机械原理复习综述

1、2021-10-15机械原理总复习第二章平面机构的结构分析第三章平面机构的运动分析 第八章平面连杆机构第九章凸轮机构 第十章齿轮机构第十一章轮系第十二章其它常用机构第六章机械的平衡第七章机械的运转及速度波动的调节2021-10-15 1、填空 2、问答 3、作图题 4、计算题 5、设计题2021-10-15考试题型 1一、简答题：（本题共4小题，每题5分，共20分）小知识点：填空或简答的方式，如周转轮系分为哪两种？推杆有几种运动规律?大题： 1、自由度的计算 2、轮系的计算 3、平衡和调速 4、齿轮参数计算 5、凸轮的设计 6、平面四杆机构的设计 2021-10-15题题2 216(a)16(

2、a)F=3n 2PL PH =1 =342512021-10-15 例：图示为龙门刨床工作台的变速机构，J、K为电磁制动器，设已知各轮的齿数， 求J、K分别刹车时的传动比i1B。3=3=60,1=5=30JA331254KB解 1)刹住J时 123为定轴轮系定轴部分： i131/3周转部分： iB35(3-B)/(0-B)连接条件： 33联立解得：BBBi33111B543为周转轮系33将两者连接-z3/z1=1-3/BJ)1 ( 3513zzzz=-z5/z3=-32021-10-15A331254KB2) 刹住K时(3=3=60,1=5=30)A-123为周转轮系1周转轮系1： i A13

3、(1 - A ) /(0 -A )周转轮系2： iB53(5-B )/(0-B )连接条件： 5A 联立解得：总传动比为两个串联周转轮系的传动比的乘积。B543为周转轮系25A将两者连接-z3 /z1-z3/z5 i1A i5BJKB5ABBi11BA51)1)(1(5 313zzzz)1 (13zzA1i1A)1 (5 3zzB5i5B11A15B=92021-10-15 习题：已知某机组作用在主轴上的阻力矩变化曲线如图所示，驱动力矩为常数，主轴的平均角速度为：m=25 rad/s,不均匀系数0.02，求驱动力矩；最大盈亏功Wmax；安装在主轴飞轮的转动惯量J；主轴最大转速和最小转速在图中的

4、位置及大小。Mr2N-m5/403/4/2/47/43/21005002021-10-15解：1)求Md , 在一个循环内，Md和Mr所作的功相等，于是：作代表 Md的直线如图。2Md1002400（/4）2解上式得 Md200 NmMr2N-m5/403/4/2/47/43/2100500Md2021-10-152)求WmaxMr2N-m5/403/4/2/47/43/2100500MdW1100/250；200W2300/475W3100/250；W4300/475W5100/250。作能量指示图WmaxWmax100 Nm2021-10-153)求JF由能量指示图可知：Mr2N-m5/4

5、03/4/2/47/43/2100500Md200Wmax在/2处有最大转速；在3/2处有最小转速。222max13.2502. 025100mkgWJmF主轴最大转速和最小转速在图中的位置。/s 75.24202. 012521minradmad/s 25.25202. 012521maxrm2021-10-152021-10-15 10-26、550902021-10-1526026025026046045026026023542326015.757.857.85sS位移=s-s步骤：1、理论廓线2、基圆3、偏心圆4、根据题目要求作图注意：位移从基圆量起！基圆在理论廓线上！压力角也在理论廓

6、线上标注！导轨方向与偏心圆相切！s注意！位移从基圆量起基圆在理论廓线上压力角也在理论廓线上标注导轨方向与偏心圆相切 红色的圆一定要画，否则O1怎么出来的？步骤：1、理论廓线2、基圆3、偏心圆4、根据题目要求作图o12021-10-15习题课例1：图示为一偏心圆盘凸轮机构，转动中心在A点，几何中心在O点，求：画出此凸轮机构的基圆、偏心圆、行程H。用作图法画出凸轮从图示位置转过90时，从动件的位移及压力角。OABH90画基圆画偏心圆位移：s=s1-s2s1s22021-10-15例2：图示为一偏心圆盘滚子从动件凸轮机构，转动中心在A点，几何中心在O点，求：画出此凸轮机构的基圆、理论轮廓曲线。用作图

7、法画出凸轮的行程H，机构在图示位置时的压力角。OABH画基圆画理论轮廓曲线2021-10-15例3：图示为偏置直动从动件盘形凸轮机构，凸轮为偏心圆，转动中心在A点，几何中心在O点，试用反转法原理在图中作图并标出：凸轮从图示位置与从动件B点接触转至在C点接触时的凸轮转角。画出机构在图示位置时的压力角。从动件与凸轮在C点接触时的位移S。0S画偏心圆画基圆OABC2021-10-15例4：图示凸轮机构中，凸轮轮廓线为一完整的圆，转动中心在A点，几何中心在O点，试用反转法原理在图中画出并标出：从动件从最低位置移动至图示位置时凸轮转角 。画出机构在图示位置时的压力角及从动件的位移S。OABB1B1为从动

