機(jī)械原理_復(fù)習(xí)

1、機(jī)械原理總復(fù)習(xí)機(jī)械原理總復(fù)習(xí)THEORY OF MACHINES & MECHANISMS主講教師：主講教師：郭勤濤郭勤濤Guo_Guo_共同學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) 考試題型考試題型 1、 填空題（填空題（2025分）分） 2、簡(jiǎn)答題（、簡(jiǎn)答題（2030分）分） 3、計(jì)算題（、計(jì)算題（50分）分） 閉卷閉卷答疑時(shí)間答疑時(shí)間 5月月22日日 18:0020:00 10108旁邊休息室旁邊休息室 考試時(shí)間：考試時(shí)間： 5月月24日日 9:0011:00 4301第第1 1章章 緒論小結(jié)緒論小結(jié) 1） 都是許多人為實(shí)體的組合 2） 各實(shí)體間具有確定的相對(duì)運(yùn) 動(dòng)； 3）在工作時(shí)能變換或者傳遞能量 （如

2、內(nèi)燃機(jī)，發(fā)電機(jī)等），物料 （如顎式破碎機(jī)，起重機(jī)）和信息（如計(jì)算機(jī)）構(gòu)件機(jī)構(gòu)機(jī)器機(jī)器零件、構(gòu)件、機(jī)構(gòu)、機(jī)器、機(jī)械機(jī)械：機(jī)器與機(jī)構(gòu)的統(tǒng)稱構(gòu)件與零件的區(qū)別：1）構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)的單元2）零件是制造的單元回顧：回顧：2-4、平面機(jī)構(gòu)自由度的、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算計(jì)算 一、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件 二、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算 三、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) 小結(jié)小結(jié)存在于轉(zhuǎn)動(dòng)副處存在于轉(zhuǎn)動(dòng)副處正確處理方法：復(fù)合鉸鏈處有正確處理方法：復(fù)合鉸鏈處有m個(gè)構(gòu)件個(gè)構(gòu)件則有則有(m-1)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副 復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈局部自由度局部自由度常發(fā)生在為減小高副磨損而將滑動(dòng)摩擦常發(fā)生在為減小高副磨損而將滑動(dòng)摩擦變成滾動(dòng)摩

3、擦所增加的滾子處。變成滾動(dòng)摩擦所增加的滾子處。正確處理方法：計(jì)算自由度時(shí)將局部自正確處理方法：計(jì)算自由度時(shí)將局部自由度減去。由度減去。 虛約束虛約束存在于特定的幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下。存在于特定的幾何條件或結(jié)構(gòu)條件下。正確處理方法：將引起虛約束的構(gòu)件和正確處理方法：將引起虛約束的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副除去不計(jì)。運(yùn)動(dòng)副除去不計(jì)。上述代替方法可推廣到非圓接觸的高副中。進(jìn)行高副低代，同樣只需將一虛擬構(gòu)件在高副兩元素接觸點(diǎn)處的曲率中心1、2分別與兩構(gòu)件、以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)。但因兩曲線輪廓各處的曲率半徑1、 2 不同，相應(yīng)的曲率中心至構(gòu)件固定回轉(zhuǎn)軸的距離也各處不同，代替后，只是保持機(jī)構(gòu)在此位置時(shí)的瞬時(shí)速度和瞬時(shí)加速度不變

4、。根據(jù)以上的分析我們可以得出以下結(jié)論：在平面機(jī)構(gòu)中在平面機(jī)構(gòu)中進(jìn)行高副低代時(shí)，只需將一虛擬構(gòu)件在構(gòu)成高副的兩構(gòu)進(jìn)行高副低代時(shí)，只需將一虛擬構(gòu)件在構(gòu)成高副的兩構(gòu)件接觸點(diǎn)的曲率中心處分別與該兩構(gòu)件以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)件接觸點(diǎn)的曲率中心處分別與該兩構(gòu)件以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)。2. 用低副代替直線與曲線組成的高副用低副代替直線與曲線組成的高副注意：O2的含義的含義。 O2是增加的虛擬構(gòu)件4與構(gòu)件2組成的轉(zhuǎn)動(dòng)副。兩構(gòu)件在處組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，其相對(duì)運(yùn)動(dòng)為移動(dòng)。因此，虛擬構(gòu)件4與構(gòu)件2組成的移動(dòng)副。（見下頁(yè)）用低副代替由點(diǎn)及曲線組成的高副用低副代替由點(diǎn)及曲線組成的高副 代替要點(diǎn)：代替要點(diǎn)：由于點(diǎn)的曲率半徑為零，因此，此點(diǎn)即為點(diǎn)的曲

