機械原理-復習

機械原理復習第二章機構的結構分析概念機構運動簡圖的繪制機構具有確定運動的條件機構自由度的計算高副低代及其機構結構分析要求：能夠抽象出機構運動簡圖、計算自由度、確定原動件、高副低代并進行機構結構分析會畫會算會拆概念機器:由各種機構所構成的系統(tǒng)。構件:組成機構的獨立運動單元體。區(qū)分——零件：獨立制造單元體。運動副:兩構件直接接觸形成的可動連接。常見運動副高副與低副運動鏈：兩個或兩個以上的構件以運動副聯(lián)接形成的構件系統(tǒng)。機構：將閉式運動鏈一個構件固定為機架時，運動鏈成為機構。機架：構件中的固定構件；原動件：機構中按已知運動規(guī)律獨立運動的構件；從動件：除原動件外其余活動構件?；緱U組：不可再分的自由度為零的運動鏈。定義、型式、自由度機構運動簡圖的繪制1、找出機架及原動件，確定構件數；2、確定各個運動副的類型；3、選擇投影面；4、選擇適當的長度比例尺，確定各運動副之間的相對位置，以規(guī)定的符號將各運動副表示出來，用直線或曲線將同一構件上各運動副元素連接起來即為所要畫的機構運動簡圖。機構具有確定運動的條件：機構原動件數目=機構自由度數平面機構自由度復合鉸鏈兩個以上的構件在同一處以轉動副聯(lián)接，當有m個構件（包括固定構件）在同一處以復合鉸鏈相聯(lián)結時，其轉動副的數目為(m-1)個。局部自由度與輸出構件運動無關的自由度稱為局部自由度。虛約束對機構的運動不起實際作用的約束。結構分析1、檢查并除去所有的局部自由度和虛約束；2、高副低代將運動副全部轉化為低副；3、計算機構自由度，確定原動件；4、拆桿組，直至拆出所有基本桿組，只剩下原動件和機架為止；基本桿組的概念、自由度特點；基本桿組與機構組成原理；拆桿組的判斷依據。5、確定機構的級別。機構的級別與基本桿組的級別之間的關系。第三章平面機構的運動分析平面機構速度分析的瞬心法；平面機構速度分析、加速度分析的矢量方程圖解法；要求：基本概念清晰，能夠進行基本分析平面機構速度分析的瞬心法瞬心：兩相對運動構件上某一瞬時的等速重合點。絕對速度瞬心：兩運動構件上絕對速度為零的瞬時等速點；相對速度瞬心：兩運動構件上絕對速度不為零的瞬時等速點。瞬心數目瞬心位置兩構件以轉動副相聯(lián)，瞬心位于轉動副回轉中心；兩構件以移動副相聯(lián)，瞬心位于垂直于移動副導路的無窮遠處；兩構件以平面高副相聯(lián)，瞬心位于兩高副元素接觸點處公法線上；非純滾動時不能確定位置；純滾動時即接觸點。無運動副直接聯(lián)接，用三心定理確定：三個彼此作平面平行運動的構件的三個瞬心必位于同一直線上。矢量方程圖解法兩點在同一構件上一點的運動可看作隨另一點（牽連點）平動（牽連運動）和繞另一點轉動（相對運動）。兩構件有重合點一點的運動可以看作隨另一點運動，同時相對另一點運動。矢量方程圖解法速度分析速度極點的含義。速度多邊形中矢量的含義速度影像的應用條件加速度分析加速度極點的含義。加速度多邊形中矢量的含義加速度影像的應用條件科氏加速度的存在條件及大小、方向的確定。第四章平面機構的力分析構件中的慣性力、慣性力偶矩確定運動副中的摩擦力、總反力的確定要求：基本概念清晰，能夠進行基本分析質量代換法：按一定條件將構件的質量假想地用集中于若干選定點上的集中質量來代換的方法。進行質量代換時必須滿足的三個條件：1）代換前后構件的質量不變，2）代換前后構件的質心位置不變，3）代換前后構件對質心的轉動慣量不變，摩擦力、總反力的確定FFfGω14Frω21ω23213ABC4Fbv3490°+φFR23FR21FR41EFR43φDFR12FR32受壓二力平衡三力匯交三力匯交第五章機械的效率和自鎖機械效率：輸入功被有效利用的程度。驅動力：驅使機械運動的力，與其作用點的速度方向相同或成銳角；所作的功為正功。阻抗力：阻止機械運動的力。生產阻力：為完成工作所受的阻力。有害阻力：非生產阻力。機械的自鎖：自鎖時，機械已不能發(fā)生運動，即驅動功不足以克服摩擦功，η≤0。要求：基本概念清晰第六章機械的平衡機械平衡的基本概念剛性轉子的平衡計算要求：基本概念清晰，能夠進行基本分析剛性轉子的靜平衡盤形轉子，b/D<0.2，質量近似認為分布在同一回轉平面內；偏心質量在轉子運轉時會產生慣性力；平衡后轉子各偏心質量（包括平衡質量）的慣性力的合力為零；靜平衡計算：質徑積之和為零；無論有多少個偏心質量，只需在平衡面內增加或減少一個平衡質量即可平衡－－靜平衡是單面平衡。剛性轉子的動平衡長轉子，b/D≥0.2，質量分布在若干個不同的回轉平面內；偏心質量在轉子運轉時產生慣性力和慣性力偶矩；平衡后轉子各偏心質量（包括平衡質量）的慣性力和慣性力偶矩的矢量和為零；動平衡計算：力的平行分解和質徑積之和為零；不論動不平衡轉子有多少個偏心質量、分布在多少個回轉平面內，都只需在選定的兩個平衡基面內各增加或除去一個平衡質量，獲得動平衡－－動平衡是雙面平衡；動平衡與靜平衡動平衡同時滿足靜平衡的條件經動平衡的轉子一定靜平衡；但經靜平衡的轉子不一定動平衡。第七章機械的運轉及其速度波動的調節(jié)了解產生周期性速度波動的原因掌握周期性速度波動的調節(jié)思路及方法系統(tǒng)內部能量的變化導致速度波動系統(tǒng)可用等效構件來表達運用具有大轉動慣量的飛輪調節(jié)周期性速度波動飛輪轉動慣量的設計要求：基本概念清晰，能夠根據系統(tǒng)運轉情況和要求進行飛輪轉動慣量的設計機械運轉的三個階段的能量及轉速1、起動階段Wd－Wr>0，E=Wd－Wr>0，原動件速度增大，并達到工作運轉速度。2、穩(wěn)定運轉階段動能保持穩(wěn)定，Wd－Wr=0，運轉速度波動，但原動件平均速度保持穩(wěn)定；3、停車階段驅動力為零，驅動功為零Wd=0，阻抗功消耗能量－Wr=E，機械系統(tǒng)由正常工作速度逐漸減速，直至停止。取定軸轉動構件為等效構件保證等效構件和整個系統(tǒng)動能相等→取Je為系統(tǒng)的等效轉動慣量；保證等效構件與整個系統(tǒng)瞬時功率相等→取Me為系統(tǒng)的等效力矩。取平動構件為等效構件保證等效構件和整個系統(tǒng)動能相等→me為系統(tǒng)的等效質量保證等效構件與整個機械系統(tǒng)瞬時功率相等→Fe為系統(tǒng)的等效力。機械運動方程的一般表達式周期性速度波動及其調節(jié)產生周期性速度波動的原因一個運轉周期，等效驅動力矩作的功等于等效阻抗力矩作的功；運轉周期內的任一時刻，等效驅動力矩作的功不等于等效阻抗力矩作的功。盈功區(qū)：Md>Mr，輸入功大于輸出功，機械的動能增加，等效構件的角速度上升，虧功區(qū)：Md<Mr，輸入功小于輸出功，機械的動能減小，等效構件的角速度減小。ωmin與ωmax周期性速度波動調節(jié)平均角速度ωm：一個運動周期內，角速度的平均值；機械運轉的速度不均勻系數δ：速度波動的絕對量與平均角速度的比值，表示機械運轉的不均勻程度。例題已知某機械一個運動周期內阻力矩Mr＝Mr(φ)如圖。驅動力矩Md為常數，主動額定轉速n＝800r/min，運動不均勻系數δ＝0.05，求所需飛輪的轉動慣量。MrφMππ/22π7010求ΔWmax1、求驅動力矩Md能量守恒，動能不變Md

