机械原理总复习.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械原理总复习,一、机构的结构分析,1,机构,组成,机构具有确定运动条件,构件,运动副,运动链,2,平面机构自由度计算,局部自由度,正确计算运动副数目,虚约束,3,高副低代,曲线对曲线,曲线对直线,曲线对点,点对直线,4,机构级别的判定,杆组类型,拆杆组,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,试求图示机构的自由度。,复合铰链,局部自由度,局部自由度,复合铰链,虚约束,2,试问图示机构运动确定与否？,3,在图示运动链中，已知：,l,AB,=l,CD,，,l,AF,=l,DE,，,l,BC,=l,AD,=l,FE,。试求出该运动链的自由度数目，并说明该运动链是不是机构。,虚约束,4,试求图示机构的自由度，并画出高副低代的机构简图。,5,对图示机构进行高副低代，杆组分析，并说明是几级机构。,7,试对图示机构：,计算机构自由度。,进行高副低代。,若取凸轮为原动件，此机构是几级机构？若滑块为原动件，说明此机构是几级机构，并划分杆组。,8,图示运动链能否具有确定运动并实现设计者意图？如不能，应如何修改？画出修改后的机构简图（改进方案保持原设计意图，原动件与输出构件的相对位置不变，固定铰链位置和导路位置不变）。,填空、选择、是非题,1,）构件是机构中的,单元体，零件是机器中的,单元体。,2,）两构件通过面接触而构成的运动副称为,；通过点、线接触而构成的运动副称为,。,3,）某平面基本杆组有,6,个低副，其构件数为,。,A 2,；,B 3,；,C 4,。,4,）机构具有确定的相对运动的条件是机构的自由度等于,1,。（）,5),组成高副的两构件其瞬心在过接触点处的公法线上。,(A,正确,B,错误,),6),某平面基本杆组有,6,个低副，其构件数为,。,二、平面机构的运动分析,平面机构的运动分析,速度瞬心法,矢量方程图解法,瞬心定义、数量、位置,直接接触：低副、高副,间接接触：三心定理,下标补遗,多边形法,同一构件,不同点,两构件,同一点,两点间速度及加速度的关系,三点间速度及加速度的关系,速度影像和加速度影像,两构件间速度及加速度的关系,重合点选取原则和科氏加速度,确定速度角速度,确定加速度角加速度,1,找出下列机构在图示位置时的所有瞬心；若已知构件,1,的角速度,1,，求图示位置时构件,3,的速度或角速度（用表达式表示）。,P,13,p,14,p,34,p,12,p,23,p,12,p,14,P,14,P,34,P,24,P,12,P,23,P,13,v,p13,v,p13,2,图示机构中，已知主动件,2,的角速度,2,（,2,为常数）用速度和加速度多边形法求构件,3,、,4,的角速度、角加速度和构件,4,上各点的速度和加速度（不考虑比例尺的具体大小）。,c,BC AB AB,?,2,L,AB,?,p,b,2,b,3,3,=,2,4,0,V,4,=pb,3,p,b,2,k,b,3,3,=,2,0 ,4,0,a,4,=pb,3,3,图示机构中，已知主动件,2,的角速度,2,（,2,为常数）用速度和加速度多边形法求构件,3,、,4,的角速度、角加速度和构件,3,上,D,点的速度和加速度（不考虑比例尺的具体大小）。,4,导杆机构如图示，已知,l,BC,=25mm,，,l,BC,=40mm,，,l,BD,=10mm,，求,1,=30,，时构件,2,上,D,点的速度,v,D2,和加速度,a,D2,。设主动件,1,以等角速,1,=10rad/s,回转。,5,图示机构中，已知主动件,1,的角速度,1,（,1,为常数）用速度和加速度多边形法求构件,2,、,3,的角速度、角加速度（不考虑比例尺的具体大小）。