5、率中心2，并與接觸點(diǎn)C重合。根據(jù)以上方法進(jìn)行高副低代時(shí)，虛擬構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)副之一應(yīng)取在點(diǎn)處，而另一轉(zhuǎn)動(dòng)副則取在曲線在點(diǎn)的曲率中心O1處。22 二、平面機(jī)構(gòu)的組成原理二、平面機(jī)構(gòu)的組成原理 1. 桿組的概念：任何機(jī)構(gòu)都是由機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件系統(tǒng)桿組的概念：任何機(jī)構(gòu)都是由機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件系統(tǒng)三部分組成，并且機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度。三部分組成，并且機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度。如將機(jī)構(gòu)的機(jī)架和與機(jī)架相聯(lián)的原動(dòng)件與從動(dòng)件系統(tǒng)拆分開，如將機(jī)構(gòu)的機(jī)架和與機(jī)架相聯(lián)的原動(dòng)件與從動(dòng)件系統(tǒng)拆分開，則從動(dòng)件系統(tǒng)必然是一個(gè)自由度為零的運(yùn)動(dòng)鏈。則從動(dòng)件系統(tǒng)必然是一個(gè)自由度為零的運(yùn)動(dòng)鏈。例3 1.首先

6、確定機(jī)構(gòu)的自由度，確定原動(dòng)件，然后從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的構(gòu)件開始拆; 2.拆下機(jī)架和原動(dòng)件后不應(yīng)再有其他的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副; 3.如果機(jī)構(gòu)中有局部自由度和虛約束，應(yīng)先除去，再拆分桿組; 4.如果機(jī)構(gòu)中有高副，應(yīng)在井陘高副低代后，在拆分桿組 要領(lǐng)：拆除一桿組后，機(jī)構(gòu)剩余部分還應(yīng)是機(jī)構(gòu)，且自由度不能發(fā)生改變。直至拆?！皺C(jī)架 + 原動(dòng)件”。一、速度瞬心的概念一、速度瞬心的概念速度瞬心速度瞬心兩構(gòu)件作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩構(gòu)件作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)， 其其相對(duì)速度相對(duì)速度為為零零時(shí)的重合點(diǎn)稱時(shí)的重合點(diǎn)稱 為速度瞬心，簡(jiǎn)稱瞬心。為速度瞬心，簡(jiǎn)稱瞬心。jiPijABvBiBjvAiAj ij因此，兩構(gòu)件在因此，兩構(gòu)件在任一瞬時(shí)任一瞬時(shí)

7、的相對(duì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)都可看成繞瞬心的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)都可看成繞瞬心的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。絕對(duì)瞬心：兩構(gòu)件之一是靜止構(gòu)件絕對(duì)瞬心：兩構(gòu)件之一是靜止構(gòu)件相對(duì)瞬心：兩構(gòu)件都運(yùn)動(dòng)的。相對(duì)瞬心：兩構(gòu)件都運(yùn)動(dòng)的。二、機(jī)構(gòu)的瞬心數(shù)目二、機(jī)構(gòu)的瞬心數(shù)目每每2個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件都有個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件都有1個(gè)瞬心，故若有個(gè)瞬心，故若有N個(gè)構(gòu)件的機(jī)構(gòu)，個(gè)構(gòu)件的機(jī)構(gòu)，其其瞬心總數(shù)瞬心總數(shù)為：為：2) 1(2NNCKN也就是兩構(gòu)件在也就是兩構(gòu)件在該瞬時(shí)該瞬時(shí)絕對(duì)速度相同絕對(duì)速度相同的重合點(diǎn)的重合點(diǎn).2.兩構(gòu)件直接用運(yùn)動(dòng)副連接兩構(gòu)件直接用運(yùn)動(dòng)副連接AB12A12（P12）P128三三.瞬心位置的確定瞬心位置的確定1.根據(jù)瞬心的定義根據(jù)瞬心的

8、定義nnM12tt12p12M（1）若兩構(gòu)件）若兩構(gòu)件1、2以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接，則瞬心以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接，則瞬心P12位于轉(zhuǎn)動(dòng)副的中心；位于轉(zhuǎn)動(dòng)副的中心；（2）若兩構(gòu)件）若兩構(gòu)件1、2以移動(dòng)副相聯(lián)接，則瞬心以移動(dòng)副相聯(lián)接，則瞬心P12位于垂直于導(dǎo)路線位于垂直于導(dǎo)路線 方向的無(wú)窮遠(yuǎn)處；方向的無(wú)窮遠(yuǎn)處；（3）若兩構(gòu)件）若兩構(gòu)件1、2以高副相聯(lián)接，以高副相聯(lián)接，在接觸點(diǎn)在接觸點(diǎn)M處作純滾動(dòng)，則接觸點(diǎn)處作純滾動(dòng)，則接觸點(diǎn)M就是它們的瞬心，就是它們的瞬心，在接觸點(diǎn)在接觸點(diǎn)M處有相對(duì)滑動(dòng)，則瞬心位于過(guò)接觸點(diǎn)處有相對(duì)滑動(dòng)，則瞬心位于過(guò)接觸點(diǎn)M的公法線上，的公法線上，P122.兩構(gòu)件直接用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接兩構(gòu)件直接用運(yùn)動(dòng)副

