機(jī)械原理復(fù)習(xí)重點(diǎn)與習(xí)題答案

1、華中科技大學(xué)機(jī)機(jī) 械械 原原 理理復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí)題型題型 ：設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) （創(chuàng)新設(shè)計(jì)）（創(chuàng)新設(shè)計(jì)）計(jì)算計(jì)算 （自由度（自由度 齒輪齒輪 輪系）輪系）慨念慨念 （是非（是非 簡(jiǎn)答，連桿簡(jiǎn)答，連桿 凸輪凸輪 齒輪齒輪 機(jī)構(gòu)平衡機(jī)構(gòu)平衡 飛輪）飛輪）華中科技大學(xué)0 緒論緒論：機(jī)構(gòu)的組成要素（構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副）構(gòu)件與零件的區(qū)別構(gòu)件與零件的區(qū)別運(yùn)動(dòng)副的概念及分類運(yùn)動(dòng)副的概念及分類1 平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈局部自由度局部自由度虛約束虛約束機(jī)構(gòu)自由度數(shù)機(jī)構(gòu)自由度數(shù) F1F1原動(dòng)件數(shù)目等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)原動(dòng)件數(shù)目等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F.F.機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算：F=3n-2Pl-Ph機(jī)

2、械、機(jī)器、機(jī)構(gòu)定義機(jī)械系統(tǒng)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的原則華中科技大學(xué)2 連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)有曲柄的條件有曲柄的條件有急回特性的條件有急回特性的條件壓力角、傳動(dòng)角、死點(diǎn)壓力角、傳動(dòng)角、死點(diǎn)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)已知連桿位置已知連桿位置有急回特性的要求有急回特性的要求已知連架桿位置已知連架桿位置K，無(wú)急回的機(jī)構(gòu)最大壓力角的位置存在死點(diǎn)的機(jī)構(gòu)剛化反轉(zhuǎn)法*已知圓周上的點(diǎn)找圓心基本機(jī)構(gòu)基本機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的共性問(wèn)題設(shè)計(jì)的共性問(wèn)題設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法類型判斷條件圓周角與圓心角華中科技大學(xué)3 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律基本尺寸設(shè)計(jì)基本尺寸設(shè)

3、計(jì)凸輪輪廓設(shè)計(jì)（圖解法）凸輪輪廓設(shè)計(jì)（圖解法）四種基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性偏置方位的確定、壓力角、滾子半徑反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)偏置滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和位移分析華中科技大學(xué)4 齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)漸開(kāi)線的性質(zhì)直齒輪、斜齒輪重合度的概念變位齒輪機(jī)構(gòu)的三種類型變位系數(shù)的選擇及尺寸計(jì)算與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的異同齒廓嚙合基本定律齒廓嚙合基本定律基本參數(shù)和尺寸計(jì)算基本參數(shù)和尺寸計(jì)算直齒輪嚙合傳動(dòng)直齒輪嚙合傳動(dòng)斜齒輪斜齒輪正確嚙合的條件正確嚙合的條件連續(xù)傳動(dòng)的條件連續(xù)傳動(dòng)的條件變位齒輪變位齒輪與直齒輪的區(qū)別與直齒輪的區(qū)別當(dāng)量齒輪當(dāng)量齒輪華中科技大學(xué)5 齒輪系及其設(shè)計(jì)齒輪系及其設(shè)計(jì)定軸輪系定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系復(fù)合

