機(jī)械原理總結(jié)復(fù)習(xí)PPT課件

.,1.機(jī)構(gòu),將運(yùn)動(dòng)鏈中某一構(gòu)件固定作為機(jī)架，并有一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律（原動(dòng)件），而使其余構(gòu)件（從動(dòng)件）具有確定的運(yùn)動(dòng)，則此種運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu)。,第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析,.,2）原動(dòng)件：按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；,3）從動(dòng)件：機(jī)構(gòu)中其余活動(dòng)構(gòu)件，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的尺寸。,1個(gè)或幾個(gè),1個(gè),機(jī)構(gòu)的組成：機(jī)構(gòu)機(jī)架原動(dòng)件從動(dòng)件,若干,1）機(jī)架:機(jī)構(gòu)中特殊的構(gòu)件，一般情況下機(jī)架相對(duì)地面固定不動(dòng)，即機(jī)構(gòu)中的固定構(gòu)件。,.,2.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，按一定的比例尺定出各運(yùn)動(dòng)副的位置，采用運(yùn)動(dòng)副及常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)和構(gòu)件的表示方法，將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞情況表示出來(lái)的簡(jiǎn)化圖形。,.,使機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目，稱為機(jī)構(gòu)的自由度。,3.機(jī)構(gòu)的自由度,.,機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為：機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目F。自由度數(shù)原動(dòng)件數(shù),4.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件,.,1)復(fù)合鉸鏈,2)局部自由度,3)虛約束,5.計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng),.,1）任何機(jī)構(gòu)都可看作是由若干基本桿組依次連接于原動(dòng)件和機(jī)架上而構(gòu)成的。,6.平面機(jī)構(gòu)的組成原理,2）原動(dòng)件與機(jī)架組成級(jí)桿組,3）最高級(jí)別為級(jí)的基本桿組成的機(jī)構(gòu)稱為級(jí)機(jī)構(gòu)。,4）最高級(jí)別為級(jí)的基本桿組成的機(jī)構(gòu)稱為級(jí)機(jī)構(gòu)。,n=4，PL6，這種基本桿組稱為級(jí)組。,n=2,PL=3，這種基本桿組稱為II級(jí)組。,機(jī)構(gòu)的級(jí)別是以其中含有的桿組的最高級(jí)別確定的。,.,計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，確定原動(dòng)件。從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的地方開(kāi)始拆桿組。先試拆級(jí)組，當(dāng)不可能時(shí)再試拆級(jí)組。但應(yīng)注意，每拆出一個(gè)桿組后，剩下的部分仍組成機(jī)構(gòu)，且自由度與原機(jī)構(gòu)相同，直至全部桿組拆出只剩下級(jí)機(jī)構(gòu)。確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。,（2）平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的步驟：,8.平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析,（1）確定機(jī)構(gòu)的組成與級(jí)別,.,兩個(gè)互相作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件上瞬時(shí)速度相等的重合點(diǎn)。簡(jiǎn)單地說(shuō)是兩構(gòu)件的等速重合點(diǎn)。,絕對(duì)瞬心等速重合點(diǎn)絕對(duì)速度為零。相對(duì)瞬心等速重合點(diǎn)絕對(duì)速度不為零。,瞬心的表示：構(gòu)件i和j的瞬心用Pij表示。,（1）速度瞬心,1.