=(10×3π/2+70×π/2)/2π=25Md2、求各盈虧功W1＝（25－10）π/2=7.5πW2＝(-70+25)π/2=-22.5πW3=（25－10）π=15π3、作能量指示圖動能最大處(ωmax出現(xiàn)位置)動能最小處(ωmin出現(xiàn)位置)ΔWmax=22.5πMrφMππ/22π70100π/2π2πMd0第八章平面連桿機構及其設計平面四桿機構的類型和應用平面四桿機構的基本知識平面四桿機構的設計要求：基本概念清晰，能夠進行一般四桿機構的設計平面四桿機構基本型式：鉸鏈四桿機構鉸鏈四桿機構分為三種形式：曲柄搖桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構四桿機構的演化：轉動副轉化為移動副取不同構件為機架改變運動副尺寸運動副元素逆換平面四桿機構的基本知識曲柄存在條件1）連架桿與機架必有一桿為最短桿2）最短桿與最長桿的桿長之和應小于或等于其余兩桿的桿長之和。（桿長條件）運用曲柄存在條件急回特性主動件等速回轉，從動件的工作行程速度慢，而回程速度快。極位夾角:曲柄回轉一周的過程中，曲柄與連桿兩次共線位置所夾的銳角θ。行程速比系數定義壓力角和傳動角壓力角:從動件受力方向與力作用點速度方向所夾的銳角α；傳動角:壓力角的余角γ；傳動角γ越大，有效分力Ft越大，對機構工作越有利。設計時，應使γ≥γmin曲柄與機架共線的兩位置處出現(xiàn)的傳動角中，必有一處為最小傳動角γmin最小傳動角γmin對應最大壓力角αmax死點位置從動件γ=0時，無論作用在機構主動件上的驅動力或驅動力矩有多大均不能使機構運動。曲柄搖桿機構以搖桿為主動件！！平面四桿機構的設計－－圖解法b12DAB1B2B3b23C1C2C3c23c12機構轉化法（反轉法）B1B2f10f12y12ADy10E1E2E3y13f13B3y12B2'●y12B3'C1ABCDB′C′A″D″C2DC1y900-

