重慶大學(xué)機(jī)械原理課件例題選集

BDCabAdc

(1)AD桿為最短桿(0mmlAD

20mm)

例1已知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD，其中l(wèi)AB20mm，lBC50mm，lCD40mm，AD為機(jī)架。改變lAD的值，分析機(jī)構(gòu)的類型變化。機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：lAD502040lAD10mm最長桿整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副最短桿雙曲柄機(jī)構(gòu)aBbADdCc

(2)AD桿長介于最短桿與最長桿之間(20mmlAD50mm)機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：2050lAD40lAD30mm最短桿最長桿曲柄搖桿機(jī)構(gòu)aBbADdCcaBbADdCc整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副(3)AD桿為最長桿(50mmlAD110mm)機(jī)構(gòu)有整轉(zhuǎn)副的條件：lAD204050最長桿最短桿lAD70mm曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

當(dāng)10mmlAD30mm和70mmlAD110mm時(shí)，由于不滿足桿長條件，機(jī)構(gòu)無整轉(zhuǎn)副，為雙搖桿機(jī)構(gòu)。思考

帶導(dǎo)桿的四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件aBbADdCcaBbADdCc整轉(zhuǎn)副整轉(zhuǎn)副BCAD

例2

已知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD，lAB100mm，AB為原動(dòng)件lBC400mm，lCD300mm，LAD350mm，AD為機(jī)架，判斷該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型？用圖解法求作從動(dòng)件CD的最大角位移。

解

1)lABlBC500mmlCDlAD650mm，轉(zhuǎn)動(dòng)副A、B是整轉(zhuǎn)副，轉(zhuǎn)動(dòng)副C、D是擺轉(zhuǎn)副。該機(jī)構(gòu)是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，AB是曲柄，CD是搖桿。

(一)平面連桿機(jī)構(gòu)的位移分析C1B1C2B2C2B2C1B1CBC

2)選擇適當(dāng)?shù)拈L度比例尺l，在圖紙上的適當(dāng)位置水平畫出機(jī)架AD(350l)mm，以D為圓心，搖桿CD(300l)mm為半徑畫圓。

3)以連桿與曲柄長度之和(lBClAB)l

(500l)mm和連桿與曲柄長度之差(lBClAB)l(300l)mm為半徑，以A為圓心畫圓弧，與以搖桿長CD畫的圓交于C1、C1

和C2、C2。

得到四桿長度相同，但裝配形式不同的兩個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD和ABC'D。

AD

極位夾角

搖桿擺角

例3已知擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿的擺角60，機(jī)架lAD300mm，求作該機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，并計(jì)算其行程速度變化系數(shù)K之值。

解

1)在圖紙上選擇合適的位置作導(dǎo)桿擺角∠CDC=，得導(dǎo)桿擺動(dòng)中心鉸鏈位置D。

2)過D作CDC的角平分線Da，選擇適當(dāng)?shù)膌，在角平分線上作DA(lAD

l)mm，得曲柄AB的轉(zhuǎn)動(dòng)中心鉸鏈位置A和曲柄長度lABAB?l

150mm。導(dǎo)桿長度應(yīng)大于300150450mm。作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。a

3)極位夾角

60，行程速度變化系數(shù)

K=2。DCCBBAB2C2

例4已知偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏距為e，曲柄與連桿長度分別為lAB、lBC，求作該機(jī)構(gòu)的極位夾角和滑塊行程H。

解

1)在圖紙上合適的位置確定曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心的位置A，選擇適當(dāng)?shù)拈L度比例尺l作與A的距離為el的導(dǎo)軌直線dd。

Hθ

2)以A為圓心，以(lBClAB)l和(lBClAB)l為半徑畫圓弧，與直線dd分別交于C1點(diǎn)和C2點(diǎn)。作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。

C1AC2

H=C1C2·

lC1B1eAdd123465P24P13P15P25P26P35

例5求圖示六桿機(jī)構(gòu)的速度瞬心。(2)直接觀察求瞬心(3)三心定理求瞬心P46P36123456P14P23P12P16P56P45

解瞬心數(shù)N6(65)215

(1)