,重合点,B3(B2),BD AB CD,p,b,2,b,3,0 BD BA 0 CD,p,b,2,k,n,3,b,3,6,在图示机构中，已知,l,AB,=50mm，l,BC,=200mm，l,CD,=,l,DE,=100mm，,1,=,12,，,3,=,35,=45，,1,=10rad/s。,求,构件5的速度和加速度，以及构件3的角速度和角加速度。,p,b,c,e3,e4,e5,p,b,c,e,3,e,4,e,5,p,b,n,2,e,3,n,3,c,3,k,e,4,e,5,三、平面连杆机构及其设计,平面连杆机构及其设计,四杆机构基本型式及其演化型式,有关四杆机构的基本知识,图解法设计四杆机构,构件形状或尺寸变换,运动副尺寸的变换,机架的变换,运动副元素的逆换,曲柄存在的条件,行程速比系数,K,传动角,(,压力角,),与死点,运动的连续性,按连杆位置设计,按连架杆对应位置设计,按行程速比系数,K,设计,判断类型,确定某杆长范围,周转副和摆转副,已知连杆预定位置,已知连杆标线位置,确定相对机架和相对连杆,1,如图所示铰链四杆机构中，已知,l,AB,=30mm,，,l,BC,=110mm,，,l,CD,=80mm,，,l,AD,=120mm,，构件,1,为原动件。,判断构件,1,能否成为曲柄；,用作图法求出构件,3,的最大摆角,max,；,用作图法求出最小传动角,min,；,当分别固定构件,1,、,2,、,3,、,4,时，各获得何种机构？,2,在图示铰链四杆机构中，已知,l,BC,=100mm,，,l,CD,=70mm,，,l,AD,=60mm,，,AD,为机架。试问：,若此机构为曲柄摇杆机构，且,AB,为曲柄，求,l,AB,的最大值；,若此机构为双曲柄机构，求,l,AB,的最小值；,若此机构为双摇杆机构，求,l,AB,的取值范围。,3,如图所示的曲柄滑块机构：,曲柄为主动件，滑块向右运动为工作行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由。,当曲柄为主动件时，画出极位夹角,、最小传动角,min,。,设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置。,4,设计一铰链四杆机构，已知摇杆长度,l,CD,=56mm，,摇杆最大摆角,=40,行程速比系数,k=1.4,机架长度,l,AD,=45mm。,试求：,（,1,）曲柄长度与连杆长度各为多少？,（,2,）当,AB,杆为主动件时，最大压力角在什么位置？在图上标出。,（,3,）该机构在什么情况下，在什么位置出现死点位置？,5,如图示一铰链四杆机构,ABCD,的固定铰链,A,和,D,，主动件,AB,的三个位置和连杆上点,K,所对应的三个位置（尺寸从图中量取）。,确定连杆上铰链,C,的位置。,验算其主动件是否为曲柄。,指出最小传动角,min,的位置，并确定其数值。,它属于何种机构，说明之。,四、凸轮机构及其设计,凸轮机构及其设计,凸轮机构的类型,推杆运动规律及其特性,用图解法设计平面凸轮轮廓曲线,凸轮机构基本尺寸的确定,v,max,a,max,冲击性质,冲击位置,适用范围,偏置直动尖端推杆凸轮机构凸轮廓线,摆动尖端推杆凸轮机构凸轮廓线,滚子推杆和平底推杆凸轮机构凸轮廓线,基圆半径,压力角,滚子半径,平底长度,1,一滚子直动从动件偏置的盘形凸轮机构以,1,：,2,的比例尺所作的如图所示，凸轮按顺时针方向回转，请用图解法求：,（,1,）从动件最大升程；,（,2,）凸轮从图示位置转,60,时从动件的升程；,（,3,）在图上标出凸轮回转,45,时的压力角。