機(jī)械原理考試重點(diǎn)總結(jié)

1、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析,第一章,一 基本概念,1 運(yùn)動副：兩構(gòu)件直接接觸形成的可動聯(lián)接 2 運(yùn)動副元素：參與接觸而構(gòu)成運(yùn)動副的點(diǎn)、線、面。,3 自由度：構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目,4 機(jī)構(gòu)自由度:機(jī)構(gòu)中各活動構(gòu)件相對于機(jī)架的獨(dú)立運(yùn)動數(shù)目。,5 桿組：不可再分的、自由度為零的運(yùn)動鏈,二.平面機(jī)構(gòu)的自由度,兩構(gòu)件用運(yùn)動副聯(lián)接后，彼此的相對運(yùn)動受到某些約束,自由度隨之減少。,低副引入兩個(gè)約束！,機(jī)構(gòu)自由度的一般公式,F=3n-2Pl-Ph,設(shè)一平面機(jī)構(gòu)由n個(gè)構(gòu)件(除機(jī)架外）組成, 未構(gòu)成運(yùn)動副之前, 這些活動構(gòu)件應(yīng)有3n個(gè)自由度。假設(shè)構(gòu)成PL個(gè)低副和PH個(gè)高副, 每引入一個(gè)約束構(gòu)件就失去一個(gè)自由度, 故

2、機(jī)構(gòu)自由度應(yīng)為活動件自由度的總數(shù)與運(yùn)動副引入約束總數(shù)之差。 以F表示, 則有,1) 復(fù)合鉸鏈(Compound Hinge),2)局部自由度 Passive DOF,3）虛約束RedundantConstraints,3.常見的虛約束：,1) 當(dāng)不同構(gòu)件上兩點(diǎn)間的距離保持恒定，若在兩點(diǎn)之間加上一個(gè)構(gòu)件和兩個(gè)轉(zhuǎn)動副，雖不改變機(jī)構(gòu)運(yùn)動，但卻引入一個(gè)虛約束。,虛約束一,2）兩構(gòu)件組成的若干個(gè)導(dǎo)路中心線互相平行或重合的移動副。,3）兩構(gòu)件組成若干個(gè)軸線互相重合的轉(zhuǎn)動副。,兩個(gè)軸承支持一根軸只能看作一個(gè)轉(zhuǎn)動副。,4）在輸入件與輸出件之間用多組完全相同的運(yùn)動鏈來傳遞運(yùn)動，只有一組起獨(dú)立傳遞運(yùn)動的作用，其余

3、各組常引入虛約束。,增加一個(gè)齒輪，使機(jī)構(gòu)增加一個(gè)虛約束,三 平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件,）機(jī)構(gòu)自由 度 F1。,2）原動件數(shù)目等于機(jī)構(gòu)自由度F。,例題6 計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)自由度。,F = 3n2PLPH,3,2,=,8,11,1,1,=,四 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析,步驟： 1.去除局部自由度和虛約束，高副低代，并標(biāo)出原動件。 2.從遠(yuǎn)離原動件的地方開始，先試拆二級桿組，不行，再試拆n4的桿組。當(dāng)分出一個(gè)桿組后，再次試拆時(shí)，仍需從最簡單的二級桿組開始試拆，直到只剩下機(jī)架和原動件為止。 *桿組的增減不應(yīng)改變機(jī)構(gòu)的自由度。,3.判斷機(jī)構(gòu)的級別。,剩余機(jī)構(gòu)不允許殘存只屬于一個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動副和只有一個(gè)運(yùn)動副的構(gòu)件

4、！,例1-5 試分析圖示大篩機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，并確定機(jī)構(gòu)的級別,級機(jī)構(gòu),下一頁,高副低代的一般方法：在接觸點(diǎn)兩輪廓曲率中心處，用兩個(gè)轉(zhuǎn)動副聯(lián)接一個(gè)構(gòu)件來代替這個(gè)高副。,O1,O2,1,2,4,Ao1o2B代替機(jī)構(gòu),高副低代的幾種特例,接觸輪廓之 一為直線,返回,第二章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析,主要內(nèi)容： 1）速度瞬心法 2）圖解法求解速度和加速度,一、速度瞬心法,1 速度瞬心：兩作相對運(yùn)動的剛體，其相對速度為零的重合點(diǎn)。,絕對瞬心：兩構(gòu)件其一是固定的,相對瞬心：兩構(gòu)件都是運(yùn)動的,3 三心定理:任意三個(gè)做平面運(yùn)動的構(gòu)件有三個(gè)瞬心,這三個(gè)瞬心 在同一直線上,2 瞬心數(shù)為：Nn(n-1)/2,舉例：求曲柄滑塊

