清华大学机械原理各章重点、难点总结(2)
本站小编 免费考研网/2018-04-09
需要指出的是：在求解出平衡质量之后，设计工作并未完成，还需要在该零件图的相应位置上添加上这一平衡质量，或在其相反方向上减去这一平衡质量，才算完成了平衡设计的任务
。
2. 刚性转子的平衡试验
当D/b≥5时，可在平衡架上进行静平衡试验。
当D/b<5时，则需要在动平衡机上进行动平衡试验。
绝对平衡的转子是不存在的，在实际工作中过高的要求也是不必要的。实际运转中的转子在通过平衡设计及平衡试验后，它的偏心距或质径积应小于其许用偏心距或许用质径积。这时
，即可保证转子安全运转。
3. 机构的平衡
对于存在有平面运动和往复运动构件的一般平面机构，它们的惯性力和惯性力矩不能在构件内部平衡，只能在机架上对整个机构进行平衡。本部分重点掌握采用质量静替代法计算平衡
质量，进行机构惯性力的平衡设计。
第12章 机械的效率
效率是衡量机械性能优劣的重要指标，而一部机械效率的高低在很大程度上取决于机械中摩擦所引起的功率损耗。研究机械中摩擦的主要目的在于寻找提高机械效率的途径。机械的自锁问题
及移动副自锁条件的求解是本章的难点之一。
1.总反力方向的确定
根据两构件之间的相对运动(或相对运动趋势)方向，正确地确定总反力的实际作用方向是本章解题的难点之一。
由于摩擦力总是与相对运动(或相对运动趋势)的方向相反，因此，对移动副来说，总反力Rxy总是与相对速度vyx 之间呈90°+φ的钝角；对转动副来说，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的方向总是与相对角速度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。
2. 移动副中摩擦问题的分析方法
移动副中平面摩擦问题的分析方法是研究摩擦问题的基础，而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，其原因不是摩擦系数发生了变化，而是由于法向反力不同，由此使得运动副元素之间的摩擦力不同。
3. 自锁现象及自锁条件的判定
无论驱动力多大，机械都无法运动的现象称为机械的自锁。其原因是由于机械中存在摩擦力，且驱动力作用在某一范围内。
一个自锁机构，只是对于满足自锁条件的驱动力在一定运动方向上的自锁；而对于其他外力，或在其他运动方向上则不一定自锁。因此，在谈到自锁时，一定要说明是对哪个力，在哪
个方向上自锁。自锁条件可用以下3种方法求得：
(1) 对移动副，驱动力位于摩擦角之内；对转动副，驱动力位于摩擦圆之内。
(2) 令工作阻力小于零来求解。对于受力状态或几何关系较复杂的机构，可先假定该机构不自锁，用图解解析法或解析法求出工作阻力与主动力的数学表达式，然后再令工作阻力小于零，解
此不等式，即可求出机构的自锁条件。
(3) 利用机械效率计算式求解，即令η<0。这种方法比方法(2)复杂，当机构由多个子机构组成时，若用整个机构的机械效率求解时，可能会出现“负负得正”的问题，而得出错误的结果。
第13章 机械系统总体方案设计
本章要重点掌握机械总体方案设计阶段的设计内容和设计思想。
1. 机械总体方案设计阶段的设计内容
机械总体方案设计是机械产品设计中十分重要的一环，它主要包括以下内容：
(1) 执行系统的方案设计。执行系统的方案设计是机械总体方案设计的核心。
(2) 传动系统的方案设计。传动系统方案设计是机械总体方案设计的重要组成部分。
(3) 在方案评价的基础上，进行方案决策，绘制机械总体方案运动简图，并编写设计计算说明书。
2. 机械总体方案设计阶段的设计思想
要创造性地完成总体方案的设计工作， 设计者的设计思想至关重要。本章简要介绍了现代设计思想、系统工程思想和工程设计思想的概念和内涵，读者特别要注意掌握现代设计与传统
设计的区别，以避免陷入传统的经验性、狭窄的专业范围、定型的思维方式、主观的直接决策和过早地进入封闭的常规设计。需要指出的是，现代设计的观念是随着科学技术的发展不断变化
的，读者应在学习和工作过程中密切注视有关科学技术的发展动向，不断拓宽自己的知识视野。
第14章 机械执行系统的方案设计
机械执行系统的方案设计，包括功能原理设计、运动规律设计、执行机构的型式设计、执行系统的协调设计、执行机构的尺度设计、方案的评价与决策等内容。执行系统方案设计是机械系统
总体方案设计的核心，也是本课程学习的重点章节。
掌握执行系统方案设计的具体方法，通过学习培养创新意识和创新设计能力，是本章学习的重点。
1. 功能原理设计
实现同一功能要求，可以有许多不同的工作原理。选择的工作原理不同，执行系统的方案也必然不同，必有优、劣、繁、简之分。功能原理设计的任务，就是根据预期实现的机械功能
，构思出所有可能的功能原理，加以分析比较，从中选择出既能很好地满足功能要求，工艺动作又简单的工作原理。
2. 运动规律设计
