機(jī)械工程review文稿

1、一、平面機(jī)構(gòu)和自由度構(gòu)件 獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元運(yùn)動(dòng)副 兩個(gè)構(gòu)件直接接觸組成的仍能產(chǎn) 生某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接運(yùn)動(dòng)鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副的聯(lián)接而構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu) 。機(jī)架作為參考系的構(gòu)件，如機(jī)床床身、車輛底盤、飛機(jī)機(jī)身。原（主）動(dòng)件按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。從動(dòng)件其余可動(dòng)構(gòu)件。機(jī)構(gòu)的組成：機(jī)構(gòu)機(jī)架原動(dòng)件從動(dòng)件1運(yùn)動(dòng)副的分類： 1)按運(yùn)動(dòng)副元素分有： 高副點(diǎn)、線接觸. 低副面接觸.運(yùn)動(dòng)副的分類（續(xù)）： 2)按引入的約束數(shù)分有： I級(jí)副、II級(jí)副、III級(jí)副、IV級(jí)副、V級(jí)副。 3)按相對(duì)運(yùn)動(dòng)范圍分有： 平面運(yùn)動(dòng)副平面運(yùn)動(dòng) 空間運(yùn)動(dòng)副空間運(yùn)動(dòng)2平面機(jī)構(gòu)的自由度保證機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)

2、所必須給定的 獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)稱為機(jī)構(gòu)的自由度。機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件為：自由度原動(dòng)件數(shù)平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式 計(jì)算公式： F=3n(2PL +PH ) n：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)； 3n：構(gòu)件總自由度； 2PL：低副約束數(shù)；1PH：高副約束數(shù)3計(jì)算圖示凸輪機(jī)構(gòu)的自由度。解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=2低副數(shù)PL=2F=3n 2PL PH =32 221 =1高副數(shù)PH=112341.復(fù)合鉸鏈兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)。m個(gè)構(gòu)件,有m1轉(zhuǎn)動(dòng)副。2.局部自由度構(gòu)件局部運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的自由度。3.虛約束 對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際不起作用的約束。計(jì)算自由度時(shí)應(yīng)去掉虛約束。(火車輪)各種出現(xiàn)虛約束的場(chǎng)合都是有條件的。虛約束的作用：

3、 改善構(gòu)件的受力情況，如多個(gè)行星輪。 增加機(jī)構(gòu)的剛度，如軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌。 使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順利，避免運(yùn)動(dòng)不確定，如車輪。5123F1234ABCDE12345678ABCDEF虛約束復(fù)合鉸鏈局部自由度6二、平面連桿機(jī)構(gòu)平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式:鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其它四桿機(jī)構(gòu)都是由它演變得到的。名詞解釋：曲柄作整周定軸回轉(zhuǎn)的構(gòu)件；連桿作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件；搖桿作定軸擺動(dòng)的構(gòu)件；連架桿與機(jī)架相聯(lián)的構(gòu)件；周轉(zhuǎn)副能作360度相對(duì)回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副；擺轉(zhuǎn)副只能作有限角度擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。7平面四桿機(jī)構(gòu)的三種基本型式：（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)8平面四桿機(jī)構(gòu)的特性（曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）1.急回運(yùn)動(dòng)行程速比系數(shù)

4、K，它是指機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中，運(yùn)動(dòng)輸出構(gòu)件回程平均速度V1與工作行程平均速度V2之比，該機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)K=V1/V2。當(dāng)K1時(shí)，稱該機(jī)構(gòu)具有急回特性，常用于提高機(jī)械空回行程的速度，達(dá)到提高機(jī)械運(yùn)行效率的目的。2.壓力角和傳動(dòng)角 從動(dòng)件驅(qū)動(dòng)力F與力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間所夾銳角。（余角為傳動(dòng)角）3.機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置9鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件 1. 最長(zhǎng)桿與最短桿的長(zhǎng)度之和應(yīng)其他兩桿長(zhǎng)度之和稱為桿長(zhǎng)條件。 2.連架桿或機(jī)架之一為最短桿。 當(dāng)滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，其最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副都是整轉(zhuǎn)副。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化1、改變構(gòu)件形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸； 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)正弦機(jī)構(gòu)2、改變