5、機(jī)構(gòu)的速度瞬心。,解：瞬心數(shù)為：Nn(n-1)/26 n=4,1.作瞬心多邊形圓,2.直接觀察求瞬心,3.三心定律求瞬心,1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),P14,P12,P23,P34,vP13=w1lP14P13= w3lP14P34,兩構(gòu)件的角速度與其絕對速度瞬心至相對速度瞬心的距離成反比。,直接觀察能求出4個(gè),余下的2個(gè)用三心定律求出。,已知：構(gòu)件1的角速度1和長度比例尺l,二、速度瞬心法在機(jī)構(gòu)速度分析上的應(yīng)用,2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu),P14,P12,vC=vp13=w1lAP13,已知各構(gòu)件的長度、位置及構(gòu)件1的角速度，求滑塊C的速度,3做直線運(yùn)動,各點(diǎn)的速度一樣,將P13看作是滑塊上的一點(diǎn).,3 滑動兼

6、滾動的高副機(jī)構(gòu),P21,P31,組成滑動兼滾動高副的兩構(gòu)件，其角速度與連心線被輪廓接觸點(diǎn)公法線所分割的兩線段長度成反比。,二用相對運(yùn)動圖解法求機(jī)構(gòu)的速度和加速度,掌握相對運(yùn)動圖解法， 能正確地列出機(jī)構(gòu)的速度和加速度矢量方程，準(zhǔn)確地繪出速度和加速度圖，并由此解出待求量。 主要內(nèi)容 同一構(gòu)件上兩點(diǎn)間的速度和加速度關(guān)系 移動副兩構(gòu)件重合點(diǎn)間的速度和加速度關(guān)系 級機(jī)構(gòu)位置圖的確定 速度分析 加速度分析,pbec為速度多邊形，bce 相似BCE，為速度影像; p點(diǎn)為極點(diǎn)，速度為的點(diǎn)，連接p與任一點(diǎn)的矢量代表同名點(diǎn)的絕對速度任意兩點(diǎn)的矢量代表同名點(diǎn)間的相對速度，指向與角標(biāo)相反 bc代表VCB而不是VBC

7、速度影像原理：當(dāng)已知構(gòu)件上兩點(diǎn)的速度時(shí)，則該構(gòu)件上其他任一點(diǎn)的速度便可利用速度影像與構(gòu)件圖形相似的原理求出。,b,e,c,f,F,p, bce 加速度多邊形， 加速度極點(diǎn),加速度多邊形的特性：,聯(lián)接點(diǎn)和任一點(diǎn)的向量代表該點(diǎn)在機(jī)構(gòu)圖中同名點(diǎn)的絕對加速 度，指向?yàn)?該點(diǎn)。,聯(lián)接任意兩點(diǎn)的向量代表該兩點(diǎn)在機(jī)構(gòu)圖中同名點(diǎn)的相對加速度，指向與加速度的下標(biāo)相反。如cb代表aBC而不aCB ，常用相對切向加速度來求構(gòu)件的角加速度。,極點(diǎn)代表機(jī)構(gòu)中所有加速度為零的點(diǎn)。,用途：根據(jù)相似性原理由兩點(diǎn)的加速度求任意點(diǎn)的加速度。,p,第三章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì),主要內(nèi)容 1 平面連桿機(jī)構(gòu)的基本形式及演化 2 曲柄存

8、在的條件 3 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì), 3-1 平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)的基本問題,3-2 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化,一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu),若組成轉(zhuǎn)動副的兩構(gòu)件能作整周相對轉(zhuǎn)動,則該轉(zhuǎn)動副稱為整轉(zhuǎn)副,否則稱為擺動副.,根據(jù)兩聯(lián)架桿為曲柄或搖桿:,曲柄搖桿機(jī)構(gòu),雙曲柄機(jī)構(gòu),雙搖桿機(jī)構(gòu),3-3 平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性,一、轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件,1.鉸鏈四桿運(yùn)動鏈中轉(zhuǎn)動副為整轉(zhuǎn)副的充分必要條件,A為整轉(zhuǎn)副的條件： 1）組成轉(zhuǎn)動副A的兩個(gè)構(gòu)件中必有一個(gè)為四個(gè)構(gòu)件中的最短桿； 2）最短構(gòu)件與其他三個(gè)構(gòu)件中任一構(gòu)件的長度之和不大于另兩構(gòu)件長度之和即最短桿與最長桿之和應(yīng)小于或等于其他兩構(gòu)件長度之和。（桿長

