机械运动知识点总结

机械运动知识点总结（精选8篇）

机械运动知识点总结 篇1

一、运动和静止

1、机械运动

①、运动是宇宙中的普遍现象,运动是绝对的（宇宙间一切物体都在运动），静止是相对的（绝对不动的物体是不存在的），物体的运动和静止是相对的。

②、机械运动:物理学中，把一个物体相对于另一个物体位置的变化叫作机械运动。

③、判断物体是运动还是静止

一看:选哪个物体作参照物； 二看:被判断物体与参照物之间是否发生位置变化。

2、参照物 ①、定义:物体是运动还是静止,要看以哪个物体做标准,这个被选做标准的物体叫参照物 Ⅰ 参照物是被假定不动的物体

Ⅱ 研究对象不能做参照物，参照物可以任意选取，运动和静止的物体都可以作为参照物。

Ⅲ 同一物体是运动还是静止取决于所选参照物

Ⅳ 研究地面上的物体的运动，常选地面或固定在地面上的物体为参照物。②、参照物的特点：客观性--假定性--多重性--任意性

③、相对运动：研究的对象相对于选定的参照物位置发生了改变。

相对静止：研究的对象相对于选定的参照物位置不变。

二、运动的快慢

1、速度

它的速度就大；物体运动的慢，它的速度就小。

速度的定义：速度等于运动物体在单位时间内通过的路程。②、公式： v=s/t ； 速度=总路程/总时间

S→路程→米m、千米km； t→时间→秒s、小时h ；

v→速度→米每秒m/s、千米每小时km/h ③、公式的变形：s=vt ； t=s/v

④、单位换算：1m/s=3.6km/h ；1km/h=1/3.6 m/s；1m/s＞1km/h。⑤、比较物体运动快慢的方法：

Ⅰ 在相等的时间内，通过路程长的物体运动得快，通过路程短的物体运动得慢。

Ⅱ 通过相等的路程，所用时间短的物体运动得快，所用时间长的物体运动得慢。

Ⅲ 在运动的时间、通过的路程都不相等的情况下，1s内通过的路程长的物体运动得快，通过的路程短的物体运动得慢。⑥、使用公式时的注意事项：

Ⅰ 公式中s、v、t必须对应同一对象、同一运动时段。Ⅱ 运动公式必须注意单位匹配。

Ⅲ 由于每个物理量要受到另外两个物理量的制约，在条件不足时不能乱下结论。

⑦、匀速直线运动：物体沿着直线快慢不变的运动叫做匀速直线运动。做匀速直线运动的物体速度是一个定值。速度的大小与路程、时间的选择无关。不能认为速度与路程成正比匀速直线运动的图像：

Ⅰ 路程-时间图像（s-t图像）：它表示路程随时间的变化规律。

匀速直线运动的路程--时间图像是一条直线。

Ⅱ 速度-时间图像（v-t图像）：它表示物体的速度跟时间的关系。

由于匀速直线运动的速度不随时间而改变，它的图像是平行于时

间轴的一条直线。

速度与时间值成反比。

⑧、变速运动：物体运动速度改变的运动。常见的运动都是变速运动。在s-t图象中，图像是“直线型”，代表“匀速运动”； 图像是“曲线型”，代表“变速运动”； 曲线变化趋平，表示速度变小；曲线变化趋陡，表示速度变大。

⑨、平均速度：平均速度是描述做变速运动的物体在某一段路程或某一段时间内运动平均快慢程度的物理量。说到某一物体的平均速度一定要指明是在哪段路程内的平均速度。⑩、比较匀速直线运动和变速直线运动： Ⅰ 匀速直线运动：速度不变的直线运动。

匀速直线运动的特点：在任何相等的时间内，通过的路程都相等。Ⅱ 变速直线运动：速度大小经常变化的直线运动。

特点：在相等的时间内，通过的路程并不相等。Ⅲ平均速度不是速度的算术平均值：

①.如果列车前一半的路程的平均速度为V1，后一半路程的平均速度为V2，则全程的平均速度是：V=（2*V1*V2）/（V1+ V2）

②.如果列车前一半时间的平均速度是V3，后一半时间的平均速度为V4,则全程的平均速度是：

V=(S1+S2)/t=(V3*t/2+V4*t/2)/t=(V3+V4)/2

三、测平均速度

1、比较不同物体运动快慢的3种方法： ①、分别求出它们的速度进行比较。

②、比较物体运动相同时间所通过的路程的长短。③、比较物体运动相同路程所用时间的长短。

四、列车通过桥或山洞所走过的路程计算问题。

1、火车过桥问题

①、列车全部在桥上或山洞内时通过的路程应为桥长（或山洞长）与车长之差。

②、列车全部通过桥或山洞时通过的路程应为桥长（或山洞长）与车长之和。

2、追及问题。慢速运动的物体在前，快速运动的物体在后；追赶开始时刻定为计时起点，追及时刻定为计时终点；两物体运动的路程之差等于追赶开始时两物体的距离。

3、相遇问题。两物体同时出发，相遇所用时间为t=S/（V1+ V2）;一物体先运动，相遇所用时间为t=S1/ V1 +（S-S1）/（V1+ V2）；错车问题中，两车运动的路程之和等于两车身长度之和。在相遇问题

【含义】 两个运动的物体同时由两地出发相向而行，在途中相遇。这类应用题叫做相遇问题。

【数量关系】 相遇时间＝总路程÷（甲速＋乙速）

总路程＝（甲速＋乙速）×相遇时间

【解题思路和方法】 简单的题目可直接利用公式，复杂的题目变通后再利用公式。

例1 南京到上海的水路长392千米，同时从两港各开出一艘轮船相对而行，从南京开出的船每小时行28千米，从上海开出的船每小时行21千米，经过几小时两船相遇？ 解：392÷（28＋21）＝8（小时）答：经过8小时两船相遇。

例2 小李和小刘在周长为400米的环形跑道上跑步，小李每秒钟跑5米，小刘每秒钟跑3米，他们从同一地点同时出发，反向而跑，那么，二人从出发到第二次相遇需多长时间？

解：“第二次相遇”可以理解为二人跑了两圈。因此总路程为400×2

相遇时间＝（400×2）÷（5＋3）＝100（秒）答：二人从出发到第二次相遇需100秒时间。

例3 甲乙二人同时从两地骑自行车相向而行，甲每小时行15千米，乙每小时行13千米，两人在距中点3千米处相遇，求两地的距离。解：“两人在距中点3千米处相遇”是正确理解本题题意的关键。从题中可知甲骑得快，乙骑得慢，甲过了中点3千米，乙距中点3千米，就是说甲比乙多走的路程是（3×2）千米，因此，相遇时间＝（3×2）÷（15－13）＝3（小时）两地距离＝（15＋13）×3＝84（千米）答：两地距离是84千米。

追及问题

【含义】两个运动物体在不同地点同时出发（或者在同一地点而不是同时出发，或者在不同地点又不是同时出发）作同向运动，在后面的，行进速度要快些，在前面的，行进速度较慢些，在一定时间之内，后面的追上前面的物体。这类应用题就叫做追及问题。【数量关系】 追及时间＝追及路程÷（快速－慢速）追及路程＝（快速－慢速）×追及时间

