《机械原理复习》PPT课件

机 械 原 理 总 复 习 第 2章 机 构 的 结 构 分 析 主 要 要 求 ： 掌 握 机 构 的 组 成 特 点 、 运 动 简 图 的 绘 制 ； 平面 机 构 自 由 度 的 计 算 及 机 构 具 有 确 定 运 动 的 条 件 。 重 点 ： 机 构 自 由 度 的 计 算 。 能 自 如 地 运 用 平 面 机 构 自 由度 计 算 公 式 计 算 机 构 自 由 度 。 能 准 确 识 别 出 机 构 中 存 在的 复 合 铰 链 、 局 部 自 由 度 和 虚 约 束 ， 并 作 出 正 确 处 理 。 基 本 概 念 ： 构 件 、 运 动 副 、 自 由 度 、 约 束 本 章 难 点 ： 正 确 判 别 机 构 中 的 虚 约 束 。 在 学 习 时 应 首 先 搞 清 楚 虚 约束 的 概 念 ， 掌 握 机 构 中 存 在 虚 约 束 的 特 定 几 何 条 件 ， 以 便 计 算 机 构自 由 度 时 ， 能 正 确 判 定 出 机 构 中 的 虚 约 束 。 同 时 应 注 意 虚 约 束 在 特定 的 几 何 条 件 破 坏 后 将 成 为 实 际 约 束 。 复 合 铰 链 与 局 部 自 由 度 相 对 比 较 简 单 ， 学 习 时 应 在 基 本 概 念清 楚 的 基 础 上 ， 搞 清 复 合 铰 链 与 局 部 自 由 度 发 生 的 场 合 ， 并 采 取 相应 的 解 决 方 法 。 计 算 平 面 机 构 自 由 度 的 注 意 事 项 ： (1)复 合 铰 链 定 义 ： 两 个 以 上 构 件 在 同 一 处 以 转 动 副 相 连 接 ， 所 构 成 的 运 动 副 称为 复 合 铰 链 。 解 决 问 题 的 方 法 ： 若 有 K个 构 件 在 同 一 处 组 成 复 合 铰 链 ， 则 其 构 成的 转 动 副 数 目 应 为 （ K-1） 个 (2)局 部 自 由 度 定 义 ： 若 机 构 中 某 些 构 件 所 具 有 的 自 由 度 仅 与 其 自 身 的 局 部 运 动 有关 ， 并 不 影 响 其 他 构 件 的 运 动 ， 则 称 这 种 自 由 度 为 局 部 自 由 度 。 局 部 自 由 度 经 常 发 生 的 场 合 ： 滑 动 摩 擦 变 为 滚 动 摩 擦 时 添 加 的 滚 子 ；轴 承 中 的 滚 珠 。 解 决 的 方 法 ： 计 算 机 构 自 由 度 时 ， 设 想 将 滚 子 与 安 装 滚 子 的 构 件 固结 在 一 起 ， 视 为 一 个 构 件 。 (3)虚 约 束 在 特 定 几 何 条 件 或 结 构 条 件 下 ， 某 些 运 动 副 所 引 入 的 约 束 可能 与 其 他 运 动 副 所 起 的 限 制 作 用 一 致 ， 这 种 不 起 独 立 限 制 作 用 的 重复 约 束 称 为 虚 约 束 。 第 3章 平 面 机 构 的 运 动 分 析 重 点 要 求 : 1. 掌 握 速 度 瞬 心 法 ， 即 掌 握 速 度 瞬 心 的 概念 ， 绝 对 瞬 心 、 相 对 瞬 心 。 平 面 机 构 速 度 瞬心 的 数 目 及 确 定 方 法 ， 能 用 速 度 瞬 心 法 对 现有 机 构 进 行 速 度 分 析 ； 2.掌 握 矢 量 方 程 图 解 法 及 其 求 解 步 骤 ， 即 机构 位 置 图 的 绘 制 、 矢 量 方 程 的 建 立 、 矢 量 多边 形 的 绘 制 和 求 解 。 3.