9、之和條件）,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判斷條件：,2）若不滿足桿長和條件，該機(jī)構(gòu)只能是雙搖桿機(jī)構(gòu)。,1）在滿足桿長之和的條件下：,（2）以最短桿為機(jī)架，則兩連架桿為曲柄，該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)；,（3）以最短桿的對邊構(gòu)件為機(jī)架，均無曲柄存在，即該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。,（1）以最短桿的相鄰構(gòu)件為機(jī)架，則最短桿為曲柄，另一連架桿為搖桿，即該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；,二、行程速度變化系數(shù),擺角, 12 , t1t2 , v1v2,極位夾角,1=180+, 2=180-,v1 = /t1,v2 = /t2,急回特性：從動件正反兩個(gè)行程的平均速度不相等,= v2/v1 =（ /t2）/ （ /t1 ） = t1/t2 =

10、1/2 =（180+）/（180-）,從動件快行程的平均速度 從動件慢行程的平均速度,K =,=180（K-1）/（K+1）,行程速度變化系數(shù),連桿機(jī)構(gòu)從動件具有急回特性的條件,極位夾角為從動件處于兩極限位置時(shí)，曲柄所夾的銳角。,三、平面機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動角,Ft = Fcos Fn = Fsin,1、機(jī)構(gòu)壓力角:在不計(jì)摩擦力、慣性力和重力的條件下，機(jī)構(gòu)中驅(qū)使輸出件運(yùn)動的力的方向線與輸出件上受力點(diǎn)的速度方向間所夾的銳角，稱為機(jī)構(gòu)壓力角，通常用表示。,驅(qū)使從動件運(yùn) 動的有效分力,增加轉(zhuǎn)動副D 的徑向壓力,傳動角：壓力角的余角。,用表示,愈大對工作愈有利，采用來衡量機(jī)構(gòu)傳動質(zhì)量.,Ft = Fco

11、s Fn = Fsin,3 機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置,在不計(jì)構(gòu)件的重力、慣性力和運(yùn)動副中的摩擦阻力的條件下，當(dāng)機(jī)構(gòu)處于傳動角=0（或=90）的位置下，無論給機(jī)構(gòu)主動件的驅(qū)動力或驅(qū)動力矩有多大，均不能使機(jī)構(gòu)運(yùn)動，這個(gè)位置稱為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。,Ft = Fcos Fn = Fsin,3,2,1,下一頁,由三個(gè)或三個(gè)以上構(gòu)件組成的軸線重合的轉(zhuǎn)動副稱為復(fù)合鉸鏈。,由m個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)含有(m-1)個(gè)轉(zhuǎn)動副。,1) 復(fù)合鉸鏈(Compound Hinge),返回,2)局部自由度（多余自由度）Passive DOF,1、局部自由度：在機(jī)構(gòu)中常會出現(xiàn)一種與輸出構(gòu)件運(yùn)動無關(guān)的自由度，稱局部自由度（或多余自由度）。

12、,2、處理辦法：在計(jì)算自由度時(shí)，拿掉這個(gè)局部自由度，即可將滾子與裝滾子的構(gòu)件固接在一起。,返回,平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問題,機(jī)構(gòu)選型根據(jù)給定的運(yùn)動要求選擇機(jī) 構(gòu)的類型；,尺度綜合確定各構(gòu)件的尺度參數(shù)(長度 尺寸)。,同時(shí)要滿足其他輔助條件：,a)結(jié)構(gòu)條件（如要求有曲柄、桿長比恰當(dāng)、 運(yùn)動副結(jié)構(gòu)合理等）;,b)動力條件（如min）;,c)運(yùn)動連續(xù)性條件等。,3-4實(shí)現(xiàn)連桿給定位置的平面四桿機(jī)構(gòu) 運(yùn)動設(shè)計(jì),1.連桿位置用動鉸鏈中心B、C兩點(diǎn)表示 連桿位置用動鉸鏈中心B、C兩點(diǎn)表示連桿經(jīng)過三個(gè)預(yù)期位置序列的四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。,B1,C1,B2,C2,B3,C3,行程速度變化系數(shù),擺角,

13、極位夾角,1=180+, 2=180-,急回特性：從動件正反兩個(gè)行程的平均速度不相等,按給定行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),AB=(AC2-AC1)/2 BC=(AC1+AC2)/2,AC1=BC-AB AC2=BC+AB,確定比例尺,C1,D,B1,C2,B2,E,F,(1)曲柄搖桿機(jī)構(gòu),已知搖桿的長度C,擺角 ,K,設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu),（）曲柄滑塊機(jī)構(gòu),A,o,已知K，滑塊行程H，偏距e，設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu) 。,180(k-1)/(k+1),作C1 C2 H,作射線C1O 使C2C1O=90,以O(shè)為圓心，C1O為半徑作圓。,以A為圓心，A C1為半徑作弧交于E,得：,作射線C2O使C1C2 O=90。,作偏

