机械原理复习课课件

机械原理考试机械原理考试考试题型考试题型l 概念题（填空题，共计概念题（填空题，共计30分）分）l 分析、设计、计算题（分析、设计、计算题（70分）分）注：自带铅笔、圆规、直尺等绘图工具，带上计算器机械原理考试机械原理复习机械原理复习第第2章章 机构的结构分析机构的结构分析1.机构自由度的计算：（1）根据机构运动简图，指出复合铰链、局部自由度、虚约束等；（2）利用自由度计算公式计算；（3）判断机构是否具有确定运动。）判断机构是否具有确定运动。2.构件（零件）、运动副、运动链、机构的概念3.自由度和约束的关系(高低副的约束)机械原理复习第2章 机构的结构分析1.平面机构自由度的计算（1）计算公式F3n(2plph)式中：n为机构的活动构件数目；pl 为机构的低副数目；ph为机构的高副数目。(2)举例1）铰链四杆机构F3n(2plph)33 24 01F3n(2plph p)F1.平面机构自由度的计算（1）计算公式F3n(2plpF例例 1.已知：已知：DE=FG=HI，且相互平行；，且相互平行；DF=EG，且相互平，且相互平行；行；DH=EI，且相互平行。计算如图所示机构的自由度，且相互平行。计算如图所示机构的自由度(若存若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。例 1.已知：DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，ADECHGFIBK123456789局部自由度局部自由度复合铰链复合铰链虚约束虚约束n=9;Pl=13;PH =1;p=1F3n(2plph p)F =1ADECHGFIBK123456789局部自由度复合铰链虚约F例例2.计算如图所示机构的自由度计算如图所示机构的自由度(若存在局部自由度、复合铰若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请标出）。链、虚约束请标出）。例2.计算如图所示机构的自由度(若存在局部自由度、复合铰局部自由度局部自由度虚约束虚约束局部自由度虚约束第第 3章章 平面机构的运动分析平面机构的运动分析1.用速度瞬心法作机构的速度分析（1）绝对瞬心与相对瞬心的定义；（2）利用公式计算速度瞬心的个数；（3）在机构简图中标明速度瞬心的位置（三心定理）；（4）计算速度。2、用矢量方程图解法做速度分析第 3章 平面机构的运动分析设：有设：有m个构件个构件1 1，2 2，3 3，4 4，m mK 机构中瞬心数机构中瞬心数m 机构中构件数（机构中构件数（含机架含机架）则：速度瞬心的个数则：速度瞬心的个数设：有m个构件1，2，3，4，mK 机构中瞬心数【例例1 1】图示为铰链四杆机构的机构运动简图，长度图示为铰链四杆机构的机构运动简图，长度比例尺为比例尺为L L(m/mm)(m/mm)。（1 1）已知构件）已知构件1 1的转速，求构件的转速，求构件3 3的角速度的角速度 ；（2 2）已知构件）已知构件1 1、3 3的转速的转速1 1 ，3 3，求构件，求构件2 2的角的角速度速度2。23411求解窍门：求解窍门：用瞬心法解题时，要找未知量和已知量之间的关系，可利用两构件间的相对瞬心，列出重合点分别在两构件上的绝对速度，利用相等的关系，求解出未知量。求重合点在两构件上的绝对速度关键是：找到该构件的绝对瞬心（该构件与机架构成的瞬心）。【例1】图示为铰链四杆机构的机构运动简图，长度比例尺为L(P24【解解】P14P12P23P34P13234111.求瞬心求瞬心2.求构件求构件1在在P13的速度的速度V1P13L(P13P14)13.求构件求构件3在在P13的速度的速度V3P13L(P13P34)34.求构件求构件3的角速度的角速度V1P13V3P13P24【解】P14P12P23P34P13234111.求【例例2 2】求曲柄滑块机构的速度瞬心。求曲柄滑块机构的速度瞬心。【解解 】1.1.瞬心数：瞬心数：2.2.