实现同一工作原理，可以采用不同的运动规律。选择的运动规律不同，执行系统的方案也必然不同。运动规律设计的任务，就是根据工作原理所提出的工艺要求，构思出能够实现该工
艺要求的各种运动规律，然后从中选取最为简单适用的运动规律，作为机械的运动方案。
3. 执行机构的型式设计
执行机构的型式设计的任务，就是根据各基本动作或功能的要求，选择或构思出所有能实现这些动作或功能的机构，从中找出最佳方案。
这部分内容既是本章的重点，也是本章的难点。
1) 执行机构型式设计的原则
执行机构型式设计的原则，教程中列出了8条，这8条原则大体可分为两类：第一类是设计时必须满足的要求，这类原则是硬指标，必须予以考虑、不能打折扣。第二类是机构型式设计
的一般原则，这类原则通常对各种机械产品的设计都适用，但不可能在每次设计中都面面俱到，使每条原则都达到其高标准。
上述原则中，有些是互相制约的，有时甚至是互相矛盾的。所以，在对某一具体的执行系统进行机构型式设计时，应根据设计对象的具体情况，综合考虑，统筹兼顾，抓住主要矛盾，
有所侧重。
2) 执行机构型式设计的方法
执行机构型式设计的方法有两大类，即机构的选型和机构的构型。他们既有区别，又有联系。
(1） 机构的选型
这是目前进行执行机构型式设计最常采用的方法，也是要求读者熟练掌握的内容。关于选型的方法，教程中介绍了两种：其一，是按照执行构件所需的运动特性进行机构选型。这种方
法是通过发散思维，方便、直观，使用普遍。其二，是按照动作功能分解与组合原理进行机构选型。这种方法为设计者寻求多种可供分析和选择的方案提供了一条有效的途径。由于该方法的
表达模式有利于用计算机存储、分析和选择，因此具有广阔的应用前景。
(2） 机构的构型
同选型相比，构型更具创造性。机构的构型方法很多，教程中介绍了扩展、组合和变异3种常用方法。构型是一种拓宽思路的创新设计，具有相当大的灵活性，但这种创新决不是凭空想
像。构型是指重新构筑机构的型式，既然是重构，就必然有依据。其依据之一就是以通过选型所得到的基本机构为基础，去重新构筑机构型式，创造新机构。
执行系统的协调设计
执行系统的协调设计是一个系统工程，在目前的学习阶段，主要要求读者能对这类机械的执行系统进行协调设计，即进行运动循环图的设计，掌握运动循环图的绘制依据、绘制方法，
掌握运动循环图的功能。 机械的运动循环图是将机械中各执行机构的运动循环按照同一时间或转角比例尺来绘制的。由于机械在主轴或分配轴转动一周或若干周内完成一个运动循环，所以
运动循环图通常以主轴或分配轴的转角为坐标来编制。虽然运动循环图的主要功能是表示出机械中各执行机构之间的相互配合关系，以保证各执行构件动作的相互协调，使机械顺利实现预期
的工艺动作，但同时它也为进一步设计各执行机构的运动尺寸以及机械系统的安装和调试提供了重要依据。因此，它在机械执行系统的方案设计中占有重要地位。
这部分内容是本章的重点之一。
5. 方案评价与决策
评价就是从多种方案中寻求一种既能实现预期功能要求，又结构简单、性能优良、价格低廉的设计方案。机械执行系统的方案设计是一个多解性问题。面对多种设计方案，设计者必须
经过科学的评价和决策，才能获得最满意的方案。
要进行方案评价，首先需要建立合理的评价指标和科学的评价体系。进行评价还需要选择合适的评价方法。
第15章 机械执行系统的方案设计和原动机选择
本章的重点在于传动系统的方案设计。
传动系统介于原动机和执行系统之间，传动系统的方案设计通常是在确定了执行系统和原动机的预选方案后进行。它主要包括传动类型的选择、传动路线的拟定和传动链中机构顺序的
安排以及各级传动比的合理分配。
1传动类型的选择
传动类型的选择是本章的难点。传动类型选择的好坏，是决定传动方案是否可行，能否达到令人满意的效果的重要因素之一。要做好传动类型的选择，特别要注意以下两个问题。
1) 尽可能多地了解传动类型
减速是传动系统的主要功能之一，在进行传动系统减速部分的方案设计时，若只要求起减速作用，则可优先选择定型的标准减速器，只有在选不到合适的标准减速器时，才自行设计减
速装置。
2) 根据实际情况灵活运用传动类型的选取原则
教程中给出了传动类型选择的基本原则，仅仅熟记这些原则是远远不够的，还必须逐渐学会根据实际情况灵活运用这些原则。具体地说，具体地说，在选择传动类型时应考虑初选的执
行系统方案的工作情况、初选的原动机的工作情况以及机械的工作环境和场地情况等。
2传动路线的拟定和传动链中各机构顺序的安排
选择不同的传动路线，传动链中各机构顺序安排的不同，将会产生不同的传动方案，直接影响传动系统的传动性能和成本。因此，传动路线的拟定和传动链中各机构的安排顺序，也是
传动系统设计的一个重点。
3合理分配传动比
将传动系统的总传动比合理地分配至各级传动装置，是传动系统方案设计中的重要一环。
要合理分配传动比，首先要保证所分配的传动比不超过各类传动机构允许的最大值。其次，要考虑设计对象的具体设计要求，这是传动比分配中的难点。
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