14、距線e，交圓弧于A，即為所求。,l1 =EC2/ 2,C2,C1,第4章 凸輪機(jī)構(gòu),41凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,一）按凸輪的形狀分,二）按從動件的結(jié)構(gòu),三）按凸輪與從動件的鎖合方式分,四）根據(jù)從動件的運(yùn)動形式分,4-2 從動件常用運(yùn)動規(guī)律,1、等速運(yùn)動規(guī)律,2 、等加速等減速運(yùn)動規(guī)律,3 、余弦加速度規(guī)律,4 、正弦加速度規(guī)律,45 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定,一、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖,二、按需用壓力角確定凸輪回轉(zhuǎn)中心 位置和基圓半徑,四、滾子半徑的選擇,三、按輪廓曲線全部外凸的條件確定平底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的基圓半徑,使?jié)L子半徑小于理論廓曲線外凸部分的最小曲率半徑.,第五章 齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

15、,5-1 齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類 5-2 齒廓嚙合基本定律,1.漸開線的形成,當(dāng)直線沿一圓周作相切純滾動時(shí)，直線上任一點(diǎn)的軌跡Ak，稱為該圓的漸開線。,發(fā)生線, 5-3漸開線及漸開線齒廓,(2) 漸開線上任一點(diǎn)的法線必與其基圓相切.,2.漸開線的性質(zhì),(3)發(fā)生線與基圓的切點(diǎn)為漸開線在點(diǎn)的曲率中心，而線段NK是漸開線在點(diǎn)處的曲率半徑。,4)漸開線的形狀取決于基圓的大小，基圓越大，漸開線越平直，當(dāng)基圓半徑趨于無窮大時(shí)，漸開線成為斜直線。,(5)基圓內(nèi)無漸開線,發(fā)生線,3.漸開線齒廓嚙合的特點(diǎn),（1）嚙合線是一條定直線,嚙合線、公法線，內(nèi)公切線,嚙合線：嚙合點(diǎn)走過的軌跡,（2）漸開線齒廓嚙合的嚙合角

16、不變 兩齒輪嚙合的每一瞬時(shí)，過接觸點(diǎn)的齒廓公法線與兩輪節(jié)圓公切線之間所夾的銳角稱為嚙合角，嚙合角不變，正壓力的方向隨壓力角的改變而變化.齒廓間的正壓力方向不變,齒輪傳動平穩(wěn).,（3）漸開線齒廓嚙合具有可分性 漸開線齒輪的傳動比決定于基圓（加工好后不變）的大小,5-4 漸開線齒輪的各部分名稱及標(biāo)準(zhǔn)齒輪的尺寸,5-5 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動,1 漸開線齒輪傳動的正確嚙合條件,2 齒輪傳動的無側(cè)隙嚙合及標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝,條件:一個(gè)齒輪節(jié)圓上的齒厚等于另一個(gè)齒輪節(jié)圓上的齒槽寬,5-6 漸開線齒廓的展成加工及根切現(xiàn)象,3、漸開線齒輪連續(xù)傳動的條件,4 標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝,重合度,連續(xù)傳動時(shí)，在前一對齒沒

17、有退出嚙合前，后一對齒一定進(jìn)入嚙合。,5-6 漸開線齒廓的展成加工及根切現(xiàn)象,一、漸開線齒廓的展成加工原理,（1）齒輪插刀切制齒輪,（2） 齒條插刀切制齒輪,（3） 滾刀切制齒輪,2. 標(biāo)準(zhǔn)齒條形刀具切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪,圖5-28 標(biāo)準(zhǔn)齒條刀具,圖5-29 標(biāo)準(zhǔn)齒條刀具加工齒輪,加工節(jié)線,齒輪齒厚=刀具齒槽寬 齒輪齒槽寬=刀具齒厚,加工節(jié)圓,相同的模數(shù)和壓力角,展成運(yùn)動相當(dāng)與無側(cè)隙嚙合,二、漸開線齒廓的根切現(xiàn)象,根切：刀具的齒頂線與嚙合線的交點(diǎn)超過被切齒輪的 極限點(diǎn)，刀具的齒頂將齒輪齒跟的漸開線齒廓切去一部分.,三、漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù),5-7 變位齒輪,變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比，參數(shù),