4、輪系復(fù)合輪系分清輪系所有主動(dòng)輪齒數(shù)連乘積所有主動(dòng)輪齒數(shù)連乘積所有從動(dòng)輪齒數(shù)連乘積所有從動(dòng)輪齒數(shù)連乘積=i1k1kwwn1nk 1k 21k32HkH1HkH1Hk1z.zzz.zzi = = = = =w ww ww ww ww ww w分列方程聯(lián)立求解華中科技大學(xué)6 其他機(jī)構(gòu)其他機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)系數(shù)z2)2z(KK22tt110112 = =w w w w = = = 間歇機(jī)構(gòu)的種類及特點(diǎn)鎖止弧的作用鎖止弧的作用槽輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的組合的概念螺旋機(jī)構(gòu)與萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)的特點(diǎn)棘輪機(jī)構(gòu)動(dòng)停比的調(diào)節(jié)方法華中科技大學(xué)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)方法及機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的作用舉例說(shuō)明：采用不同的功能原理，必然導(dǎo)致采用不同的工藝動(dòng)作

5、工藝動(dòng)作設(shè)計(jì)的 不相同，設(shè)計(jì)出的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案也就不相同；不同的機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)同一工藝動(dòng)作，滿足同樣的使用要求；采用不同的工藝動(dòng)作，可滿足相同的功能原理 。7 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)機(jī)構(gòu)選型機(jī)構(gòu)選型1）滿足工藝動(dòng)作及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求。 高副機(jī)構(gòu)、低副機(jī)構(gòu)、注意約束在機(jī)構(gòu)中的作用、 適當(dāng)設(shè)置調(diào)整環(huán)節(jié)。2）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)鏈要短 。3）機(jī)構(gòu)的傳力性能要好。 傳動(dòng)角（壓力角）、防止自鎖 、慣性力平衡。4）動(dòng)力源的選擇應(yīng)有利于簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)和改善運(yùn)動(dòng)質(zhì)量 。 電機(jī)（交流電機(jī)、直流電機(jī)、伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、交流變頻電機(jī)）、內(nèi)燃機(jī)、液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)。8 機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)機(jī)構(gòu)構(gòu)型的創(chuàng)新

6、設(shè)計(jì)方法機(jī)構(gòu)構(gòu)型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法機(jī)構(gòu)構(gòu)型的變異創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的擴(kuò)展機(jī)構(gòu)局部結(jié)構(gòu)的改變機(jī)構(gòu)的移植與模仿華中科技大學(xué)基于組成原理的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)基于組成原理的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)基本桿組：把機(jī)構(gòu)中最后不能再拆的自由度為零的構(gòu)件組稱為機(jī)構(gòu)的基本桿組。拆分基本桿組方法拆分基本桿組方法除去局部自由度、虛約束，計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，指定主動(dòng)件。拆桿組。先試拆級(jí)桿組，如不可能，再試拆桿組。桿組的增減不應(yīng)改變機(jī)構(gòu)的自由度。根據(jù)所拆桿組的最高級(jí)別，確定該機(jī)構(gòu)的級(jí)別。機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析就是將已知機(jī)構(gòu)分解為主動(dòng)件、機(jī)架和基本桿組。華中科技大學(xué)9 機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)系系統(tǒng)統(tǒng)的的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，在運(yùn)動(dòng)中所產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩可以在構(gòu)件本身加以

7、平衡。 而對(duì)機(jī)構(gòu)中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)和平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)和平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩則不能 在構(gòu)件本身加以平衡，必須對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)法平衡。機(jī)構(gòu)平衡的原理：在對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行平衡時(shí)，就是運(yùn)用增加平衡質(zhì)量的方法使機(jī)構(gòu)的質(zhì)心 S落在機(jī)架上并且固定不動(dòng)。 。為此需使機(jī)構(gòu)的質(zhì)心恒固定不動(dòng)，而達(dá)到完全 平衡的目的。利用平衡質(zhì)量平衡機(jī)構(gòu)平衡機(jī)構(gòu)平衡華中科技大學(xué)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 Nmaxw wm JF = 2或或 JF = 900Nmax nm 22當(dāng) 過(guò)小時(shí)， JF很大，飛輪過(guò)于笨重當(dāng)Nmax及 一定時(shí)， JF與 w2m成反比，因此飛輪應(yīng)盡量安裝在高速軸上，以減小JF。最大盈虧