9、聯(lián)接三三.瞬心位置的確定瞬心位置的確定1.根據(jù)瞬心的定義根據(jù)瞬心的定義 3.兩構(gòu)件間沒有用運(yùn)動(dòng)副直接聯(lián)接，則可用三心定理來(lái)確兩構(gòu)件間沒有用運(yùn)動(dòng)副直接聯(lián)接，則可用三心定理來(lái)確定定 其瞬心位置其瞬心位置CVc 2Vc 3P12P13三心定理三心定理:作平面作平面運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件共有三個(gè)瞬心，共有三個(gè)瞬心，這三個(gè)瞬心必在這三個(gè)瞬心必在一條直線上一條直線上AB123 2 3證明證明：假設(shè)：假設(shè)P23不在直不在直線線P12P13上，而位于其上，而位于其它任一點(diǎn)它任一點(diǎn)C，(瞬心是瞬心是瞬時(shí)絕對(duì)速度相同的重瞬時(shí)絕對(duì)速度相同的重合點(diǎn)合點(diǎn)) ,則則32CCVV又由圖示：又由圖示：32CCVVC點(diǎn)不

10、可能是構(gòu)件點(diǎn)不可能是構(gòu)件2 ,3的瞬心，只有當(dāng)它位于直線的瞬心，只有當(dāng)它位于直線 P12P13上，速度方向才能上，速度方向才能一致一致瞬心瞬心P23必位于必位于P12 , P13的連線上的連線上 如圖所示為一作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，已知其中點(diǎn)A的速度和加速度（大小、方向）和B點(diǎn)的速度和加速度的方向。求B點(diǎn)的速度和加速度的大小、構(gòu)件的角速度和角加速度。同一構(gòu)件上兩點(diǎn)間的速度的關(guān)系vABAAvvvB大小大小 ？ ？方向方向 pvAabvBAvB以A為基點(diǎn)，則B點(diǎn)的速度為從速度矢量圖上測(cè)出vB和vBA的大小。并可求出構(gòu)件的角速度為ABBAlv/方向?yàn)槟鏁r(shí)針。1）p點(diǎn)稱為點(diǎn)稱為速度多邊形速度多邊形的極點(diǎn)。的

11、極點(diǎn)。2) 2) 極點(diǎn)極點(diǎn)p p代表構(gòu)件上相應(yīng)點(diǎn)的絕對(duì)速度為零。代表構(gòu)件上相應(yīng)點(diǎn)的絕對(duì)速度為零。vApvAabvBAvBvCAcvCBvC關(guān)于速度多邊形的一些說(shuō)明：4) 圖中abcABC，兩三角形的字母順序也相同，只是abc的位置是ABC沿方向轉(zhuǎn)過(guò)了90而已，將圖形abc稱為構(gòu)件圖形ABC的速度影像。當(dāng)已知構(gòu)件上兩點(diǎn)的速度時(shí)，利用速度影像與構(gòu)件圖形的相似關(guān)系可很方便地求出該構(gòu)件上任一點(diǎn)的速度。3）由極點(diǎn)p向外放射的矢量，代表構(gòu)件上相應(yīng)點(diǎn)的絕對(duì)速度；而連接兩絕對(duì)速度矢端的矢量，則代表構(gòu)件上相應(yīng)兩點(diǎn)間的相對(duì)速度，此矢量的字母順序恰好與速度下標(biāo)的字母順序相反。 2 2）按加速度矢量關(guān)系作矢量圖。）按

12、加速度矢量關(guān)系作矢量圖。首先，確定合適的加速度比例尺首先，確定合適的加速度比例尺a。a 加速度代表速度的線段長(zhǎng)，其中加速度以加速度代表速度的線段長(zhǎng)，其中加速度以/s/s2 2計(jì)，計(jì)，線段長(zhǎng)以計(jì)。線段長(zhǎng)以計(jì)。然后取一點(diǎn)然后取一點(diǎn) 作為絕對(duì)加速度矢量的作為絕對(duì)加速度矢量的起始點(diǎn)。起始點(diǎn)。所有所有絕對(duì)加速度矢量由絕對(duì)加速度矢量由 點(diǎn)引出；點(diǎn)引出；所有所有相對(duì)加速度矢量不由相對(duì)加速度矢量不由 點(diǎn)點(diǎn)引出，由矢量關(guān)系決定。先作出已知量，后作未知量。最后形成引出，由矢量關(guān)系決定。先作出已知量，后作未知量。最后形成的圖形為的圖形為加速度多邊形加速度多邊形。 同一加速度量中的切向分量與法向分量要首尾相連。同一加

13、速度量中的切向分量與法向分量要首尾相連。2同一構(gòu)件上兩點(diǎn)間的加速度的關(guān)系4）進(jìn)一步考慮C點(diǎn)的加速度。分別以A和B為基點(diǎn)，列出加速度 矢量方程。3）從加速度多邊形量取有關(guān)量，求出未知參數(shù)。1）列出B點(diǎn)的加速度矢量方程式，并分析其中矢量的大小和方向。vA與速度分析步驟相似，可以列出加速度分析的步驟。例例- -圖所示為圖所示為一牛頭刨床的機(jī)一牛頭刨床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。設(shè)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。設(shè)已知各構(gòu)件的尺已知各構(gòu)件的尺寸及原動(dòng)件曲柄寸及原動(dòng)件曲柄等速回轉(zhuǎn)的角等速回轉(zhuǎn)的角速度速度，試求，試求機(jī)構(gòu)在圖示位置機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)刨頭的速度時(shí)刨頭的速度vE E，加速度加速度aE E及導(dǎo)桿及導(dǎo)桿的角速度的角速度4 4及角加

