機(jī)械原理復(fù)習(xí)題

華中科技大學(xué)機(jī)械原理復(fù)習(xí)華中科技大學(xué)0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——復(fù)合鉸鏈局部自由度虛約束機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F≥1原動(dòng)件數(shù)目等于機(jī)構(gòu)自由度數(shù)F.機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算：F=3n-2Pl-Ph機(jī)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)有曲柄的條件有急回特性的條件壓力角、傳動(dòng)角、死點(diǎn)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)已知連桿位置有急回特性的要求已知連架桿位置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)設(shè)計(jì)的共性問(wèn)題設(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)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律基本尺寸設(shè)計(jì)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)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基本參數(shù)和尺寸計(jì)算直齒輪嚙合傳動(dòng)斜齒輪正確嚙合的條件連續(xù)傳動(dòng)的條件變位齒輪與直齒輪的區(qū)別當(dāng)量齒輪華中科技大學(xué)5齒輪系及其設(shè)計(jì)定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系復(fù)合輪系分清輪系所有主動(dòng)輪齒數(shù)連乘積所有從動(dòng)輪齒數(shù)連乘積===i1k1kwwn1nk分列方程聯(lián)立求解華中科技大學(xué)6其他機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)系數(shù)間歇機(jī)構(gòu)的種類及特點(diǎn)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)華中科技大學(xué)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。平面機(jī)構(gòu)的高副低代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Ⅱ級(jí)桿組，如不可能，再試拆Ⅲ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)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件，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)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)。完全平衡是使機(jī)構(gòu)的總慣性力恒為零。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。措施：利用機(jī)構(gòu)對(duì)稱平衡;利用平衡質(zhì)量平衡完全平衡與部分平衡的特點(diǎn)與應(yīng)用機(jī)構(gòu)平衡華中科技大學(xué)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算

Nmax

m[]JF=2或JF=900Nmaxnm[]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

2m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。習(xí)題分析

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)F。局部自由度虛約束第一章機(jī)構(gòu)確定運(yùn)動(dòng)條件F=37291=2復(fù)合鉸鏈ABFEDCG題1-2(a)局部自由度虛約束機(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)F。EABCDOFGHF=36281=1題1-2(b)F=39–212–2=1題1-3：（a）凸輪齒輪同一構(gòu)件局部自由度復(fù)合鉸鏈ABCDEF（b）F=35–27=1F=39–212–2=1局部自由度復(fù)合鉸鏈題1-3：EABCDFGHIJK（c）ABCDEFGHCD=EF=GH（d）虛約束復(fù)合鉸鏈F=35–27=1題1-3：F=38–211–1=1(f)F=35–27=1ABCDFGHEIJKM(e)FGH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D

D

D

C

C

C

E

E

E

虛約束FGH虛約束復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈第二章《連桿機(jī)構(gòu)》[2-2]（1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)AB的尺寸范圍:0<lAB15mm,（2）雙曲柄機(jī)構(gòu)AB的尺寸范圍:45

lAB55mm,（3）雙搖桿機(jī)構(gòu)AB的尺寸范圍:15<lAB<45mm,55<lAB<115mmABCD50mm35mm30mm題2-2圖[2-4]（1）機(jī)構(gòu)有急回特性，因?yàn)榛瑝K是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，

0，前提是AB等速轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊工作行程，AB轉(zhuǎn)

1=180°+，滑塊回程，AB轉(zhuǎn)

2=180°–，滑塊回程速度大于滑塊工作行程速度。

1工作行程

2回程

maxB

C

（2）滑塊的工作行程方向是正確的，如上所說(shuō)有急回，另外機(jī)構(gòu)的最大壓力角在回程。AB1234CabeB1C1B2C2

題2-4[2-9]AB=(AC1-AC2)/2BC=AC1-ABaABCbOec1c2BH90o=73.6olAB=24.5mm,lBC=49.5mm。eC1C2H180o(k1)k+1==16.4oA理論輪廓A0e基圓C0

h150°S習(xí)題3-8基圓60o60oeC0B0O題3-9(a)：改為

=60vF

S60o基圓若使從動(dòng)件位移為S時(shí)，求凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的轉(zhuǎn)角

。B0eC0OB1B

齒輪思考題手動(dòng)剃須刀采用了齒輪傳動(dòng)嗎?是增速還是減速?非圓齒輪是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)嗎?洗衣機(jī)中有齒輪傳動(dòng)嗎?用在何處?汽車有那些地方用了齒輪傳動(dòng)例已知一對(duì)外嚙合漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的參數(shù)為：z1=40,z2=60,m=5mm，α=20°,h*a=1,c*=0.25。(1)求這對(duì)齒輪標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)的重合度εα；(2)若將這對(duì)齒輪安裝得剛好能夠連續(xù)傳動(dòng)，求這時(shí)的嚙合角α′；節(jié)圓半徑r1′和r2′；兩輪齒廓在節(jié)圓處的曲率半徑ρ1′和ρ2′。解：分析：a)標(biāo)準(zhǔn)齒輪標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)，嚙合角等于壓力角。由此可求出重合度，而重合度的大小實(shí)質(zhì)上表明了同時(shí)參與嚙合的輪齒對(duì)數(shù)的平均值。