8、功的求法周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法（安裝飛輪） 機(jī)械出現(xiàn)盈功時(shí)，飛輪以動(dòng)能的形式存儲(chǔ)能量； 機(jī)械出現(xiàn)虧功時(shí)，飛輪釋放其存儲(chǔ)的能量。 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng),因?yàn)橹鲃?dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)因?yàn)橹鲃?dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F 。局部自由度局部自由度虛約束虛約束第一章機(jī)構(gòu)確定運(yùn)動(dòng)條件第一章機(jī)構(gòu)確定運(yùn)動(dòng)條件F=3 7 2 9 1=2復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈ABF EDCG題題1-2(a)局部自由度局部自由度虛約束虛約束 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng),因?yàn)橹鲃?dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)因?yàn)橹鲃?dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F 。EABCDO FGHF=3 6 2 8 1=1題題1-2(b)F=3 92 12 2=1題題1

9、-3：（a）凸輪齒輪凸輪齒輪同一構(gòu)件同一構(gòu)件 局部自由度局部自由度復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈ABCDEF（b）F=3 52 7=1F=3 92 12 2=1局部自由度局部自由度復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈題題1-3：EABCDFGHIJK（c）ABCDEFGHCD=EF=GH（d）虛約束虛約束復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈F=3 52 7=1題題1-3：F=3 82 11 1=1(f) F=3 52 7=1ABCDFGH EIJKM(e)FGH虛約束虛約束DCD D D C C C E E E EBA（f）D D D C C C E E E 虛約束虛約束D D D C C C E E E 虛約束虛約束FGH虛約束虛約束復(fù)合鉸鏈復(fù)

10、合鉸鏈復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈第二章連桿機(jī)構(gòu)第二章連桿機(jī)構(gòu)2-2（1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)AB的尺寸范圍的尺寸范圍:0lAB 15mm, （2）雙曲柄機(jī)構(gòu)）雙曲柄機(jī)構(gòu)AB的尺寸范圍的尺寸范圍:45 lAB 55mm, （3）雙搖桿機(jī)構(gòu)）雙搖桿機(jī)構(gòu)AB的尺寸范圍的尺寸范圍:15lAB45mm, 55 lABa = rcos / r1 =22.42(1)采用正傳動(dòng)采用正傳動(dòng);r1 =20.33mm, r2 =40.67mm (2)采用標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪傳動(dòng)采用標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪傳動(dòng),a= (z1+z2)=61mmmn2cos =10.38w w1w w2N1N2o2o1rb2rb1ra2B2B1ra1實(shí)際嚙合線實(shí)際

11、嚙合線 a= = 1.72= 1.72B1B2 Pn解解 a=180mm, rb1=56.38mm, rb2=112.76mm, ra1=64mm, ra2=124mm題題4-9B1B2=20mmPb= mcos =11.8mm題題4-14（1）L=r=32mm，w w=v刀刀/r=1/16=0.0625 rad/s ；（2）L=36.8mm，w w=1/16=0.0625 rad/s ；rf=31.8mm，rb=30.07mm , ra=40.8mm （3）r=v刀刀/ w w= mz , z=2412中線xm分度圓分度圓(中線)節(jié)線節(jié)線Oa= (z1+z2) = 231.9mm mn2co

12、s 題題4-18 = =0.31 bsin mnP127,4-19:a= (z1+z2) = 44mm mn2cos =12.24第五章齒輪系第五章齒輪系5-1圖圖2 1235 44 566 1 2 w w4w wzz42 z5 z6z1z2z z z z4 5 6 1 = = =65題5-1滾刀左旋滾刀左旋5-2圖圖3 12455 66 滾刀滾刀2 33 w w5w wzz53 z6 z刀刀z2z3z z z1z5 6 2 = = =2516解解題5-2解解31H23 45-4圖圖n1nHn4nH=(1)2 z3 z4z1z318 11024 28 16556= = 16556n4=0，代入