14、速度及角加速度4 4。 C（1）以構(gòu)件3和4為研究對(duì)象，分析重合點(diǎn)B的運(yùn)動(dòng)；（2）以構(gòu)件4為研究對(duì)象，利用影像法分析D點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)；（3）以構(gòu)件5為研究對(duì)象，分析E點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。求解思路.用解析法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析用解析法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 用解析法對(duì)機(jī)構(gòu)作運(yùn)動(dòng)分析，也包括位移分析，用解析法對(duì)機(jī)構(gòu)作運(yùn)動(dòng)分析，也包括位移分析，速度分析和加速度分析三個(gè)方面，其中以速度分析和加速度分析三個(gè)方面，其中以建立已知建立已知的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、機(jī)構(gòu)各構(gòu)件尺寸與機(jī)構(gòu)未知運(yùn)動(dòng)參數(shù)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、機(jī)構(gòu)各構(gòu)件尺寸與機(jī)構(gòu)未知運(yùn)動(dòng)參數(shù)間的位移方程式最為關(guān)鍵，間的位移方程式最為關(guān)鍵，將位移將位移方程式對(duì)時(shí)間方程式對(duì)時(shí)間求一階和二階導(dǎo)數(shù)，便可

15、得出速度及加速度的方程求一階和二階導(dǎo)數(shù)，便可得出速度及加速度的方程式。式。 對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析的解析法，可分為對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析的解析法，可分為直角坐直角坐標(biāo)矢量法（簡(jiǎn)稱矢量法）、矩陣法和極坐標(biāo)復(fù)標(biāo)矢量法（簡(jiǎn)稱矢量法）、矩陣法和極坐標(biāo)復(fù)數(shù)矢數(shù)矢量法（簡(jiǎn)稱復(fù)數(shù)法）等。量法（簡(jiǎn)稱復(fù)數(shù)法）等。 矢量法，是矢量法，是先寫出先寫出機(jī)構(gòu)的封閉矢量多邊形機(jī)構(gòu)的封閉矢量多邊形,在、在、坐標(biāo)軸上的投影方程式，坐標(biāo)軸上的投影方程式，再對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，再對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，求出所求出所需的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。這種方法能給出各運(yùn)動(dòng)參數(shù)與機(jī)構(gòu)需的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。這種方法能給出各運(yùn)動(dòng)參數(shù)與機(jī)構(gòu)尺寸間的解析關(guān)系及寫出機(jī)構(gòu)某些點(diǎn)的軌跡方程式。尺寸間的解

16、析關(guān)系及寫出機(jī)構(gòu)某些點(diǎn)的軌跡方程式。 一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 在如圖所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸分別為和l1、 l2、 l3、 l4，原動(dòng)件勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為1。要求確定連桿和搖桿的轉(zhuǎn)角、角速度和角加速度。1ACBDl1l2l3l46.2.5 6.2.5 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件不不存在存在整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副存在整轉(zhuǎn)副存在整轉(zhuǎn)副A，B整轉(zhuǎn)副：兩構(gòu)件能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)整轉(zhuǎn)副：兩構(gòu)件能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)360的轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)副(0360)(0360)(360)(360)1234ABCD曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)整周轉(zhuǎn)動(dòng)副整周轉(zhuǎn)動(dòng)副（1）（2）l2l4（1）（3）（2）（3）相鄰兩構(gòu)件形成整轉(zhuǎn)副

17、的條件：相鄰兩構(gòu)件形成整轉(zhuǎn)副的條件： 最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和 其其余兩桿長(zhǎng)度之和余兩桿長(zhǎng)度之和 組成整轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一個(gè)桿為四桿中的最短桿l1l2l3l42231244123:(2)(3)B C Dllllllll 中l(wèi)2l3l2l1任意兩邊之和任意兩邊之和第三邊第三邊) 1 (:431211llllDCB中取最短桿為連架桿取最短桿為連架桿機(jī)架上只有機(jī)架上只有1個(gè)個(gè) 整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)取最短桿為機(jī)架取最短桿為機(jī)架機(jī)架上有機(jī)架上有2個(gè)整個(gè)整轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)副雙曲柄機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)取最短桿為連桿取最短桿為連桿機(jī)架上沒有整轉(zhuǎn)機(jī)架上沒有整轉(zhuǎn)副副雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)(036

18、0)(0360)(360)(360)1234ABDC(0360)(0360)(360)1234ABCD(360)(0360)(0360)(360)(360)1234ABCD鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件 最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和 其余兩桿長(zhǎng)度之和其余兩桿長(zhǎng)度之和 最短桿為連架桿或機(jī)架6-3 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的特性鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的特性1急回運(yùn)動(dòng)特性和行程速比系數(shù)急回運(yùn)動(dòng)特性和行程速比系數(shù)急回運(yùn)動(dòng)特性：急回運(yùn)動(dòng)特性：空回行程時(shí)間空回行程時(shí)間 工作行程時(shí)間工作行程時(shí)間曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，原動(dòng)件曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，原動(dòng)件AB以以等速轉(zhuǎn)動(dòng)等速轉(zhuǎn)動(dòng)1B2C2B1C1(1)輸出件輸出件CD的兩極限位置的兩