利用运动副求瞬心；利用运动副求瞬心；3.3.三心定律求瞬心。三心定律求瞬心。Nn(n-1)/26P12P23P34 P141 12 23 34 4P13P24【例2】求曲柄滑块机构的速度瞬心。【解】1.瞬心数：22.2.用矢量方程图解法作机构速度分析用矢量方程图解法作机构速度分析方法：方法：以刚体平面运动和点的复合运动为理论基础，根据相对运动矢量以刚体平面运动和点的复合运动为理论基础，根据相对运动矢量方程式按比例画出相应的矢量多边形，由此确定各点的速度、加方程式按比例画出相应的矢量多边形，由此确定各点的速度、加速度以及各构件的角速度和角加速度。速度以及各构件的角速度和角加速度。一、同一构件上各点间的速度和加速度一、同一构件上各点间的速度和加速度 对于图示的曲柄摇杆机构，已知各构件的长度及构件对于图示的曲柄摇杆机构，已知各构件的长度及构件1 1的位置、角的位置、角速度速度 和角加速度和角加速度 ，求：，求：1)1)构件构件2 2的角速度的角速度 、角加速度、角加速度 ;2)2)构件构件2 2上和上和E 点的速度点的速度 、和和加速度加速度 、；3)3)构件的速度构件的速度 和角加速度和角加速度 。2.用矢量方程图解法作机构速度分析方法：以刚体平面运动和点的2.2.同一构件上各点速度的关系同一构件上各点速度的关系1)1)列出速度矢量方程式列出速度矢量方程式对于构件对于构件2 2上的两点上的两点B B、C C，有，有vvvCBBCvvv +=方向CD AB BC大小?矢量pc垂直于CD代表速度Cv,大小为pcvvC=m；bcvCB 矢量bc垂直于BC代表相对速度CBv，大小为v=m。2 2）选定速度比尺）选定速度比尺 ，任取一点，任取一点p p作速度多边形，其中：作速度多边形，其中：cb1.1.绘制机构位置图绘制机构位置图 根据各构件的长度、构件根据各构件的长度、构件1 1的位置，选定比例尺的位置，选定比例尺 (m/mm)从原动件开从原动件开始画出机构位置图。始画出机构位置图。lm分析：分析：要求出上述运动参数，要求出上述运动参数，关键是要求出关键是要求出C C点的速度与加速度点的速度与加速度由由于于B B、D D两点的速度和加速度均为已知，因此按照相对运动原理，两点的速度和加速度均为已知，因此按照相对运动原理，只要考虑只要考虑同一构件上两点间速度和加速度的关系同一构件上两点间速度和加速度的关系即可。即可。矢量pb垂直于AB代表速度Bv，；p（速度极点）（速度极点）2.同一构件上各点速度的关系1)列出速度矢量方程式对于构件二、组成移动副两构件上重合点的速度和加速度二、组成移动副两构件上重合点的速度和加速度 所以只要讨论所以只要讨论 、这两个重合点间这两个重合点间速度和加速度的关系即可。速度和加速度的关系即可。又因为构件又因为构件2 2上上B B点点(点点)的速度的速度 和加速度和加速度 已经知道，它与构件已经知道，它与构件1 1上上 点的速度、加速度相点的速度、加速度相同，均为同，均为 和和 。对于图示的四杆机构，已知机构的位置、各构件的长度以及构件对于图示的四杆机构，已知机构的位置、各构件的长度以及构件1 1的的角速度角速度 ，求构件，求构件3 3的角速度的角速度 和角加速度和角加速度 。分析：分析：要求出构件要求出构件3 3的角速度的角速度 和角加速和角加速 ，只要求出构件只要求出构件3 3上的上的B B点，即点，即 的速度的速度 和切向和切向加速度加速度 即可即可。二、组成移动副两构件上重合点的速度和加速度 所以只要讨论 ，方向由，方向由 来判断。来判断。对于构件对于构件2 2、3 3的角速度的角速度矢量矢量 平行于平行于BC代表相对速度代表相对速度 ，大小为，大小为 。矢量矢量 垂直于垂直于BC代表速度代表速度 ，大小为，大小为 ；矢量矢量 垂直于垂直于ABAB代表速度代表速度 ；选定速度比尺选定速度比尺 ，任取一点，任取一点 作速度多边形，其中：作速度多边形，其中：?大小1.1.