q2qOAEBCAC1=BC-ABAC2=BC+ABAB=—————AC2-AC12BC=—————AC2+AC12q=——

1800K-1K+1按照行程速比系數設計第九章凸輪機構及其設計推桿的運動規(guī)律凸輪輪廓曲線的設計凸輪機構基本尺寸的確定要求：基本概念清晰，能夠運用反轉法進行凸輪機構基本分析凸輪機構的類型和名稱按凸輪形狀按推桿端部形式按推桿運動形式及位置按封閉形式推桿的運動規(guī)律運動規(guī)律運動特性適用場合等速運動規(guī)律剛性沖擊低速輕載等加速等減速運動柔性沖擊中速輕載余弦加速度運動規(guī)律柔性沖擊中低速重載正弦加速度運動規(guī)律無沖擊中高速輕載五次多項式運動規(guī)律無沖擊高速中載凸輪輪廓曲線的設計反轉法:假想給整個機構加一公共角速度-ω凸輪相對靜止不動推桿一邊隨導軌以-ω繞凸輪軸心轉動，一邊沿導軌作預期的往復移動。推桿尖頂的復合運動軌跡即為凸輪輪廓曲線。理論廓線與實際廓線、基圓等的關系反轉法用于凸輪機構分析習題9-7αΔs90°s1s1s2習題9-8αφ凸輪機構基本尺寸的確定壓力角：推桿沿凸輪廓線接觸點的法線方向與推桿速度方向之間所夾的銳角。αmax<[α]基圓半徑和壓力角的關系：凸輪各參數（r0、e等）對壓力角的影響滾子半徑的選擇出現(xiàn)尖點或失真的原因出現(xiàn)尖點或失真應采取的措施適當減少滾子半徑或增大基圓半徑；修改推桿運動規(guī)律。第十章齒輪機構及其設計掌握齒輪傳動的嚙合原理齒廓嚙合的基本理論漸開線齒輪傳動的特點各種漸開線齒輪傳動的特性能熟練掌握齒輪的基本參數和幾何尺寸的計算方法要求：基本概念清晰，能進行基本尺寸計算和分析齒廓嚙合基本定律互相嚙合傳動的一對齒輪，任一位置時的傳動比，都與其連心線O1O2被其嚙合齒廓在接觸點處的公法線所分成的兩段成反比。由齒廓嚙合基本定律推出的定比傳動要求嚙合節(jié)點（節(jié)點）兩齒廓接觸點處公法線nn與兩輪連心線O1O2的交點P。節(jié)點是兩齒輪的相對瞬心節(jié)圓（節(jié)線）：嚙合節(jié)點在每個齒輪運動平面內的軌跡。一對齒輪定比傳動，可以看作兩節(jié)圓在節(jié)點純滾動實際嚙合點處的速度關系漸開線的性質1）發(fā)生線沿基圓滾過的長度，等于基圓上被滾過的圓弧長度；2）漸開線上任意點的法線必切于基圓；3）漸開線距基圓越遠的部分，曲率半徑愈大；4）漸開線的形狀取決于基圓的大小，基圓半徑愈大，漸開線越平緩；5）同一基圓上任意兩條漸開線，無論同向的還是反向，各點之間的距離相等；6）基圓內無漸開線。漸開線的極坐標參數方程漸開線齒廓傳動的特點1.傳動比恒定不變；2、漸開線齒廓間的正壓力方向保持不變；3、漸開線齒廓傳動具有可分性。漸開線標準齒輪的基本參數和幾何尺寸分度圓直徑：d=mz齒頂高： ha=ha*m