13、上式，代入上式n1nH= 1 = = i1H 10956iH1= = nHn1 56109題5-42 213H5-6圖：圖：122 3= +n1nHn3nH z2 z3z1z230 3040 20 98= =n3=0，代入上式，代入上式 98n1nH= 1 = = i1H 18解解iH1= = 8 nHn1題題5-61H23 451 2 35-9圖：圖：解解=(1)1 n2nHn4nH z3 z4z2z330 10050 20= = 3 (1)n2n1 z1z2 = = = 503053(2)= = = n5n1z1z5206013(3)解得：解得：= +9=i14 n1n4由由2 、3、3

14、、4組成組成F=2的行星輪系，的行星輪系，由由1 、2組成定軸輪系，組成定軸輪系，由由1、5組成定軸輪系，組成定軸輪系，題題5-9典型例題分析典型例題分析例例 計(jì)算圖示輪系的傳動(dòng)比計(jì)算圖示輪系的傳動(dòng)比iH1， 并確定哪個(gè)構(gòu)件是輸出桿并確定哪個(gè)構(gòu)件是輸出桿H 及其轉(zhuǎn)向。已知各輪齒數(shù)及其轉(zhuǎn)向。已知各輪齒數(shù)z1=1， z2 = =40 ，z z2 2= =2424， z3= =72，z z3 3= =1818，z4= =114 ，蝸桿左旋，轉(zhuǎn)向蝸桿左旋，轉(zhuǎn)向n1如圖示。如圖示。圖7-2圖7-2解：解：( (1) 定軸輪系定軸輪系(2) 周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系 B 為系桿為系桿H(3) 混合輪系混合輪系例例

15、 圖示輪系中，已知圖示輪系中，已知z1= =z3= =z 4= =z 4 = =20，z2= =80，z5= =60， 求：求：i1B，并確定并確定B 的轉(zhuǎn)向。的轉(zhuǎn)向。圖7-3(2)解：解：(1)(3)B 的轉(zhuǎn)向?yàn)榈霓D(zhuǎn)向?yàn)?。例例如圖所示，已知n3=200r/min，nH=12r/min，z1=80，z2=25，z2=35，z3=20和n1的轉(zhuǎn)向，試計(jì)算圖示的周轉(zhuǎn)輪系中軸1與軸3的傳動(dòng)比。1223341H輸入輸出例例 已知各輪齒數(shù)， 求傳動(dòng)比i1H1、分析輪系的組成 1，2，2，3定軸輪系 1，4，3，H周轉(zhuǎn)輪系 2、分別寫出各輪系的傳動(dòng)比 定軸輪系 ： 213223113) 1(=ZZZZiw

16、w周轉(zhuǎn)輪系 ： 311313) 1(=ZZiHHHwwww3、找出輪系之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系 =3311wwww4、聯(lián)立求解： 32321131111ZZZZZZZZiHH=ww1224H335H為輸出件例例：電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)減速器Z1=24，Z2=48，Z2=30，Z3=90,Z3=20，Z4=30，Z5=80,求i1H（H，5為一整體） （一）1，2-2，3，H周轉(zhuǎn)輪系 3，4，5定軸輪系 （二） 21323113) 1(=ZZZZiHHHwwww355353=ZZiww=533wwwwH（三）（四）聯(lián)立 311=Himin/14501rn =min/77.4631145011rinnHH=得解：解：將各已知量代入式有 上式中，負(fù)號(hào)表明上式中，負(fù)號(hào)表明n1與與n3的轉(zhuǎn)向相反。的轉(zhuǎn)向相反。例圖示為組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)中使用的差動(dòng)輪系，已知：zl=20、z2=24、z2=20、z3=24，轉(zhuǎn)臂H沿順時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)速為16.5 r/min。欲使輪1 的轉(zhuǎn)速為940 r/min，并分別沿順時(shí)針或反對(duì)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，求輪3的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。解：解：（1）當(dāng)轉(zhuǎn)