19、極限位置擺角 ：當(dāng)當(dāng)AB與與BC兩次共線時(shí)，輸出件兩次共線時(shí)，輸出件CD在兩極限位置之間的在兩極限位置之間的夾角。夾角。曲柄轉(zhuǎn)角曲柄轉(zhuǎn)角1801對(duì)應(yīng)的時(shí)間對(duì)應(yīng)的時(shí)間111/t搖桿點(diǎn)搖桿點(diǎn)C的的平均速度平均速度極位夾角極位夾角 ：當(dāng)搖桿處于兩極限位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的曲柄當(dāng)搖桿處于兩極限位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的曲柄位置線所夾的銳角。位置線所夾的銳角。1A211C34BDabcd21802122/t擺角擺角極位夾角極位夾角v1v21211/ tCCv)2122/tCCv)180180/212112122112tttCCtCCvvK行程速比系數(shù) 2.平面四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角與死點(diǎn)平面四桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角與死點(diǎn)（一）壓力角與傳

20、動(dòng)角（一）壓力角與傳動(dòng)角 在不計(jì)摩擦力、慣性力的條件下，機(jī)構(gòu)中驅(qū)使在不計(jì)摩擦力、慣性力的條件下，機(jī)構(gòu)中驅(qū)使輸出件輸出件運(yùn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)的力的方向線力的方向線與與輸出件輸出件上上受力點(diǎn)的速度方向線受力點(diǎn)的速度方向線所夾的銳角。所夾的銳角。壓力角壓力角：傳動(dòng)角傳動(dòng)角： 壓力角的余角。壓力角的余角。vcFF1F21ABCD1234cos1FF sin2FF 越小，受力越好越小，受力越好。越大，受力越好越大，受力越好。 min 40min通常壓力角是機(jī)構(gòu)傳力性能的一個(gè)重要指標(biāo)，壓力角是機(jī)構(gòu)傳力性能的一個(gè)重要指標(biāo)，它是力的利用率大小的衡量指標(biāo)。它是力的利用率大小的衡量指標(biāo)。小結(jié) 一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型曲柄搖桿

21、機(jī)構(gòu)雙曲柄雙搖桿 二、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件 最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和 其余兩桿長(zhǎng)度其余兩桿長(zhǎng)度之和之和 最短桿為連架桿或機(jī)架三、基本概念6.2.2 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化1 1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2 2、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)/ /搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)搖塊機(jī)構(gòu)和定塊機(jī)構(gòu)3 3、雙滑塊機(jī)構(gòu)、雙滑塊機(jī)構(gòu)4 4、偏心輪機(jī)構(gòu)、偏心輪機(jī)構(gòu)5 5、四桿機(jī)構(gòu)的組合、四桿機(jī)構(gòu)的組合轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副、變桿長(zhǎng)、換機(jī)架、擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副等、變桿長(zhǎng)、換機(jī)架、擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副等機(jī)構(gòu)演化方法機(jī)構(gòu)演化方法CABD1234C3AB124eAB1234C對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑

22、塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)AB1234eCABD1234C1)1)轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副的演化轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化成移動(dòng)副的演化1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)一一.按照給定的行程速比按照給定的行程速比 系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu):1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu): C1PC2=11180KK(1)可求出極位夾角可求出極位夾角分析分析:(2) C1AC2=如果三點(diǎn)位于如果三點(diǎn)位于 同一圓上同一圓上,是是C1C2弧上弧上 的圓周角的圓周角如何作此圓如何作此圓 (未知未知A點(diǎn)點(diǎn))連連OC2交圓交圓 于于P點(diǎn)點(diǎn) C2C1P=90 C1C2P=90P點(diǎn)點(diǎn)可作可作PO已知已知: 搖桿長(zhǎng)度搖桿長(zhǎng)度L3, 行程速比系行程速比系數(shù)數(shù)K, 擺

23、角擺角C2ADB1B2C13、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2aAB134CbvcHO90已知：已知：H，K ，e 求運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸。求運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸。eAc1c2BAB=(AC1-AC2)/2BC=AC1-AB連桿給定的三個(gè)位置連桿給定的三個(gè)位置 鉸點(diǎn)已給定鉸點(diǎn)已給定B1C1B2C2B3C3ADABCD步驟步驟：1.連接連接 B1B2 ,B2B3 ,C1C2,C2C3 2.作各連線中垂線作各連線中垂線 3.B1B2, B2B3中垂線中垂線 之交點(diǎn)即為點(diǎn)之交點(diǎn)即為點(diǎn)A 4.C1C2,C2C3中垂線中垂線 之交點(diǎn)即為點(diǎn)之交點(diǎn)即為點(diǎn)D 5.連接連接AB1C1D即為即為 所求所求2.已知已知:連桿BC長(zhǎng)L2及連桿