速度瞬心及其位置確定,第三章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析,.,2.三心定理:三個(gè)相互作平面（平行）運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的三個(gè)速度瞬心位于同一直線上。其中一個(gè)瞬心將另外兩個(gè)瞬心的聯(lián)線分成與各自角速度成反比的兩條線段。,.,vC=vBvCB,3.用矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)的速度及加速度分析,VC,VC,.,第四章平面機(jī)構(gòu)的力分析,驅(qū)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的力。,（1）驅(qū)動(dòng)力(外力)：,1.作用在機(jī)械上的力,稱為驅(qū)動(dòng)功或輸入功。,與其作用點(diǎn)的速度方向相同或者成銳角；,其特征：,其功為正功，,分為外力與內(nèi)力。,.,阻止機(jī)械運(yùn)動(dòng)的力。,其特征：與其作用點(diǎn)的速度方向相反或成鈍角；其功為負(fù)功，稱為阻抗功。,（2）阻抗力(外力)：,1)工作阻力：其功稱為有效功或輸出功；,2)有害阻力：其功為負(fù)功，稱為損失功。,（3）運(yùn)動(dòng)副中的反力：運(yùn)動(dòng)副所連接的構(gòu)件之間的相互作用力(內(nèi)力)。,.,為摩擦角，,2.移動(dòng)副總反力方向的確定,運(yùn)動(dòng)副中的法向反力與摩擦力的合力FR21,總反力與法向力之間的夾角，稱,稱為運(yùn)動(dòng)副中的總反力，,.,3.轉(zhuǎn)動(dòng)副總反力方向的確定,根據(jù)力的平衡條件，確定不計(jì)摩擦?xí)r總反力的方向；,計(jì)摩擦?xí)r的總反力應(yīng)與摩擦圓相切；,總反力FR21對(duì)軸心之矩的方向必與軸頸1相對(duì)軸承2的相對(duì)角速度的方向相反。,.,2）偏斜方向應(yīng)與構(gòu)件1相對(duì)構(gòu)件2的相對(duì)速度v12的方向相反。,.,在考慮摩擦?xí)r進(jìn)行機(jī)構(gòu)力的分析，關(guān)鍵是確定運(yùn)動(dòng)副中總反力的方向，而且一般都先從二力構(gòu)件作起。,5.考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)的受力分析,對(duì)于沖床等設(shè)備的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，考慮與不考慮摩擦力的分析的結(jié)果可能相差很大，故對(duì)此類設(shè)備在力的分析時(shí)必須計(jì)及摩擦。,.,1.機(jī)械效率的確定,第五章機(jī)械的效率及自鎖,.,2.機(jī)構(gòu)的自鎖,（1）自鎖現(xiàn)象,某些機(jī)構(gòu)，就其機(jī)構(gòu)而言是能夠運(yùn)動(dòng)的，但由于摩擦的存在，,卻會(huì)出現(xiàn)無(wú)論驅(qū)動(dòng)力如何增大，也無(wú)法使機(jī)械運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。,（2）自鎖條件,機(jī)械發(fā)生自鎖實(shí)質(zhì)上是機(jī)械中的運(yùn)動(dòng)副發(fā)生的自鎖。,.,3.移動(dòng)副自鎖條件,結(jié)論:移動(dòng)副發(fā)生自鎖的條件為：在移動(dòng)副中，如果作用于滑塊上的驅(qū)動(dòng)力作用在其摩擦角之內(nèi)（即），則發(fā)生自鎖。,4.轉(zhuǎn)動(dòng)副自鎖條件,結(jié)論轉(zhuǎn)動(dòng)副發(fā)生自鎖的條件為：作用在軸頸上的驅(qū)動(dòng)力為單力G，,且作用于摩擦圓之內(nèi)，即a。,a,.,1.所謂剛性轉(zhuǎn)子的不平衡，是指由于結(jié)構(gòu)不對(duì)稱、材料缺陷以及制造誤差等原因而使質(zhì)量分布不均勻，致使中心慣性主軸與回轉(zhuǎn)軸線不重合，而產(chǎn)生離心慣性力系的不平衡。根據(jù)平衡條件的不同，又可分為靜平衡和動(dòng)平衡兩種情況。,第6章機(jī)械的平衡,2.對(duì)于動(dòng)不平衡的轉(zhuǎn)子，無(wú)論其具有多少個(gè)偏心質(zhì)量以及分布在多少個(gè)回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，都只要在兩個(gè)選定的平衡基面內(nèi)加上或去掉平衡質(zhì)量，即可獲得完全平衡。故動(dòng)平衡又稱為雙面平衡。,.,(2)機(jī)構(gòu)的平衡對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)，由于作往復(fù)運(yùn)動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件總是存在加速度，就單個(gè)構(gòu)件而言，是無(wú)法平衡的。