5、運(yùn)動(dòng)副的尺寸；3、選不同的構(gòu)件為機(jī)架。 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)10 1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化成其他形式的四桿機(jī)構(gòu)有 四 種方法，它們是 取不同構(gòu)件為機(jī)架 ，轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副 ， 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副尺寸，桿狀與塊狀構(gòu)件互換 。2.在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與機(jī)架兩次共線位置時(shí) ，出現(xiàn)最小傳動(dòng)角。3在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)搖桿為主動(dòng)件，曲柄與連桿構(gòu)件兩次共線時(shí)，則機(jī)構(gòu)出現(xiàn)死點(diǎn)位置。4鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)曲柄的條件是 最長(zhǎng)桿與最短桿長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿長(zhǎng)度之和且以最短桿為機(jī)架 。 5.通常壓力角 是指在不計(jì)摩擦的情況下，從動(dòng)件上某一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向與受力方向所夾銳角。傳動(dòng)角 是指壓力角的余角 。11三

6、、凸輪機(jī)構(gòu)凸 輪從動(dòng)件機(jī) 架12二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類凸輪機(jī)構(gòu)分類1.按凸輪的形狀分2.按從動(dòng)件與凸輪 接觸處結(jié)構(gòu)形式分4.按鎖合方式分盤形凸輪移動(dòng)凸輪尖頂從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件力鎖合形鎖合圓柱凸輪3.按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng) 形式分直動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件13幾種常用從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律（從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度為常數(shù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律）（產(chǎn)生剛性沖擊，會(huì)引起機(jī)械振動(dòng)，加速凸輪的磨損，損壞構(gòu)件。常用于低速、從動(dòng)件質(zhì)量不大或從動(dòng)件要求作等速運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)中。）2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 （從動(dòng)件一個(gè)行程h中，前半程做等加速運(yùn)動(dòng)，后半程做等減速運(yùn)動(dòng)，兩部分加速度的絕對(duì)值相等的運(yùn)動(dòng)規(guī)律）（產(chǎn)生柔性沖擊，適用于中

7、速、輕載的凸輪機(jī)構(gòu)中。 ）3.余弦加速度（簡(jiǎn)諧）運(yùn)動(dòng)規(guī)律（產(chǎn)生柔性沖擊）4.擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律（運(yùn)動(dòng)中既無(wú)剛性沖擊又無(wú)柔性沖擊，適用于高速。）14凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理反轉(zhuǎn)原理：給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)施以-時(shí)，不影響各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，凸輪將靜止，而從動(dòng)件尖頂復(fù)合運(yùn)動(dòng)的軌跡即凸輪的輪廓曲線。依據(jù)此原理可以用幾何作圖的方法，設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線15四、間歇運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)的組成及其工作原理組成：擺桿、棘爪、棘輪、止動(dòng)爪。工作原理：擺桿往復(fù)擺動(dòng)，棘爪推動(dòng)棘輪間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。棘輪類型按工作方式：按輪齒分布：按轉(zhuǎn)角是否可調(diào):固定轉(zhuǎn)角、可調(diào)轉(zhuǎn)角輪齒棘輪、 摩擦棘輪 外緣、 內(nèi)緣、 端面棘輪機(jī)構(gòu)。單向、雙向運(yùn)動(dòng)棘輪

8、機(jī)構(gòu)。按棘輪轉(zhuǎn)向是否可調(diào):按工作原理分 :單動(dòng)式、 雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)。16槽輪機(jī)構(gòu)（馬爾它機(jī)構(gòu)）槽輪機(jī)構(gòu)的組成及其工作特點(diǎn)組成：帶圓銷的撥盤、帶有徑向槽的槽輪。撥盤和槽輪上都有鎖止弧：槽輪上的凹圓弧、撥盤上的凸圓弧，起鎖定作用。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、工作可靠、機(jī)械效率高，能平穩(wěn)地、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。因槽輪運(yùn)動(dòng)過(guò)程中角速度有變化 ，不適合高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合。o1o2鎖止弧槽輪撥盤圓銷17球面槽輪機(jī)構(gòu)外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)類型軸線平行軸線相交槽輪機(jī)構(gòu)的類型當(dāng)只有一個(gè)圓銷時(shí)，槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間總是小于其靜止時(shí)間（kF2。當(dāng)圓周力F Ff，帶與帶輪之間出現(xiàn)顯著的滑動(dòng)，稱為打滑.帶傳動(dòng)過(guò)程中緊邊和松