两重合点速度间的关系两重合点速度间的关系对于重合点对于重合点B，其相对速度矢量方程式为，其相对速度矢量方程式为BCABBC方向 ，方向由 来判断第第 4章章 平面机构的力分析平面机构的力分析1.基本概念2.运动副中摩擦力的确定（移动副、转动副、平面高副）第 4章 平面机构的力分析（1）摩擦力的确定摩擦力的确定 移动副中滑块在力移动副中滑块在力F 的作用下右移时的作用下右移时,所受的摩擦力为所受的摩擦力为Ff21=f FN21式中式中 f 为为 摩擦系数。摩擦系数。FN21的大小与摩擦面的几何形状有关：的大小与摩擦面的几何形状有关：1 1）平面接触）平面接触:FN21=G，2 2）槽面接触）槽面接触:FN21=G/sin运动副中摩擦力的确定运动副中摩擦力的确定 1移动副中摩擦力的确定移动副中摩擦力的确定GFN212FN21212GFN21Fv12（1）摩擦力的确定 移动副中滑块在力F 的作用下右移时,所受3 3）半圆柱面接触半圆柱面接触:FN21=k G，（k=1/2）摩擦力计算的通式摩擦力计算的通式:Ff21=f FN21=fvG 其中其中,fv 称为称为当量摩擦系数当量摩擦系数,其取其取值为值为:平面接触平面接触:fv=f；槽面接触槽面接触:fv=f/sin；半圆柱面接触半圆柱面接触:fv=k f，（，（k=1/2）。）。说明说明 引入当量摩擦系数之后引入当量摩擦系数之后,使不同接触形状的移动副中使不同接触形状的移动副中的摩擦力计算和大小比较大为简化。的摩擦力计算和大小比较大为简化。因而这也是工程中简化处因而这也是工程中简化处 理问题的一种重要方法。理问题的一种重要方法。GFN21是沿整个接触面各处反力的总和。是沿整个接触面各处反力的总和。整个接触面各处法向反力在铅垂方向的分力整个接触面各处法向反力在铅垂方向的分力的总和等于外载荷的总和等于外载荷G。当运动副两元素为槽面或圆柱面接触时，均有当运动副两元素为槽面或圆柱面接触时，均有v 其它条件相同的情况下其它条件相同的情况下，沿槽面或圆柱面接触的运动副两元素之间沿槽面或圆柱面接触的运动副两元素之间所产生的滑动摩擦力平面接触运动副元素之间所产生的摩擦力所产生的滑动摩擦力平面接触运动副元素之间所产生的摩擦力。3）半圆柱面接触:FN21=k G，（k=1/2 称 为为摩擦角摩擦角，（2）总反力方向的确定总反力方向的确定 运动副中的法向反力与摩擦力运动副中的法向反力与摩擦力的合力的合力FR21 称为运动副中的称为运动副中的总反力总反力，总反力与法向力之间的夹角总反力与法向力之间的夹角，即即 arctan f总反力方向的确定方法：总反力方向的确定方法：1）FR21偏斜于法向反力一摩擦角偏斜于法向反力一摩擦角 ；2）FR21偏斜的方向应与相对速度偏斜的方向应与相对速度v12的方向相反。的方向相反。FR21Ff21FN21FGv1212 r 称称为为摩擦圆半径摩擦圆半径。2 2转动副中摩擦力的确定转动副中摩擦力的确定(1)轴颈的摩擦轴颈的摩擦 1 1）摩擦力矩的确定）摩擦力矩的确定 转动副中摩擦力转动副中摩擦力Ff21对轴颈的摩对轴颈的摩擦力矩为擦力矩为Mf =Ff21r=fv G r 轴颈轴颈2 对轴颈对轴颈1 1 的作用力也用的作用力也用总反力总反力FR21 来表示来表示,则则 FR21=-G,故故 Mf=fv G r 式中式中 =fv r,具体轴颈其具体轴颈其 为定值为定值,故可作故可作摩擦圆摩擦圆,结论结论=FR21只要轴颈相对轴承运动，只要轴颈相对轴承运动，GMd12MfFR21FN21Ff21Ff21=fvGfv=(1/2)轴承对轴颈的总反力轴承对轴颈的总反力FR21将始将始 终切于摩擦圆，且与终切于摩擦圆，且与 G 大小相等，方向相反。大小相等，方向相反。r （2）总反力方向的确定）总反力方向的确定1）根据力的平衡条件，确定不计摩擦时总反力的方向；）根据力的平衡条件，确定不计摩擦时总反力的方向；2）计摩擦时的总反力应与摩擦圆相切；）计摩擦时的总反力应与摩擦圆相切；（2）总反力方向的确定1）根据力的平衡条件，确定不计摩擦时总【例例1 1】已已知知机机构构简简图图、各各摩摩擦擦角角、摩摩擦擦园园半半径径、阻力阻力FR。