8、件处于最低位置S画基圆画偏心圆=360 2021-10-15例5：图示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知AB段为凸轮的推程轮廓曲线：标出图示位置凸轮机构的压力角。标出推程运动角。画出从动件的升程H。Or0AB画偏心圆H2021-10-152021-10-152021-10-152021-10-153a4AbBC偏置曲柄滑块机构e3a4AbBC偏置曲柄滑块机构emin思考题8-10: =90. max 和 min, 出现在曲柄AB与机架共线的位置. 2021-10-152021-10-152021-10-152021-10-15sereddstg220/2021-10-152021-10-15

9、2021-10-152021-10-152021-10-152021-10-152021-10-152021-10-152021-10-152021-10-152021-10-152021-10-152021-10-152021-10-152021-10-15 勤奋耕耘、好好复习。勤奋耕耘、好好复习。 预祝大家取得好收获！预祝大家取得好收获！2021-10-15第二章平面机构的结构分析 机器(machines) 、机构(mechanisms) 、机械(machinery)、原动件(driving link)、从动件(driven link)、机架(frame)、运动副(kinematic pa

10、irs)、高副(high pair)、低副(lower pair)、转动副(revolute pair)(回转副)、移动副 (sliding pair)。自由度(Degree of freedom of mechanism or DOF) 、约束(constraints)等。 一、基本概念： 二、机构运动简图 定义；运动副、构件(link) 、常用机构表达方法；平面机构运动简图的绘制。2021-10-15 五、机构的组成原理及其结构分类：基本机构(basic mechanism)；基本杆组(Assur groups)。 四、机构具有确定运动的条件： 机构的原动件数等于机构的自由度数(自由度大于

11、零) 三、平面机构自由度的计算： F3n2PLPH注意：复合铰链(compound hinge)、局部自由度(passive DOF) 、虚约束(redundant constraint)的判断及 处理。2021-10-15题题2 216(a)16(a)F=3n 2PL PH =1 =342512021-10-152021-10-15F=3n 2PL PH =1 =3721002021-10-15取构件取构件AB为原动件时，是为原动件时，是II级机构级机构2021-10-15取构件取构件EG为原动件时，是为原动件时，是III级机构级机构2021-10-15二、矢量方程图解法： 瞬心的定义、绝对

12、速度瞬心(absolute instant centre) 、相对速度瞬心(relative instant centre)、瞬心数的确定(number of instant centre) 、瞬心的求解（直接观察法(direct to observe the method) 、三心定理(theorem of three centres) 及应用(applications) 。一、速度瞬心法：第三章 平面机构的运动分析同一构件上两点速度和加速度之间的关系(relation of the velocity and the acceleration between two points in th

13、e same link)速度多边形(或速度图解) (velocity polygon)加速度多边形(或加速度图解) (acceleration polygon)2021-10-152.两构件重合点的速度及加速度的关系解题关键： 以作平面运动的构件为突破口，基准点和 重合点都应选取该构件上的铰链点，否则已知条件不足而无法求解。2021-10-15 2.判断哥式加速度(Coriolis acceleration)的存在及其方向判断下列几种情况取B点为重合点时有无ak 无ak 无ak 有ak 有ak 有ak 有ak 有ak 有ak B123B123B1231B23B123B123B123B123 2

14、021-10-15解一解一:VG=2AG=4GD4=2AG/GD过过F点作点作FEBC(延长线延长线)，交，交BC于于E点，点，VEminVC=4CD3CF3=4CD/CFVE=3EF3412BCDA15P23P34P41P21P31P24E2FGEx3-6 Ex3-6 2021-10-15平面四杆机构曲柄摇杆机构(crank-rocker)第四章平面连杆机构及其设计 平面连杆机构的基本形式是平面四杆机构。一、平面连杆机构的类型：铰链四杆机构双曲柄机构(double-crank)双摇杆机构(double-rocker)单移动副机构双移动副机构二、铰链四杆机构的演化(variation)：移动副

15、代替转动副(replacing a revolute pair with a sliding pair)变更杆件长度变更机架(taking different links as the frame)扩大转动副(enlarging a revolute pair)2021-10-15曲柄存在的条件(conditions for having a crank) ： LmaxLminLiLj 最短杆为连架杆或机架三、曲柄摇杆机构的工作特性 p116急回运动特性(quick return characteristics)： 极位夹角(crank acute angle between the two