24、三個(gè)位置B1C1,B2C2,B3C3唯一解唯一解B1B2C1C2例子：例子：連桿BC長(zhǎng)L2及連桿兩個(gè)位置B1C1,B2C2,三、按照給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（圖解）已知連架桿已知連架桿ABAB和機(jī)架和機(jī)架ADAD長(zhǎng)度的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度，求另外兩桿的長(zhǎng)度長(zhǎng)度，求另外兩桿的長(zhǎng)度三、按照給定兩連架桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)（圖解） 第第6 6章小結(jié)章小結(jié) 1.基本概念： 急回特性系數(shù) 壓力角、傳動(dòng)角 死點(diǎn) .基本內(nèi)容： 平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化方法、演變型式 曲柄存在條件判別機(jī)構(gòu)類型 平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(作圖法 兩類) 三、從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 等速運(yùn)動(dòng) 等加速等減速運(yùn)動(dòng) 余弦加速度運(yùn)動(dòng) 正弦加

25、速度運(yùn)動(dòng) 多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律 三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律比較AAAAAAAAAAA A A 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)施加對(duì)整個(gè)系統(tǒng)施加- 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 此時(shí)，凸輪保持不動(dòng)此時(shí)，凸輪保持不動(dòng) 從動(dòng)件作復(fù)合運(yùn)動(dòng)從動(dòng)件作復(fù)合運(yùn)動(dòng)=反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(- ) +預(yù)期運(yùn)動(dòng)預(yù)期運(yùn)動(dòng)(s)A Ar0-r073 圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓一、反轉(zhuǎn)法原理一、反轉(zhuǎn)法原理反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法ttnnFnV2B7-5.1 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角r002rrsrs2v2vB1vtgrwtgvvvBB1122tgwvr1221220stgwvsrrr0 FnFxFysincosnxnyFFFFFfsinnxfFfFfF Ff Fy Ff Fy?機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖現(xiàn)象，所以控

26、制壓力角不宜過(guò)大7.5 7.5 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定 一、凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力與凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角211)sin()21 ()cos(tglbQP根據(jù)力的平衡條件可得 在其他條件相同的情況下，壓力角愈大，則分母愈小，所需驅(qū)動(dòng)力愈大，如果壓力角大到使式中的分母為零，則驅(qū)動(dòng)力將增至無(wú)窮大，機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖。此時(shí)的壓力角特稱為臨界壓力角c。12)21 (1tglbarctgc一對(duì)齒輪的齒，依次交替地接觸，從而實(shí)現(xiàn)一定規(guī)律的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程和形態(tài)，稱為嚙合傳動(dòng)。一、齒廓嚙合基本定律 O2O112nnKP21考察一對(duì)齒廓在K點(diǎn)嚙合，兩齒輪的瞬心點(diǎn)為P，則傳動(dòng)比i12如下求得21PPvvPO

27、PO2211POPOi122112傳動(dòng)比i12P點(diǎn)的位置法線n-n齒廓曲線。一、漸開線的形成一、漸開線的形成AK漸開線漸開線B發(fā)生線發(fā)生線O基圓基圓rbrk 當(dāng)直線沿一圓周作純滾動(dòng)時(shí)，此直線上任一點(diǎn)當(dāng)直線沿一圓周作純滾動(dòng)時(shí)，此直線上任一點(diǎn)的軌跡的軌跡KA，稱為該圓的漸開線。，稱為該圓的漸開線。）8-3 8-3 漸開線齒廓和漸開線齒廓的嚙合性質(zhì)漸開線齒廓和漸開線齒廓的嚙合性質(zhì)N2N1o2o1一、漸開線齒廓符合齒廓嚙合的基本定律一、漸開線齒廓符合齒廓嚙合的基本定律1 1、能保證實(shí)現(xiàn)恒定角速比傳動(dòng)、能保證實(shí)現(xiàn)恒定角速比傳動(dòng)12122112rrCOCOiCrb21rb1 r2 r1k1k22要使兩齒輪

28、的瞬時(shí)傳動(dòng)比為一要使兩齒輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比為一常數(shù)，常數(shù)，則不論兩齒廓在任何位則不論兩齒廓在任何位置接觸，過(guò)接觸點(diǎn)所作的兩齒置接觸，過(guò)接觸點(diǎn)所作的兩齒廓廓公法線公法線都必須與都必須與連心線連心線交于交于一一定點(diǎn)定點(diǎn)。 漸開線性質(zhì)漸開線性質(zhì)2：公法線：公法線N1N2 與基圓與基圓相切。相切。 基圓為定圓（傳動(dòng)時(shí)位置不變）基圓為定圓（傳動(dòng)時(shí)位置不變） 同一方向內(nèi)公切線只有一條，公法同一方向內(nèi)公切線只有一條，公法線為固定直線。線為固定直線。121212bbrrrri 實(shí)際嚙合線段：實(shí)際嚙合線段：B1B2 嚙合極限點(diǎn)嚙合極限點(diǎn)N1 刀具頂線不超過(guò)嚙合極限刀具頂線不超過(guò)嚙合極限點(diǎn)點(diǎn)N1，則切制出漸開線，則切

