《机械原理》讲义.doc
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绪 论一、研究对象1、机械：机器和机构的总称机器（三个特征）：①人为的实物组合（不是天然形成的）；②各运动单元具有确定的相对；③必须能作有用功，完成物流、信息的传递及能量的转换机器的组成：原动机、工作机、传动部分、自动控制工作机机构：有①②两特征很显然，机器和机构最明显的区别是：机器能作有用功，而机构不能，机构仅能实现预期的机械运动两者之间也有联系，机器是由几个机构组成的系统，最简单的机器只有一个机构2、概念构件：运动单元体零件：制造单元体 构件可由一个或几个零件组成机架：机构中相对不动的构件原动件：驱动力（或力矩）所作用的构件→输入构件从动件：随着原动构件的运动而运动的构件→输出构件机构：能实现预期的机械运动的各构件（包括机架）的基本组合体称为机构二、研究内容：1、机构的结构和运动学：①机械的组成；②机构运动的可能性和确定性；③分析运动规律2、机构和机器动力学：力——运动的关系·F=ma 功——能3、要求：解决二类问题：分析：结构分析，运动分析，动力分析综合（设计）：①运动要求，②功能要求新的机器第一章 平面机构的结构分析（一）教学要求1、了解课程的性质与内容，能根据实物绘制机构运动简图2、熟练掌握机构自由度计算方法。
了解机构组成原理（二）教学的重点与难点1、机构及运动副的概念、绘机构运动简图2、自由度计算，虚约束，高副低代（三）教学内容§1-1 机构结构分析的目的和方法研究机构的组成原理和机构运动的可能性以及运动确定的条件§1-2 机构的组成机构是由构件组成的一、运动副： 构件间的可动联接既保持直接接触，又能产生一定的相对运动）高副：点线接触 低副：面接触运动副元素自由度：构件含有独立运动的数目约束：对独立运动的限制低副：2个约束，1个自由度高副：1个约束，2个自由度低副：①转动副：两个构件间不能作旋转运动的运动副；②移动副：两个构件间不能作移动运动的运动副高副：①齿轮副；②凸轮副二、运动链、机构1、运动链：两个以上构件通过运动副联接而成的系统①平面运动链；②空间运动链（根据各构件间的相对运动为平面运动还是空间运动分类）2、机构（从运动链角度）：1、对一个运动链2、选一构件为机架3、确定原动件（一个或数个）4、原动件运动时，从动件有确定的运动§1-3 平面机构运动简图一、用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对位置，并能完全反映机构特征的简图二、绘制：1、运动副的符号转动副：移动副：齿轮副：凸轮副：2、构件（杆）：3、机构运动简图的绘制，（模型，鄂式破碎机）1）分析机构，观察相对运动；2）找出所有的构件与运动副；3）选择合理的位置，即能充分反映机构的特性；4）确定比例尺，5）用规定的符号和线条绘制成间图。
从原动件开始画）§1-4 平面机构的自由度机构的自由度：机构中各构件相对于机架所能有的独立运动的数目一、计算机构自由度（设n个活动构件，PL个低副，PH个高副） 二、机构具有确定运动的条件 （原动件数>F，机构破坏）原动件数=机构自由度铰链五杆机构：原动件数<机构自由度数，机构运动不确定（任意乱动）构件间没有相对运动机构→刚性桁架（多一个约束）超静定桁架F≤，构件间无相对运动，不成为机构F>0, 原动件数=F，运动确定 原动件数
第二章 平面机构的运动分析（一）教学要求1、能根据实物绘制机构运动简图2、熟练掌握机构自由度计算方法了解机构组成原理3、了解平面机构运动分析的方法，掌握瞬心法对机构进行速度分析4、熟练掌握相对运动图解法（二）教学的重点与难点1、机构及运动副的概念、绘机构运动简图2、自由度计算，虚约束，高副低代3、瞬心的概念及求法4、矢量方程，速度和加速度多边形，哥氏加速度，影像法（三）教学内容§2-1 研究机构运动分析的目的和方法一、目的：在设计新的机械或分析现有机械的工作性能副，都必须首先计算其机构的运动参数二、方法：图解法：形象直观，精度不高，速度瞬心法，相对运动图解法解析法：较高的精度，工作量大实验法：§2-2 速度瞬心法及其在机构速度分析上的应用一、速度瞬心：两构件上相对速度为零的重合点：瞬时绝对速度相同的重合点相对速度瞬心：两构件都是运动的绝对速度瞬心：两构件之一是静止的i,j → Pij（由理论力学可知，任一时刻，刚体1和2的相对运动可以看作是纯一重合点的转动，设该重点点为P12（图示位置），现在确定1，2重合点A的相对运动方向，即相对速度方向，称重合点P12为瞬时回转中心，或速度瞬心。