,2,如图所示为一对心移动从动件盘形凸轮机构，凸轮廓线由四段圆弧和四段直线光滑连接而成，试求：,最大压力角发生的位置。,绘出凸轮的理论廓线；,绘出凸轮的基圆；,标出从动件的升距,h;,若凸轮逆时针转动，在图上标出,推程运动角,0,、远休止角,01,、回程运动角,0,、近休止运动角,02,；,在图上标出凸轮从图示位置转过,45,时位移,S,和压力角,。,五、,齿轮机构及其设计,渐开线齿廓,齿廓啮合基本定律,渐开线性质及其方程,d,，,（啮合、节圆），,d,b,“,四线合一”；啮合角恒等于节圆压力角；中心距可变。,单个渐开线齿轮,标准齿轮,变位齿轮,当量齿轮,斜齿,锥齿,标准直齿,标准斜齿,直齿锥齿,蜗杆蜗轮,主要参数几何计算,定义,加工,根切现象,最少齿数,一对渐开线齿轮的啮合传动,正确啮合：直、斜、锥、蜗杆,按要求安装,标准中心距,非标中心距,实现连续传动,侧隙、顶隙,重合度,传动比,1,一对标准渐开线直齿圆柱齿轮，已知：,m=4mm,，,=20,，,Z,1,=25,，,Z,2,=35,，,h,a,*,=1,，,c,*,=0.25,安装中心距比标准中心距大,2mm,。试求：,（,1,）中心距,a,；,（,2,）啮合角,；,（,3,）有无齿侧间隙；,（,4,）径向间隙,c,；,（,5,）实际啮合线长度。,2,已知一对齿数相等，,=20,，模数,m=5 mm,的渐开线直齿圆柱齿轮。为了提高其重合度而又不希望增加齿数，故增加主、从动轮的顶圆，使其刚好通过彼此的极限啮合点。若要求重合度,=1.62l,，试求：,(1),两轮齿数；,(2),齿廓曲线在分度圆上的曲率半径,；,(3),两轮的齿顶圆直径及齿厚，并检查齿顶齿厚是否变尖,(inv20=0.014 904),；,(4),中心距为,a=m(z,1,+z,2,),2,时，其径向间隙,c,是多少,?(,齿轮用标准正常齿刀具切削,),解答：,(1),求两轮齿数：作齿轮啮合图帮助解答，由图可得实际啮合线,:,(2),求分度圆上曲率半径,：,（,3,）求齿顶圆直径及齿厚：,s,a,(0.250.4)m,齿顶变尖了。,（,4,）求中心距及径向间隙：,六、轮系,轮系传动比计算,传动比的大小,从动轮的转向,定轴轮系传动比计算,基本周转轮系传动比计算,复合轮系传动比计算,空间定轴,:,箭头标注,平面定轴,:,箭头标注或符号标注,从动轮转向,转化机构,等式左边符号,:,自身、公式,等式右边符号：符号标注,平面,空间,等式左边符号,:,自身、公式,等式右边符号：箭头标注（首轮与末轮轴线重合或平行时可标正负号）,分清轮系,分别列式,综合求解,大小,:,1,在图示轮系中，已知各轮齿数,Z,1,=24,，,Z,2,=20,，,Z,2,=22,，,Z,3,=26,，,Z,4,=24,，,Z,5,=20,，,Z,5,=22,，,Z,6,=26,，试求传动比,i,1H,。,1,分清轮系,周转轮系：,1-2(2)-3,4,周转轮系：,4-5,（,5,）,-6,H,2,分别列式,3,综合求解,2,在图,6-6,所示的复合轮系中，已知各轮齿数为,z,1,=40,，,z,2,=40,，,z,2,=20,，,z,3,=18,，,z,4,=24,，,z,4,=76,，,z,5,=20,，,z,6,=36,，求,i,16,。,1,分清轮系,周转轮系：,4-5-6,H,定轴轮系：,1-2(2)-3-4,2,分别列式,3,综合求解,3,在图,6-7,所示的轮系中，已知,z,2,=z,3,=z,4,=18,、,z,2,=z,3,=40,。设各齿轮的模数、压力角均相等，并为标准齿轮传动。求齿轮,1,的齿数,z,1,及传动比,i,1H,。,4,在图所示的轮系中，轴,A,按图示方向以,1250 r/min,的转速回转，而轴,B,按图示方向以,600 r/min,的转速回转。