
【機】 kinematic of machinery
institution; organization; framework; house; machine; mechanism; organ; outfit
setup; wheel
【化】 mechanism
【醫】 institution; mechanism; organization
imitate; knowledge; learn; mimic; school; study; subject of study
機構學(Mechanism)是機械工程的核心分支,研究機械系統中構件間相對運動規律與動力傳遞原理。其核心内容包括機構的結構分析、運動學(位置/速度/加速度)及動力學(力/力矩傳遞),旨在設計高效可靠的機械裝置。
機構學聚焦由剛性構件(如連杆、齒輪、凸輪)通過運動副(轉動副、移動副等)連接而成的系統。其核心任務是:
基于圖論與旋量理論,分析自由度(DOF)與約束條件,如平面機構自由度公式:
$$
F = 3(n-1) - 2P_L - P_H
$$
其中 ( n ) 為構件數,( P_L ) 為低副數,( P_H ) 為高副數。
通過解析法(矢量方程)或數值法(矩陣運算)求解機構位置方程,實現精确路徑控制。
應用拉格朗日方程或牛頓-歐拉法建立動力學方程,優化機構慣性參數與彈性變形。
中文術語 | 英文術語 |
---|---|
機構學 | Mechanism |
運動副 | Kinematic Pair |
自由度 | Degree of Freedom (DOF) |
連杆機構 | Linkage Mechanism |
凸輪機構 | Cam Mechanism |
權威參考來源:
- 中國機械工程學會《機構學與機械動力學》專題報告(cmes.org/mechanism)
- 清華大學機械工程系《機械原理》教材(第5章)
- 國際機構學與機器科學聯合會(IFToMM)術語标準(iftomm.org/terminology)
機構學是機械工程領域的重要分支學科,主要研究機械系統中機構的組成、運動規律及動力特性。以下是其核心内容的詳細解釋:
機構學以機械系統中的機構為研究對象,涵蓋由構件(如連杆、齒輪、凸輪等)通過運動副(如鉸鍊、滑動副等)連接而成的系統。這些機構通過傳遞或轉換運動實現特定功能,例如平面連杆機構、齒輪機構、機器人多自由度機構等(、、)。
結構學
研究機構的拓撲組成,包括構件與運動副的類型、數量及連接方式。例如,分析機構的自由度(如平面機構自由度公式 $F=3n-2P_L-P_H$,其中$n$為活動構件數,$P_L$和$P_H$分别為低副與高副數量)。
運動學
分析機構在運動中的位移、速度、加速度變化規律,例如凸輪輪廓設計對從動件運動軌迹的影響(、)。
動力學
研究機構在受力狀态下的運動特性,涉及質量、慣性力及能量傳遞等問題,如機械臂的動态穩定性分析(、)。
傳統機構學主要關注剛體構件的運動規律,而現代機構學已擴展至柔性機構、仿生機構及機器人機構等領域。例如,工業機器人中的多自由度關節設計即基于空間機構學理論。
如需了解更多,可參考豆丁網《高等機構學》課件,或機械原理教材中的機構分析章節。
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