9、邊的拉力比： 式中：f為帶與帶輪之間的摩擦系數(shù) 為包角在相同條件下，V帶輪能傳遞較大的功率。21 F f 1fF=F1 - F222帶的應(yīng)力分析1.緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力2.離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力3.彎曲應(yīng)力當(dāng)帶繞過(guò)帶輪時(shí)，因?yàn)閺澢a(chǎn)生彎曲應(yīng)力4. 應(yīng)力分布及最大應(yīng)力：最大應(yīng)力max出現(xiàn)在緊邊與小輪的接觸處。23帶的應(yīng)力分析 1.緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力緊邊拉應(yīng)力：松邊拉應(yīng)力：A為帶的橫截面積 2.離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力帶在微弧段上產(chǎn)生的離心力： dFNcddlr F1F2q：帶每單位長(zhǎng)的質(zhì)量，kg/m 24離心力 FNc在微弧段兩端會(huì)產(chǎn)生拉力 Fc。 由力平衡條件得：dFNcddlr F1F

10、2Fc Fc d2d2離心力只發(fā)生在帶作圓周運(yùn)動(dòng)的部分，但由此引起的拉力確作用在帶的全長(zhǎng)。 離心拉應(yīng)力： 往x軸投影 253.彎曲應(yīng)力當(dāng)帶繞過(guò)帶輪時(shí)，因?yàn)閺澢a(chǎn)生彎曲應(yīng)力設(shè)y為帶的中心層到最外層的垂直距離； E為帶的彈性模量；d為帶輪直徑。 4. 應(yīng)力分布及最大應(yīng)力max1b2c2n1n21b12y彎曲應(yīng)力為:最大應(yīng)力max出現(xiàn)在緊邊與小輪的接觸處。V帶的節(jié)線 dV帶輪的基準(zhǔn)圓由材料力學(xué)公式得 離心應(yīng)力拉應(yīng)力彎曲應(yīng)力26帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)帶繞過(guò)主動(dòng)輪時(shí)，將逐漸縮短并沿輪面滑動(dòng)，使帶速落后于輪速。帶經(jīng)過(guò)從動(dòng)輪時(shí)，將逐漸被拉長(zhǎng)并沿輪面滑動(dòng)，使帶速超前于輪速。這種因材料的彈性變形而產(chǎn)生的滑動(dòng)被稱為彈

11、性滑動(dòng)。總有：v2 v1 定義：為滑動(dòng)率。V帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率=0.010.02，一般可忽略不計(jì)。27V帶的組成：抗拉體、頂膠、底膠、包布。=40，h/bd （基準(zhǔn)直徑）=0.9的V帶稱為窄V帶節(jié)線：V帶彎曲時(shí)保持原長(zhǎng)不變的一條周線。節(jié)面：全部節(jié)線構(gòu)成的面。V帶在規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長(zhǎng)度稱為基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 。28六、齒輪機(jī)構(gòu)與齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：圓柱體外（或內(nèi)）均勻分布有大小一樣的輪齒。作用：傳遞空間任意兩軸（平行、相交、交錯(cuò)）的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑥D(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為移動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳動(dòng)平穩(wěn)；圓周速度大；傳動(dòng)功率范圍大；效率高、使用壽命長(zhǎng)、工作安全可靠；可實(shí)現(xiàn)平行軸、相交軸和交錯(cuò)軸之間的

12、傳動(dòng)。缺點(diǎn)：要求較高的制造和安裝精度，加工成本高、不適宜遠(yuǎn)距離傳動(dòng)(如單車)。29漸開(kāi)線的形成：條直線在圓上作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任一點(diǎn)的軌跡。BK發(fā)生線，基圓rb；kAK段的展角。漸開(kāi)線的特性tt發(fā)生線Bk基圓OArkkrb AB = BK;漸開(kāi)線上任意點(diǎn)的法線切于基圓B點(diǎn)為曲率中心，BK為曲率半徑。 漸開(kāi)線起始點(diǎn)A處曲率半徑為0。漸開(kāi)線形狀取決于基圓基圓內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線。同一基圓上任意兩條漸開(kāi)線公法線處處相等。離中心越遠(yuǎn)，漸開(kāi)線上的壓力角越大。302O2rb2O11N2N1漸開(kāi)線齒廓的嚙合特性兩齒廓在任意點(diǎn)K嚙合時(shí)，過(guò)K作兩齒廓的法線N1N2，是基圓的切線，為定直線。i12=1/2=O2P/ O1P