16、limiting positions)、 摆角(angular stroke of the rocker)、 行程速度变化系数(coefficient of travel speed variation)压力角(pressure angle)和传动角(transmission angle)： 出现最小传动角的位置， 曲柄滑块机构最小传动角出现的位置， 导杆机构传动角的确定。死点位置(dead-points)2021-10-15四、平面四杆机构的设计：按照给定连杆位置设计四杆机构按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构2021-10-15第九章凸轮机构及其设计 一、分类：凸轮机构盘形凸轮(plat

17、e)凸轮(cam)形状移动凸轮(translating)圆柱凸轮(cylindrical) 推杆形状(follower) 封闭方法推杆运动形式(motion type) 尖顶推杆(knife-edge) 滚子推杆(roller) 平底推杆(flat-faced)直动推杆(translating)摆动推杆(oscillating)对心直动推杆(in-line)偏置直动推杆(offset) 力封闭(force-closed)几何封闭(form-closed)2021-10-15基本概念基圆(base circle)、基圆半径、推程(rise) 、 推程运动角、远休止角、回程(return) 、回程

18、运动角、 近休止角、行程(升程)(lift)、压力角(pressure angle) 。二、常用推杆的运动规律：p153常用运动形式：运动规律动力特性冲击性质发生位置适用场合等速运动 刚性冲击 开始点、终止点 低速轻载等加速等减速 柔性冲击 开始点、中点、终止点 中速轻载简谐运动 柔性冲击 开始点、终止点 中低速重载摆线运动 无冲击 中高速轻载 2021-10-15三、盘形凸轮轮廓曲线设计：设计原理：相对运动原理对心(偏置)直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓曲线设计对心(偏置)直动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线设计对心直动平底从动件盘形凸轮轮廓曲线设计摆动尖顶从动件盘形凸轮轮廓曲线设计摆动滚子从动件盘形凸

19、轮轮廓曲线设计摆动平底从动件盘形凸轮轮廓曲线设计设计方法：反转法(principle of inversion)：2021-10-15四、主要设计参数的选择：p164压力角小，省力，量取压力角：基圆半径： 滚子半径：基圆半径小滚子半径应小于理论轮廓的最小曲率半径结构紧凑，最小曲率半径小压力角大正确偏置2021-10-15第十章齿轮机构及其设计 一、齿轮机构的分类：二、齿廓曲线：p176用于平行轴传动的齿轮机构用于相交轴传动的齿轮机构用于交错轴传动的齿轮机构概念：节点(pitch point)、节圆(pitch circle)齿廓啮合基本定律(fundamental law of gearing

20、) ：常数popoi1221三、渐开线齿廓 的啮合特点：渐开线(involutes)的形成及其特性p177啮合特点保证定传动比传动正压力方向不变具有可分性2021-10-15齿轮各部分名称及几何尺寸计算。四、渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸：齿轮的基本参数：齿数(teeth)、模数(module)、压力角 (pressure angle)、齿顶高系数、顶隙系数。五、渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动：一对渐开线齿轮正确啮合的条件；齿轮传动的中心距及啮合角；一对齿轮的啮合过程及连续传动的条件：重合度六、齿轮的加工、根切、变位齿轮：根切原因、后果、不产生根切的最少齿数；变位的原因、最小变位系数、变位齿

21、轮传动。2021-10-15七、斜齿圆柱齿轮传动：斜齿轮的基本参数与几何尺寸计算；一对斜齿轮正确啮合的条件；斜齿轮传动的重合度；斜齿轮的当量齿轮与当量齿数；斜齿轮传动的主要优缺点。八、直齿圆锥齿轮传动：圆锥齿轮的基本参数与几何尺寸计算；一对圆锥齿轮正确啮合的条件；直齿圆锥齿轮的当量齿轮与当量齿数。九、蜗杆蜗轮传动：蜗杆蜗轮的基本参数与几何尺寸计算；蜗杆蜗轮齿轮正确啮合的条件；蜗杆、蜗轮的旋向转向的判断。2021-10-15第十一章齿轮系及其设计 一、分类：二、定轴轮系传动比的计算(calculation train ratios)：轮系(gear train)的定义大小：分类定轴轮系(gear train with fixed axes)周转轮系(epicyclic gear trains)复合轮系(combined gear trains)平面定轴轮系(planar ordinary gear train )空间定轴轮系(spatial ordinary gear train )行星轮系(planetary gear train)差动轮系(differential gear train)积所有主动轮齿数的连乘积所有从动轮齿数的连乘nmnmnmmni方向：在图中用画箭头(arrows)的方法表示。2021-10-15三、周转轮系