种高副机构

17齿轮作用：传递空间任意两轴间的运动和动力

齿轮特点：传动功率大，效率高，传动比精确，使用寿命长，工作安全可靠，要求有较高的制造安装精度，且成本高

18共轭齿廓：两齿轮相互接触传动，并能实现预定传动比规律的一对齿廓。（互相啮合的齿廓均为共轭齿廓）

19齿廓啮合基本定律：任一瞬时相互啮合传动的一对齿轮，其传动比都与两啮合齿廓接触点公法线分两齿轮连心线的两线段长成反比。

20啮合节点：两齿廓接触点处公法线与两轮连心线的交点

21一对渐开线圆柱齿轮的重合度定义：实际啮合线段与齿轮法向齿距之比。

增大重合度对提高齿轮传动的承载能力具有重要意义。

重合度随齿数增大而增大。

22一对渐开线标准直齿圆柱齿轮非标准安装时，节圆与分度圆不重合，分度圆的大小取决于模数齿数，节圆大小取决于中心距。

23渐开线齿廓啮合的定传动比性：两齿轮在任意点K啮合，其公法线nn必为定直线，其与O1O2线交点必为定点，则两轮传动比为常数。

24渐开线齿轮传动间的可分性：渐开线齿轮的传动比又与两轮基圆半径成反比。

第四章 平面机构的力分析

1．基本概念： “静力分析”、“动力分析”及“动态静力分析” 、“平衡力”或“平衡力矩”、 “摩擦角”、“摩擦锥”、 “当量摩擦系数”和“当量摩擦角”（引入的意义）、“摩擦圆”。

2．各种构件的惯性力的确定：

①作平面移动的构件；

②绕通过质心轴转动的构件；

③绕不通过质心的轴转动的构件；

④作平面复合运动的构件。

3．机构的动态静力分析的方法和步骤。

4．总反力方向的确定：

根据两构件之间的相对运动(或相对运动的趋势)方向，正确地确定总反力的作用方向是本章的难点之一。

移动副（斜面摩擦、槽面摩擦）：总反力Rxy总是与相对速度vyx 之间呈90°+φ的钝角；

斜面摩擦问题的分析方法是本章的重点之一。

槽面摩擦问题可通过引入当量摩擦系数及当量摩擦角的概念，将其简化为平面摩擦问题。运动副元素的几何形状不同，引入的当量摩擦系数也不同，由此使得运动副元素之间的摩擦力不同。

转动副：总反力Rxy总是与摩擦圆相切。它对铰链中心所形成的摩擦力矩Mfxy=Rxy·ρ。方向与相对角速度ωyx的方向相反。Rxy的确切方向需从该构件的力平衡条件中得到。

平面机构自由度的计算

F=3n-(2pl+ph)

n为机构中活动构件数目；pl为低副数；ph为高副数

*空间机构自由度计算

F=6n-(5p5+ap4+3p3+2p2+p1)

n为机构中活动构件数目；p1为Ⅰ级副；p2为Ⅱ级副；p3为Ⅲ级副；p4为Ⅳ级副；p5为Ⅴ级副。


计算平面机构自由度时注意事项：

1、要正确计算运动副的数目

（1） 由m个构件组成的复合铰链，有（m-1）个转动副。

（2） 如果两构件多处接触构成转动副，且转动轴线重合；或者在多处接触而构成移动副，且移动方向彼此平行；或者两构件构成平面高副，且各接触点公法线彼此重合，则都只能算作一个运动副（一个转动副，一个移动副，一个平面高副）

（3） 如果两构件在多处相接触构成平面高副，而在各接触点处的公法线方向彼此不重合，就构成了复合高副，它相当于一个低副。

2、要除去局部自由度

在有些机构中，某些构件所产生的局部运动并不影响其他构件的运动，则称这种局部运动的自由度为局部自由度。

3、要除去虚约束

在机构中，有些运动副带入的约束对机构的运动只起重复约束作用，特把这类约束称为虚约束。

——带入虚约束发生在下列情况：

1） 机构中，如果用转动副连接的是两构件上运动轨迹相重合的点，则该连接将带入1个虚约束。

2） 机构中，如果用双转动副杆连接的梁运动构件上某两点之间的距离适中保持不变得两点，也将带入1个虚约束。

3） 机构中，不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束为虚约束。?