但可以將整個(gè)機(jī)構(gòu)一并考慮，采取措施對(duì)總的慣性力或慣性力矩進(jìn)行平衡。,.,1.等效動(dòng)力學(xué)模型概念,對(duì)于一個(gè)單自由度機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題研究，可簡(jiǎn)化為對(duì)其一個(gè)等效轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件或等效移動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)的研究。,等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（或等效質(zhì)量）是等效構(gòu)件具有的假想轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（或假想質(zhì)量），等效構(gòu)件的動(dòng)能應(yīng)等于原機(jī)械系統(tǒng)中所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的動(dòng)能之和。,等效力矩（或等效力）是作用在等效構(gòu)件上的一個(gè)假想力矩（或假想力），其瞬時(shí)功率應(yīng)等于作用在原機(jī)械系統(tǒng)上的所有外力在同一瞬時(shí)的功率之和。,我們把具有等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（或等效質(zhì)量），其上作用有等效力矩（或等效力）的等效構(gòu)件就稱為原機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模模型。,第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié),.,2.機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型,當(dāng)選擇轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件作等效構(gòu)件時(shí)，需用到等效質(zhì)量Je和等效力Me。,等效,.,當(dāng)選擇移動(dòng)構(gòu)件作等效構(gòu)件時(shí)，常用到等效質(zhì)量me和等效力Fe。,Fe,v3,me,等效,.,3.周期性變速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)的調(diào)節(jié),（1）機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù),工程中常用角速度平均值m表示機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的角速度，近似值為：,機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)：,.,(2)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的近似計(jì)算,由,有,只要,便有。,即機(jī)械的速度波動(dòng)滿足給定的要求。,.,Wab,Wbc,Wcd,Wde,Wea,Wab,Wbc,Wcd,Wde,Wea,用能量指示圖確定最大盈虧功Wmax的大小。,取,工作循環(huán),Em,Emax,Emin,.,第八章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì),1.四桿機(jī)構(gòu)的基本型式,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),(1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu),(2)雙曲柄機(jī)構(gòu),(3)雙搖桿機(jī)構(gòu),(4)曲柄滑塊機(jī)構(gòu),.,第一種情況:若最短桿最長(zhǎng)桿其他兩桿之和(滿足桿長(zhǎng)和條件)1）若選最短桿的相鄰桿做機(jī)架：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。2）若選最短桿做機(jī)架：雙曲柄機(jī)構(gòu)。3）若選最短桿的對(duì)面的桿做機(jī)架：雙搖桿機(jī)構(gòu)。第二種情況:若最短桿最長(zhǎng)桿其他兩桿之和(不滿足桿長(zhǎng)和條件)雙搖桿機(jī)構(gòu)（無(wú)論以何桿做機(jī)架）。,2.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷,（1）極位夾角極位：曲柄與連桿兩次共線時(shí)，搖桿的兩個(gè)極限位置。極位夾角：曲柄(原動(dòng)件)與連桿兩次共線時(shí)，原動(dòng)件兩位置所夾的銳角。,3.