【解题思路和方法】 简单的题目直接利用公式，复杂的题目变通后利用公式。

例1 好马每天走120千米，劣马每天走75千米，劣马先走12天，好马几天能追上劣马？ 解：（1）劣马先走12天能走多少千米？ 75×12＝900（千米）（2）好马几天追上劣马？ 900÷（120－75）＝20（天）列成综合算式 75×12÷（120－75）＝900÷45＝20（天）答：好马20天能追上劣马。

例2 小明和小亮在200米环形跑道上跑步，小明跑一圈用40秒，他们从同一地点同时出发，同向而跑。小明第一次追上小亮时跑了500米，求小亮的速度是每秒多少米。

解：小明第一次追上小亮时比小亮多跑一圈，即200米，此时小亮跑了（500－200）米，要知小亮的速度，须知追及时间，即小明跑500米所用的时间。又知小明跑200米用40秒，则跑500米用［40×（500÷200）］秒，所以小亮的速度是

（500－200）÷［40×（500÷200）］＝300÷100＝3（米）答：小亮的速度是每秒3米。

例3 我人民解放军追击一股逃窜的敌人，敌人在下午16点开始从甲地以每小时10千米的速度逃跑，解放军在晚上22点接到命令，以每小时30千米的速度开始从乙地追击。已知甲乙两地相距60千米，问解放军几个小时可以追上敌人？

解： 敌人逃跑时间与解放军追击时间的时差是（22－16）小时，这段时间敌人逃跑的路程是［10×（22－16）］千米，甲乙两地相距60千米。由此推知

追及时间＝［10×（22－16）＋60］÷（30－10）＝120÷20＝6（小时）答：解放军在6小时后可以追上敌人。例4 一辆客车从甲站开往乙站，每小时行48千米；一辆货车同时从乙站开往甲站，每小时行40千米，两车在距两站中点16千米处相遇，求甲乙两站的距离。

解：这道题可以由相遇问题转化为追及问题来解决。从题中可知客车落后于货车（16×2）千米，客车追上货车的时间就是前面所说的相遇时间，这个时间为 16×2÷（48－40）＝4（小时）所以两站间的距离为（48＋40）×4＝352（千米）

列成综合算式（48＋40）×［16×2÷（48－40）］＝88×4＝352（千米）

答：甲乙两站的距离是352千米。

例5 兄妹二人同时由家上学，哥哥每分钟走90米，妹妹每分钟走60米。哥哥到校门口时发现忘记带课本，立即沿原路回家去取，行至离校180米处和妹妹相遇。问他们家离学校有多远？

解： 要求距离，速度已知，所以关键是求出相遇时间。从题中可知，在相同时间（从出发到相遇）内哥哥比妹妹多走（180×2）米，这是因为哥哥比妹妹每分钟多走（90－60）米，那么，二人从家出走到相遇所用时间为 180×2÷（90－60）＝12（分钟）

家离学校的距离为 90×12－180＝900（米）答：家离学校有900米远。例6 孙亮打算上课前5分钟到学校，他以每小时4千米的速度从家步行去学校，当他走了1千米时，发现手表慢了10分钟，因此立即跑步前进，到学校恰好准时上课。后来算了一下，如果孙亮从家一开始就跑步，可比原来步行早9分钟到学校。求孙亮跑步的速度。解 手表慢了10分钟，就等于晚出发10分钟，如果按原速走下去，就要迟到（10－5）分钟，后段路程跑步恰准时到学校，说明后段路程跑比走少用了（10－5）分钟。如果从家一开始就跑步，可比步行少9分钟，由此可知，行1千米，跑步比步行少用［9－（10－5）］分钟。

所以步行1千米所用时间为 1÷［9－（10－5）］＝0.25（小时）＝15（分钟）

机械运动知识点总结 篇2

1.1 工程机械设备使用初期阶段

在工程机械设备使用初期 (即我们一般所说的磨合期) 其故障的出现, 一般是跟机械制造质量和设备使用初期的维修及保养有关。在磨合期内对机械正确的使用维修及保养, 早期出现故障的频率就会较低。而早期出现的故障一般都是机械设备使用过程中的振动造成联接螺栓接头或者管道接头出现松动及脱落, 造成漏气、漏油、漏水机械设备衔接出现的问题等。还有机械设备制造过程中残留的铸造砂和金属屑堵塞油管或者夹杂在机械设备运行中的相关部相对运动部位 (如液压系统执行机构油缸) , 使其压力或者间隙发生变化, 从而影响机械设备性能, 产生故障。

1.2 工程机械设备正常使用阶段

工程机械设备磨合期过后, 进入正常使用阶段。在工程机械设备正常使用阶段中, 只要对机械进行必要的保养和正确的使用, 一般故障率比较低。较少的一些故障也是一些比较隐蔽的, 在保养和检查中不易发现的, 或一些偶然性故障。除此之外, 一般都是因为使用和保养维护不当所产生的。

1.3 工程机械设备使用大修阶段故障

在工程机械设备使用到了一定的年限, 也就是我们所说的大修期。这时候由于机械工程设备在使用过程中, 各部分部件会有不断磨损、损耗、老化而造成故障, 或是在油路中平时没有清理或者难以清理造成的堵、漏故障故, 一般故障率比较高。

1.4 季节因素造成的工程机械设备故障

工程机械设备的故障发生, 还跟季节有关, 比如在冬季, 燃料供给系统会因气温低造成雾化不良, 或者气温低造成燃油凝固堵塞油路无法启动、运行时熄火等;而低温还会造成润滑油流动润滑效果差, 加速了机件的磨损;在炎热的夏季, 还会出现冷却液温度过高, 使冷却系统无法正常运转的故障。

2 工程机械故障诊断

2.1 工程机械故障诊断

首先要确定机械的运行状态, 确定故障发生部位, 进一步联系当前工作环境, 分析故障产生原因, 制定有效快速的维修方案。

2.2 故障诊断技术

故障检测和诊断技术也就是我们通常所说的 (FDD) 。通常所说的机械设备正常工作, 是指机械设备具有完好的功能。而在使用过程中怎样来诊断设备异常或者故障呢?在机械设备运转过程中会所产生振动、变形、油耗、磨损、噪声、功耗、气味、温升等, 因此, 监测与诊断这些机械设备运行特征, 可以准确、快速地了解机械故障产生的部位, 并进行维修。

(1) 无接触测试技术, 即通过一些检测仪器进行少、无拆卸零部件潜在故障的检查。可通过漏气测定仪器检查发动机曲轴箱气流量来确定汽缸、活塞组件的磨损情况;通过机载频闪仪、光电转速表、转速表等可以很方便快速的判断机械动力情况, 判定造成接卸动力不足的原因是传动系统还是液压系统, 此外, 通过红外测温仪来进行温差测量 (比如大型自卸车制动系统动力状态, 可以通过检测转子和制动鼓的温差情况来检查制动力分配情况是否适当;液压油温度是否过高;发动机是否过热等) 。