齒根高： hf=(ha*+c*)m

齒全高： h=ha+hf=(2ha*+c*)m齒頂圓直徑：da=d+2ha=(z+2ha*)m齒根圓直徑：df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m基圓直徑 ：db=dcosα

周節(jié)：p=πm

基(法)節(jié)：pb=pcosα分度圓齒厚節(jié)圓直徑(當中心距標準中心距a時)

傳動比標準中心距頂隙

分度圓齒槽寬漸開線標準齒輪的定義正確嚙合條件直齒圓柱齒輪傳動正確嚙合條件兩輪的模數和壓力角應分別相等。斜齒圓柱齒輪傳動正確嚙合條件蝸桿傳動正確嚙合條件且蝸輪與蝸桿旋向相同連續(xù)傳動條件重合度的計算（做圖）直齒圓柱齒輪按標準中心距安裝標準中心距節(jié)圓與分度圓重合嚙合角等于分度圓壓力角滿足無側隙的要求非標準安裝節(jié)圓與分度圓不重合齒輪與齒條嚙合傳動非標準安裝中線與節(jié)線不重合；節(jié)點位置不變；嚙合線位置不變；嚙合角不變，恒等于齒輪的分度圓壓力角。節(jié)圓大小不變，且恒與分度圓重合；漸開線齒廓的根切用范成法加工齒輪時，刀具的頂部切入了輪齒的根部，將齒根的漸開線齒廓切去一部分的現(xiàn)象。降低輪齒的抗彎強度；降低齒輪傳動的重合度。產生根切的原因刀具的齒頂線超過了嚙合線與輪坯基圓的切點N1（嚙合極限點）。不發(fā)生根切的最少齒數避免發(fā)生根切的方法變位修正：通過改變刀具與輪坯的相對位置來切制齒輪。1）標準齒輪一般不能采用z<zmin的齒數；2）標準齒輪不適用于中心距a′≠a的場合；3）一對標準齒輪相互嚙合時，小齒輪齒廓漸開線的曲率半徑和齒根厚度較小，嚙合次數較多，強度較低。變位齒輪最小變位系數xmin

結合實驗：加工各種變位齒輪時刀具的位置。變位齒輪幾何尺寸分度圓及基圓與標準齒輪尺寸相同齒厚和齒槽寬與標準齒輪不同齒頂高和齒根高與標準齒輪不同斜齒圓柱齒輪傳動幾何尺寸計算斜齒輪的幾何尺寸按端面參數計算(按直齒輪尺寸計算）斜齒輪法面參數(模數、壓力角、齒頂高系數等)為標準值斜齒輪的當量齒輪蝸桿傳動圓錐齒輪傳動第十一章齒輪系及其設計要求：基本概念清晰，能夠熟練進行各類輪系的傳動比計算定軸輪系各齒輪軸線的位置都相對機架固定不動的齒輪傳動系統(tǒng)。首未輪轉向關系的確定2ω1ω21Pvp2ω2ω