18、標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪相比較,1)相同點(diǎn):m z d p db,2)不同點(diǎn):ha hf se；參數(shù)的變化來改善齒輪傳動的質(zhì)量,基圓不變，變位齒輪的齒廓曲線和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)齒輪的是由相同的基圓展成的漸開線，只不過所截取的位置不同。,三、變位齒輪的幾何尺寸,1. 齒厚 s 和任意圓上的齒厚,正變位分度圓齒厚增大；負(fù)變位齒厚減小,任意圓上齒厚也發(fā)生變化，可采用公式（5-9）。注：過大的正變位齒頂變尖的問題，需校核齒頂厚。,一、變位齒輪傳動的參數(shù)與幾何尺寸,5-8 變位齒輪傳動,1. 嚙合角a與變位系數(shù)和xS,2. 中心距a與中心距變動系數(shù)y,二、變位齒輪傳動的類型,1. 零傳動,變位系數(shù)和的不同,2. 正傳

19、動,特點(diǎn)： 機(jī)構(gòu)的尺寸和重量可以比等變位齒輪傳動更??；輪齒強(qiáng)度高；改善磨損情況。當(dāng)實(shí)際中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距只能采用此方式湊中心距。成對設(shè)計(jì)、制造和使用；重合度減?。积X頂易變尖。,3. 負(fù)傳動,特點(diǎn)： 輪齒強(qiáng)度低；磨損情況壞。當(dāng)實(shí)際中心距小于標(biāo)準(zhǔn)中心距只能采用此方式湊中心距。成對設(shè)計(jì)、制造和使用；重合度略有增加；齒頂易變尖,1 傳動特點(diǎn)：減小機(jī)構(gòu)尺寸和重量；提高承載能力；改善磨損情況；替換和修復(fù)容易。成對設(shè)計(jì)、制造和使用；小齒輪正變位齒頂易變尖；重合度略減小。,5-9 平行軸斜齒圓柱齒輪傳動,一 斜齒輪的基本參數(shù),法面參數(shù),二 平行軸斜齒輪傳動的正確嚙合條件,三 平行軸斜齒輪的變位和幾何尺寸計(jì)算

20、,標(biāo)準(zhǔn)中心距,齒條刀具加工,變位系數(shù),六、平行軸斜齒輪傳動的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 重合度大、齒面接觸好，傳動平穩(wěn)、承載能力高 最少齒數(shù)少，結(jié)構(gòu)緊湊 制造成本與直齒輪相同 缺點(diǎn)： 產(chǎn)生軸向力，一般取b8 15,第六章 輪系,傳動比:輪系中輸入軸與輸出軸的角速度(轉(zhuǎn)速)之比,一、定軸輪系,2. 空間定軸輪系,1. 平面定軸輪系,用箭頭表示轉(zhuǎn)向,（6-2）,二 周轉(zhuǎn)輪系 任意兩個(gè)齒輪A和B（包括A、B中可能有一個(gè)是行星輪的情況）以及行星架H的角速度之間的關(guān)系應(yīng)為：,三 行星輪系 若B齒輪為固定不動的中心輪，則：,活動齒輪A對行星架H的傳動比等于1減去行星架H固定時(shí)活動齒輪A對原固定中心輪B的傳動比。,四 復(fù)

21、合輪系的傳動比,（ 1 ） 把復(fù)合輪系分為基本輪系,（）分別列出各個(gè)輪系傳動比的方程式 （）找出各基本輪系之間的關(guān)系 （）將各基本輪系傳動比方程式聯(lián)立求解，得到復(fù)合輪系的傳動比,例6-,大傳動比的減速器,輸入件,輸出件,用少數(shù)齒輪可得到很大的傳動比,6-5 行星輪系各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)的選擇,1. 傳動比條件,即所設(shè)計(jì)的行星輪系必須實(shí)現(xiàn)給定的傳動比,各輪齒數(shù)的選擇需滿足：,2. 同心條件,兩中心輪的齒數(shù)同時(shí)為偶數(shù)或奇數(shù)。,行星架的幾何軸線與中心輪的軸線重合,3. 裝配條件,兩中心輪的齒數(shù)和為行星輪數(shù)的整數(shù)倍,4. 鄰接條件,相鄰兩個(gè)行星輪的齒頂圓不得相交,第九章平面機(jī)構(gòu)的力分析,一、作用于機(jī)構(gòu)中