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)急回運(yùn)動(dòng)和行程速度變化系數(shù),.,稱K為行程速比系數(shù)。,且越大，K值越大，急回性質(zhì)越明顯。,只要0，就有K1,設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定K值，于是:,(2)行程速比系數(shù)K,.,(1)壓力角從動(dòng)件驅(qū)動(dòng)力F與力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間所夾角度。,3.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角和死點(diǎn),(2)傳動(dòng)角連桿與從動(dòng)件之間的夾角，用來(lái)表示機(jī)構(gòu)傳動(dòng)力性能的好壞。,且9090,設(shè)計(jì)時(shí)要求:min50,最小傳動(dòng)角的確定：對(duì)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，min出現(xiàn)在曲柄(主動(dòng)件)與機(jī)架共線的兩位置之一。,.,以搖桿為主動(dòng)件；且連桿與從動(dòng)曲柄兩次共線時(shí)，搖桿通過(guò)連桿作用于曲柄上的力恰好通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心，出現(xiàn)了不能使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象，該位置稱為死點(diǎn)，死點(diǎn)位置有：0。,（3）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn),.,1凸輪機(jī)構(gòu)的分類,（2）按推桿形狀和運(yùn)動(dòng)形式分,1）尖頂推桿2）滾子推桿3）平底推桿,1）對(duì)心直動(dòng)推桿2）偏置直動(dòng)推桿3）擺動(dòng)推桿,尖頂推桿滾子推桿平底推桿,按推桿形狀分,按運(yùn)動(dòng)形式分,第九章凸輪機(jī)構(gòu),.,名稱=“推桿的運(yùn)動(dòng)形式+推桿形狀+凸輪形狀+機(jī)構(gòu)”,直動(dòng)滾子盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)滾子圓柱凸輪機(jī)構(gòu),實(shí)例：,2.凸輪命名規(guī)則、術(shù)語(yǔ),.,3.凸輪的基圓、工作輪廓、理論輪廓,對(duì)于尖頂推桿，以凸輪回轉(zhuǎn)中心為圓心，實(shí)際輪廓上最小矢徑所作之圓。基圓是設(shè)計(jì)凸輪廓線的基礎(chǔ)，其半徑用r0表示。,尖頂推桿,實(shí)際輪廓,.,對(duì)于滾子推桿，以凸輪回轉(zhuǎn)中心為圓心，滾子中心到凸輪中心最小向徑所作之圓。基圓是設(shè)計(jì)凸輪廓線的基礎(chǔ)，其半徑用r0表示。,滾子推桿,3.凸輪的基圓、工作輪廓、理論輪廓,.,理論廓線,對(duì)于尖頂推桿，理論輪廓與工作輪廓重合。對(duì)于滾子推桿，滾子中心相對(duì)于凸輪的軌跡。對(duì)于平底推桿，理論輪廓與工作輪廓重合。,理論輪廓,工作輪廓,.,3.凸輪轉(zhuǎn)角：凸輪以推桿位于其最近點(diǎn)(A)作為初始位置，從初始位置轉(zhuǎn)過(guò)的任意角度。,s,s,B,B,.,4.推桿位移：凸輪轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí)，推桿相對(duì)于基圓的移動(dòng)距離s。,s,s,B,B,s,.,5.凸輪偏距：凸輪回轉(zhuǎn)中心到從動(dòng)件移動(dòng)導(dǎo)路中心線間的距離e。,6.偏距圓：以凸輪回轉(zhuǎn)中心為圓心，偏距為半徑所作之圓。,e,回轉(zhuǎn)中心,偏距圓,.,7.推桿的行程：推桿從距凸輪中心最近點(diǎn)向最遠(yuǎn)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的距離。,s,s,B,h,.,8.剛性沖擊：由于加速度發(fā)生突變，其值在理論上達(dá)到無(wú)窮大，導(dǎo)致推桿產(chǎn)生非常大的慣性力。,9.柔性沖擊：由于加速度發(fā)生有限值的突變，導(dǎo)致推桿產(chǎn)生有限值的慣性力突變而產(chǎn)生有限的沖擊。,.,10.凸輪壓力角,指推桿所受正壓力的方向與推桿上點(diǎn)B的速度方向之間所夾的銳角，常以表示。它是影響凸輪機(jī)構(gòu)受力情況的一個(gè)重要參數(shù)。,在其他情況不變的情況下，愈大，F(xiàn)愈大，若大至使F增至無(wú)窮大時(shí)，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。此時(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角稱為臨界壓力角c，,.,1.