试画出各运动副静力图。试画出各运动副静力图。MdFR 13242.分析滑块，注意分析滑块，注意三力汇交三力汇交。1.从二力杆（连杆）入手：从二力杆（连杆）入手：注意拉压杆注意拉压杆。3.分析曲柄，注意分析曲柄，注意力偶平衡力矩力偶平衡力矩。【例1】已知机构简图、各摩擦角、摩擦园半径、阻力FR。试2123MdFR 1324【解解】1.1.从从二力杆（连杆）入手：二力杆（连杆）入手：注意拉压杆。注意拉压杆。2123MdFR1324【解】1.从二力杆（连杆）21 23MdFR 1324 21 23MdFR13242123MdFR13242123MdFR1324MdFR 1324R12R322.分析滑块，注意分析滑块，注意三力汇交三力汇交。90o+R43 34R41【解解】1.从二力杆（连杆）入手：从二力杆（连杆）入手：注意拉压杆注意拉压杆。3.分析曲柄，注意分析曲柄，注意力偶平衡力矩力偶平衡力矩。MdFR1324R12R322.分析滑块，注意三力汇交。MdFR 4231 21 23V34R41R12R32R43MdFR42312123V34R41R12R32R4第第5章机械的效率和自锁章机械的效率和自锁 基本概念 机械的自锁第5章机械的效率和自锁1.1.移动副的自锁条件移动副的自锁条件 F摩擦角为。则Ft=Fsin =FntanFfmax=Fntan当 时，有Ft Ffmax 即当 时，无论驱动力F如何增大，其有效分力 Ft 总小于驱动力 F 本身所引起的最大摩擦力Ffmax，因而总不能推动滑块运动，即为自锁现象。结论 移动副发生自锁的条件为：在移动副中，如果作用于滑块上的驱动力作用在其摩擦角之内（即），则发生自锁。设驱动力为F，传动角为，FtFnFRFfmax1.移动副的自锁条件 F摩擦角为。则Ft=Fsin 设驱动力为F，力臂长为a,当F作用在摩擦圆之内时（即a），则M=aF Mf=FR =F 即F 任意增大（a不变），也不能使轴颈转动，即发生了自锁现象。结论 作用在轴颈上的驱动力为单力F，且作用于摩擦角之内，即 a 。摩擦圆半径为，FaFR=F2.2.转动副的自锁条件转动副的自锁条件 设驱动力为F，力臂长为a,故其自锁条件为v。3.3.机械自锁条件的确定机械自锁条件的确定(1)从运动副发生自锁的条件来确定原因 机械的自锁实质就是其中的运动副发生了自锁。例5-6 手摇螺旋千斤顶当v时，其螺旋副发生自锁，则此机械也必将发生自锁，(2)从生产阻力G0的条件来确定 当机械发生自锁时，无论驱动力如何增大，机械不能运动，这时能克服的生产阻力G0。支座1螺杆2托盘3重物4螺母5螺旋副手把6FG G螺旋副 例5-7 手摇螺旋千斤顶自锁要求M0，即 tan(v)0故此千斤顶自锁条件为 v。G0 意味着只有阻抗力反向变为驱动力后，才能使机械运动，此时机械已发生自锁。支座1螺杆2托盘3重物4螺母5螺旋副手把6FG GM反行程：驱动力为G，阻抗力矩为M，M Gd2tan(v)/2则例5-7 手摇螺旋千斤顶自锁要求M0，即故此千斤顶自锁（3）从效率 0的条件来确定 当机械发生自锁时，无论驱动力如何增大，其驱动力所作的功Wd总是不足以克服其引起的最大损失功Wf，1Wf/Wd 0 故 例5-8 手摇螺旋千斤顶其反行程的效率为 G0/G=tan(v)/tan令0，则得此自锁条件为 v。（4）从自锁的概念或定义的角度来确定 当生产阻力G 一定时，驱动力F任意增大，即F，或驱动力F的有效分力Ft总是小于等于其本身所能引起的最大摩擦力，即Ft Ffmax此时，机械将发生自锁。（3）从效率 0的条件来确定 当机械发生第第 6章章 机械的平衡机械的平衡 1.刚性转子静平衡的条件（适用对象）刚性转子静平衡的条件（适用对象）平衡后转子的各偏心质量（包括平衡质量）的惯性力的合力为零。2.刚性转子动平衡的条件（适用对象）刚性转子动平衡的条件（适用对象）各偏心质量（包括平衡质量）产生的惯性力的矢量和为零，以及这些惯性力所构成的力矩矢量和也为零。3.