22、力的分類,驅(qū)動力,阻力,運(yùn)動副反力,重力,慣性力,二、構(gòu)件慣性力的確定,其慣性力系可簡化為一通過構(gòu)件質(zhì)心S的力Fi和一力偶矩Mi.,繞質(zhì)心 轉(zhuǎn)動,繞非質(zhì)心轉(zhuǎn)動,平面移動,平面復(fù)雜運(yùn)動,構(gòu)件運(yùn)動特點(diǎn),合成一個(gè)慣性力，其偏離質(zhì)心距離為h,三 徑向軸頸轉(zhuǎn)動副中的摩擦力,(a),軸承,根據(jù)力偶等效定律,Q 與 M 合并成一合力Q,大小為Q,作用線偏移距離為,hr，減速,原來不動,無論 多大, 都不轉(zhuǎn)動,發(fā)生自鎖,2) hr，保持原來狀態(tài),3) hr，加速運(yùn)動,(b),例9-3,在如圖所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中,已知機(jī)構(gòu)的位置各構(gòu)件的尺寸和驅(qū)動力F,各轉(zhuǎn)動副的半徑和當(dāng)量摩擦系數(shù)均為r,f0，若不計(jì)各構(gòu)件的重力

23、，慣性力，求轉(zhuǎn)動副B,C中反作用力的作用線,確定連桿兩轉(zhuǎn)動副的摩擦力作用線,確定轉(zhuǎn)動副A的反力,確定轉(zhuǎn)動副D的反力,（）按 算出各轉(zhuǎn)動副的摩擦圓半徑，并將摩擦圓半徑以虛線畫在圖上,（）確定轉(zhuǎn)動副B和C中反作用力的作用線：連桿受壓力，R21指向左方，它對轉(zhuǎn)動副B的中心的力矩方向應(yīng)與相反，R21切于B處摩擦圓的上方r23它對轉(zhuǎn)動副c的中心的力矩方向應(yīng)與相反, R23切于c處摩擦圓的下方.作用線為B,C兩處摩擦圓的內(nèi)公切線.,第十章 平面機(jī)構(gòu)的平衡,一、質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi),二、質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)內(nèi),靜平衡：在任意位置保持靜止，不會轉(zhuǎn)動；條件：分布在回轉(zhuǎn)件上各個(gè)質(zhì)量的離心力的合力等于零或質(zhì)徑積的

24、矢量和等于零,動平衡：離心力系和合力和合力偶矩都等于零。條件:分布于該回轉(zhuǎn)件上各個(gè)質(zhì)量的離心力的合力等于零,同時(shí)離心力所引起的力偶的合力偶矩也等于零.,十一章 機(jī)器的機(jī)械效率,若在無有害力，則,勻速運(yùn)動的起重裝置示意圖,效率以力或力矩的形式表達(dá),效率為在克服同樣生產(chǎn)阻力Q的情況下,理想驅(qū)動力F0與實(shí)際驅(qū)動力F的比值.,結(jié) 束,12-1研究機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動的目的,12-2 機(jī)器等效動力學(xué)模型,一、等效力和等效力矩 原則：假想力F或力矩M所做的功或所產(chǎn)生的功率應(yīng)等于所有被代替的力和力矩所做的功或所產(chǎn)生的功率之和。 等效力：假想力F稱為等效力。 等效力矩：假想力矩M稱為等效力矩,二、等效質(zhì)量和等

25、效轉(zhuǎn)動慣量,等效質(zhì)量：,用在機(jī)器的某一構(gòu)件上選定點(diǎn)的一個(gè)假想質(zhì)量來代替整個(gè)機(jī)器所有運(yùn)動構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量，代替前后機(jī)器的動能不變。該假想質(zhì)量稱為等效質(zhì)量,等效點(diǎn)：等效質(zhì)量所作用的點(diǎn)。,等效構(gòu)件：等效點(diǎn)所在的構(gòu)件。,(a)等效力和等效力矩 (b)等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動慣量,例題3 在圖示的行星輪系中,已知各輪的齒數(shù)z1=z2=20, z2=z3=40, 各構(gòu)件的質(zhì)心均在其相對回轉(zhuǎn)軸線上, 且J1=0.01Kg.m2, J2=0.04Kg.m2 行星輪的質(zhì)量M2=2kg, 模數(shù)均為10mm ,求由作用在行星架H上的力矩MH=60N.m換算到輪1的軸O1上的等效力矩M以及換算到軸O1上的各構(gòu)件質(zhì)量的等

26、效轉(zhuǎn)動慣量J.,12-3 機(jī)器運(yùn)動方程式的建立及解法,一、機(jī)器運(yùn)動方程式的建立 1.動能形式的機(jī)器運(yùn)動方程式,2.力或力矩形式的機(jī)器運(yùn)動方程式,12-4 機(jī)器周期性和非周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法,一 機(jī)器存在周期性速度波動： 原因：作用在機(jī)器等效構(gòu)件上的等效驅(qū)動力矩和等效阻力矩并不時(shí)時(shí)相等。角度度隨之發(fā)生變化。一個(gè)運(yùn)動循環(huán)中驅(qū)動力矩和阻力矩所作的功相等，所以每經(jīng)一個(gè)運(yùn)動循環(huán)后，機(jī)器的動能又回到原來的數(shù)值，主軸的角速度作周期性的波動。在一個(gè)運(yùn)動循環(huán)內(nèi)機(jī)器動能的升降幅度是一個(gè)定值。 （2）調(diào)節(jié)方法 如果加大等效轉(zhuǎn)動慣量，就能使主軸的速度波動降低：在機(jī)器某一回轉(zhuǎn)軸上加一飛輪,二 非周期性速度波動發(fā)生的

