《机械原理总复习》ppt课件
机械原理总复习,湖南工业大学 机械学院 李历坚主讲,机械原理总复习,2,2,1 机构,组成,机构具有确定运动条件,构件,运动副,运动链,2 平面机构自由度计算,局部自由度,正确计算运动副数目,虚约束,3 高副低代,曲线对曲线,曲线对直线,曲线对点,点对直线,4 机构级别的判定,杆组类型,拆杆组,一、机构的结构分析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1 试求图示机构的自由度。,复合铰链,局部自由度,局部自由度,复合铰链,虚约束,3 计算图示机构的自由度，并确定应给原动件的数目。,复合铰链,局部自由度,4 在图示运动链中，已知：lAB=lCD，lAF=lDE，lBC=lAD=lFE。试求出该运动链的自由度数目，并说明该运动链是不是机构。,虚约束,5 试求图示机构的自由度，并画出高副低代的机构简图。,6 对图示机构进行高副低代，杆组分析，并说明是几级机构。,7 试对图示机构：,计算机构自由度。,进行高副低代。,若取凸轮为原动件，此机构是几级机构？若滑块为原动件，说明此机构是几级机构，并划分杆组。,8 图示运动链能否具有确定运动并实现设计者意图？如不能，应如何修改？画出修改后的机构简图（改进方案保持原设计意图，原动件与输出构件的相对位置不变，固定铰链位置和导路位置不变）。,二、平面机构的运动分析,平面机构的运动分析,速度瞬心法,矢量方程图解法,瞬心定义、数量、位置,直接接触：低副、高副,间接接触：三心定理,下标补遗 多边形法,同一构件 不同点,两构件 同一点,两点间速度及加速度的关系,三点间速度及加速度的关系,速度影像和加速度影像,两构件间速度及加速度的关系,重合点选取原则和科氏加速度,确定速度角速度,确定加速度角加速度,1 找出下列机构在图示位置时的所有瞬心；若已知构件1的角速度1，求图示位置时构件3的速度或角速度（用表达式表示）。,P13,p14p34,p12p23,p12p14,P14,P34 ,P24,P12,P23,P13,vp13,vp13,2 图示机构中，已知主动件2的角速度2（ 2为常数）用速度和加速度多边形法求构件3、4的角速度、角加速度和构件4上各点的速度和加速度（不考虑比例尺的具体大小）。,3 图示机构中，已知主动件2的角速度2（ 2为常数）用速度和加速度多边形法求构件3、4的角速度、角加速度和构件3上D点的速度和加速度（不考虑比例尺的具体大小）。,4 导杆机构如图示，已知lBC=25mm，lBC=40mm，lBD=10mm，求1=30°，时构件2上D点的速度vD2和加速度aD2。设主动件1以等角速1=10rad/s回转。,5 图示机构中，已知主动件1的角速度1（ 1为常数）用速度和加速度多边形法求构件2、3的角速度、角加速度（不考虑比例尺的具体大小）。,重合点B3(B2),BD AB CD,p,b2,b3,0 BD AB 0 CD,p,b2,k,n3,b3,6 在图示机构中，已知lAB=50mm，lBC=200mm，lCD=lDE=100mm，1=12，3=35=45°，1=10rad/s。求构件5的速度和加速度，以及构件3的角速度和角加速度。,p,b,c,e3,e4,e5,p,b,c,e3,e4,e5,p,b,n2,e3,n3,c3,k,e4,e5,三、平面连杆机构及其设计,平面连杆机构及其设计,四杆机构基本型式及其演化型式,有关四杆机构的基本知识,图解法设计四杆机构,构件形状或尺寸变换,运动副尺寸的变换,机架的变换,运动副元素的逆换,曲柄存在的条件,行程速比系数K,传动角(压力角)与死点,运动的连续性,按连杆位置设计,按连架杆对应位置设计,按行程速比系数K设计,判断类型,确定某杆长范围,周转副和摆转副,已知连杆预定位置,已知连杆标线位置,确定相对机架和相对连杆,1 如图所示铰链四杆机构中，已知lAB=30mm，lBC=110mm，lCD=80mm，lAD=120mm，构件1为原动件。