
【机】 kinematic of machinery
institution; organization; framework; house; machine; mechanism; organ; outfit
setup; wheel
【化】 mechanism
【医】 institution; mechanism; organization
imitate; knowledge; learn; mimic; school; study; subject of study
机构学(Mechanism)是机械工程的核心分支,研究机械系统中构件间相对运动规律与动力传递原理。其核心内容包括机构的结构分析、运动学(位置/速度/加速度)及动力学(力/力矩传递),旨在设计高效可靠的机械装置。
机构学聚焦由刚性构件(如连杆、齿轮、凸轮)通过运动副(转动副、移动副等)连接而成的系统。其核心任务是:
基于图论与旋量理论,分析自由度(DOF)与约束条件,如平面机构自由度公式:
$$
F = 3(n-1) - 2P_L - P_H
$$
其中 ( n ) 为构件数,( P_L ) 为低副数,( P_H ) 为高副数。
通过解析法(矢量方程)或数值法(矩阵运算)求解机构位置方程,实现精确路径控制。
应用拉格朗日方程或牛顿-欧拉法建立动力学方程,优化机构惯性参数与弹性变形。
中文术语 | 英文术语 |
---|---|
机构学 | Mechanism |
运动副 | Kinematic Pair |
自由度 | Degree of Freedom (DOF) |
连杆机构 | Linkage Mechanism |
凸轮机构 | Cam Mechanism |
权威参考来源:
- 中国机械工程学会《机构学与机械动力学》专题报告(cmes.org/mechanism)
- 清华大学机械工程系《机械原理》教材(第5章)
- 国际机构学与机器科学联合会(IFToMM)术语标准(iftomm.org/terminology)
机构学是机械工程领域的重要分支学科,主要研究机械系统中机构的组成、运动规律及动力特性。以下是其核心内容的详细解释:
机构学以机械系统中的机构为研究对象,涵盖由构件(如连杆、齿轮、凸轮等)通过运动副(如铰链、滑动副等)连接而成的系统。这些机构通过传递或转换运动实现特定功能,例如平面连杆机构、齿轮机构、机器人多自由度机构等(、、)。
结构学
研究机构的拓扑组成,包括构件与运动副的类型、数量及连接方式。例如,分析机构的自由度(如平面机构自由度公式 $F=3n-2P_L-P_H$,其中$n$为活动构件数,$P_L$和$P_H$分别为低副与高副数量)。
运动学
分析机构在运动中的位移、速度、加速度变化规律,例如凸轮轮廓设计对从动件运动轨迹的影响(、)。
动力学
研究机构在受力状态下的运动特性,涉及质量、惯性力及能量传递等问题,如机械臂的动态稳定性分析(、)。
传统机构学主要关注刚体构件的运动规律,而现代机构学已扩展至柔性机构、仿生机构及机器人机构等领域。例如,工业机器人中的多自由度关节设计即基于空间机构学理论。
如需了解更多,可参考豆丁网《高等机构学》课件,或机械原理教材中的机构分析章节。
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