各 矢 量 边 代 表 的 含 义 和 符 号 表 示 方 法 。 第 4章 平 面 机 构 的 力 分 析 重 点 要 求 : 1. 掌 握 运 动 副 中 总 反 力 的 判 定 和 符 号 标 注 ，掌 握 摩 擦 角 、 当 量 摩 擦 角 、 摩 擦 圆 的 含 义 。 2.掌 握 机 械 上 的 平 衡 力 或 平 衡 力 偶 的 含 义 。 3.能 根 据 机 械 的 受 力 分 析 建 立 构 件 的 力 矢 量平 衡 方 程 式 ， 并 能 通 过 矢 量 多 边 形 图 解 法 求解 。 第 5章 机 械 的 效 率 和 自 锁 重 点 要 求 : 1. 掌 握 机 械 效 率 的 计 算 方 法 ， 理 解 实 际 驱动 力 与 理 想 驱 动 力 的 关 系 ； 2.掌 握 机 械 自 锁 的 含 义 ， 能 区 分 机 构 自 锁 、死 点 和 机 构 自 由 度 为 零 的 不 同 点 ； 3.能 根 据 机 械 的 受 力 分 析 或 效 率 分 析 来 确 定其 自 锁 的 条 件 。 第 6章 机 械 的 平 衡 重 点 要 求 : 1. 掌 握 刚 性 转 子 静 平 衡 （ 单 面 平 衡 ） 和 动平 衡 （ 双 面 平 衡 ） 的 基 本 原 理 ； 2.掌 握 刚 性 转 子 平 衡 设 计 的 计 算 方 法 （ 包 括建 立 质 径 积 矢 量 平 衡 方 程 ， 并 采 用 图 解 法 或解 析 法 求 解 ） ； 3.了 解 转 子 通 过 平 衡 实 验 确 定 不 平 衡 量 大 小和 方 位 的 设 备 和 方 法 。 第 7章 机 械 的 运 转 及 其 速 度 波 动 的 调 节 重 点 要 求 : 1. 了 解 机 械 系 统 周 期 性 速 度 波 动 的 原 因 和特 点 ； 2.掌 握 机 械 系 统 等 效 动 力 学 模 型 的 等 效 条 件和 等 效 转 动 惯 量 的 求 解 方 法 ； 3.掌 握 周 期 性 速 度 波 动 的 调 节 原 理 和 飞 轮 转动 惯 量 计 算 ， 包 括 掌 握 周 期 性 速 度 波 动 等 效驱 动 力 矩 和 等 效 阻 力 矩 的 关 系 ； 4.掌 握 速 度 不 均 匀 系 数 的 定 义 和 计 算 。 第 8章 平 面 连 杆 机 构 及 其 设 计 重 点 要 求 : 1. 掌 握 平 面 四 杆 机 构 的 基 本 形 式 及 其 演 化途 径 ； 2.掌 握 平 面 四 杆 机 构 的 一 些 基 本 知 识 ， 如 周转 副 、 摆 转 副 ， 曲 柄 存 在 条 件 ； 急 回 特 性 、行 程 速 比 系 数 K和 极 位 夹 角 ； 压 力 角 、 传 动角 和 死 点 ； 3.掌 握 图 解 法 设 计 连 杆 机 构 的 基 本 方 法 。 平 面 四 杆 机 构 的 基 本 知 识 一 .平 面 四 杆 机 构 有 曲 柄 存 在 的 条 件 1、 铰 链 四 杆 机 构 有 曲 柄 存 在 的 条 件 为 ： （ 1） 最 短 杆 与 最 长 杆 长 度 之 和 小 于 或 等 于 其 它 两 杆 长 度 之和 。 （ 2） 连 架 杆 和 机 架 中 必 有 一 杆 是 最 短 杆 。 2、 当 满 足 杆 长 条 件 ： （ 1） 若 取 最 短 杆 为 机 架 -得 双 曲 柄 机 构 ； （ 2） 若 取 最 短 杆 的 任 一 相 邻 的 构 件 为 机 架 -得 曲 柄 摇杆 机 构 ； （ 3） 若 取 最 短 杆 对 面 的 构 件 为 机 架 -得 双 摇 杆 机 构 。 