,判断构件1能否成为曲柄；,用作图法求出构件3的最大摆角max；,用作图法求出最小传动角min；,当分别固定构件1、2、3、4时，各获得何种机构？,2 在图示铰链四杆机构中，已知lBC=100mm，lCD=70mm，lAD=60mm，AD为机架。试问：,若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB的最大值；,若此机构为双曲柄机构，求lAB的最小值；,若此机构为双摇杆机构，求lAB的取值范围。,3 如图所示的曲柄滑块机构：,曲柄为主动件，滑块向右运动为工作行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由。,当曲柄为主动件时，画出极位夹角、最小传动角min。,设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置。,4 设计一铰链四杆机构，已知摇杆长度lCD=56mm，摇杆最大摆角=40°,行程速比系数k=1.4,机架长度lAD=45mm。试求：,（1）曲柄长度与连杆长度各为多少？,（2）当AB杆为主动件时，最大压力角在什么位置？在图上标出。,（3）该机构在什么情况下，在什么位置出现死点位置？,5 如图示一铰链四杆机构ABCD的固定铰链A和D，主动件AB的三个位置和连杆上点K所对应的三个位置（尺寸从图中量取）。,确定连杆上铰链C的位置。,验算其主动件是否为曲柄。,指出最小传动角min 的位置，并确定其数值。,它属于何种机构，说明之。,四、凸轮机构及其设计,凸轮机构及其设计,凸轮机构的类型,推杆运动规律及其特性,用图解法设计平面凸轮轮廓曲线,凸轮机构基本尺寸的确定,vmax amax,冲击性质,冲击位置,适用范围,偏置直动尖端推杆凸轮机构凸轮廓线,摆动尖端推杆凸轮机构凸轮廓线,滚子推杆和平底推杆凸轮机构凸轮廓线,基圆半径,压力角,滚子半径,平底长度,1 一滚子直动从动件偏置的盘形凸轮机构以1：2的比例尺所作的如图所示，凸轮按顺时针方向回转，请用图解法求：,（1）从动件最大升程；,（2）凸轮从图示位置转60°时从动件的升程；,（3）在图上标出凸轮回转45°时的压力角。,2 如图所示为一对心移动从动件盘形凸轮机构，凸轮廓线由四段圆弧和四段直线光滑连接而成，试求：,最大压力角发生的位置。,绘出凸轮的理论廓线；,绘出凸轮的基圆；,标出从动件的升距h;,若凸轮逆时针转动，在图上标出推程运动角0、远休止角01、回程运动角0、近休止运动角02；,在图上标出凸轮从图示位置转过45°时位移S和压力角。,五、 齿轮机构及其设计,渐开线齿廓,齿廓啮合基本定律,渐开线性质及其方程,d，（啮合、节圆），db,“四线合一”；啮合角恒等于节圆压力角；中心距可变。,单个渐开线齿轮,标准齿轮,变位齿轮,当量齿轮,斜齿,锥齿,标准直齿,标准斜齿,直齿锥齿,蜗杆蜗轮,主要参数几何计算,定义,加工 根切现象 最少齿数,一对渐开线齿轮的啮合传动,正确啮合：直、斜、锥、蜗杆,按要求安装,标准中心距,非标中心距,实现连续传动,侧隙、顶隙,重合度,传动比,1 一对标准渐开线直齿圆柱齿轮，已知：m=4mm，=20°，Z1=25，Z2=35，ha*=1，c*=0.25,安装中心距比标准中心距大2mm。试求：,（1）中心距a；,（2）啮合角；,（3）有无齿侧间隙；,（4）径向间隙c；,（5）实际啮合线长度。,2 已知一对齿数相等，=20°，模数m=5 mm的渐开线直齿圆柱齿轮。