试决定轴,C,的转速大小和方向。,n,5,=-1350(,转向与,A,、,B,相反）,1,分清轮系,周转轮系：,2-3(4)-5,6,定轴轮系：,7-8-9,2,分别列式,3,综合求解,5,在图所示轮系中，已知各轮齿数,z,A,=25,，,z,B,=30,，,z,C,=60,，,z,D,=50,z,E,=52,，,z,F,=58,，齿轮,A,的转速为,n,A,=50 r/min,，系杆的转速为,n,G,=100 r/min,，它们的转向如图所示。试问齿轮,F,的转速和转向如何？,1,分清轮系,周转轮系：,F-E(D)-C,G,定轴轮系：,A-B,2,分别列式,3,综合求解,七、其他常用机构,其他常用机构,槽轮机构,棘轮机构,万向联轴节,组成及运动特点,分类,机构特点及应用,设计要点,内,外,可变向,摩擦式,进给、制动、超越、转位及分度,棘轮转角调节,槽轮机构的运动系数,槽轮机构运动特性,槽轮机构设计要点,单万向联轴节,双万向联轴节,螺旋机构,差动螺旋机构,复式螺旋机构,八、机械运转及其速度调节,1,图示为多缸发动机曲柄上的等效驱动力矩,M,d,和等效阻力矩,M,r,的曲线图，图中各块面积所代表的盈亏功大小列于表中。曲柄平均转速,n,m,=300r/min,。设除飞轮外其他转动惯量不计，若要求速度不均匀系数,=0.02,，试求安装在曲柄轴上的飞轮转动惯量,J,F,。,2,在图所示齿轮机构中，主动轮,1,上的驱动力矩,M,1,为常数，平均角速度,1,=50 rad/s,，齿轮,2,上的力矩变化规律如下：,，,M,2,=300 Nm,；,，,M,2,=0,；若两轮的齿数为,z,1,=20,，,z,2,=40,，试求：,（,1,）在稳定运转阶段，驱动力矩,M,1,的大小。,（,2,）为减小齿轮,1,的速度波动，拟在,1,轴上安装飞轮。若机器的运转不均匀系数,=0.05,，不计齿轮,1,和,2,的转动惯量，所加飞轮的转动惯量为多少。,图,7-9,3,在电动机驱动的剪床中，作用在剪床主轴上的阻力矩,M,er,的变化规律如图,7-7,所示，等效驱动力矩,M,ed,为常数，电动机转速为,1500 r/min,。当不均匀系数,=0.05,时，求安装在电动机轴上的飞轮的转动惯量。,4,某机组在一个稳定运动循环中的等效驱动力矩,M,va,和等效阻力矩,M,vc,如图所示。由,M,va,和,M,vc,所围成的各块面积代表功的大小分别为,F,1,=1500 N-m,，,F,2,=1000 N-m,，,F,3,=400 N-m,，,F,4,=1000 N-m,。等效构件的平均角速度,m,=50 rad/s,，要求其运转不均匀系数,0.05,。忽略其他构件的质量和转动惯量。试求：,F,5,的大小；,装在等效构件上飞轮的转动惯量,J,F,；,指出,max,，,min,发生的位置。,某内燃机的曲柄输出力矩,M,d,随曲柄转角,的变化曲线如图所示，其运动周期,T,=,，曲柄的平均转速,n,m,=620r/min,。当用该内燃机驱动一阻抗力为常数的机械时，如果要求其运转不均匀系数,0.01,。试求：,1,）曲柄最大转速,n,max,和相应的曲柄转角位置,max,;,2),装在曲柄上的飞轮转动惯量,J,F,（不计其余构件转动惯量）。,Mr,=116.67,b,c,计算对应,b,点的转角,b,=11.67,计算对应,c,点的转角,c,=174.16,画能量指示图,a,b,c,a,1,）,n,max,=623.1r/min;,位置,max,=174.16;,2)J,F,=3.328kg.m,2,九、机械的平衡,机械的平衡,刚性转子的平衡,机构的平衡,静平衡,(b/D0.2),动平衡,(b/D2),平衡实验,