作瞬心多邊形圓P34

例6

圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，主動(dòng)件2以2沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)構(gòu)件4的角速度4、34及C點(diǎn)速度vC的大小。P24

解瞬心數(shù)N4(43)26⑴直接觀察求出4個(gè)瞬心

⑵用三心定理確定其余2個(gè)瞬心

P12、P23、P13P14、P34、P13P13

P12、P14、P24P23、P34、P24P24

23412ABCDP13P12P23P34P14

例6

圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，主動(dòng)件2以2沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)構(gòu)件4的角速度4、34及C點(diǎn)速度vC的大小。

⑶瞬心P24的速度

解

機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比

機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比等于主動(dòng)件2與從動(dòng)件4的絕對(duì)瞬心(P12，P14)至其相對(duì)瞬心(P24)之距離的反比。P2423412ABCDP13vP24P12P23P34P14

例6

圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，主動(dòng)件2以2沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)構(gòu)件4的角速度4、34及C點(diǎn)速度vC的大小。

公式的推廣平面機(jī)構(gòu)中任意兩構(gòu)件i與j的角速度關(guān)系P2423412ABCDP13vP24P12P23P34P14

C點(diǎn)的速度即為瞬心P34的速度

例7已知凸輪轉(zhuǎn)速1，求從動(dòng)件速度v2。

解瞬心數(shù)N3(32)23

(1)直接觀察求出P13、P23

(2)根據(jù)三心定理和公法線nn求瞬心P12的位置

(3)瞬心P12的速度

v2vP12l(P13P12)1長度P13P12直接從圖上量取。P231123P13nnP12v2

用瞬心法解題步驟●繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖●確定瞬心位置●求構(gòu)件絕對(duì)速度v或角速度瞬心法的優(yōu)缺點(diǎn)●適合于求簡單機(jī)構(gòu)的速度，機(jī)構(gòu)復(fù)雜時(shí)因瞬心數(shù)急劇增加而使求解過程復(fù)雜●有時(shí)瞬心點(diǎn)落在紙面外，造成求解困難●不能用于機(jī)構(gòu)加速度分析45400400180lAB140lBC420lCD420ABCDEF1234561

圖示六桿機(jī)構(gòu)，已知各構(gòu)件尺寸和原動(dòng)件1的角速度1，求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)的速度vC、vE5，加速度aC、aE5，角速度2、3及角加速度2、3。

解

(1)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖選取長度比例尺llAB/ABm/mm，作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。cABCDEF1234561

(2)速度分析

求vC

點(diǎn)C、B為同一構(gòu)件上的兩點(diǎn)大小方向1lABABCD?BC?

選速度比例尺v[(ms)mm]，作速度多邊形圖b

vC

v

pcms，方向p→c

求vE2

根據(jù)速度影像原理，在bc線上，由be2bcBE2/BC得e2點(diǎn)e2

vE2

v

pe2

ms，方向p→e2pe4(e5)ABCDEF1234561

求vE5

點(diǎn)E4與E2為兩構(gòu)件上的重合點(diǎn)大小方向√√∥EF?

∥BC?選同樣的速度比例尺v，作其速度圖

vE4

vE5vpe4

ms，方向p→e4

求2

、3

2vCB/lBC

vbc/lBC

rad/s，逆時(shí)針23vC

/lCDvpc/lCDrad/s，逆時(shí)針3cbe2panCcABCDEF1234561

(3)加速度分析

求aC

大小方向23lCDC→D

⊥BC?23?

