文献综述

1.机构学概述

1.1机构学

传统的机构学把机构的运动看作只与其几何约束方式有关，而与受力、质量和时间等无关的学科。这样，十九世纪中叶，机构学就从一般力学中独立出来，并日益发展[1]。机构学是以运动几何学和力学为主要理论基础， 以数学分析为主要手段， 对各类机构进行运动和动力分析与综合的学科。机构学为创造新的机器和进行机械发明与改革提供正确有效的理论和方法， 以设计出更经济合理、更先进的机械设备， 来满足生产发展和人们生活的需求。机构学的发展将直接影响到机械工业各类产品的工作性能以及许多行业生产设备的机械化和自动化程度[2]。机构学着重研究机械中机构的结构和运动等问题，是机械原理的主要分支。研究各种机械中有关机构的结构、运动和受力等共性问题的一门学科。研究内容分两个方面：第一是对已有机构的研究，即机构分析（结构分析，运动分析和动力分析）；第二是按要求设计新的机构，即机构综合（结构综合，运动综合和动力综合）[3]。

1.2 机构学的研究内容

机构学研究的是各种常用机构的结构和运动，如齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、差动机构、间歇运动机构、直线运动机构、螺旋机构和方向机构等，以及这些机构的共性问题，在理论上和方法上进行机构分析和机构综合。机构分析包括结构分析和运动分析两部分。前者研究机构的组成并判定其运动可能性和确定性;后者考察机构在运动中位移、速度和加速度的变化规律，从而确定其运动特性。

掌握机构分析的方法对于如何合理使用机器、验证机械设计是否完善等是必不可少的，所以机构分析也是机构综合的基础。但是综合有时不存在唯一解，因而机构分析和综合往往是不可逆的。

设计新机器时，先要考虑两个问题:首先，为了完成某一工艺或生产要采取什么运动，这属于专业问题;其次是采用什么机构来实现这种运动，这是机构综合问题。

所谓机构综合，就是根据需要实现的运动，选定机构的结构类型，确定机构的几何尺寸，亦即进行机构的结构综合和运动综合，然后画出能够实现所求运动的机构运动简图。对于高速或高精度的机构，为更好地符合实际情况，还应考虑构件弹性和运动副间隙等实际因素的动力分析和动力综合。

1.3机构动力学问题的研究