29、制出漸開線，不產(chǎn)生根切不產(chǎn)生根切 刀具頂線經(jīng)過(guò)嚙合極限點(diǎn)刀具頂線經(jīng)過(guò)嚙合極限點(diǎn)N1，則切制出的漸開線從，則切制出的漸開線從基圓開始基圓開始 刀具頂線超過(guò)嚙合極限點(diǎn)刀具頂線超過(guò)嚙合極限點(diǎn)N1，則在根部將已切制出，則在根部將已切制出的漸開線切去，形成根切的漸開線切去，形成根切機(jī)械原理 齒輪傳動(dòng) 結(jié)論：結(jié)論： 刀具頂線超過(guò)嚙合極限點(diǎn)刀具頂線超過(guò)嚙合極限點(diǎn)N1，(PB刀刀PN1)即發(fā)生根切即發(fā)生根切3、產(chǎn)生根切的原因、產(chǎn)生根切的原因V刀=r刀具節(jié)線rrbraO1PB1N1B2B2根切bpBB/21定義重合度 1/21bpBB連續(xù)傳動(dòng)的條件 外嚙合傳動(dòng)重合度的計(jì)算 )tan(tan)tan(tan212

30、/coscostantantantancos2211222222211111112121aabbabbabbzzmzrrrrPNNBPBrrPNNBPBmpPBPBBBcossin2)tan(tan21*11aahz齒輪與齒條嚙合傳動(dòng)重合度的計(jì)算 )tan(tan)tan(tan)2/ 1 (2211aazz內(nèi)齒輪傳動(dòng)重合度的計(jì)算 比較比較節(jié)節(jié) 圓圓( (嚙合參數(shù)嚙合參數(shù)) ) 分度圓分度圓( (幾何參數(shù)幾何參數(shù)) )嚙合角嚙合角( (嚙合參數(shù)嚙合參數(shù)) ) 壓力角壓力角( (幾何參數(shù)幾何參數(shù)) )節(jié)點(diǎn)：嚙合接觸點(diǎn)的公法線與連心線的交點(diǎn)節(jié)點(diǎn)：嚙合接觸點(diǎn)的公法線與連心線的交點(diǎn)節(jié)圓：節(jié)圓：過(guò)節(jié)點(diǎn)的

31、圓過(guò)節(jié)點(diǎn)的圓嚙合線：齒廓接觸點(diǎn)的軌跡嚙合線：齒廓接觸點(diǎn)的軌跡嚙合角嚙合角：節(jié)圓的公切線與嚙合線：節(jié)圓的公切線與嚙合線N1N2之間的夾角之間的夾角( (銳角銳角) )分度圓：齒輪上模數(shù)和壓力角均為標(biāo)準(zhǔn)值的圓分度圓：齒輪上模數(shù)和壓力角均為標(biāo)準(zhǔn)值的圓壓力角：齒輪齒廓上的法線與速度方向之間的夾角壓力角：齒輪齒廓上的法線與速度方向之間的夾角( (銳角銳角) )機(jī)械原理 齒輪傳動(dòng)比較比較1ra1r1rf1rb1O1N1N22ra2r2rf2rb2O2=NrarrfrbO2以切削標(biāo)準(zhǔn)齒輪的位置為基準(zhǔn)，在變位齒輪的加工過(guò)程中，刀具的移動(dòng)距離x m稱為變位量或移距，稱為變位系數(shù)或移距系數(shù)，并規(guī)定刀具離開輪坯中心

32、的變位系數(shù)為正，反之為負(fù)。二、變位系數(shù) 2sin2*mzmhNMmhBQxmaa為防止輪齒的根切，在加工時(shí)移距量應(yīng)保證使刀具的頂線移至到極限點(diǎn)以下，即根據(jù)一對(duì)齒輪變位系數(shù)和的不同，齒輪傳動(dòng)可分為零傳動(dòng)、正傳動(dòng)和負(fù)傳動(dòng)三種類型。由于x，所以等變位齒輪傳動(dòng)的嚙合特點(diǎn)為：，亦即分度圓與節(jié)圓重合。與標(biāo)準(zhǔn)齒輪比較，小齒輪的齒根圓半徑和齒頂圓半徑都增加了x1，而大齒輪則相反。全齒高沒有變，但小齒輪的齒頂高和齒根高分別增加和減少了x1，大齒輪則相反，即它們都不是標(biāo)準(zhǔn)值，故這種齒輪傳動(dòng)又稱為高度變位齒輪傳動(dòng)。二、變位齒輪傳動(dòng)的類型 1零傳動(dòng) 1) 當(dāng)x，且x1x2，為標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)或零變位齒輪傳動(dòng)。2) 當(dāng)x，

33、且x1x2 ，為等變位齒輪傳動(dòng)。顯然，小齒輪應(yīng)取正變位，大齒輪應(yīng)取負(fù)變位。又兩輪都不應(yīng)發(fā)生根切，所以必須使 min212zzzz斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)幾何尺寸計(jì)算三、正確嚙合條件三、正確嚙合條件機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 齒輪傳動(dòng)螺旋線旋向判別：螺旋線旋向判別： 將齒輪軸線垂直，螺旋線右邊高將齒輪軸線垂直，螺旋線右邊高右旋右旋 螺旋線左邊高螺旋線左邊高左旋左旋 mn1= mn2、 n1= n2 （ mt1= mt2 、 t1= t2 ） 外嚙合：外嚙合： 1 = 2 內(nèi)嚙合：內(nèi)嚙合： 1 = 2左旋左旋右旋右旋taPBB21四、重合度四、重合度直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，沿整個(gè)齒寬在直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，沿整個(gè)齒寬在B B2

