机械原理-复习

机械原理复习第二章机构的结构分析概念机构运动简图的绘制机构具有确定运动的条件机构自由度的计算高副低代及其机构结构分析要求：能够抽象出机构运动简图、计算自由度、确定原动件、高副低代并进行机构结构分析会画会算会拆概念机器:由各种机构所构成的系统。构件:组成机构的独立运动单元体。区分——零件：独立制造单元体。运动副:两构件直接接触形成的可动连接。常见运动副高副与低副运动链：两个或两个以上的构件以运动副联接形成的构件系统。机构：将闭式运动链一个构件固定为机架时，运动链成为机构。机架：构件中的固定构件；原动件：机构中按已知运动规律独立运动的构件；从动件：除原动件外其余活动构件。基本杆组：不可再分的自由度为零的运动链。定义、型式、自由度机构运动简图的绘制1、找出机架及原动件，确定构件数；2、确定各个运动副的类型；3、选择投影面；4、选择适当的长度比例尺，确定各运动副之间的相对位置，以规定的符号将各运动副表示出来，用直线或曲线将同一构件上各运动副元素连接起来即为所要画的机构运动简图。机构具有确定运动的条件：机构原动件数目=机构自由度数平面机构自由度复合铰链两个以上的构件在同一处以转动副联接，当有m个构件（包括固定构件）在同一处以复合铰链相联结时，其转动副的数目为(m-1)个。局部自由度与输出构件运动无关的自由度称为局部自由度。虚约束对机构的运动不起实际作用的约束。结构分析1、检查并除去所有的局部自由度和虚约束；2、高副低代将运动副全部转化为低副；3、计算机构自由度，确定原动件；4、拆杆组，直至拆出所有基本杆组，只剩下原动件和机架为止；基本杆组的概念、自由度特点；基本杆组与机构组成原理；拆杆组的判断依据。5、确定机构的级别。机构的级别与基本杆组的级别之间的关系。第三章平面机构的运动分析平面机构速度分析的瞬心法；平面机构速度分析、加速度分析的矢量方程图解法；要求：基本概念清晰，能够进行基本分析平面机构速度分析的瞬心法瞬心：两相对运动构件上某一瞬时的等速重合点。绝对速度瞬心：两运动构件上绝对速度为零的瞬时等速点；相对速度瞬心：两运动构件上绝对速度不为零的瞬时等速点。瞬心数目瞬心位置两构件以转动副相联，瞬心位于转动副回转中心；两构件以移动副相联，瞬心位于垂直于移动副导路的无穷远处；两构件以平面高副相联，瞬心位于两高副元素接触点处公法线上；非纯滚动时不能确定位置；纯滚动时即接触点。无运动副直接联接，用三心定理确定：三个彼此作平面平行运动的构件的三个瞬心必位于同一直线上。矢量方程图解法两点在同一构件上一点的运动可看作随另一点（牵连点）平动（牵连运动）和绕另一点转动（相对运动）。两构件有重合点一点的运动可以看作随另一点运动，同时相对另一点运动。矢量方程图解法速度分析速度极点的含义。速度多边形中矢量的含义速度影像的应用条件加速度分析加速度极点的含义。加速度多边形中矢量的含义加速度影像的应用条件科氏加速度的存在条件及大小、方向的确定。第四章平面机构的力分析构件中的惯性力、惯性力偶矩确定运动副中的摩擦力、总反力的确定要求：基本概念清晰，能够进行基本分析质量代换法：按一定条件将构件的质量假想地用集中于若干选定点上的集中质量来代换的方法。进行质量代换时必须满足的三个条件：1）代换前后构件的质量不变，2）代换前后构件的质心位置不变，3）代换前后构件对质心的转动惯量不变，摩擦力、总反力的确定FFfGω14Frω21ω23213ABC4Fbv3490°+φFR23FR21FR41EFR43φDFR12FR32受压二力平衡三力汇交三力汇交第五章机械的效率和自锁机械效率：输入功被有效利用的程度。驱动力：驱使机械运动的力，与其作用点的速度方向相同或成锐角；所作的功为正功。阻抗力：阻止机械运动的力。生产阻力：为完成工作所受的阻力。有害阻力：非生产阻力。机械的自锁：自锁时，机械已不能发生运动，即驱动功不足以克服摩擦功，η≤0。要求：基本概念清晰第六章机械的平衡机械平衡的基本概念刚性转子的平衡计算要求：基本概念清晰，能够进行基本分析刚性转子的静平衡盘形转子，b/D<0.2，质量近似认为分布在同一回转平面内；偏心质量在转子运转时会产生惯性力；平衡后转子各偏心质量（包括平衡质量）的惯性力的合力为零；静平衡计算：质径积之和为零；无论有多少个偏心质量，只需在平衡面内增加或减少一个平衡质量即可平衡－－静平衡是单面平衡。刚性转子的动平衡长转子，b/D≥0.2，质量分布在若干个不同的回转平面内；偏心质量在转子运转时产生惯性力和惯性力偶矩；平衡后转子各偏心质量（包括平衡质量）的惯性力和惯性力偶矩的矢量和为零；动平衡计算：力的平行分解和质径积之和为零；不论动不平衡转子有多少个偏心质量、分布在多少个回转平面内，都只需在选定的两个平衡基面内各增加或除去一个平衡质量，获得动平衡－－动平衡是双面平衡；动平衡与静平衡动平衡同时满足静平衡的条件经动平衡的转子一定静平衡；但经静平衡的转子不一定动平衡。第七章机械的运转及其速度波动的调节了解产生周期性速度波动的原因掌握周期性速度波动的调节思路及方法系统内部能量的变化导致速度波动系统可用等效构件来表达运用具有大转动惯量的飞轮调节周期性速度波动飞轮转动惯量的设计要求：基本概念清晰，能够根据系统运转情况和要求进行飞轮转动惯量的设计机械运转的三个阶段的能量及转速1、起动阶段Wd－Wr>0，E=Wd－Wr>0，原动件速度增大，并达到工作运转速度。2、稳定运转阶段动能保持稳定，Wd－Wr=0，运转速度波动，但原动件平均速度保持稳定；3、停车阶段驱动力为零，驱动功为零Wd=0，阻抗功消耗能量－Wr=E，机械系统由正常工作速度逐渐减速，直至停止。取定轴转动构件为等效构件保证等效构件和整个系统动能相等→取Je为系统的等效转动惯量；保证等效构件与整个系统瞬时功率相等→取Me为系统的等效力矩。取平动构件为等效构件保证等效构件和整个系统动能相等→me为系统的等效质量保证等效构件与整个机械系统瞬时功率相等→Fe为系统的等效力。机械运动方程的一般表达式周期性速度波动及其调节产生周期性速度波动的原因一个运转周期，等效驱动力矩作的功等于等效阻抗力矩作的功；运转周期内的任一时刻，等效驱动力矩作的功不等于等效阻抗力矩作的功。盈功区：Md>Mr，输入功大于输出功，机械的动能增加，等效构件的角速度上升，亏功区：Md<Mr，输入功小于输出功，机械的动能减小，等效构件的角速度减小。ωmin与ωmax周期性速度波动调节平均角速度ωm：一个运动周期内，角速度的平均值；机械运转的速度不均匀系数δ：速度波动的绝对量与平均角速度的比值，表示机械运转的不均匀程度。例题已知某机械一个运动周期内阻力矩Mr＝Mr(φ)如图。驱动力矩Md为常数，主动额定转速n＝800r/min，运动不均匀系数δ＝0.05，求所需飞轮的转动惯量。MrφMππ/22π7010求ΔWmax1、求驱动力矩Md能量守恒，动能不变Md