(2) 工程机械在线监测诊断技术, 即通过在工程机械设备上安装大量传感器, 直接对其各部位运行状态特征等参数进行监测, 并取得信息, 再将取得的信息通过机载电脑进行处理分析, 确定机械故障部位, 使工作人员能快速准确地处理机械故障。这种技术能及时发现机电系统隐患, 区分机电液一体化系统故障类别, 迅速定位故障部位, 减少人为诊断时间, 及时处理故障, 因而此技术得到了越来越广泛的使用。

(3) 液压检测技术。如何对液压原件进行故障检测, 一般采用便携式液压测试仪, 在一个检测点同时测定压力、温度和流量以及测试液压泵、液压缸、液压马达、换向阀等等零部件的性能及状态, 迅速找出故障部位。

2.3 故障诊断过程

一般故障的诊断主要分为以下几步:

(1) 对机械设备运行状态的监测以及信号收集, 可以让我们快速准确地获取故障信息。

(2) 从监测机械设备运行状态中提取的各种信息中来获得相关设备故障的特征。

(3) 通过提取的特征去判定机械设备各部位运行状态有无异常, 根据这些信息来排除或者找到故障部位。

(4) 通过故障部位特征和状态来确定故障的性质或将会造成的后果对其进行调整, 控制和维修。

2.4 诊断原理

在对机械设备故障诊断过程中, 利用机械设备运行所反映出来的信息, 经过进一步对比, 分析, 做出正确的诊断。比如, 通过机械运行状态的变化, 如异常的温升、噪声、振动等机械状态, 或者机械设备使用过程中产生的油液、微粒、及一些异常气味等, 当了解到这些运行状态及产生的异常变化以后, 利用检测仪器进行进一步的监测和诊断, 对机械设备的故障做出正确的处理。

3 工程机械维修常见技术问题与分析

现今工程机械维修中存在诸多技术问题, 导致不能有效地排除机械故障, 消除机械隐患, 延长机械使用寿命, 甚至造成重大的工程机械事故和损失。

(1) 由于一些维修人员对于工程机械原理和结构知识了解不足, 不认真分析故障原因或者因为没有检测设备不能准确地判断故障发生部位, 而只是凭着主观思想盲目进行大拆大卸, 结果原始故障不但不能及时修复, 还容易引发新的故障。因此, 当处理机械故障时, 要通过检测设备进行检测, 对设备的各种特种进行收集和分析, 判断故障发生的具体原因进行处理;在没有检测设备的情况下, 通过传统的“试、问、查、看”等手段和方法, 同时结合工程机械设备的工作原理和结构, 通过比较和排除法最后确定故障的发生部位。

(2) 盲目换件修理。所谓换件修理, 就是通过对可能导致故障的零部件逐一更换试验。因为本身有太多的不确定性, 因此, 容易造成故障没有排除, 还把不该换的零部件更换了, 造成了不必要的损失。在维修时, 应认真收集故障现象和工程机械运行状态信息, 分析判断故障原因和具体部位, 对可修复的零部件进行修复处理, 绝不要盲目更换零部件。

(3) 工程机械零部件的配合面垫片常用橡胶垫、毛毡垫、金属垫、铜皮垫、石棉垫、软木垫、弹簧垫等用防止零部件配合面漏气、漏电、漏水、漏油或者紧固配合面松脱。这些垫片在每个配合面的使用规格和作用都不一样, 因此, 一定要严格按照其使用位置规格使用相应的垫片, 在需要开孔的垫片一定要注意开孔, 要注意开孔的大小等细节, 切勿大小套用, 马马虎虎。

(4) 在工程机械修理中, 螺栓的使用。在对工程机械零部件进行修理时, 有些需要更换的螺栓一定要使用工程机械专用螺栓, 比如连杆螺栓、飞轮螺栓、喷油固定螺栓、传动轴螺栓等。这些工程机械专用螺栓都是经过特殊工艺制作使其有抗剪切强、强度大的特点, 可以起到很好的固定和连接作用。因此, 在工程机械修理时, 如发现螺栓损坏和脱落丢失需要更换时, 一定不要自行找其它螺栓或者自行加工螺栓来替代。还有一些特定的螺栓在达到一定的使用次数后 (因其在使用过程中造成了拉伸或者磨损) , 必须更换新的符合要求的螺栓。

4 结语

在工程机械维修不断发展的今天, 越来越多先进的, 更加精确的故障检测仪器, 能够更好地与传统的机械故障检测手段 (望、闻、听、试、换等等) 相结合, 做到快速精确地确定故障部件位置及发生原因;同时在维修时, 严格按照维修方法进行维修;严格对零部件进行替换;按照出现故障的部位进行信息分析, 综合决断;选取最佳的维修方法。

参考文献

[1]吴先文.机械设备维修技术[M].人民邮电出版社, 2008.

“曲线运动”知识点击 篇3

（一）曲线运动的基础知识

1.速度的方向：质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向，速度的方向在不断地变化.

2.运动的性质：做曲线运动的物体，速度的方向时刻在改变，具有加速度，所以曲线运动一定是变速运动，做曲线运动的物体一定受到外力的作用.

3.物体做曲线运动的条件：物体所受合外力的方向跟它的初速度方向不在同一条直线上或它的加速度方向与初速度方向不在同一条直线上.

4.曲线运动的轨迹：

（1）合外力方向与轨迹的关系

物体做曲线运动的轨迹一定夹在合外力方向与速度方向之间，速度方向与轨迹相切，合外力方向指向轨迹的“凹”侧.

（2）曲线运动轨迹的特点

物体在恒力F的作用下做曲线运动，速度为v，有如下特点：

①速度v与轨迹相切；

②力F应指向轨迹凹侧；

③轨迹始终在力F与速度v方向之间；

④轨迹上各点的切线越来越靠近F的方向，但不会和F同向.

（3）速率变化情况判断

①当合外力方向与速度方向的夹角为锐角时，物体的速率增大；

②当合外力方向与速度方向的夹角为钝角时，物体的速率减小；

③当合外力方向与速度方向垂直时，物体的速率不变.

（二）运动的合成与分解遵循的原则

位移、速度、加速度都是矢量，故它们的合成与分解都遵循平行四边形定则.

（三）合运动与分运动的关系

1.等时性：合运动和分运动经历的时间相等，即同时开始、同时进行、同时停止.

2.独立性：一个物体同时参与几个分运动，各分运动独立进行，不受其他运动的影响.

3.等效性：各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的效果.

二、平抛运动

（一）平抛运动的基础知识

1.定义：物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动.

2.运动性质：平抛运动是加速度为重力加速度g的匀加速曲线运动，其运动轨迹是抛物线.

（二）物体做平抛运动的条件

1.初速度vo。≠0，且沿水平方向；

2.只受重力作用.

（三）平抛运动的特点

做平抛运动的物体，在水平方向上由于不受力，将做匀速直线运动；在竖直方向上物体的初速度为0，且只受到重力作用，物体做自由落体运动，加速度等于g.这两个分运动是相互独立、互不干涉，且时间相等.

（四）平抛运动的研究方法

用运动的合成与分解方法研究平抛运动，可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动.

（五）平抛运动的规律

以抛出点为原点，水平方向（初速度vo方向）为x轴，竖直向下方向为y轴，建立平面直角坐标系，如图1所示.