刚性转子的平衡计算4.机械平衡的目的第 6章 机械的平衡 第第7章章 机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节 1.基本概念（等效动力学模型）2.机械非周期性速度波动的调节方法3.稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节方法 第7章 机械的运转及其速度波动的调节 等效动力学模型的概念 对于一个单自由度机械系统的运动研究，可简化为对其一个等效转动构件或等效移动构件的运动研究。等效转动惯量（或等效质量）是等效构件具有的假想的转动惯量（或质量），且使等效构件所具有的动能应等于原机械系统中所有运动构件的动能之和。等效力矩（或等效力）是作用在等效构件上的一个假想力矩（或假想力），其瞬时功率应等于作用在原机械系统各构件上的所有外力在同一瞬时的功率之和。我们把具有等效转动惯量（或等效质量），其上作用的等效力矩（或等效力）的等效构件称为原机械系统的等效动力学模型。等效动力学模型的概念 对于一个单自由度机械系统1）产生周期性速度波动的原因）产生周期性速度波动的原因 当在等效力矩和等效转动惯量变化的公共周期内，当在等效力矩和等效转动惯量变化的公共周期内，机器的总驱动功等于总阻抗功（即机器的总驱动功等于总阻抗功（即WdWr）时，）时，则机则机器等效构件的角速度将发生相同周期的周期性速度波动。器等效构件的角速度将发生相同周期的周期性速度波动。2）周期性速度波动程度的描述）周期性速度波动程度的描述m（maxmin）/2（maxmin）/m1）产生周期性速度波动的原因 2）周期性速度波动程度的 3）周期性速度波动调节的方法）周期性速度波动调节的方法 机械速度波动的调节就是要设法减小机械的运转速度不均匀系数，使其不超过许用值：机械的周期性波动调节的方法就是在机械中安装飞轮具有很大转动惯量的回转构件。4）飞轮调速的基本原理飞轮调速的基本原理JFWmax/(m2）JeJe 忽略不计，JFWmax/(m2）JF 900Wmax/(nm22）飞轮转动惯量计算的关键是最大盈亏功Wmax的确定，WmaxEmaxEmin。3）周期性速度波动调节的方法 机械速度波【例题1】已知某机械稳定运转时的等效驱动力矩和等效阻力矩如图所示。机械的等效转动惯量为J=1，等效驱动力矩为=30，机械稳定运转开始时等效构件的角速度=25rad/s，试确定：1）等效构件的稳定运动规律；2）速度不均匀系数；3）最大盈亏功；4）若要求 ，求飞轮的等效转动惯量。【例题1】已知某机械稳定运转时的等效驱动力矩和等效阻力矩如【例题例题2】某机器的等效力矩，等效阻力矩和等效转动惯量如图所示。试求：1）Md=0.5Mr，此等效构件能否作周期性速度波动？为什么？2）假设稳定起始时等效构件的角速度为100rad/s，试求该等效构件的角速度 ，的值，并指出其出现的位置；3）求该机器的运转速度不均匀系数。【例题2】某机器的等效力矩，等效阻力矩和等效转动惯量如图所示第第8章章 平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设计1.基本概念基本概念 平面连杆机构基本知识（各构件名称、极位夹角、行程速比平面连杆机构基本知识（各构件名称、极位夹角、行程速比系数、传动角、压力角、死点）、曲柄存在条件、平面连杆系数、传动角、压力角、死点）、曲柄存在条件、平面连杆机构演化途径、平面连杆机构设计机构演化途径、平面连杆机构设计2.平面连杆机构有曲柄的条件平面连杆机构有曲柄的条件（1）最短杆和最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和）最短杆和最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和（2）最短杆是连架杆或机架）最短杆是连架杆或机架3.铰链四杆机构的三种基本形式和演化方式铰链四杆机构的三种基本形式和演化方式4.