=(10×3π/2+70×π/2)/2π=25Md2、求各盈亏功W1＝（25－10）π/2=7.5πW2＝(-70+25)π/2=-22.5πW3=（25－10）π=15π3、作能量指示图动能最大处(ωmax出现位置)动能最小处(ωmin出现位置)ΔWmax=22.5πMrφMππ/22π70100π/2π2πMd0第八章平面连杆机构及其设计平面四杆机构的类型和应用平面四杆机构的基本知识平面四杆机构的设计要求：基本概念清晰，能够进行一般四杆机构的设计平面四杆机构基本型式：铰链四杆机构铰链四杆机构分为三种形式：曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构四杆机构的演化：转动副转化为移动副取不同构件为机架改变运动副尺寸运动副元素逆换平面四杆机构的基本知识曲柄存在条件1）连架杆与机架必有一杆为最短杆2）最短杆与最长杆的杆长之和应小于或等于其余两杆的杆长之和。（杆长条件）运用曲柄存在条件急回特性主动件等速回转，从动件的工作行程速度慢，而回程速度快。极位夹角:曲柄回转一周的过程中，曲柄与连杆两次共线位置所夹的锐角θ。行程速比系数定义压力角和传动角压力角:从动件受力方向与力作用点速度方向所夹的锐角α；传动角:压力角的余角γ；传动角γ越大，有效分力Ft越大，对机构工作越有利。设计时，应使γ≥γmin曲柄与机架共线的两位置处出现的传动角中，必有一处为最小传动角γmin最小传动角γmin对应最大压力角αmax死点位置从动件γ=0时，无论作用在机构主动件上的驱动力或驱动力矩有多大均不能使机构运动。曲柄摇杆机构以摇杆为主动件！！平面四杆机构的设计－－图解法b12DAB1B2B3b23C1C2C3c23c12机构转化法（反转法）B1B2f10f12y12ADy10E1E2E3y13f13B3y12B2'●y12B3'C1ABCDB′C′A″D″C2DC1y900-