1.速度

水平方向：vx=vo；竖直方向：vy=gt

注意：合位移与合速度方向不一致，它们满足tan a=2tanθ.

（六）几个重要因素

2.水平射程：

3.落地速度：

4.速度改变量：因为平抛运动的加速度为重力加速度g，所以做平抛运动的物体在任意相等时间间隔At内的速度改变量△v=g△t相同，方向恒为竖直向下，如图2所示.

5.轨迹方程：（此式在未知运动时间的情况下应用比较方便，在vo确

（七）两个重要推论

1.做平抛（或类平抛）运动的物体任一时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点，如图3中的B点所示.

2.做平抛（或类平抛）运动的物体在任意时刻任一位置处，设其速度方向与水平方向的夹角为a，位移与水平方向的夹角为0，则tan a=2tanθ.

三、匀速圆周运动

（一）匀速圆周运动

定义：质点做网周运动，如果在相等的时间内通过的网弧长度相等，这种运动就叫做匀速圆周运动.

（二）描述圆周运动的物理量

1.线速度：线速度s是物体在时间t内通过的圆弧长），方向沿圆弧上该点处的切线方向，它是描述物体做匀速圆周运动快慢的物理量.

2.角速度：角速度（△θ是物体在时间t内绕圆心转过的角度），单位是弧度每秒，符号是rad/s，它是描述物体做匀速网周运动快慢的物理量.

3.周期T、频率f和转速：做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期，周期的倒数叫做频率.转速是指做匀速圆周运动的物体每秒转过的圈数，用n表示，单位是转每秒，符号是r/s.它们都是描述物体匀速圆周运动快慢的物理量.

4.相互关系：

5.向心加速度：描述线速度方向变化快慢的物理量.

方向：总是沿着半径指向同心，所以方向时刻在变化，是一个变化的加速度.

6.向心力：作用效果是产生向心加速度

方向：总是沿着半径指向同心，所以方向时刻在变化，向心力是一个变力.

（三）匀速圆周运动的特点

角速度、周期和频率及转速恒定不变，线速度、向心力和向心加速度的大小也都恒定不变，但线速度、向心力和向心加速度的方向时刻都在变化.

（四）匀速圆周运动的性质

匀速网周运动是速度大小不变而方向时刻变化的变速曲线运动，并且是加速度大小不变、方向时刻变化、总是指向同心的变加速曲线运动.

（五）匀速圆周运动的条件

合外力的大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向同心，即合外力提供向心力，且合外力时刻等于所需向心力时，物体就做匀速圆周运动.

做圆周运动的物体，若实际提供的向心力小于它所需要的向心力时，即“供不应求”时，物体将做离心运动.

做圆周运动的物体，若实际提供的向心力大于它所需要的向心力时，即“供大于求”时，物体将做近心运动.

（六）匀速圆周运动的向心力

1.向心力的来源

在匀速圆周运动中，向心力由物体受到的合外力来提供，且与合外力相等；在非匀速圆周运动中，向心力由物体受到的合外力指向圆心方向的分力来提供，且与合外力的这个分力相等，而这个分力只改变物体的速度方向，合外力在切线方向上的另一个分力改变物体的速度大小.

向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力.

2.向心力的确定

（1）确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置.

（2）分析物体的受力情况，找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力，就是向心力.

（八）离心运动

1.本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞出去的倾向.

2.受力特点（如图4所示）

（1）当F=mrω?时，物体做匀速网周运动.

（2）当F=O时，物体沿切线方向飞出.

（3）当F

（4）当F>mrω?时，物体逐渐向网心靠近，做近心运动.

机械原理知识点归纳总结 篇4

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。

第三章平面机构的运动分析

1．基本概念：速度瞬心、绝对速度瞬心和相对速度瞬心（数目、位置的确定），以及“三心定理”。

2．瞬心法在简单机构运动分析上的应用。

3．同一构件上两点的速度之间及加速度之间矢量方程式、组成移动副两平面运动构件在瞬时重合点上速度之间和加速度的矢量方程式，在什么条件下，可用相对运动图解法求解？

4．“速度影像”和“加速度影像”的应用条件。

5． 构件的角速度和角加速度的大小和方向的确定以及构件上某点法向加速度的大小和方向的确定。

6．哥氏加速度出现的条件、大小的计算和方向的确定。

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。

第五章 机械的效率和自锁

1．基本概念： “自锁”。

2．“机构效率”和“损失系数”以及具体机构效率的计算方法。

3.“自锁”与“不动”这两个概念有何区别？“不动”的机构是否一定“自锁”？机构发生自锁是否一定“不动”？为什么？

4.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。采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，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。

第六章 机械的平衡

本章的重点是刚性转子的平衡设计。1.刚性转子的平衡设计

根据直径D与轴向宽度b之比的不同，刚性转子可分为两类：

(1)当b / D≤0.2时，可以将转子上各个偏心质量近似地看作分布在同一回转平面内，其惯性力的平衡问题实质上是一个平面汇交力系的平衡问题。

(2)当b / D >0.2时，转子的轴向宽度较大，首先应在转子上选定两个可添加平衡质量的、且与离心惯性力平行的平面作为平衡平面，然后运用平行力系分解的原理将各偏心质量所产生的离心惯性力分解到这两个平衡平面上。这样就把一个空间力系的平衡问题转化为两平衡平面内的平面汇交力系的平衡问题。

2.刚性转子的平衡试验

当b / D≤0.2时，可在平衡架上进行静平衡试验。当b / D >0.2时，则需要在动平衡机上进行动平衡试验。

第七章 机械的运转及其速度波动的调节

本章主要研究两个问题：一是确定机械真实的运动规律；二是研究机械运转速度的波动调节。1.机械的运转过程

机械在外力作用下的运转过程分为启动、稳定运转和停车等3个阶段。注意理解3个阶段中功、能量和机械运转速度的变化特点。2.机械的等效动力学模型

(1)对于单自由度的机械系统，研究机械的运转情况

时，可以就某一选定的构件(即等效构件)来分析，将机械中所有构件的质量、转动惯量都等效地转化到这一构件上，把各构件上所作用的力、力矩也都等效地转化到等效构件上，然后列出等效构件的运动方程式来研究其运动规律。这就是建立所谓的等效动力学模型的过程。

(2)建立机械系统等效动力学模型时应遵循的原则是：使机械系统在等效前后的动力学效应不变，即

① 动能等效：等效构件所具有的动能，等于整个机械系统的总动能。② 外力所做的功等效：作用在等效构件上的外力所做的功，等于作用在整个机械系统中的所有外力所做功的总和。3.机械速度波动的调节方法

(1)周期性速度波动的机械系统，可以利用飞轮储存能量和释放能量的特性来调节机械速度波动的大小。飞轮的作用就是调节周期性速度的波动范围和调节机械系统能量。(2)非周期性速度波动的机械系统，不能用飞轮进行调节。当系统不具有自调性时，则需要利用调速器来对非周期性速度波动进行调节。4.飞轮设计

(1)飞轮设计的基本问题，是根据等效力矩、等效转动惯量、平均角速度，以及机械运转速度不均匀系数的许用值来计算飞轮的转动惯量。无论等效力矩是哪一种运动参数的函数关系，最大盈亏功必然出现在ωmax和ωmin所在两位置之间。