如：设机构重复部分的构件数为n，低副数为p1，高副数为ph，则重复部分带入的虚约束p为

p=2p1+ph-3n



机构组成原理：任何机构都可以看作由若干个基本杆组一次连接于原动件和机架上而构成的。


基本杆组（阿苏尔杆组，简称杆组）：不能再拆的最简单的自由度为零的构件组。

※在杆组并接时，不能将同一杆组的各个外接运动副接于同一构件上，否则将起不到增加杆组的作用。

组成平面结构的基本杆组条件：

3n-2pl-ph=0

n为基本杆组中的构件数，pl为低副数，ph为高副数。

平面基本杆组中全为低副，则ph=0；

3n-2pl=0或n/2=pl/3

Ⅱ级杆组：由2个构件和3个低副构成的。

Ⅲ级杆组：由4个构件和6个低副且都有一个包含3个低副的构件构成的。

Ⅰ级机构：只由机架和原动件构成的机构（如：杠杆机构、斜面机构）

Ⅱ级机构：由最高级别为Ⅱ级组的基本杆组构成的机构。

Ⅲ级机构：由最高级别为Ⅲ级组的基本杆组组成的机构。

同一机构因所取的原动件不同，有可能成为不同级别的机构；

当机构的原动件确定后，杆组的拆法和机构的级别即为一定。

*高副低代：将机构中的高副根据一定的条件虚拟地以低副加以取代。

进行高副低代必须满足的条件：

（1） 代替前后机构的自由度完全相同；

（2） 代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度完全相同

机械原理考研知识点

第一章 绪论
基本概念：机器、机构、机械、零件、构件、机架、原动件和从动件。
第二章 平面机构的结构分析
机构运动简图的绘制、运动链成为机构的条件和机构的组成原理是本章学习的重点。
1.?机构运动简图的绘制机构运动简图的绘制是本章的重点，也是一个难点。为保证机构运动简图与实际机械有完全相同的结构和运动特性，对绘制好的简图需进一步检查与核对（运动副的性质和数目来检查）。
2.?运动链成为机构的条件判断所设计的运动链能否成为机构，是本章的重点。运动链成为机构的条件是：原动件数目等于运动链的自由度数目。机构自由度的计算错误会导致对机构运动的可能性和确定性的错误判断，从而影响机械设计工作的正常进行。机构自由度计算是本章学习的重点。准确识别复合铰链、局部自由度和虚约束，并做出正确处理。(1)?复合铰链复合铰链是指两个以上的构件在同一处以转动副相联接时组成的运动副。正确处理方法：k 个在同一处形成复合铰链的构件，其转动副的数目应为 (k-1)个。(2)?局部自由度局部自由度是机构中某些构件所具有的并不影响其他构件的运动的自由度。局部自由度常发生在为减小高副磨损而增加的滚子处。正确处理方法：从机构自由度计算公式中将局部自由度减去，也可以将滚子及与滚子相连的构件固结为一体，预先将滚子除去不计，然后再利用公式计算自由度。(3)?虚约束虚约束是机构中所存在的不产生实际约束效果的重复约束。正确处理方法：计算自由度时，首先将引入虚约束的构件及其运动副除去不计，然后用自由度公式进行计算。虚约束都是在一定的几何条件下出现的，这些几何条件有些是暗含的，有些则是明确给定的。对于暗含的几何条件，需通过直观判断来识别虚约束；对于明确给定的几何条件，则需通过严格的几何证明才能识别。
3.?机构的组成原理与结构分析机构的组成过程和机构的结构分析过程正好相反，前者是研究如何将若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上，以组成新的机构，它为设计者进行机构创新设计提供了一条途径；后者是研究如何将现有机构依次拆成基本杆组、原动件及机架，以便对机构进行结构分类。