3、 如 果 四 杆 机 构 不 满 足 杆 长 之 和 条 件 ， 则 不 论 选 取 哪 个 构件 为 机 架 ， 所 得 机 构 均 为 双 摇 杆 机 构 。 二 . 急回运动特性 为 摇 杆 位 于 两 极 限 位 置 时 曲 柄 两 位 置 所 夹 的 锐 角 ， 称 为极 位 夹 角 。 为 了 表 明 急 回 运 动 的 急 回 程 度 ， 通 常 用 行 程 速 度变 化 系 数 （ 或 称 行 程 速 比 系 数 ） K来 衡 量 ， 即机 构 具 有 急 回 特 性 必 有 K 1， 则 极 位 夹 角 0。 =180 （ K-1） /（ K +1） 有 时 某 一 机 构 本 身 无 急 回 特 性 ， 但 当 它 与 另 一 机 构 组 合 后， 此 组 合 后 的 机 构 并 不 一 定 也 无 急 回 特 性 。 机 构 有 无 急 回 特性 ， 应 从 急 回 特 性 的 定 义 入 手 进 行 分 析 。 180180212112 ttvvK 三 . 压力角和传动角 定 义 ：从 动 件 上 C点 的 作 用 力 F方 向 与 该 点 速 度 V方 向 所 夹的 锐 角 a 称 为 压 力 角 。 压 力 角 的 余 角 称 为 传 动 角 ，用 表 示 ， =90-a 。 显 然 ， 角 越 大 ， 则 有 效 分 力 Ft 越 大 ， 而 径 向压 力 Fn 越 小 ， 对 机 构 的 传 动 越 有 利 。 因 此 ， 在 连杆 机 构 中 ， 常 用 传 动 角 的 大 小 及 其 变 化 情 况 来 衡量 一 机 构 传 力 性 能 的 优 劣 。 在 机 构 的 运 动 过 程 中 ， 传 动 角 的 大 小 是 变 化 的 。当 曲 柄 AB转 到 与 机 架 AD重 叠 共 线 和 展 开 共 线 两 位置 AB 1、 AB2时 ， 传 动 角 将 出 现 极 值 和 （ 传动 角 总 取 锐 角 ） 。 四 死 点 位 置 当 机 构 处 于 图 示 的 两 个 虚 线 位 置 之 一 时 ， 连 杆 与 曲 柄 在 一条 直 线 上 ， 出 现 了 传 动 角 = 0的 情 况 。 这 时 主 动 件 CD 通 过连 杆 作 用 于 从 动 件 AB 上 的 力 恰 好 通 过 其 回 转 中 心 ， 所 以 将 不能 使 构 件 AB 转 动 而 出 现 顶 死 现 象 。 机 构 的 此 种 位 置 称 为 死点 位 置 。 提 出 问 题 ： 四 杆 机 构 中 是 否 存 在 死 点 位 置 ， 决 定 于 什 么 ？ 答 ： 从 动 件 是 否 与 连 杆 共 线 。 对 于 传 动 机 构 来 说 ， 机 构 有 死 点 是 不 利 的 ， 应 该 采 取 措施 使 机 构 能 顺 利 通 过 死 点 位 置 。 措 施 ： a. 对 于 连 续 运 转 的 机 器 ， 可 以 利 用 从 动 件 的 惯 性 来 通 过 死 点位 置 ；b. 采 用 机 构 错 位 排 列 的 方 法 ， 即 将 两 组 以 上 的 机 构 组 合 起 来， 而 使 各 组 机 构 的 死 点 位 置 相 互 错 开 ； 机 构 的 死 点 位 置 的 积 极 作 用 ： 在 工 程 实 际 中 ， 不 少 场 合 也 利 用 机 构 的 死 点位 置 来 实 现 一 定 的 工 作 要 求 。 