⊥CD21lABB→A22lBCC→B

aC

a

pc

ms2，方向p→c

求aE2

根據(jù)加速度影像原理，在bc線上，由be2bcBE2/BC得e2點(diǎn)aE2

a

pe2

ms2，方向p→e2cbe2atCatCBpanCBc

選加速度比例尺a[(ms2)mm]，作加速度多邊形圖e4(e5)kABCDEF1234561

求aE5

大小方向?∥EF

∥BC?23

√√22vE4E2⊥BC

選同樣的加速度比例尺a，作其加速度圖

aE5aE4a

pe4

ms2，方向p→e4

求2、3

2

atCB/lBC

a

cc/lBC

rads，順時(shí)針anCccbe2atCatCBpanCBc23

atC/lCDa

cc/lCD

rads，逆時(shí)針3e2e4例8圖示六桿機(jī)構(gòu)，已知：lAB=80mmlBC=260mmlCD=300mmlDE=400mmlEF=460mm1=40rad/s，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

求該機(jī)構(gòu)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中

180mmC311A6BED190mm242F543

sF、vF

、aF、2、3、

4、2

、3、4解(1)建立坐標(biāo)系(2)拆分桿組，確定計(jì)算步驟原動(dòng)件曲柄1、機(jī)架6，驅(qū)動(dòng)桿組構(gòu)件2、3，RRR組構(gòu)件4、5，RRP組(3)確定裝配模式(4)畫出計(jì)算流程圖，編制計(jì)算程序。Oyx180mmC311A6BED190mm242F543等效動(dòng)力學(xué)參數(shù)例題1

例

1

圖示機(jī)床工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)，已知各齒輪的齒數(shù)分別為：z1=20，z260，z220，z380。齒輪3與齒條4嚙合的節(jié)圓半徑為r3，各輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為J1、J2、J2和J3，工作臺(tái)與被加工件的重量和為G，齒輪1上作用有驅(qū)動(dòng)力矩M1，齒條的節(jié)線上水平作用有工作阻力Fr。求以齒輪1為等效構(gòu)件時(shí)系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效力矩。132r32M1Fr4

解

等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量例題（續(xù)）代入已知值等效驅(qū)動(dòng)力矩MdM1，整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的等效力矩為

系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為常數(shù)，高速運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量中占的比例大。等效阻力矩為132r32M1Fr4

例1

已知機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸、各轉(zhuǎn)動(dòng)副的半徑r和當(dāng)量摩擦系數(shù)fv、作用在構(gòu)件3上的工作阻力G及其作用位置，求作用在曲柄1上的驅(qū)動(dòng)力矩Md(不計(jì)各構(gòu)件的重力和慣性力)。MdBAGABCD1234Md142123GFR21FR41FR23FR43143434FR12FR32

解⑴根據(jù)已知條件作摩擦圓⑵作二力桿反力的作用線

⑶分析其它構(gòu)件的受力狀況FR23clGbaFR43

解⑴根據(jù)已知條件作摩擦圓⑵作二力桿反力的作用線

⑶分析其它構(gòu)件的受力狀況

⑷列力平衡向量方程大小?

?√方向√√√選比例尺F(Nmm)作圖FR23

FbcMd=FbclFR21

FR23MdBAGABCD1234Md142123GFR21FR41FR23FR43143434FR12FR32213ABC4

例2

已知機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸、各轉(zhuǎn)動(dòng)副的半徑r和當(dāng)量摩擦系數(shù)fv、作用在構(gòu)件3上的工作阻力Fr，求作用在曲柄1上的平衡力Fb

的大小(不計(jì)各構(gòu)件的重力和慣性力)。

解⑴根據(jù)已知條件作摩擦圓⑵作二力桿反力的作用線14Fr2123Fbv3490oFR23FR21FR41FR43FR12FR32⑶分析其它構(gòu)件的受力狀況

解⑴根據(jù)已知條件作摩擦圓⑵作二力桿反力的作用線⑶分析其它構(gòu)件的受力狀況dFbcFR23FR21FR41FR43Frba

⑷列出力平衡向量方程大小?

