機構學

機構學

機構學是著重研究機械中機構的結構和運動等問題的學科,是機械原理的主要分支。是研究各種機械中有關機構的結構、運動和受力等共性問題的一門學科。

正文


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機構學是著重研究機械中機構的結構和運動等問題的學科,是機械原理的主要分支。研究各種機械中有關機構的結構、運動和受力等共性問題的一門學科。研究內容分兩個方面:第一是對已有機構的研究,即機構分析(結構分析,運動分析和動力分析);第二是按要求設計新的機構,即機構綜合(結構綜合,運動綜合和動力綜合)。

研究內容


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傳統的機構學把機構的運動(例如旋螺母的運動)看作只與其幾何約束方式有關,而與受力、質量和時間等無關。這樣,在19世紀中葉,機構學就從一般力學中獨立出來,並日益發展。機構學的研究內容是對各種常用機構如連桿機構(見平面連桿機構和空間連桿機構)、凸輪機構齒輪機構(見齒輪傳動)、差動機構、間歇運動機構、直線運動機構、螺旋機構(見螺旋傳動)和方向機構等的結構和運動,以及這些機構的共性問題,在理論上和方法上進行機構分析和機構綜合。
機構分析包括結構分析和運動分析兩部分。前者研究機構的組成並判定其運動可能性和確定性;後者考察機構在運動中位移、速度和加速度的變化規律,從而確定其運動特性。掌握機構分析的方法對於如何合理使用機器、驗證機械設計是否完善等是必不可少的,所以機構分析也是機構綜合的基礎。但是綜合有時不存在唯一解,因而機構分析和綜合往往是不可逆的。
設計新機器時,先要考慮兩個問題:一是為了完成某一工藝或生產要求採取什麼運動,這屬於專業問題;二是採用什麼機構來實現這種運動,這是機構綜合問題。所謂機構綜合就是根據要求實現的運動選定機構的結構類型,確定機構的幾何尺寸,亦即進行機構的結構綜合和運動綜合,然後畫出能夠實現所求運動的機構運動簡圖。對於高速或高精度的機構,為更好地符合實際情況,還應考慮構件彈性和運動副間隙等實際因素的動力分析和動力綜合。

發展


機構分析和綜合的方法過去大多採用圖解法,現代由於機構的計算機輔助設計和優化設計的發展,解析法也得到越來越廣泛的應用。

相關學科


機械學傳熱學、工效學、機械動力學、摩擦學、汽車力學、地面車輛力學、燃燒學、機械製圖、工程熱力學人機工程學系統工程學

參考資料


[1]大科普網 http://www.ikepu.com/machinery/machinery_branch/machine_drawing_total.htm
[2]價值中國網 http://www.chinavalue.net/Wiki/ShowContent.aspx?TitleID=147246