二、机构中瞬心的数目： k——构件数三、瞬心位置的确定1、若已知两构件的相对运动，用定义确定……2、形成运动副的两构件（用定义）转动副： 移动副： 高副： （纯滚动）3、不形成运动副的两构件（三心定理）三心定理：作平面运动的三个构件共有3个瞬心，它们位于同一直线上P23位于P12、P13的连线上（为方便起见，设1固定不动）P12→A， P13→BM代表P23，设M不在AB连线上，，方向⊥AM，方向⊥BM显然， 与方向不一致， ∴≠∴M点不是瞬心∴M必须在AB连线上M点具体在AB上哪一个位置，由与大小相等的关系式确定∴∴例：P12—B，P23—C，P34—D，P14—AP13：①P13、P12、P23共线；②P13、P14、P34共线P24：①P24、P12、P14共线；②P24、P23、P34共线四、利用瞬时对机构进行运动分析例：图示机构中，已知，，，构件2，以逆时针方向转动求：①机构的全部瞬心位置；②从动件4的速度解：1、画机构运动简图，取2、求瞬心P12→A，P23→B，P34→C，P14→⊥无空道处P13：①P13、P12、P23共线；②P13、P14、P34共线P24：①P24、P12、P14共线；②P24、P23、P34共线3、从动件4的速度 例：凸轮以匀速逆时针转动，求该位置时从动件2的速度。
解：1、取作机构运动简图 2、求瞬心，共线：①P13→A；②P23→⊥CD无究道处；③P12→接触点公法线上 注意：①V；②构件数图较少时用P12→O，作业：P505： 2—1，2—2，2—3§2—3 用相对运动图解法求机构的速度和加速度相对运动图解法：用相对运动原理列出构件上点与点之间的相对运动矢量方程，然后作图求解矢量方程速度，加速度（用基点法求刚体的运动度）复习：相对运动原理1）刚体（构件）的平面运动分解为随基点的平动加上绕基点的转动 2）点的速度合成定理：（动点在某瞬时的绝对速度等于它在该瞬时的牵连速度与相对速度的矢量和）（重合点法）绝对运动 = 牵连运动 + 相对运动 动点对静系的运动 动系对静系的运动 动点对动系点的运动 刚体运动 点的运动动系平动：错误！链接无效动系转动： 一、在同一构件上点间的速度和加速度的求法（基点法）已知机构各构件的长度，求：解：1→定轴转动；2→平面一般运动（平动，转动），3→定轴转动。
取作机构运动简图1、求速度和角速度方向⊥CD ⊥AB ⊥BC大小 ？ ？， 方向 ？ ⊥BE ⊥EC大小 ？ ？ ?∴ , 方向：顺时针，，逆时针在速度多边形中，△bce和 △BCE相似图形bce为 BC’E的速度影响像速度影像的用处：在速度多边形中：P→极点，注意：速度影像只能应用于同一构件上的各点2、求加速度，角加速度或 方向C→D ⊥CD B→A ⊥AB C→B ⊥BC大小 ? ?，大小∵ ∴ 求：方向 ？ π→b′ E→B ⊥BE大小 ？ ， 加速度多边形中：同理： ∴ ∴ ∴ 和BCE相似∴ 称为BCE的加速度影像用处：注意：只用于机构中同一构件上各点π为极点作业：P506：2-4，2-5二、组成移动副两构件的重合点间的速度和加速度的求法（重合点法） 已知机构位置，尺寸，等角速求解：1、取作机构运动简图 2、求角速度方向 ⊥BC ⊥AB ∥BC大小 ？ ？∴，顺时针 3、求角加速度方向 B→C ⊥BC B→A ⊥BC ∥BC大小 ？ ？ °方向：将沿转动90°。
∴ ，逆时针举例： 已知：机械各构件的长度，（等角速度）求：滑块E，， 导杆4，，①取作机构运动简图解：（1）方向 ⊥B4C ⊥AB ∥B4C 大小 ？ ？ ∴ ∴□ 方向：顺时针构件5：（2） 方向 x-x ⊥CD ⊥ED大小 ？ ？∴ ∴□（3）∴ 方向 B4→C ⊥B4C B→A ⊥B4 C（上） ∥B4C大小 ？ ？ ∴∴ √ 方向：逆时针（4） 方向 x-x E→D ⊥ED大小 ？ ？ 作业：P506 2-。