?√方向√√√選比例尺F(Nmm)作圖大小?√?方向√√√Fb=F

da213ABC414Fr2123Fbv3490oFR23FR21FR41FR43FR12FR321DA3O2F

解若總反力FR23與摩擦圓相割，則夾具發(fā)生自鎖。FR23Bss1

自鎖條件

ss1

在直角ABC中Cs1AC

ACB(Dsin)2

在直角OEA中Ees

OEEOesin()

稱為楔緊角。反行程自鎖條件esin()(Dsin)2

例9已知偏心夾具的幾何尺寸，偏心軸頸的摩擦圓半徑為，摩擦角為，分析該夾具反行程的自鎖條件。

簡單機(jī)械傳動(dòng)效率計(jì)算步驟⑴確定總反力的實(shí)際作用方向；⑵建立力分析方程，確定驅(qū)動(dòng)力及其它力；⑶由0求理想機(jī)械驅(qū)動(dòng)力P0，確定正行程效率；

⑷用代替，確定反行程時(shí)力的關(guān)系式；⑸由0求理想機(jī)械生產(chǎn)阻力P0，確定反行程效率；⑹自鎖條件由驅(qū)動(dòng)力位于摩擦角內(nèi)(移動(dòng)副)或位于摩擦圓內(nèi)(轉(zhuǎn)動(dòng)副)確定。機(jī)構(gòu)靜力分析圖解法解題步驟小結(jié)

⑴準(zhǔn)確畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖及各基本桿組圖；⑵從二力構(gòu)件入手，判斷其受力狀況；⑶判斷構(gòu)件之間的相對(duì)速度、相對(duì)角速度；⑷根據(jù)考慮摩擦?xí)r運(yùn)動(dòng)副總反力的判定準(zhǔn)則，確定構(gòu)件之間的作用力方向；利用三力平衡條件或力偶平衡條件，確定相關(guān)構(gòu)件的受力方向；⑸選擇合適的力比例尺F(Nmm)，列出力平衡向量方程，并根據(jù)該方程作構(gòu)件受力的力封閉多邊形，確定未知力的大小和方向。【教師例5-1】已知z1=100,z2=101,z2′=100,z3=99，求iH1?！窘狻咳魖3=100H與1轉(zhuǎn)向相同。H與1轉(zhuǎn)向相反。122′3H【解】1(25)2(30)3(30)2'4(90)3'(20)n1n4(25)H【教師例5-2】

已知主動(dòng)輪1的轉(zhuǎn)速為每分鐘1轉(zhuǎn)、主動(dòng)輪4的轉(zhuǎn)速為每分2轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向如圖所示。試求輸出構(gòu)件H的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。【教師例5-3】：已知z1=z2=z3,求i1H。＝－1123H【解】1與H轉(zhuǎn)向相同【教師例5-4】

計(jì)算圖示輪系傳動(dòng)比i16?！窘狻?.區(qū)分輪系1－2

組成定軸輪系；2′－3－4－5(h)

組成周轉(zhuǎn)輪系；5－6

組成定軸輪系。2ˊh6543212.列方程3.聯(lián)立求解。i16<0，1與6轉(zhuǎn)向相反。2ˊh654321【例5-5】已知z1=26，z2=50，z2'=18，z3=94，z3'=18，z4=35，z5=88,

求傳動(dòng)比i15。【解】1-2-2-3-5(H)

組成差動(dòng)輪系；1.區(qū)分輪系3-4-5組成定軸輪系。154322'3'2.列方程差動(dòng)輪系：定軸輪系：3.聯(lián)立求解1、5轉(zhuǎn)向相同。154322'3'53123'4【教師例5-6

】已知z1=35，z3=97，z3ˊ=35，z5=97，求傳動(dòng)比i15

。【解】1-2-3-5組成差動(dòng)輪系；1.區(qū)分輪系3-4-5組成定軸輪系。2.列方程差動(dòng)輪系：定軸輪系：3.聯(lián)立求解53123'4【教師例10-1】

圖示輪系各構(gòu)件的質(zhì)心均在其轉(zhuǎn)軸上，3輪有3個(gè)，輪1上作用有驅(qū)動(dòng)力矩M1，輪4上作用有阻力矩M4，又知各構(gòu)件的齒數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以構(gòu)件1為等效構(gòu)件，求Je及Me

。【解】1.求Je42'21342'2132.求Me：Mer【例教師10-2】牛頭刨床：切削行程H=0.5m，切削力F=4000N，切削行程對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角1=1.2