夹 紧 工 件 用 的 连 杆 式 快 速 夹 具 是 利 用 死 点 位置 来 夹 紧 工 件 的 。 在 连 杆 2的 手 柄 处 施 以 压 力 F 将 工 件 夹 紧 后 ， 连 杆 BC 与连 架 杆 CD 成 一 直 线 。 撤 去 外 力 F 之 后 ， 在 工 件 反 弹 力 T 作 用 下 ， 从 动 件 3处 于 死 点 位 置 。 即 使 此 反 弹 力 很 大 ， 也 不 会 使 工 件 松 脱 。 当 飞 机 起 落 架 处于 放 下 机 轮 的 位 置 时 ， 此 时 连 杆 BC 与 从 动 件 CD 位 于 一 直 线 上 。 因 机 构 处于 死 点 位 置 ， 故 机 轮 着 地 时 产 生 的 巨 大 冲 击 力 不 会 使 从 动 件 反 转 ， 从 而 保持 着 支 撑 状 态 。 第9章 凸轮机构及其设计 基本要求: 1.了 解 凸 轮 机 构 的 类 型 及 各 类 凸 轮 机 构 的 特 点 和 适 用 场合 ， 学 会 根 据 工 作 要 求 和 使 用 场 合 选 择 凸 轮 机 构 的 类 型 。 2.掌 握 从 动 件 几 种 常 用 运 动 规 律 的 特 点 和 适 用 场 合 以 及不 同 运 动 规 律 位 移 曲 线 的 拼 接 方 法 ， 学 会 根 据 工 作 要 求选 择 或 设 计 从 动 件 的 运 动 规 律 。 3.掌 握 凸 轮 机 构 基 本 尺 寸 确 定 的 原 则 ， 学 会 根 据 这 些 原则 确 定 移 动 滚 子 从 动 件 盘 形 凸 轮 机 构 的 基 圆 半 径 、 滚 子半 径 和 偏 置 方 向 以 及 移 动 平 底 从 动 件 盘 形 凸 轮 机 构 的 基圆 半 径 、 平 底 宽 度 和 偏 置 方 向 。 4.熟 练 掌 握 并 灵 活 运 用 反 转 法 原 理 ， 学 会 根 据 这 一 原 理设 计 各 类 凸 轮 的 廓 线 。 涉 及 概 念 定 义基 圆 以 凸 轮 轮 廓 的 最 小 向 径 rb为 半 径 作 的 圆 。基 圆 半 径 即 为 最 小 向 径 rb。推 程 从 动 件 远 离 凸 轮 轴 心 的 运 动 。升 距 从 动 件 上 升 的 最 大 距 离 ， 用 h表 示 。推 程 运 动 角 与 推 程 对 应 的 凸 轮 转 角 。停 歇 从 动 件 处 于 静 止 不 动 的 那 段 时 间 。回 程 从 动 件 朝 着 凸 轮 轴 心 运 动 的 那 段 行 程 。回 程 运 动 角 与 回 程 对 应 的 凸 轮 转 角 。 推 杆 运 动 规 律 、 刚 性 冲 击 、 柔 性 冲 击 ； 理 论 廓 线 与实 际 廓 线 的 关 系 ； 基 圆 大 小 与 压 力 角 的 关 系 ； 运 动 失真 的 原 因 和 解 决 办 法 。 第10章 齿轮机构及其设计基本要求: 1 了 解 渐 开 线 的 形 成 过 程 ， 掌 握 渐 开 线 的 性 质 、 渐 开 线 方 程及 渐 开 线 齿 廓 的 啮 合 特 性 。 2 深 入 理 解 和 掌 握 渐 开 线 直 齿 圆 柱 齿 轮 的 几 何 尺 寸 参 数 计 算和 正 确 啮 合 传 动 需 要 满 足 的 条 件 。 3 了 解 范 成 法 切 齿 的 基 本 原 理 和 根 切 现 象 产 生 的 原 因 ， 掌 握不 发 生 根 切 的 条 件 ， 掌 握 标 准 齿 轮 与 变 位 齿 轮 的 异 同 。 4 了 解 渐 开 线 直 齿 圆 柱 齿 轮 机 构 的 传 动 类 型 及 特 点 。 