(2)飞轮设计中应注意以下2个问题：

① 为减小飞轮转动惯量(即减小飞轮的质量和尺寸)，应尽可能将飞轮安装在系统的高速轴上。② 安装飞轮只能减小周期性速度波动，但不能消除速度波动。

第八章平面连杆机构及其设计

1.平面四杆机构的基本型式及其演化方法

铰链四杆机构可以通过4种方式演化出其他形式的四杆机构：①取不同构件为机架； ②改变构件的形状和尺寸； ③运动副元素的逆换； ④运动副的扩大。2.平面连杆机构的工作特性 1)急回特性

有时某一机构本身并无急回特性，但当它与另一机构组合后，此组合后的机构并不一定亦无急回特性。机构有无急回特性，应从急回特性的定义入手进行分析。

2）压力角和传动角

压力角是衡量机构传力性能好坏的重要指标。对于传动机构，应使其α角尽可能小(γ尽可能大)。

连杆机构的压力角(或传动角)在机构运动过程中是不断变化的，在从动件的一个运动循环中，α角存在一个最大值αmax。在设计连杆机构时，应注意使αmax≤［α］。

3）死点位置

此处应注意：“死点”、“自锁”与机构的自由度F≤0的区别。

自由度小于或等于零，表明该运动链不是机构而是一个各构件间根本无相对运动的桁架；

死点是在不计摩擦的情况下机构所处的特殊位置，利用惯性或其他办法，机构可以通过死点位置，正常运动；

自锁是指机构在考虑摩擦的情况下，当驱动力的作用方向满足一定的几何条件时，虽然机构自由度大于零，但机构却无法运动的现象。死点、自锁是从力的角度分析机构的运动情况，而自由度是从机构组成的角度分析机构的运动情况。

3.平面连杆机构的设计（曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构、导杆机构）

平面连杆机构运动设计常分为三大类设计命题：刚体导引机构的设计、函数生成机构的设计和轨迹生成机构的设计。

在设计一个四杆机构使其两连架杆实现预定的对应角位置时，可以用 “刚化反转法”求解此四杆机构。这个问题是本章的难点之一。

第九章 凸轮机构及其设计

本章的重点是凸轮机构的运动设计。1.凸轮机构的类型及其特点 2.从动件运动规律的选择或设计

运动规律：

a：名词术语：推（回）程运动角、远（近）休止角、推程、基圆等。

b：常用的运动规律：方程式的推导（仅要求等速）、运动线图及其变化规律、运动特点（刚（柔）性冲击及其发生的位置、时刻和应用的场合）。

c：运动规律的选择依据：满足工作对从动件特殊的运动要求；满足运动规律拼接的边界条件，即各段运动规律的位移、速度和加速度值在连接点处应分别相等；使最大速度和最大加速度的值尽可能小。

3.凸轮廓线的设计

凸轮廓线设计的反转法原理是本章的重点内容之一。

无论是用图解法还是解析法设计凸轮廓线，所依据的基本原理都是反转法原理。

4.凸轮基本尺寸的确定

a：压力角：定义、不同位置时机构压力角的确定以及对压力角所提出限制的原因（αmax不超过许用压力角［α］）b：基圆半径：

确定原则：αmax≤α或者ρmin≥［ρ］=3～5 mm c：滚子半径：取决于凸轮轮廓曲线的形状，对于内凹的曲线形状，保证最大压力角αmax不超过许用压力角［α］；对于外凸的曲线形状，保证凸轮实际廓线的最小曲率半径

ρa min= ρmin-rr ≥ 3～5 mm，以避免运动失真和应力集中。

运动失真：增大基圆半径、减小滚子半径以及改变机构的运动规律。

d平底尺寸：

图解法：l=2lmax+5~7mm

解析法：l=2|ds/dδ|max+5~7mm 5.凸轮机构的分析

在设计移动滚子从动件盘形凸轮机构时，若发现其压力角超过了许用值，可以采取以下措施：(1)增大凸轮的基圆半径r0。

(2)选择合适的从动件偏置方向。在设计凸轮机构时，若发现采用对心移动从动件凸轮机构推程压力角过大，而设计空间又不允许通过增大基圆半径的办法来减小压力角时，可以通过选取从动件适当的偏置方向，以获得较小的推程压力角。即在移动滚子从动件盘形凸轮机构的设计中，选择偏置从动件的主要目的，是为了减小推程压力角。

当出现运动失真现象时，可采取以下措施：(1)修改从动件的运动规律。

(2)当采用滚子从动件时，滚子半径必须小于凸轮理论廓线外凸部分的最小曲率半径ρmin，通常取rr≤0.8ρmin。若由于结构、强度等因素限制，rr不能取得太小，而从动件的运动规律又不允许修改时，则可通过加大凸轮的基圆半径rb，从而使凸轮廓线上各点的曲率半径均随之增大的办法来避免运动失真。

对于移动平底从动件盘形凸轮机构来说，偏距e并不影响凸轮廓线的形状，选择适当的偏距，主要是为了减轻从动件在推程中过大的弯曲应力。

第十章 齿轮机构及其设计

渐开线直齿圆柱齿轮机构的传动设计是本章的重点。

1.易混淆的概念

本章的特点是名词、概念多，符号、公式多，理论系统性强，几何关系复杂。学习时要注意清晰掌握主要脉络，对基本概念和几何关系应有透彻理解。以下是一些易混淆的概念。(1)法向齿距与基圆齿距(2)分度圆与节圆(3)压力角与啮合角(4)标准齿轮与零变位齿轮(5)变位齿轮与传动类型(6)齿面接触线与啮合线(7)理论啮合线与实际啮合线

(8)齿轮齿条啮合传动与标准齿条型刀具范成加工齿轮

2.什么是节点、节线、节圆以及齿廓啮合基本定律？定传动比的齿廓曲线的基本要求？

3.渐开线齿廓：形成、特性以及其在传动过程中的优点。4.标准齿轮：概念、名称符号、基本参数以及几何尺寸。

5.渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件、安装条件和连续啮合传动条件。

6.标准齿轮的标准安装中心距，标准安装有什么特点；非标准安装中心距，非标准安装有什么特点。7.齿轮的变位修正：

渐开线齿轮的切制方法（仿形法和范成法）及其原理

加工标准齿轮的条件、轮齿齿廓的根切（定义、条件以及不发生根切的最少齿数Zmin。

变位修正法：为了切制齿数少于17且不发生根切的齿轮、在无齿侧间隙的条件下拼凑中心矩以及改善传动性能（强度性能和啮合性能）所采用的改变刀具与轮坯相对位置的加工方法。

变位齿轮：正变位、负变位齿轮的概念以及与标准齿轮的尺寸差别。

8.斜齿轮：渐开线螺旋曲面齿廓的形成、基本参数（端面与法面参数的关系）以及几何尺寸的计算。9.斜齿轮传动：正确啮合条件、中心矩条件和连续传动条件。10.斜齿轮的当量齿轮和当量齿数：概念、意义和作用。