简述平面机构运动简图的画法

平面机构是一种常见的机械结构，它由若干个连杆和固定点组成。平面机构运动简图是用简单的几何图形表示一个平面机构的运动轨迹和运动状态，是设计和分析机械结构的重要工具。下面是平面机构运动简图的画法：
确定机构的运动副类型：平面机构根据运动副类型的不同，可以分为旋转副、滑动副和万向副等。在画平面机构运动简图时，需要先确定机构的运动副类型，以选择合适的简图表示方法。
绘制机构的基本结构：根据机构的实际结构，绘制出机构的基本结构图。基本结构图通常是由连杆和固定点组成的，它反映机构的构成和运动形式。
标记机构的运动状态：在基本结构图上，标记机构的运动状态。例如，可以标记连杆的角度、长度、位置等信息，以反映机构的运动状态和位置。
绘制机构的运动轨迹：根据机构的运动状态，绘制出机构的运动轨迹。运动轨迹通常是用曲线或线段表示，它反映机构的运动路径和运动范围。
绘制机构的速度和加速度：根据机构的运动状态和轨迹，计算机构的速度和加速度，并在简图中标记出来。速度和加速度是机构设计和分析中的关键参数，它们反映机构的运动特性和稳定性。
补充其他必要信息：根据需要，可以在简图中补充其他必要信息，例如力的方向、大小和作用点等信息，以便于机构设计和分析。
总之，平面机构运动简图是设计和分析机械结构的重要工具。在画平面机构运动简图时，需要确定机构的运动副类型，绘制机构的基本结构图，标记机构的运动状态，绘制机构的运动轨迹，计算机构的速度和加速度，并补充其他必要信息。平面机构运动简图的画法简单直观，能够帮助工程师和设计师更好地理解和分析机械结构的运动特性和性能。

机械原理与设计的内 容

一、平面机构结构分析[要求]了解平面机构的组成及其运动简图，掌握平面机构自由度的计算1. 理解平面运动副及其分类，了解机构引入运动副之后运动所受到的约束。2. 了解平面机构的组成，掌握机构运动简图的绘制。3. 掌握平面机构的自由度计算，并应注意有复合铰链、局部自由度、虚约束存在时的自由度计算。二、平面连杆机构[要求]掌握平面连杆机构的基本类型和特性，并掌握平面四杆机构的常用设计方法。1. 了解平面连杆机构组成和应用，基本型式和演化。2. 熟练掌握平面连杆机构的基本特性与知识点（存在曲柄的条件、急回特性、压力角和传动角以及死点位置）。3. 掌握用图解法平面四杆机构的设计方法（按给定的行程速比系数设计四杆机构、按给定连杆位置设计四杆机构）。三、凸轮机构[要求] 了解凸轮机构的类型和应用和从动件常用运动规律，掌握按给定运动规律设计盘形凸轮轮廓曲线。1. 了解凸轮机构的类型和应用。2. 理解从动件常用运动规律（等速运动规律、等加速和等减速运动规律、余弦加速度运动规律、正弦加速度运动规律）3. 掌握用图解法按给定运动规律设计盘形凸轮轮廓曲线。设计凸轮机构应注意的问题（基圆半径，压力角和滚动半径的选择）。四、 螺纹联接[要求]了解螺纹的种类和应用及其主要参数，掌握螺纹副的受力分析、效率和自锁，熟悉掌握强度设计计算。1. 了解螺纹的形成、主要参数、种类和应用。2. 理解螺纹副的受力分析、效率和自锁。3. 掌握螺纹联接的基本类型和强度设计计算（松螺栓联接、受横向载荷的紧螺栓联接、受轴向载荷的紧螺栓联接）。五、带传动和链传动[要求]了解带传动和链传动的类型、结构和工作特性分析，掌握三角胶带传动的选择计算和套筒滚子链传动的选择计算。1. 了解带传动的类型和应用。带传动的工作特性分析（受力分析、应力分析、弹性滑动及打滑）。2. 掌握三角胶带传动的选择计算。3. 理解链传动的类型、结构及标准化。链传动的运动不均匀性。4. 掌握套筒滚子链传动的选择计算。套筒滚子链链轮。六、齿轮传动[要求]掌握直齿圆柱齿轮传动的啮合基本原理、材料、失效形式、受力分析和轮齿的强度计算。了解斜齿圆柱齿轮、锥齿轮和蜗杆传动的啮合特点。1. 理解齿轮传动的特点和分类。齿廓啮合的基本定律。渐开线和渐开线齿廓的啮合性质。熟练掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮各部分名称、几何参数及尺寸计算。2. 理解渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合和连续传动的条件。渐开线齿轮的切齿方法、根切现象及最少齿数。3. 掌握轮齿的失效形式和齿轮材料。直齿圆柱齿轮的强度计算（受力分析、载荷计算、轮齿弯曲强度计算和齿面接触强度计算）。4. 理解标准斜齿圆柱齿轮的齿廓曲面、法面参数与端面参数的关系、几何尺寸计算、当量齿数及优缺点。5. 了解直齿圆锥齿轮的齿廓曲面、背锥、当量齿数及几何尺寸计算蜗杆传动的特点和类型。蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算七、轮系、减速器[要求]掌握轮系的基本类型和传动比计算。了解单级圆柱齿轮减速器的典型结构和润滑。1. 理解轮系的功用和分类。掌握定轴轮系及其传动比的计算。2. 熟练掌握周转轮系及其传动比的计算。3.了解普通减速器（类型、结构和润滑）。八、轴、轴毂联接和联轴器[要求]掌握轴的分类、结构、轴径的计算。了解轴毂联接的类型、特点和选用。联轴器和离合器的主要类型、结构、标准和选用概述。1. 了解轴的功用、分类、材料和结构。掌握轴的强度计算。2. 了解轴毂联接（键联接、过盈配合联接、弹性环联接、无键联接及销联接，其中主要介绍平键联接及其强度计算）。3. 了解联轴器和离合器的类型和应用。几种常用联轴器和离合器的结构。九、轴承[要求]了解掌握轴承的类型、结构和特点。掌握非液体摩擦滑动轴承的校核计算和向心球轴承的选择计算。1. 了解轴承的主要类型、结构和材料。2. 掌握非液体摩擦滑动轴承的校核计算。3. 了解滚动轴承的类型、特点、代号及选择。滚动轴承的额定寿命、额定;动载荷及额定静载荷。4. 掌握向心球轴承的寿命和承载能力的计算。