34、2B B2 2線進(jìn)行嚙合，又沿整個(gè)齒線進(jìn)行嚙合，又沿整個(gè)齒寬同時(shí)在寬同時(shí)在B B1 1B B1 1脫離嚙合，所以其重合度為：脫離嚙合，所以其重合度為：故斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的故斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的重合度大于直齒圓柱齒重合度大于直齒圓柱齒輪，其增量為：輪，其增量為：tpbtg對(duì)于斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，對(duì)于斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，從前端面進(jìn)入嚙合到后端從前端面進(jìn)入嚙合到后端面脫離嚙合，其在嚙合線面脫離嚙合，其在嚙合線上的長(zhǎng)度比直齒圓柱齒輪上的長(zhǎng)度比直齒圓柱齒輪增加了增加了btgbtg 。bb LLB1B1B2B2實(shí)際嚙合區(qū)實(shí)際嚙合區(qū)實(shí)際嚙合區(qū)實(shí)際嚙合區(qū)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的重合度斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的重合度a軸向重合度軸

35、向重合度端面重合度端面重合度正確嚙合條件：1212atatmmm蝸桿軸向模數(shù)蝸輪端面模數(shù)蝸桿軸向模數(shù)蝸輪端面模數(shù)蝸桿軸向壓力角蝸輪端面壓力角蝸桿軸向壓力角蝸輪端面壓力角蝸桿導(dǎo)程角蝸輪螺蝸桿導(dǎo)程角蝸輪螺旋角旋角4、直齒錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)（1） 直齒圓錐齒輪的背錐直齒圓錐齒輪的背錐 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 齒輪傳動(dòng)背背 錐錐rvr O1Ocosrrv分度圓分度圓 錐錐分度圓分度圓 錐角錐角5 標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸 錐齒輪的幾何尺寸以大端為準(zhǔn) 大端尺寸最大 計(jì)算和測(cè)量的數(shù)值相對(duì)誤差較小 便于估計(jì)傳動(dòng)的外形尺寸本章小結(jié)1.1.了解齒輪機(jī)構(gòu)的類型及功用了解齒輪機(jī)構(gòu)的類型及功用2.2.齒廓嚙合基本定律齒廓嚙合

36、基本定律3.3.掌握漸開線的性質(zhì)及漸開線齒廓的特點(diǎn)掌握漸開線的性質(zhì)及漸開線齒廓的特點(diǎn)4.4.掌握漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及幾何掌握漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算尺寸計(jì)算5.5.掌握直齒輪正確嚙合條件、重合度，變位。掌握直齒輪正確嚙合條件、重合度，變位。6.6.了解范成法切齒的基本原理和根切現(xiàn)象了解范成法切齒的基本原理和根切現(xiàn)象7.7.掌握斜齒輪與直齒輪的異同，基本參數(shù)、幾何尺掌握斜齒輪與直齒輪的異同，基本參數(shù)、幾何尺寸，理解當(dāng)量齒數(shù)寸，理解當(dāng)量齒數(shù)8.8.了解圓錐齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿了解圓錐齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿 周轉(zhuǎn)輪系：周轉(zhuǎn)輪系：至少有一個(gè)齒輪的軸線不固定，而繞其它齒輪至

37、少有一個(gè)齒輪的軸線不固定，而繞其它齒輪的軸線回轉(zhuǎn)的軸線回轉(zhuǎn) 周轉(zhuǎn)輪系與定軸輪系的周轉(zhuǎn)輪系與定軸輪系的區(qū)別：區(qū)別： 是否存在轉(zhuǎn)臂是否存在轉(zhuǎn)臂 轉(zhuǎn)化輪系：轉(zhuǎn)化輪系：周轉(zhuǎn)輪系加周轉(zhuǎn)輪系加上上 - H ( -nH )運(yùn)動(dòng)后變運(yùn)動(dòng)后變成的成的定軸輪系定軸輪系1OOH231O2H3n1n2n3nH-nH復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比計(jì)算復(fù)合輪系及其傳動(dòng)比計(jì)算1. 分清定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系。1) 找出行星輪即幾何軸線繞另一齒輪的幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪；2) 找出系桿即支持行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件；3) 找出中心輪即幾何軸線與系桿的幾何軸線重合，且直接與行星輪相嚙合的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪。2. 列出各基本輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式。3. 找出各基本輪系之間的聯(lián)系。4. 聯(lián)立傳動(dòng)比計(jì)算公式求解。三、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算舉例等效構(gòu)件的動(dòng)能和整個(gè)機(jī)器的功能相等。因此，為了確定等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可以先計(jì)算機(jī)器所有構(gòu)件的總動(dòng)能的值，并使等效構(gòu)件的動(dòng)能值與之相等。 例11-