11.直齿圆锥齿轮：基本参数和尺寸特点。圆锥齿轮传动的背锥、当量齿轮、当量齿数。

第十一章 齿轮系及其设计

本章的重点是轮系的传动比计算和轮系的设计。

1)定轴轮系

虽然定轴轮系的传动比计算最为简单，但它却是本章的重点内容之一。

定轴轮系传动比的大小，等于组成轮系的各对啮合齿轮中从动轮齿数的连乘积与主动轮齿数的连乘积之比，关于定轴轮系中主、从动轮转向关系的确定有3种情况。(1)轮系中各轮几何轴线均互相平行：在这种情况下，可用(-1)m来确定轮系传动比的正负号，m为轮系中外啮合的对数。

(2)轮系中齿轮的几何轴线不都平行，但首末两轮的轴线互相平行：仍可用正、负号来表示两轮之间的转向关系：二者转向相同时，在传动比计算结果中标以正号；二者转向相反时，在传动比计算结果中标以负号。需要特别注意的是，这里所说的正负号是用在图上画箭头的方法来确定的，而与(-1)m无关。

(3)轮系中首末两轮几何轴线不平行：首末两轮的转向关系不能用正、负号来表示，而只能用在图上画箭头的方法来表示。2)周转轮系

周转轮系的传动比计算是本章的重点内容之一。

周转轮系传动比计算的基本思路：假想给整个轮系加上一个公共的角速度(-ωH)，使系杆固定不动，将周转轮系转化成一个假想的定轴轮系再进行传动比或者运动参量的求解。3)混合轮系

混合轮系传动比计算既是本章的重点，也是本章的难点。

混合轮系传动比计算的基本思路：首先，将各个基本轮系正确地划分开来，分别列出计算各基本轮系传动比的关系式，然后找出各基本轮系之间的联系，最后将各个基本轮系传动比关系式联立求解。

第十二章 其它常用机构及其设计

高中物理圆周运动知识点总结 篇5

2.匀速圆周运动：质点的轨迹是圆周，在相等的时间内，通过的弧长相等，质点所作的运动是匀速率圆周运动。

3.描述匀速圆周运动的物理量

(1)周期(T)：质点完成一次圆周运动所用的时间为周期。

频率(f)：1s钟完成圆周运动的次数。f=(2)线速度(v)：线速度就是瞬间速度。做匀速圆周运动的质点，其线速度的大小不变，方向却时刻改变，匀速圆周运动是一个变速运动。

由瞬时速度的定义式v=,当Δt趋近于0时，Δs与所对应的弧长(Δl)基本重合，所以v=，在匀速圆周运动中，由于相等的时间内通过的弧长相等，那么很小一段的弧长与通过这段弧长所用时间的比值是相等的，所以，其线速度大小v=(其中R是运动物体的轨道半径，T为周期)

(3)角速度(ω)：作匀速圆周运动的质点与圆心的连线所扫过的角度与所用时间的比值。ω==，由此式可知匀速圆周运动是角速度不变的运动。

4.竖直面内的圆周运动(非匀速圆周运动)

(1)轻绳的一端固定，另一端连着一个小球(活小物块)，小球在竖直面内作圆周运动，或者是一个竖直的圆形轨迹，一个小球(或小物块)在其内壁上作竖直面的圆周运动，然后进行计算分析，结论如下：

①小球若在圆周上，且速度为零，只能是在水平直径两个端点以下部分的各点，小球要到达竖直圆周水平直径以上各点，则其速度至少要满足重力指向圆心的分量提供向心力

②小球在竖直圆周的最低点沿圆周向上运动的过程中，速度不断减小(重力沿运动方向的分量与速度方向是相反的，使小球的速度减小)，而小球要到达最高点，则必须在最低点具有足够大的速度才能到达最高点，否则小球就会在圆周上的某一点(这一点一定在水平直径以上)绳子的拉力为零时，小球就脱离圆周轨道。

(2)物体在杆或圆管的环形轨道上作竖直面内圆周运动，虽然物体从最低点沿圆周向最高点运动的过程中，速度越来越小，由于物体可以受到杆的拉力和压力(或圆管对它的向内或向外的作用力)，所以，物体在圆周上的任意一点的速度均可为零。

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圆周运动的特点

匀速圆周运动的特点：轨迹是圆，角速度，周期，线速度的大小(注：因为线速度是矢量，“线速度”大小是不变的，而方向时时在变化)和向心加速度的大小不变，且向心加速度方向总是指向圆心。

线速度定义：质点沿圆周运动通过的弧长ΔL与所用的时间Δt的比值叫做线速度，或者角速度与半径的乘积。

线速度的物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢，是矢量。

角速度的定义:半径转过的弧度(弧度制：360°=2π)与所用时间t的比值。(匀速圆周运动中角速度恒定)

周期的定义：作匀速圆周运动的物体，转过一周所用的时间。

转速的定义：作匀速圆周运动的物体，单位时间所转过的圈数。

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高中物理学习方法有哪些

一、课堂上认真听课。学生一天中基本上都是在课堂上度过，如果课堂都无法做到认真听讲，这就相当于盖房子连砖都没有一样。对于高中物理的学习，最重要的是要聚精会神听课，全神贯注，不要开小差。课堂中学习的内容也都是物理学习的重点，只有认真听课，才能打好基础。

二、做好课前预习。 我们都知道笨鸟先飞的道理，由于我们基础差，物理学习一定要走在别人前头，建议基础差的同学课前一定要预习，这样与之相关的旧知识可以复习一下，新知识如果不懂可以标记出来课堂重点去听，这样可以带着问题去听课，由于已经自学过一遍，听课的时候更容易跟上老师讲课的进度，不会出现听不懂而失去信心不愿意听的现象。

三、课本先吃透，掌握基本知识点和定理。不少同学学习物理普遍存在课本都没掌握，甚至最基础的公式、定理都没记住，谈何灵活应用。同时课本上的物理知识不建议死记硬背，一定要理解记忆，特别是定理，要深入理解它的内涵、外延、推导、应用范围等，总结出各种知识点之间的联系，在头脑中形成知识网络。