960机械原理

960机械原理如下：
机构的结构分析，该章内容属于北交考试的重难点，图形比较复杂，且将自由度计算和确定机构级别一起考察，难度偏大。所以大家多加强练习，将机械原理必刷660上的题目（尤其图形较为复杂的）一定完全搞懂，记住一些特殊的虚约束及高副低代模型。
平面机构的运动分析，主要考察矢量图解法，以复杂的平面连杆机构为主，从历年真题来看，一定会考多杆机构的矢量图解法，这是要求很高的，所以建议大家在做以矢量图解法的题目为主，难题一定要做，不要有畏难情绪。
齿轮机构及其设计，该章内容出题人的手法比较常规，且题型相对稳定，大家记住最基本的公式，对应的多练习关于直齿轮计算的题目，尤其涉及重合度的问题一定要认真做，啮合图一定要自己上手多画几个，熟悉套路后很容易得分。
齿轮系及其设计，轮系的两极分化比较严重，很多人缺乏想象能力，不会划分轮系，所以建议大家学会如何划分轮系，在对此有一个清晰的认识以后，再结合大壳老师的刷题班把题目一个个吃透，该章内容只要吃透，考试在计算不出错的情况下，一定会拿满分。
重要性
按机械原理的传统研究方式，一般不考虑构件接触面间的间隙、构件的弹性或温差变形以及制造和装配等所引起的误差。这对低速运转的机械一般是可行的。但随着机械向高速、高精度方向发展，还必须研究由上述因素引起的运动变化。
因而从40年代开始，又提出了机构精确度问题。由于航天技术以及机械手和工业机器人的飞速发展，机构精确度问题已越来越引起人们的重视，并已成为机械原理的不可缺少的一个组成部分。

821考研科目

821考研科目：《机械设计基础》（含机械原理和机械设计）。
一、考试要求；
机械设计基础（含机械原理和机械设计）适用于重庆工商大学机械工程专业研究生招生专业课考试。
课程重点要求考生系统深入地掌握机械原理和机械设计的基本知识、基本理论和基本设计计算方法，并且能灵活运用。重点考察分析与解决常用机构、通用机械零部件和简单机械装置设计问题的能力。
二、考试形式与题型：
考试为闭卷，考试时间180分钟，满分为150分，试卷题型包括简答题、计算题、分析题等。
三、考试内容：
（一） 平面机构的结构分析：
1. 机构的构成： 运动副的概念和运动副的类型； 运动链； 机构。
2. 机构运动简图： 常用机构运动简图符号； 平面机构运动简图的识别与绘制。
3. 机构具有确定运动的条件： 机构自由度的概念； 机构具有确定运动的条件；平面机构的自由度计算方法。
4. 机构组成原理： 基本杆组的概念；机构组成原理； 机构的结构分类及结构分析。
（二） 平面机构运动分析及力分析：
1. 速度瞬心法： 瞬心的定义； 平面机构瞬心位置的确定； 瞬心在平面机构速度分析中的应用。
2. 矢量方程图解法 II 级机构运动分析： 矢量方程图解法的基本原理；应用矢量方程图解法对平面 II 级机构进行速度分析。
3. 考虑摩擦时机构受力分析： 常见平面运动副(移动副、转动副、高副)中总反力作图分析；考虑摩擦时平面机构的受力分析与平衡力计算。