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

1800K-1K+1按照行程速比系数设计第九章凸轮机构及其设计推杆的运动规律凸轮轮廓曲线的设计凸轮机构基本尺寸的确定要求：基本概念清晰，能够运用反转法进行凸轮机构基本分析凸轮机构的类型和名称按凸轮形状按推杆端部形式按推杆运动形式及位置按封闭形式推杆的运动规律运动规律运动特性适用场合等速运动规律刚性冲击低速轻载等加速等减速运动柔性冲击中速轻载余弦加速度运动规律柔性冲击中低速重载正弦加速度运动规律无冲击中高速轻载五次多项式运动规律无冲击高速中载凸轮轮廓曲线的设计反转法:假想给整个机构加一公共角速度-ω凸轮相对静止不动推杆一边随导轨以-ω绕凸轮轴心转动，一边沿导轨作预期的往复移动。推杆尖顶的复合运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。理论廓线与实际廓线、基圆等的关系反转法用于凸轮机构分析习题9-7αΔs90°s1s1s2习题9-8αφ凸轮机构基本尺寸的确定压力角：推杆沿凸轮廓线接触点的法线方向与推杆速度方向之间所夹的锐角。αmax<[α]基圆半径和压力角的关系：凸轮各参数（r0、e等）对压力角的影响滚子半径的选择出现尖点或失真的原因出现尖点或失真应采取的措施适当减少滚子半径或增大基圆半径；修改推杆运动规律。第十章齿轮机构及其设计掌握齿轮传动的啮合原理齿廓啮合的基本理论渐开线齿轮传动的特点各种渐开线齿轮传动的特性能熟练掌握齿轮的基本参数和几何尺寸的计算方法要求：基本概念清晰，能进行基本尺寸计算和分析齿廓啮合基本定律互相啮合传动的一对齿轮，任一位置时的传动比，都与其连心线O1O2被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段成反比。由齿廓啮合基本定律推出的定比传动要求啮合节点（节点）两齿廓接触点处公法线nn与两轮连心线O1O2的交点P。节点是两齿轮的相对瞬心节圆（节线）：啮合节点在每个齿轮运动平面内的轨迹。一对齿轮定比传动，可以看作两节圆在节点纯滚动实际啮合点处的速度关系渐开线的性质1）发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的圆弧长度；2）渐开线上任意点的法线必切于基圆；3）渐开线距基圆越远的部分，曲率半径愈大；4）渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆半径愈大，渐开线越平缓；5）同一基圆上任意两条渐开线，无论同向的还是反向，各点之间的距离相等；6）基圆内无渐开线。渐开线的极坐标参数方程渐开线齿廓传动的特点1.传动比恒定不变；2、渐开线齿廓间的正压力方向保持不变；3、渐开线齿廓传动具有可分性。渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸分度圆直径：d=mz齿顶高： ha=ha*m

齿根高： hf=(ha*+c*)m

齿全高： h=ha+hf=(2ha*+c*)m齿顶圆直径：da=d+2ha=(z+2ha*)m齿根圆直径：df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m基圆直径 ：db=dcosα

周节：p=πm

基(法)节：pb=pcosα分度圆齿厚节圆直径(当中心距标准中心距a时)

传动比标准中心距顶隙

分度圆齿槽宽渐开线标准齿轮的定义正确啮合条件直齿圆柱齿轮传动正确啮合条件两轮的模数和压力角应分别相等。斜齿圆柱齿轮传动正确啮合条件蜗杆传动正确啮合条件且蜗轮与蜗杆旋向相同连续传动条件重合度的计算（做图）直齿圆柱齿轮按标准中心距安装标准中心距节圆与分度圆重合啮合角等于分度圆压力角满足无侧隙的要求非标准安装节圆与分度圆不重合齿轮与齿条啮合传动非标准安装中线与节线不重合；节点位置不变；啮合线位置不变；啮合角不变，恒等于齿轮的分度圆压力角。节圆大小不变，且恒与分度圆重合；渐开线齿廓的根切用范成法加工齿轮时，刀具的顶部切入了轮齿的根部，将齿根的渐开线齿廓切去一部分的现象。降低轮齿的抗弯强度；降低齿轮传动的重合度。产生根切的原因刀具的齿顶线超过了啮合线与轮坯基圆的切点N1（啮合极限点）。不发生根切的最少齿数避免发生根切的方法变位修正：通过改变刀具与轮坯的相对位置来切制齿轮。1）标准齿轮一般不能采用z<zmin的齿数；2）标准齿轮不适用于中心距a′≠a的场合；3）一对标准齿轮相互啮合时，小齿轮齿廓渐开线的曲率半径和齿根厚度较小，啮合次数较多，强度较低。变位齿轮最小变位系数xmin

结合实验：加工各种变位齿轮时刀具的位置。变位齿轮几何尺寸分度圆及基圆与标准齿轮尺寸相同齿厚和齿槽宽与标准齿轮不同齿顶高和齿根高与标准齿轮不同斜齿圆柱齿轮传动几何尺寸计算斜齿轮的几何尺寸按端面参数计算(按直齿轮尺寸计算）斜齿轮法面参数(模数、压力角、齿顶高系数等)为标准值斜齿轮的当量齿轮蜗杆传动圆锥齿轮传动第十一章齿轮系及其设计要求：基本概念清晰，能够熟练进行各类轮系的传动比计算定轴轮系各齿轮轴线的位置都相对机架固定不动的齿轮传动系统。首未轮转向关系的确定2ω1ω21Pvp2ω2ω