27、原因是驅(qū)動力的功在穩(wěn)定運(yùn)動的一個(gè)循環(huán)內(nèi)大于或小于阻力的功，用飛輪的方法達(dá)不到調(diào)節(jié)速度的目的，必須用調(diào)速器。,結(jié) 束,例10-3已知某對漸開線直齒圓柱齒輪傳動，中心距a =350mm，傳動比i =2.5，= 20，c*=0.25，根據(jù)強(qiáng)度等要求模數(shù)m必須在5、6、7mm三者中選擇，試設(shè)計(jì)此對齒輪的以下參數(shù)和尺寸。 （1）齒輪的齒數(shù)z1、z2，模數(shù)m，傳動類型； （2）分度圓直徑d1、d2，頂圓直徑da1、da2，根圓直徑df1、df2，節(jié)圓直徑、，嚙合角； （3）若實(shí)際安裝中心距351mm，上述哪些參數(shù)變化？數(shù)值為多少？ 解：（1）,為標(biāo)準(zhǔn)安裝的標(biāo)準(zhǔn)齒輪。,（2）,mm,mm,(3) ， ， 發(fā)

28、生變化,=20.4438,1、等速運(yùn)動規(guī)律 (直線位移運(yùn)動規(guī)律、 一次多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律),S,d,d0,H,V,d,d0,a,d,Hw,d0,d0,特點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡單、勻速進(jìn)給、。 行程始點(diǎn)、末點(diǎn)加速度在理論上為無窮大，致使機(jī)構(gòu)受到強(qiáng)烈沖擊：剛性沖擊。,返回,2、等加速等減速運(yùn)動規(guī)律 (拋物線位移運(yùn)動規(guī)律、二次多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律),S,d,d0,H,V,d,d0,a,d,2Hw,d0,d0,4Hw2,d0,特點(diǎn): amax 最小, 慣性力小。,在三處存在加速度的有限值的 突變，這種由于加速度發(fā)生有限值 突變而引起的沖擊：軟性沖擊.,S,A,B,C,返回,3. 余弦加速度規(guī)律,特點(diǎn): 在行程開始和終止位置

29、，加速度有突變，引起柔性沖擊. 適于中低速、中輕載.,返回,4. 正弦加速度規(guī)律,特點(diǎn): 加速度曲線連續(xù)，理論上不存在柔性沖擊.,返回,一、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖,圖4-21 尖底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu),t,t,O,P,n,n,A,e,S,S0,v2,C,r,rb,1,1,2,3,P13,P23,瞬心,Q,F,F,沿從動件運(yùn)動 方向的有效分力,F,F,F,壓力角：驅(qū)動力和有效分力的夾角，接觸點(diǎn)法線與從動件上力作用點(diǎn)之間的夾角。,壓緊導(dǎo)路的有害分力,機(jī)構(gòu)自鎖：F引起的摩擦阻力超過有用分力F，無論凸輪給從動件的驅(qū)動力多大，從動件都不能運(yùn)動 極限壓力角：機(jī)構(gòu)開始出現(xiàn)自鎖時(shí)的壓力角。,圖4-21 尖底從動

30、件盤形凸輪機(jī)構(gòu),1,2,3,P13,P12,二、按需用壓力角確定凸輪回轉(zhuǎn)中心位置和基圓半徑,C,A,r0越小，壓力角越大，結(jié)構(gòu)緊湊，基圓越小，但過小，導(dǎo)致壓力角超出許用值 壓力角是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)使最大壓力角小于許用壓力角的情況下，選用較小的基圓。,四、滾子半徑的選擇,（1）.,（2）.,（3）.,設(shè)計(jì)時(shí)要保證滾子半徑小于理論廓線外凸部分的最小曲率半徑,A,正常的輪廓曲線,內(nèi)凹,實(shí)際輪廓曲線某點(diǎn)的曲率半徑,理論輪廓曲線某點(diǎn)的曲率半徑,外凸,返回,一、齒廓嚙合的基本定律,高副嚙合相對瞬心一定在兩輪中心的連線上，齒輪嚙合相對速度瞬心P稱為嚙合節(jié)點(diǎn),此時(shí)齒輪的傳動比為, 5-2 齒廓嚙合基本定