四、重视物理错题。对于每天出现的错题，课上老师重点讲解的错题及总结的错题，要及时的进行深入研究、并及时归类、总结，做到同样的错误不一错再错。

机械运动知识点总结 篇6

运动学基本概念与基本规律知识点总结

知识点1：质点（1）质点是没有形状、大小，而具有质量的点。（2）质点是一个理想化的物理模型，实际并不存在。（3）一个物体能否看成质点，并不取决于这个物体的形状大小或质量轻重，而是看在所研究的问题中物体的形状、大小和物体上各部分运动情况的差异是否为可以忽略。知识点2：参考系（1）在描述一个物体运动时，选来作为标准的（即假定为不动的）另外的物体，叫做参考系。（2）参考系可任意选取，在研究实际问题时，选取参考系的原则是要使运动和描述尽可能简单。（3）对同一运动物体，选取不同的物体作参考系时，对物体的观察结果往往不同的。知识点3：时间与时刻 在时间轴上时刻表示为一个点，时间表示为一段。时刻对应瞬时速度，时间对应平均速度。时间在数值上等于某两个时刻之差。知识点4：位移与路程（1）位移是表示质点位置变化的物理量。路程是质点运动轨迹的长度。（2）位移是矢量，可以用由初位置指向末位置的一条有向线段来表示。因此位移的大小等于初位置到末位置的直线距离。路程是标量，它是质点运动轨迹的长度。因此其大小与运动路径有关。（3）一般情况下，运动物体的路程与位移大小是不同的。只有当质点做单一方向的直线运动时，路程与位移的大小才相等。不能说位移就是（或者等于）路程。知识点5：平均速度与瞬时速度（1）平均速度等于位移和产生这段位移的时间的比值，是矢量，其方向与位移的方向相同。（2）瞬时速度（简称速度）是指运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度，也是矢量。方向与此时物体运动方向相同。知识点6：加速度（1）加速度是表示速度改变快慢的物理量，它等于速度变化量和时间的比值（称为速度的变化率）。（2）加速度是矢量，它的方向与速度变化量的方向相同。（3）加速度与速度无必然联系。（4）在变速直线运动中，若加速度方向与速度方向相同，则质点做加速运动;；若加速度方向与速度方向相反，则则质点做减速运动。知识点7：匀变速直线运动的x-t图象和v-t图象知识点8：匀变速直线运动的规律（1）基本公式：（2）推论：（3）初速度为0的匀加速直线运动比例规律：知识点9：自由落体运动（1）自由落体运动是物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。（2）自由落体加速度也叫重力加速度，用g表示。重力加速度的方向总是竖直向下，其大小在地球上不同地方略有不同，纬度越高，重力加速度的值就越大（在赤道上最小，两极最大）。此外高度越高，g值越小。（3）自由落体运动的规律：vt=gt．H=gt2/2，vt2=2gh

机械运动知识点总结 篇7

知识是知识经济时代的关键性资源之一,随着制造业竞争的日益全球化以及市场对产品要求的不断提高,企业的知识资产在企业保持竞争优势中所起的作用也越来越重要。产品设计过程是整个产品设计的龙头和重要阶段,产品设计过程中的知识是现代制造企业最有价值的知识资产[1]。这一过程是知识密集的创造性活动,产品设计人员在设计过程中需要获取、运用并产生大量的知识,设计者很难掌握设计过程中所需的各种知识。设计知识的共享和快速利用将大大减少重复性的设计工作,从而提高产品开发过程的效率。

为了辅助设计人员进行设计,很多研究者对设计人员在产品设计中如何利用知识进行了大量研究。但现有的设计知识管理系统只对方案设计或详细设计某一部分的知识进行管理,致使设计者只能被动的进行检索查询,而不能理解设计意图、原则等,一个设计新手往往不知道什么时候该检索、在哪里检索以及如何检索设计知识,这很可能导致其花费大量的时间来检索甚至重复设计。而产品数据管理系统(PDM)能够管理非几何信息(例如设计流程信息,制造流程信息,物料清单等),但是这些信息没有与产品设计过程相结合。

本文通过建立设计过程的功能模型,将设计过程的推理和决策过程,以形式化的方式记录下来,将高层设计信息(功能、原理、行为等)与底层的结构特征信息(零部件、几何特征以及装配模型等)关联起来,从而提高设计知识的可理解性。以重型车辆动力舱设计为实例,研究了面向设计过程的主动知识辅助系统。主动知识辅助系统是一种智能设计辅助工具。通过建立设计用户模型,对设计者的知识和认知结构进行分析,辅助设计者快速利用设计知识。

1 机械产品设计过程模型

产品设计过程是产品信息从抽象到具体、逐步细化、反复迭代的过程,它从用户需求功能分析开始,经过概念设计和详细设计,最终得到满足用户和市场需求的产品描述定义。在该过程中,产品功能贯穿设计过程的始终,任何阶段、任何部分的设计活动都应该围绕这个主题进行,故产品设计过程的本质就是基于功能的设计过程[2]。

重型车辆动力舱是安装车辆推进系统主要装置的空间,包括动力装置、传动装置以及各种辅助系统。李健、邓家禔等采用面向对象的方法建立了产品原理结构模型,给出了基于功能的产品设计过程模型[3]。结合动力舱的特点,本文采用基于功能的设计过程模型。动力舱是一个复杂的系统,在各个设计阶段产品的功能核心的表征是不一样的;在概念设计过程中,表征为如何把需求功能转换成设计人员可以认知的设计需求功能,因此采用系统分解的原则进行功能分解,将总功能分解为多个功能元,再分别对这些简单的功能元求解,最后综合成一个对总功能求解的功能原理方案,这是概念设计阶段的核心。在详细设计阶段中,考虑如何根据概念设计得出的原理结构,从加工功能、布置和装配功能、运动和动力功能等等多个方面来满足设计需求,最终达到符合用户需求的目的。

2 主动知识辅助系统

主动知识辅助系统是以知识的高效利用、实现设计知识继承和共享为目标,采用人机交互方式,辅助设计者快速利用知识的设计支持系统。通过研究领域(如动力舱)的一般知识结构模型,建立机器知识存储/提取模型,确立机器知识存储和输出的合理机制;然后基于人类快速利用知识的规律,建立合理的知识探询(检测)机制,进而针对用户知识探询(检测)的结果有针对性地给予主动的设计知识辅助。系统框架如图2所示。

2.1 知识表达

知识表达的实质就是将知识符号化和形式化的过程。目前知识表达的方法主要有一阶谓词逻辑、产生式、框架、语义网络、面向对象和粗糙集理论等。动力舱设计知识从其表现形式看,包括公式类、设计约束、原理性知识、规则、手册知识、设计过程性知识、结构性知识、图、表以及实例等。针对不同设计知识的表现形式,采用面向对象类的思想来划分,可以将各个设计阶段和各个零部件的设计知识和经验表示成为面向对象的类结构。类的继承性同时也可以体现设计知识和经验的层次性。所以采用面向对象的知识表示方法来表达动力舱设计知识和经验是一种理想的表示形式。采用面向对象方法构建知识单元,每个知识单元封装的知识采用适当的知识表达方式(如产生式规则)进行表示,知识单元具有独立的知识处理能力。

2.2 知识获取

知识获取方法分为主动式和被动式两类:主动式知识获取是知识处理系统根据领域专家给出的数据与资料利用诸如归纳程序之类工具软件直接自动获取或产生知识并装入知识库;而被动式知识获取往往是间接通过一个中介人(知识工程师或用户)并采用知识编辑器之类的工具,把知识传授给知识处理系统[4]。设计知识获取的任务包括将专家或工程师头脑中的经验和诀窍总结出来,实现隐性知识到显性知识的转换;最终通过计算机编码与算法,实现显性知识的计算机表示,为产品设计领域服务,从而实现知识的共享与利用。

前文通过建立基于功能的产品设计过程模型,整个设计过程可以形成产品设计功能任务树。根据设计功能任务树,建立设计知识获取流程,捕获相应的设计知识,将使知识获取和选择的难度降低。将设计过程的推理和决策过程以形式化的方式记录下来,将高层设计信息(功能、原理、行为等)与底层的结构特征信息(产品、零部件、几何特征以及装配模型等)关联起来。