学 会 根据 工 作 要 求 和 已 知 条 件 ， 正 确 选 择 传 动 类 型 ， 进 行 直 齿 圆 柱齿 轮 机 构 的 传 动 设 计 。 5 了 解 平 行 轴 和 交 错 轴 斜 齿 圆 柱 齿 轮 机 构 传 动 的 特 点 ， 6 了 解 阿 基 米 德 蜗 杆 蜗 轮 机 构 传 动 的 特 点 ， 7 了 解 直 齿 圆 锥 齿 轮 机 构 的 传 动 特 点 。 两个重要定义： 分 度 圆 齿 轮 中 具 有 标 准 模 数 和 标 准 压 力 角的 圆 ； 标 准 齿 轮 除 m、 、 ha*、 c* 四 个 基 本 参 数 为标 准 值 外 ， 还 有 两 个 特 征 ： （ 1） 分 度 圆 齿 厚 与 槽 宽 相 等 ， 即 （ 2） 具 有 标 准 齿 顶 高 和 齿 根 高 。 不 具 备 上 述 特 征 的 齿 轮 是 非 标 准 齿 轮。 22 mpes 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合特性： 1啮合线为一定直线 2能实现定传动比传动 3中心距变化不影响传动比 4啮合角恒等于节圆压力角 5. 中心距与啮合角余弦的乘积恒等于两基圆半径之和。 6. 共轭点 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 1正确啮合条件 2连续传动条件 3无侧隙啮合条件 4标准安装 渐开线齿廓的根切及其成因 用 范 成 法 加 工 齿 轮 时 ,有 时 会 发 现 刀 具 的 齿顶 部 分 把 被 加 工 齿 轮 齿 根 部 分 已 经 范 成 出来 的 渐 开 线 齿 廓 切 去 一 部 分 ,这 种 现 象 称 为根 切 。 发 生 根 切 的 根 本 原 因 在 于 刀 具 的 齿 顶 线 超过 了 极 限 啮 合 点 N1,即 当 时 ， 就 会发 生 根 切 。 标 准 齿 轮 不 发 生 根 切 的 最 小 齿 数 是 17。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 第11章 齿轮系及其设计 基 本 要 求 : 1 了 解 各 类 轮 系 的 组 成 和 运 动 特 点 ， 学会 判 断 一 个 已 知 轮 系 属 于 何 种 轮 系 。 2 熟 练 掌 握 各 种 轮 系 传 动 比 的 计 算 方 法 ，会 确 定 主 、 从 动 轮 的 转 向 关 系 。 3 了 解 各 类 轮 系 的 功 能 ， 学 会 根 据 工 作要 求 选 择 轮 系 的 类 型 。 4 掌 握 行 星 轮 系 的 齿 数 条 件 。 定轴轮系 周转轮系 复合轮系 一、判断题(每一小题2分，共10分)1、 一 切 自 由 度 不 为 1的 机 构 都 不 可 能 有 确 定 的 运 动 。 （ ） 2、 机 构 自 锁 的 条 件 可 由 机 械 的 效 率 0来 确 定 。 （ ） 3、 铰 链 四 杆 机 构 和 曲 柄 滑 块 机 构 都 具 有 急 回 作 用 。 （ ） 4、 蜗 轮 和 蜗 杆 轮 齿 的 螺 旋 方 向 一 定 相 同 。 （ ） 5、 正 变 位 齿 轮 的 齿 顶 圆 和 齿 根 圆 均 大 于 标 准 齿 轮 。 （ ） 二、填充题（每空一分，共20分） （ 1） 平 面 机 构 运 动 副 的 最 大 约 束 数 为 _， 最小 约 束 数 为 _。 