齒廓嚙合基本定律共軛齒廓：一對(duì)能實(shí)現(xiàn)預(yù)定傳動(dòng)比(i12=1/2)規(guī)律的嚙合齒廓。,齒廓嚙合基本定律,齒廓嚙合基本定律:互相嚙合的一對(duì)齒輪在任一位置時(shí)的傳動(dòng)比，都與連心線O1O2被其嚙合齒廓的在接觸處的公法線所分成的兩段成反比。,第十章齒輪機(jī)構(gòu),.,不論兩輪在任何位置接觸，過(guò)接觸點(diǎn)所作的兩齒廓公法線與兩輪連心線交與一定點(diǎn)。定點(diǎn)P稱為節(jié)點(diǎn)。,3.節(jié)圓以O(shè)1(O2)為圓心，O1P(02P)為半徑所作的圓稱為節(jié)圓。,兩節(jié)圓相切于P點(diǎn)，且兩輪節(jié)點(diǎn)處速度相同，故兩節(jié)圓作純滾動(dòng)。,2.兩齒輪作定傳動(dòng)比的條件,.,4.漸開(kāi)線的特性,2）漸開(kāi)線上任意點(diǎn)的法線恒切于基圓；,3）漸開(kāi)線愈靠近基圓部分，曲率半徑愈小；B點(diǎn)為曲率中心,BK為曲率半徑。,n,n,4）漸開(kāi)線的形狀取決于基圓大?。划?dāng)rb，變成直線。,5）基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線。,.,1)齒輪的名稱和符號(hào),齒頂圓:da、ra,齒根圓:df、rf,齒厚:sk,齒槽寬:ek,齒距:pk=sk+ek,齒頂高h(yuǎn)a,齒根高h(yuǎn)f,齒全高h(yuǎn)=ha+hf,分度圓:人為規(guī)定的計(jì)算基準(zhǔn)圓,表示符號(hào)：d,法向齒距（法向周節(jié)）:pn,=pb,5.標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸,r、s、e，p=s+e,.,2）漸開(kāi)線齒輪的基本參數(shù),(2)模數(shù):m,(1)齒數(shù):z,分度圓周長(zhǎng)：d=zp,稱為模數(shù)m。,模數(shù)的單位：mm，它是決定齒輪尺寸的一個(gè)基本參數(shù)。齒數(shù)相同的齒輪，模數(shù)大，尺寸也大。,于是有：d=mz，r=mz/2,人為規(guī)定：m=p/只能取某些簡(jiǎn)單值，,.,(3)分度圓壓力角(簡(jiǎn)稱壓力角),得:Karccos(rb/rK),由rbrKcosK,定義分度圓壓力角為齒輪的壓力角。,對(duì)于同一條漸開(kāi)線：rK,K,b0,N,O,.,要使進(jìn)入嚙合區(qū)內(nèi)的各對(duì)齒輪都能正確地進(jìn)入嚙合，兩齒輪的相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的法向距離應(yīng)相等：,pb1=pb2,將pb=mcos代入得：m1cos1=m2cos2,因m和都取標(biāo)準(zhǔn)值，使上式成立的條件為：,m1=m2，1=2,一對(duì)漸開(kāi)線齒輪的正確嚙合條件是它們模數(shù)和壓力角應(yīng)分別相等。,傳動(dòng)比：,6.一對(duì)漸開(kāi)線齒輪正確嚙合的條件,.,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪，確定中心距a時(shí)，應(yīng)滿足兩點(diǎn)要求：1)理論上齒側(cè)間隙為零,2)頂隙c為標(biāo)準(zhǔn)值,此時(shí)有：a=ra1+c+rf2,=r1+ha*m,=r1+r2,s1-e2=0,c=c*m,+c*m,+r2-(ha*m+c*m),=m(z1+z2)/2,7.中心距a,.,9.用范成法加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)齒條型刀具的位置,標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具比基準(zhǔn)齒形高出c*m一段切出齒根過(guò)渡曲線。,(1)標(biāo)準(zhǔn)齒條型刀具,(2)加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)齒條型刀具的位置,加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪：刀具分度線剛好與輪坯的分度圓作純滾動(dòng)。,加工結(jié)果：sem/2,ha=h*am,hf=(h*a+c*)m,分度線,.,(3)漸開(kāi)線齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù),極限嚙合點(diǎn)N1的位置隨基圓大小變動(dòng),當(dāng)N1、B2兩點(diǎn)重合時(shí)，正好不根切。,不根切的條件：,在PN1O1中有：,在PB2B中有：,代入求得：z2ha*/sin2,取=20,ha*=1，得:zmin=17,即：zmin2ha*/sin2,PN1PB2,=mzsin/2,PN1=rsin,PB2=ha*m/sin,不根切,剛好不根切,根切,齒條型刀具比齒輪型刀具