31、律,圓齒輪,G1,G2,(2) 切點(diǎn)N是速度瞬心,發(fā)生線上點(diǎn)K的速度方向與漸開線在該點(diǎn)切線方向重合,即發(fā)生線就是漸開線在點(diǎn)K的法線.結(jié)論:漸開線上任一點(diǎn)的法線必與其基圓相切.,2.漸開線的性質(zhì),rk,(3)發(fā)生線與基圓的切點(diǎn)為漸開線在點(diǎn)的曲率中心，而線段NK是漸開線在點(diǎn)處的曲率半徑。漸開線離基圓越遠(yuǎn),曲率半徑就越大,漸開線越平直.,(4)漸開線的形狀取決于基圓的大小，基圓越大，漸開線越平直，當(dāng)基圓半徑趨于無窮大時(shí)，漸開線成為斜直線。,(5)基圓內(nèi)無漸開線。,2 .漸開線齒廓嚙合的特點(diǎn),（1）嚙合線是一條定直線,嚙合線、公法線，內(nèi)公切線,嚙合線：嚙合點(diǎn)走過的軌跡,（2）漸開線齒廓嚙合的嚙合角不變

32、 兩齒輪嚙合的每一瞬時(shí)，過接觸點(diǎn)的齒廓公法線與兩輪節(jié)圓公切線之間所夾的銳角稱為嚙合角，嚙合角不變，正壓力的方向隨壓力角的改變而變化.齒廓間的正壓力方向不變,齒輪傳動平穩(wěn). 任意一點(diǎn)的壓力角 cosaK=rb/rK,（3）漸開線齒廓嚙合具有可分性 漸開線齒輪的傳動比決定于基圓（加工好后不變）的大小,例1已知一對直齒圓柱齒輪傳動的基本參數(shù)為m=2mm，20，c*=0.25；安裝中心距100mm；要求傳動比2.6（允許有少量誤差）。 （1）確定兩齒輪的齒數(shù)和這對齒輪的傳動類型； （2）若這對齒輪用一對平行軸斜齒圓柱標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動（其法面參數(shù)的數(shù)值與題中所列基本參數(shù)的數(shù)值相同）代替，試計(jì)算這對斜齒輪的螺

33、旋角的數(shù)值。 （1）先假定為標(biāo)準(zhǔn)安裝，則,則標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)的中心距,，所以采用正傳動。,（2）,5-5 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動,一、嚙合過程和正確嚙合條件,一對漸開線齒廓能實(shí)現(xiàn)定傳動比，并不表明任何兩個(gè)漸開線都能正確嚙合，嚙合傳動，須滿足一定的條件。,o2,o1,1,2,N1,B2,B1,N2,ra2,rb2,rb1,ra1,齒輪的正確嚙合條件,一、漸開線齒廓的展成加工原理,1.展成法的切削加工原理,（1) 齒輪插刀切制齒輪,下一頁,2. 標(biāo)準(zhǔn)齒條形刀具切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪,圖5-28 標(biāo)準(zhǔn)齒條刀具,圖5-29 標(biāo)準(zhǔn)齒條刀具加工齒輪,加工節(jié)線,齒輪齒厚=刀具齒槽寬 齒輪齒槽寬=刀具齒厚,加工節(jié)圓,相

34、同的模數(shù)和壓力角,展成運(yùn)動相當(dāng)與無側(cè)隙嚙合,2. 齒輪的變位,徑向變位法,變位齒輪:用上述方法加工出 的齒輪,x: 移距系數(shù)或變位系數(shù),刀具原離輪坯中心的變位系數(shù)為正，否則為負(fù)；x0正變位、x=0零變位、x0負(fù)變位,移距或變位xm:刀具相對移動的距離.,徑向變位法:,將刀具相對加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)的位置遠(yuǎn)離或靠近輪坯中心來加工齒輪的方法.,標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪相比較,1)相同點(diǎn):m z d p db,2)不同點(diǎn):ha hf se；參數(shù)的變化來改善齒輪傳動的質(zhì)量,基圓不變，變位齒輪的齒廓曲線和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)齒輪的是由相同的基圓展成的漸開線，只不過所截取的位置不同。,三、變位齒輪的幾何尺寸,1. 齒厚 s 和任意圓上的齒厚,正變位分度圓齒厚增大；負(fù)變位齒厚減小,任意圓上齒厚也發(fā)生變化，可采用公式（5-9）。注：過大的正變位齒頂變尖的問題，需校核齒頂厚。,2. 中