机 构 中 若 引 入 一 个 高 副 将 带 入_个 约 束 ， 而 引 入 一 个 低 副 将 带 入 _个 约 束 。平 面 机 构 中 活 动 构 件 数 、 运 动 副 所 引 入 的 约 束 数 与机 构 自 由 度 数 的 关 系 为 _。 （ 2） 速 度 瞬 心 是 两 构 件 上 _速 度 相 同 ， 而_速 度 为 零 的 瞬 时 重 合 点 。 （ 3） 移 动 副 中 的 总 反 力 R总 是 与 相 对 运 动 方 向 成_的 角 度 , 转 动 副 中 的 总 反 力 R总 是 _摩擦 圆 。 （ 4） 凸 轮 的 基 圆 半 径 是 从 _到 _的 最 短距 离 。 （ 5） 在 凸 轮 机 构 推 杆 的 四 种 常 用 运 动 规 律 中 ，_运 动 规 律 有 刚 性 冲 击 ； _运 动 规 律 无 任何 冲 击 。 (6) 曲 柄 摇 杆 机 构 ， 若 极 位 夹 角 0， 则 具 有_特 性 ; 若 处 于 死 点 位 置 ， 则 传 动 角 为_。 (7) 一 个 采 用 了 正 变 位 修 正 的 直 齿 圆 柱 齿 轮 与 同 样 基本 参 数 的 标 准 齿 轮 相 比 较 ， 其 分 度 圆 _， 齿 顶 圆_， 齿 根 圆 _， 分 度 圆 上 的 齿 厚 _。 (8) 铰 链 四 杆 机 构 中 ， 已 知 杆 a=120mm,杆 b=200mm,杆c=280mm,杆 d=250mm, 当 取 杆 _作 为 机 架 时 ， 将得 到 双 曲 柄 机 构 。 三、选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码写在题干的括号内。每小题2分，共10分） 1 两 构 件 直 接 接 触 所 构 成 的 可 动 联 接 称 为 （ ） 。 转 动 副 低 副 高 副 运 动 副 2 当 机 构 的 原 动 件 数 目 等 于 其 机 构 自 由 度 时 ， 则 机 构 各 构 件间 （ ） 。 具 有 确 定 的 相 对 运 动 只 能 作 有 限 的 相 对 运 动 运 动 不 能 确 定 不 能 运 动 3 在 铰 链 四 杆 机 构 中 ， 极 位 夹 角 指 的 是 （ ） 。 摇 杆 处 于 两 极 限 位 置 时 ， 曲 柄 所 夹 的 锐 角 摇 杆 处 于 两 极 限 位 置 时 ， 摇 杆 所 夹 的 锐 角 曲 柄 处 于 两 极 限 位 置 时 ， 摇 杆 所 夹 的 锐 角 曲 柄 处 于 两 极 限 位 置 时 ， 连 杆 所 夹 的 锐 角 4渐 开 线 标 准 直 齿 圆 柱 齿 轮 ， 轮 齿 的 齿 厚 和 齿 槽宽 相 等 所 在 的 圆 是 （ ） 。 基 圆 分 度 圆 齿 顶 圆 齿 根 圆5 铰 链 四 杆 机 构 共 有 （ ） 个 瞬 心 。 3 4 5 6四、简答题（每小题3分，共15分） 1、机构具有确定运动的条件是什么？ 2、在计算机构自由度时，如何处理复合铰链、局部自由度和虚约束？ 3、若机构的构件数为n ，则该机构总的瞬心数目应为多少？ 4、从效率的观点看，机械自锁的条件是什么？机构自由度为零或机构处于死点位置是否就是自锁，为什么？ 5、何谓齿廓的根切现象？产生根切的原因是什么？根切有什么危害？如何避免根切？ 五综合题（每小题9分，共45分） 1.如图所示曲柄滑块机构1） 在图中标出偏距e和滑块的行程S；2） 作出极位夹角和最小传动角min。 2、计算图示机构自由度。（要求列出计算公式，带入数据，计算结果；机构中若存在复合铰链、局部自由度或虚约束必须指出）