(K=1.5)，曲柄角速度=8.38，若飛輪裝在曲柄上，電機(jī)的等效力矩為常數(shù)，求JF。T內(nèi):Med的功=Mer的功【解】切削功=Mer的功Medff1.2T=2M總結(jié)●任何情況下:Me的功=所有外力功=剩余功=ΔE。●

T內(nèi):Med的功=Mer的功。●盈(虧)功是指Med曲線與Mer曲線所夾的面積。●最大盈虧功是剩余功曲線最大值與最小值的差:

[W]=

Amax-Amin。●飛輪計(jì)算的3個(gè)簡化:─

忽略系統(tǒng)Je中的變量部分甚至常量部分;─

m=(max-min)/2;─

Me不是的函數(shù)。MdFR1324【教師例12-1】已知機(jī)構(gòu)簡圖、各摩擦角、摩擦園半徑、阻力FR。試畫出各運(yùn)動(dòng)副靜力圖。2123MdFR1324【解】

1.從二力桿（連桿）入手，注意拉壓桿。2123MdFR13242123MdFR1324MdFR1324R12R322.分析滑塊，注意三力匯交。90o+R4334R41【解】

1.從二力桿（連桿）入手，注意拉壓桿。3.分析曲柄，注意力偶平衡力拒。MdFR42312123V34R41R12R32R433211、MdFR【教師例12-2】圖示平底擺動(dòng)從動(dòng)件盤狀凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪為圓盤，摩擦圓、摩擦角、驅(qū)動(dòng)力矩Md、阻力FR如圖所示。試畫出圖示機(jī)構(gòu)的靜力分析圖。

R12R32R31【解】附錄資料：不需要的可以刪除49《機(jī)械制造工藝與裝備》模塊六

機(jī)床夾具課題一對(duì)機(jī)床夾具的認(rèn)識(shí)50課題一對(duì)機(jī)床夾具的認(rèn)識(shí)知識(shí)點(diǎn)技能點(diǎn)正確認(rèn)識(shí)機(jī)床夾具機(jī)床夾具的功能和作用機(jī)床夾具的分類機(jī)床夾具的組成51一.課題分析機(jī)械制造總的原則是高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本，而機(jī)床夾具是確保質(zhì)量和效率的重要因素。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右，在生產(chǎn)中大量應(yīng)用機(jī)床夾具是生產(chǎn)的必然。而現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q

代，所以正確認(rèn)識(shí)機(jī)床夾具對(duì)現(xiàn)代制造業(yè)的作用和現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向是十分重要的。52二.相關(guān)知識(shí)

在機(jī)械加工過程中，為了保證工件的加工精度，使之相對(duì)于機(jī)床、刀具占有確定的位置，并能迅速、可靠地夾緊工件，以接受加工或檢測(cè)的工藝裝備稱為機(jī)床夾具，簡稱夾具。（1）基本概念1、機(jī)床夾具的功能和作用53機(jī)床夾具的主要功能：是使工件定位和夾緊。定位——使工件相對(duì)于刀具及機(jī)床占有正確的加工位置，保證其被加工表面達(dá)到工序所規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)要求。夾緊——工件定位后，經(jīng)夾緊裝置施力于工件，將其固定夾牢，使其在加工過程中保持正確位置不變。安裝——工件從定位到夾緊的整個(gè)過程。54找正安裝法：按工件的有關(guān)表面或?qū)ｉT劃出的線痕作為找正依據(jù)，用劃針或指示表，逐個(gè)地找正工件相對(duì)于刀具及機(jī)床的位置，然后將工件夾緊。（2）工件的安裝方法55專用夾具安裝法：靠專用夾具保證工件相對(duì)于刀具及機(jī)床所需的位置，并使其夾緊。561、保證加工精度，并使之穩(wěn)定2、縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，降低成本3、擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍4、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低技術(shù)要求5、便于變更工位、引導(dǎo)刀具或進(jìn)行仿形加工。（3）機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用571）銑鍵槽夾具（4）夾具應(yīng)用實(shí)例582）鉆孔工件孔位示意圖59鉆床