现实中的平面四杆机构,并分析它的运动,计算自由度

由若干刚性构件通过低副(转动副﹑移动副)联接﹐而各构件上各点的运动平面相互不平行的机构﹐又称空间低副机构。在空间连杆机构中﹐与机架相连的构件常相对固定的轴线转动﹑移动﹐或作又转又移的运动﹐也可绕某定点作复杂转动﹔其馀不与机架相连的连杆则一般作复杂的空间运动。利用空间连杆机构可将一轴的转动转变为任意轴的转动或任意方向的移动﹐也可将某方向的移动转变为任意轴的转动﹐还可实现刚体的某种空间移位或使连杆上某点轨迹近似於某空间曲线。与平面连杆机构相比﹐空间连杆机构常有结构紧凑﹑运动多样﹑工作灵活可靠等特点﹐但设计困难﹐制造较复杂。空间连杆机构常应用於农业机械﹑轻工机械﹑纺织机械﹑交通运输机械﹑机床﹑工业机器人﹑假肢和飞机起落架中。
类型 空间连杆机构常指单自由度空间闭链(见运动链)机构﹐但是随著工业机器人和假肢技术的发展﹐多自由度空间开链机构也有不少用途。单自由度单环平面连杆机构只含4个转动副﹐而单自由度单环空间连杆机构所含转动副应为7个﹐此即空间七杆机构。空间连杆机构中采用多自由度的运动副如球面副或圆柱副时﹐所含构件数即可减少而形成简单稳定的空间四杆机构或三杆机构。为了表明空间连杆机构的组成类型﹐常用R﹑P﹑C﹑S﹑H分别表示转动副﹑移动副﹑圆柱副﹑球面副﹑螺旋副。一般空间连杆机构从与机架相连的运动副开始﹐依次用其中的一些符号来表示。常用空间四杆机构的组成类型有RSSR﹑RRSS﹑RSSP和RSCS机构(图1 常用空间四杆机构的组成类型 )。这些机构因含有两个球面副﹐结构比较简单﹐但绕两球心连线自由转动的局部自由度影响高速性能。所有转动副轴线汇交一点的球面四杆机构(图2 球面四杆机构 )﹐也是一种应用较广的空间连杆机构﹐如万向联轴节机构。此外﹐还有某些特殊空间连杆机构﹐如贝内特机构﹐其运动副轴线夹角和构件尺度要求满足某些特殊关系。
运动分析和综合 空间连杆机构的分析综合均较平面连杆机构复杂困难﹐这在很大程度上影响空间连杆机构的推广应用。研究空间连杆机构的方法有以画法几何为基础的图解法和运用向量﹑对偶数﹑矩阵和张量等数学工具的解析法。图解法有一定的局限性﹐应用较多的是便於电子计算机运算的解析法。空间连杆机构分析中重要而又困难的问题是位移分析。对多於 4杆的空间连杆机构﹐由输入求输出位移时因中间运动变量不易避开或消去﹐一般要用数值迭代法联解多个非线性方程式或求解高次代数方程式。对最难进行位移分析的空间7R 机构﹐由输入求输出位移的代数方程式高达32次。对空间连杆机构进行运动综合的基本问题是﹕当主动件运动规律一定时﹐要求连架从动件能按若干对应位置或近似按某函数关系运动﹔要求连杆能按若干空间位置姿态运动而实现空间刚体的导引﹔要求连杆上某点能近似沿给定空间曲线运动。由於这些问题和平面连杆机构的综合问题相仿﹐所以平面的巴默斯特尔理论可解析地推广於空间刚体的导引问题和其他运动综合问题。此外尚有利用机构封闭性等同条件建立设计方程式和采用优化技术等综合方法。
平面四杆机构实例之一，碎石机。原动件杆1逆时针方向转动，经杆2传动，使压板3逆时针方向转动压碎石块。
杆1、杆2、杆3 为活动构件，n=3A、B、C、D 共4个回转副，低副数PL =4无高副，PH =0自由度 F =3n -2PL -PH =3x3 -2x4 -0 =1