为了提高其重合度而又不希望增加齿数，故增加主、从动轮的顶圆，使其刚好通过彼此的极限啮合点。若要求重合度=1.62l，试求：,(1)两轮齿数；,(2)齿廓曲线在分度圆上的曲率半径；,(3)两轮的齿顶圆直径及齿厚，并检查齿顶齿厚是否变尖(inv20°=0.014 904)；,(4)中心距为a=m(z1+z2)2时，其径向间隙c是多少?(齿轮用标准正常齿刀具切削),解答：,(1)求两轮齿数：作齿轮啮合图帮助解答，由图可得实际啮合线:,(2) 求分度圆上曲率半径：,（3）求齿顶圆直径及齿厚：,sa(0.250.4)m,齿顶变尖了。,（4）求中心距及径向间隙：,六、轮系,轮系传动比计算 传动比的大小 从动轮的转向,定轴轮系传动比计算,基本周转轮系传动比计算,复合轮系传动比计算,空间定轴:箭头标注,平面定轴: 箭头标注或符号标注,从动轮转向,转化机构,等式左边符号:自身、公式 等式右边符号：符号标注,平面,空间,等式左边符号:自身、公式 等式右边符号：箭头标注（首轮与末轮轴线重合或平行时可标正负号）,分清轮系,分别列式,综合求解,大小:,1 在图示轮系中，已知各轮齿数Z1=24，Z2=20，Z2=22，Z3=26，Z4=24，Z5=20，Z5=22，Z6=26，试求传动比i1H。,2 在图6-6所示的复合轮系中，已知各轮齿数为z1=40，z2=40，z2=20，z3=18，z4=24，z4=76，z5=20，z6=36，求i16。,3 在图6-7所示的轮系中，已知z2=z3=z4=18、z2=z3=40。设各齿轮的模数、压力角均相等，并为标准齿轮传动。求齿轮1的齿数z1及传动比i1H。,4 在图所示的轮系中，轴A按图示方向以1250 r/min的转速回转，而轴B按图示方向以600 r/min的转速回转。试决定轴C的转速大小和方向。,n5=900/17(转向同A、B）,5 在图所示轮系中，已知各轮齿数zA=25，zB=30，zC = 60，zD=50,zE=52，zF=58，齿轮A的转速为nA=50 r/min，系杆的转速为nG=100 r/min，它们的转向如图所示。试问齿轮F的转速和转向如何？,七、其他常用机构,其他常用机构,槽轮机构,棘轮机构,万向联轴节,组成及运动特点,分类,机构特点及应用,设计要点,内 外,可变向,摩擦式,进给、制动、超越、转位及分度,棘轮转角调节,槽轮机构的运动系数,槽轮机构运动特性,槽轮机构设计要点,单万向联轴节,双万向联轴节,螺旋机构,差动螺旋机构,复式螺旋机构,八、机械运转及其速度调节,1 图示为多缸发动机曲柄上的等效驱动力矩Md和等效阻力矩Mr的曲线图，图中各块面积所代表的盈亏功大小列于表中。曲柄平均转速nm=300r/min。设除飞轮外其他转动惯量不计，若要求速度不均匀系数=0.02，试求安装在曲柄轴上的飞轮转动惯量JF。,2 在图所示齿轮机构中，主动轮1上的驱动力矩M1为常数，平均角速度1 = 50 rad/s，齿轮2上的力矩变化规律如下：,，M2 = 300 Nm；,，M2 = 0；若两轮的齿数为z1=20，z2 = 40，试求： （1）在稳定运转阶段，驱动力矩M1的大小。 （2）为减小齿轮1的速度波动，拟在1轴上安装飞轮。若机器的运转不均匀系数 = 0.05，不计齿轮1和2的转动惯量，所加飞轮的转动惯量为多少。,图7-9,3 在电动机驱动的剪床中，作用在剪床主轴上的阻力矩Mer的变化规律如图7-7所示，等效驱动力矩Med为常数，电动机转速为1500 r/min。当不均匀系数=0.05时，求安装在电动机轴上的飞轮的转动惯量。,4 某机组在一个稳定运动循环中的等效驱动力矩Mva和等效阻力矩Mvc如图所示。由Mva和Mvc所围成的各块面积代表功的大小分别为F1=1500 N-m，F2=1000 N-m，F3=400 N-m，F4=1000