2.3 知识存储

根据动力舱设计知识分类的特点,为了能够有效地存储设计过程中的各种设计知识和方法,知识易于修改和扩充,知识的存储结构采用模块化的结构模型。整个知识库分为3个子知识库:过程知识库、设计规则库和任务测题库。

对于过程知识库和设计规则库,知识结构分别进行分层组织,每个子功能的设计任务都由相应层次的设计知识描述,功能任务树中每个结点知识描述如何完成对应设计任务。按照领域知识的范围分类,结构层次属于元知识。以功能领域类为树根、以知识单元类为树叶,形成了以分类知识为各级树干、以知识单元为树叶的知识类层状结构(图3),其中上级结构包含所属下级的结构信息,例如领域类包含了所有领域分类的结构信息以及每一个分领域的深度,领域分类包含了所有子类的结构信息和每一个子类的深度,同样子类也包含了所有次子类的结构信息和各次子类的深度,知识单元作为知识层次的汇点,封装了知识及其存取方法。

2.4 主动知识辅助机制

在设计过程中,主动知识辅助是针对设计任务而实现的,首先考虑从事的设计任务本身需要的知识,因此基于设计任务产生任务知识库,然后考虑设计者个体的差异,通过探询设计者的知识结构,主动提供给用户知识补充,使设计者获取比较精确的设计知识。

2.4.1 任务知识库

产品设计过程可由一系列设计任务组成,根据任务层次的不同,可进一步将其分为任务集、子任务和基础任务三层:

(1)任务集:包含多个活动的复杂任务,其名字往往是一个设计过程的标示,对应知识库中的领域类。

(2)子任务:能够继续分解的活动,往往有一个或几个子任务或基础任务组成,对应知识库中的领域分类或子类、次子类。

(3)原子任务:是不能进一步分解的活动,例如完成某一零件的具体设计活动,或没有任何可处理项的内部过程结构,对应知识库中的知识单元。

任务知识库是建立在领域知识库之上的,其中的知识由过程知识库和设计规则库的相应知识组成,采用应用形式对同一主题下的任务进行统一组织[5]。

2.4.2 知识探询

知识探询是利用任务测题库产生的系统问答对设计者进行检测,并根据用户的反应情况来估测其能力和设计领域知识的掌握程度,它是系统对设计者知识结构评估的重要依据。通过系统知识探询,能够了解用户的原有知识水平、认知水平和完成设计任务所需的知识。

知识测题库根据设计任务和人类认知理论设置。探询方式采用计算机易于识别的单选题、多选题、判断等形式。这种测试应具有极高效率,尽可能以最少的测试内容诊断出用户的真实能力,而且在不同环境、不同时间内所测试的结论是一致的[6]。

2.4.3 主动辅助

对设计任务知识库和通过知识探询建立的设计者任务知识模型,进行从结构知识到知识单元、从知识单元到结构知识、结构知识与结构知识的差的函数求解,从而获得详尽的知识描述和各类知识结构树,动态地组织和提供与用户设计任务最相关的知识内容。知识操作类如下所示:

在知识提供方式的组织上,系统将根据个体设计者的差异,有针对性地组织辅助,选择最适合设计者的方式。辅助内容的动态组织,主要依据以下三个主要原则:一是用户掌握的设计知识能力;二是用户认知风格与认知能力;三是快速利用设计知识的规律。

3 实例应用

本系统以Windows XP服务器操作系统和Apache tomcat服务器为平台,采用浏览器/服务器模式(Browser/Server,B/S模式)的体系结构,SQL Server 2000数据库管理系统作为后台知识库的存储工具,人机交互界面在通用工具平台Eclipse环境下开发,实现系统的在线服务(如图5所示)。

4 结束语

本文根据目前设计过程中知识应用存在的问题,以重型车辆动力舱设计为实例,研究和建立了面向设计过程的主动知识辅助系统。其主要目标是实现设计知识继承和共享,辅助设计者快速利用知识完成设计任务。下一步主要研究工作是进一步完善知识探询机制和快速利用设计知识的规律,为企业设计人员提供更强有力的设计支持。

摘要：根据目前设计过程中知识应用存在的问题，本文以重型车辆动力舱设计为实例，采用人机交互方式，研究了辅助设计者快速利用知识的设计支持系统。通过基于功能的设计过程知识获取流程。来获取高层设计信息(功能、原理、行为等)与底层的结构特征信息。基于人类快速利用知识的规律。确立了机器知识存储和输出机制，建立了针对设计任务的知识探询模型，进而针对用户知识探询的结果有针对性地给予主动的设计知识辅助。

关键词：知识辅助,知识检测,设计过程,知识管理

参考文献

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机械运动知识点总结 篇8

日前，辽宁沈阳的一些超市、饭店﹑杂货店、理发店、澡堂等各种店铺集体关门歇业，结果造成“满城尽是卷帘门”的“大萧条”局面，给当地人的生活造成了极大不便。随后在辽宁大连、本溪、鞍山、抚顺等地也出现了类似的情况。

有人说，这主要是运动式打假惹的货。根据沈阳市工商局的说法，工商局将进行执法检查，而这样的行动是为迎接明年在沈阳举办的全运会做准备。但是这样的打假又会收到多大的效果呢？

多年来，在很多产品领域，制假售假已经到了令人触目惊心的地步。该不该打假？这是一个不容置疑的问题。但问题是这种运动式的突击打假，对于知识产权保护收效甚微，对摸准门道的一些商户而言，运动来临时他们“躲”字当头，不开门营业，只要躲过风头，回头依旧可以按照原来的轨道行事。一阵风过后，除了少量的“倒霉蛋儿”，大量躲过风头的人则是“外甥打灯笼——照舅（照旧）”。

这也正是我们打击假冒伪劣、保护知识产权的软肋所在。这种运动式的执法，重点在于运动，而不在于执法，很多时候，执法甚至只是运动的陪衬。打击假冒伪劣、保护知识产权，其关键在于日常的行动和作为，如果平时相关部门和执法人员都能够严格履行自己的职责，在日常工作中做到严格执法，就不会有假冒伪劣产品庞大的市场空间，也不需要运动式的执法，打假时也就不会出现市场“大萧条”的怪现状了。

对知识产权保护不利、假冒伪劣的盛行也导致我国企业创新研发能力严重不足，由于假冒伪劣无法得到根治，这些年在很多领域一些产品常常是前人栽树，后人摘果。由于我国在这方面选择性执法和运动式执法流行，并没有从根本上解决知识产权严重侵权的问题，让仿冒者可以最低的成本获得最大的经济利益，就造成投机取巧，随意侵害他人知识产权的事件时有发生。这沉重打击了大量创新者的信心和热情，因此很多人就不愿意在产品创新上下工夫了。

目前，加强知识产权保护已成为各国发展科技，提高核心竞争力的必然选择。知识产权保护已经被我国许多政府部门提升到了战略任务的层面。但我国依然缺乏一套有效的知识产权保护机制，知识产权保护涉及很多方面，包括法律、政治、经济、文化等领域。早在2010年，美国参议员查尔斯舒默就提出了创新设计保护和盗版预防法议案，来保护本国设计师的利益。相关部门不妨效仿一下，出台一套符合自己国情的知识产权保护法，让各国品牌能在一个健康有序的市场公平地进行竞争。