b)剛好能夠連續(xù)傳動(dòng)時(shí)，為εα=1，則可利用重合度計(jì)算公式求出嚙合角及節(jié)圓半徑。(1)求重合度εα

齒頂圓壓力角為：αa1=arccos(db1/da1)=arccos(40cos20°/40+2×1)=26.49°αa2=arcco(db2/da2)=arccos(60cos20°/60+2×1)=24.58°重合度為：εα=(1/2π)［z1(tgαa1-tgα)+z2(tgαa2-tgα)］=(1/2π)［40(tg26.49°-tg20°)+60(tg24.58°-tg20°)］=1.75(2)在剛好能夠連續(xù)傳動(dòng)時(shí)①求嚙合角α′：剛好能夠連續(xù)傳動(dòng)時(shí)，即εα=1則εα=(1/2π)［z1(tgαa1-tgα)+z2(tgαa2-tgα)］=1tgα′=(z1tgαa1+z2tgαa2-2π（z1+z2)=(40tg26.49°+60tg24.58°-2π（40+60）=0.411嚙合角α′=22.35°②求節(jié)圓半徑r1′r2′，由漸開(kāi)線性質(zhì)中任意圓上壓力角的公式可得：

r1′=rb1/cosα′=(5×40×cos20°/2cos22.35°)=101.6mmr2′=rb2/cosα′=(5×60×cos20°/2cos22.35°)=152.4mm③求節(jié)圓半徑處的曲率半徑ρ1′、ρ2′，由漸開(kāi)線曲率半徑的性質(zhì)可得：ρ1′=r1′sinα′=101.6×sin22.35°=38.63mmρ2′=r2′sinα′=152.4×sin22.35°=57.95mm例用齒條刀具加工齒輪，刀具的參數(shù)如下：m=2mm,α=20°，h*a=1,c*=0.25，刀具移動(dòng)的速度v刀=7.6mm/s，齒輪毛坯的角速度ω=0.2rad/s,毛坯中心到刀具中線的距離L=40mm。試求：(1)被加工齒輪齒數(shù)z；(2)變位系數(shù)χ;解：分析：a)齒條刀具范成齒輪時(shí)的運(yùn)動(dòng)條件為：v刀=rω，可求被加工齒輪的齒數(shù)。b)用齒條刀具范成齒輪時(shí)的位置條件為：L=r+χm，可求被加工齒輪的變位系數(shù)。(1)求齒數(shù)zv刀

=rω=mzω/2z=2v刀

/(mω)=2×7.6/(2×0.2)=38(2)求變位系數(shù)χr=mz/2=2×38/2mm=38mmχ=(L-r)/m=(40-38)/2=1例在一對(duì)外嚙合的漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)中，已知：z1=12,z2=28,m=5mm,h*a=1,α=20°。要求小齒輪剛好無(wú)根切，試問(wèn)在無(wú)側(cè)隙嚙合條件下：實(shí)際中心距a′=100mm時(shí)，應(yīng)采用何種類型的齒輪傳動(dòng)，變位系數(shù)χ1、χ2各為多少?解：分析：如實(shí)際中心距a′=a標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)，傳動(dòng)類型為等移距齒輪傳動(dòng)，則可用最小變位系數(shù)公式確定變位系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)中心距a=m(z1+z2)/2=5×(12+28)/2mm=100mm標(biāo)準(zhǔn)中心距a=實(shí)際中心距a′且z1+z2＞2zmin,z1＜zmin，故可采用等移距齒輪傳動(dòng)。χ1=(17-z1/17=(17-12)/17=0.294χ2=-0.294例某機(jī)器上有一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)安裝的外嚙合漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)，已知：z1=20,z2=40,m=4mm,h*a=1。為了提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性，用一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪來(lái)替代，并保持原中心距、模數(shù)(法面)、傳動(dòng)比不變，要求螺旋角β＜20°。試設(shè)計(jì)這對(duì)斜齒圓柱齒輪的齒數(shù)z1、z2和螺旋角β，并計(jì)算小齒輪的齒頂圓直徑da1和當(dāng)量齒數(shù)Zv1。解：分析：a)根據(jù)已知條件，可求出直齒輪傳動(dòng)的中心距。b)在保持原中心距、模數(shù)、傳動(dòng)比不變的條件下，由螺旋角β＜20°求出齒數(shù)。(1)確定z1、z2、β直齒輪傳動(dòng)的中心距a=(m(z1+z2))/2=120mm斜齒輪傳動(dòng)的中心距a=(mn(z1+z2))/（2cosβ）=120mm通過(guò)分析可知,要保持原中心距，則z1＜20(且為整數(shù))，i12=z2/z1=2z1=19,18,17……z2=38,36,34……當(dāng)z1=19,z2=38時(shí)：β=18.195°當(dāng)z1=18,z2=36時(shí)：β=25.84°當(dāng)z1=17,z2=34時(shí)：β=31.788°由于β＜20°，則這對(duì)斜齒圓柱齒輪的z1=19,z2=38,β=18.195°。(2)計(jì)算da1、zv1

da1=d1+2ha=（mnz1/cosβ)+2h*anmn=88mmzv1=(z1/cos3β)=22.16齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)齒廓嚙合基本定律的作用漸開(kāi)線的性質(zhì)分度圓與節(jié)圓差別齒輪中的五圓三角一條線

標(biāo)準(zhǔn)中心距a=(z1+z2)=60mmm2r1

=r1r2

=r2

=

C=c*ma=61mm時(shí),r1

=a

/(1+i12)=20.33mm,r2

=40.67mm

=rcos/r1

=22.42°C=c*m+(a

–a)題4-6a=60a=61一對(duì)齒輪傳動(dòng)尺寸變化：m=2mm,z=20m=2mm,z