13、=const工程意義：i12為常數(shù)可減少因速度變化所產(chǎn)生的附加動(dòng)載荷、振動(dòng)和噪音，延長(zhǎng)齒輪的使用壽命，提高機(jī)器的工作精度。兩輪中心連線也為定直線，故交點(diǎn)P必為定點(diǎn)。C1C2KPK1.漸開(kāi)線齒廓滿足定傳動(dòng)比要求312.齒廓間正壓力方向不變N1N2是嚙合點(diǎn)的軌跡，稱為嚙合線由漸開(kāi)線的性質(zhì)可知：嚙合線又是接觸點(diǎn)的法線，正壓力總是沿法線方向，故正壓力方向不變。該特性對(duì)傳動(dòng)的平穩(wěn)性有利。2O2rb2O11N2N1C1C2KPK 嚙合線與節(jié)圓公切線之間的夾角 ，稱為嚙合角實(shí)際上 就是節(jié)圓上的壓力角323.運(yùn)動(dòng)可分性 O1N1PO2N2P由于上述特性，工程上廣泛采用漸開(kāi)線齒廓曲線。實(shí)際安裝中心距略有變化時(shí)，

14、不影響i12，這一特性稱為運(yùn)動(dòng)可分性，對(duì)加工和裝配很有利。故傳動(dòng)比又可寫成： i12=1/2= O2P/ O1P= rb2 /rb1基圓半徑之反比?；鶊A半徑是定值rb12O2rb2O11N2N1PC1C2K33m=4 z=16基本參數(shù)模數(shù)m齒數(shù)z出現(xiàn)無(wú)理數(shù),不方便為了計(jì)算、制造和檢驗(yàn)的方便分度圓周長(zhǎng)：d=zp, d=zp/稱為模數(shù)m 。m=2 z=16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，m=1 z=1634漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合，一對(duì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，所有嚙合點(diǎn)都在嚙合線N1N2

15、上。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。了解漸開(kāi)線齒輪不發(fā)生根切的條件。了解齒輪的失效的主要形式（主要有5種形式）。35蝸輪蝸桿了解蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)：用于傳遞交錯(cuò)軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。蝸桿主動(dòng)、蝸輪從動(dòng)。了解蝸桿傳動(dòng)中為什么要進(jìn)行熱平衡計(jì)算。輪系定軸輪系轉(zhuǎn)動(dòng)比和首末輪轉(zhuǎn)向的確定。36Professional Englishfour-bar linkagecrankrockerframe, fixed linkconnecting rod, coupleroscillating baroscillating followercrank-rocker mechanismsli

16、der-crank (or crank-slider) mechanism 四桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)架連桿擺桿擺動(dòng)從動(dòng)件曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)37Professional EnglishPressure angleDead pointsine generator, scotch yokenormal stressadvance-to return-time ratio壓力角死點(diǎn)正弦機(jī)構(gòu)正應(yīng)力、法向應(yīng)力行程速比系數(shù)38帶傳動(dòng) belt driving帶輪 belt pulley等加等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律parabolic motion; constant acceleration and decelerat

17、ion motion等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 uniform motion; constant velocity motionV 帶 V belt圖解法 graphical method推程 rise凸輪廓線繪制 layout of cam profile彈性滑動(dòng) elasticity sliding motion漸開(kāi)線發(fā)生線 generating line of involute39機(jī)架 frame, fixed link 棘輪 ratchet棘輪機(jī)構(gòu) ratchet mechanism棘爪 pawl 極限位置 extreme (or limiting) position極位夾角 crank angle

18、 between extreme (or limiting) positions間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) intermittent motion mechanism漸開(kāi)線 involute漸開(kāi)線齒廓 involute profile漸開(kāi)線齒輪 involute gear40簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) simple harmonic motion角加速度 angular acceleration 角速度 angular velocity 角速比 angular velocity ratio 中心距 center distance軸向分力 axial thrust load法向力 normal force轉(zhuǎn)動(dòng)副 revolut

19、e (turning) pair轉(zhuǎn)速 rotating speed 摩擦 friction 摩擦角 friction angle 摩擦力 friction force摩擦因數(shù) coefficient of friction當(dāng)量摩擦因數(shù) equivalent coefficient of friction41離心力 centrifugal force 離心應(yīng)力 centrifugal stress彎曲應(yīng)力 beading stress從動(dòng)帶輪 driven pulley 從動(dòng)件 driven link, follower急回機(jī)構(gòu) quick-return mechanism 急回特性 quick-return characteristics 急回系數(shù) advance-to return-time ratio 急回運(yùn)動(dòng) quick-return motion嚙合 engagement, mesh, gearing多楔帶 poly V-belt 平帶 flat belt平帶傳動(dòng) flat belt driving42平面副 planar pair, flat pair 平面機(jī)構(gòu) planar mechanism 平面運(yùn)動(dòng)副 planar kinematic pair 平面連桿機(jī)構(gòu) planar linkage 平面凸輪 planar cam 平面