平面连杆机构设计平面连杆机构设计（作图法，（作图法，P132）第8章 平面连杆机构及其设计极极位位夹夹角角()：输输出出构构件件在在两两个个极极限限位位置置时时，主主动动曲曲柄柄的的一一个个位位置置的的方方向向与与第第二二位位置置的的反反方向之间的夹角方向之间的夹角 。行程速比系数行程速比系数 为衡量摇杆急回作用的程度，通常把从动件往复摆为衡量摇杆急回作用的程度，通常把从动件往复摆动平均速度的比值（大于动平均速度的比值（大于1）称为行程速比系数，并用）称为行程速比系数，并用K来表示。来表示。极位夹角()：输出构件在两个极限位置时，主动曲柄的一个位置ADabd讨论讨论1：曲柄摇杆机构的极位夹角：曲柄摇杆机构的极位夹角ADabd讨论1：曲柄摇杆机构的极位夹角e讨论讨论2：曲柄滑块机构的极位夹角：曲柄滑块机构的极位夹角对心对心偏置偏置=0，K=1，无急回特性，无急回特性 0，K 1，有急回特性，有急回特性e讨论2：曲柄滑块机构的极位夹角对心偏置=0，K=1，讨论讨论3：摆动导杆机构的极位夹角：摆动导杆机构的极位夹角 0，K 1，有急回特性；，有急回特性；=讨论3：摆动导杆机构的极位夹角 0，K 1，有急回特 传动角传动角：机构传力性能的一个重要指标，是力利：机构传力性能的一个重要指标，是力利用率大小的衡量指标。用率大小的衡量指标。传动角：机构传力性能的一个重要指标，是力利用率大小的 从动件的传动角从动件的传动角 时时机构所处的位置（机构所处的位置（压力角等于压力角等于9090）。）。死点位置死点位置曲柄摇杆机构（曲柄为主动件）的死曲柄摇杆机构（曲柄为主动件）的死点，无死点；摇杆为主动件，有死点。点，无死点；摇杆为主动件，有死点。DA 从动件的传动角 时机构所u 机构的极位与死点是同一位置吗？区别何在？机构的极位与死点是同一位置吗？区别何在？u 自锁与死点区别何在？自锁与死点区别何在？机构的极位与死点是同一位置吗？区别何在？自锁与死点区别2 2、平面四杆机构的演化型式、平面四杆机构的演化型式 1 1）改变相对杆长、转动副演化为移动副改变相对杆长、转动副演化为移动副改变运动副类型改变运动副类型转动副变成移动副转动副变成移动副当当CD无穷大时无穷大时,曲柄摇杆机构演化为何种机构曲柄摇杆机构演化为何种机构?2、平面四杆机构的演化型式 1）改变相对杆长、转动副演化为移(1)(1)曲柄滑块机构曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构当当e=0e=0时时,如何如何?(1)曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构当e=0时,如何?对心曲柄滑块机构对心曲柄滑块机构思考题思考题:偏置曲柄滑块机构与对心曲柄滑块机构的区别偏置曲柄滑块机构与对心曲柄滑块机构的区别?当当BC无穷大时无穷大时,曲柄滑块机构演化为何种机构曲柄滑块机构演化为何种机构?改变构件相对尺寸改变构件相对尺寸e0对心曲柄滑块机构思考题:偏置曲柄滑块机构与对心曲柄滑块机构(2)(2)双滑块机构双滑块机构正弦机构正弦机构l s=l sin s(2)双滑块机构正弦机构ls=l sins(1)(1)变化铰链四杆机构的机架变化铰链四杆机构的机架曲柄摇杆曲柄摇杆机构机构双摇杆双摇杆机构机构曲柄摇杆曲柄摇杆机构机构双曲柄双曲柄机构机构 2 2）选用不同构件为机架选用不同构件为机架(1)变化铰链四杆机构的机架曲柄摇杆机构双摇杆机构曲柄摇杆机v曲柄滑块机构中曲柄滑块机构中构件构件1 1为机架为机架,得到得到导杆机构导杆机构。(2)(2)变化单移动副机构的机架变化单移动副机构的机架曲柄滑块机构中构件1为机架,得到导杆机构。(2)变化单移v曲柄滑块机构中曲柄滑块机构中构件构件2 2为机架为机架,得到得到曲柄摇块机构曲柄摇块机构。A曲柄滑块机构中构件2为机架,得到曲柄摇块机构。A手摇唧筒手摇唧筒v曲柄滑块机构中曲柄滑块机构中滑块滑块3为机架，得到为机架，得到定块机构定块机构 （移动导杆机构）（移动导杆机构）手摇唧筒曲柄滑块机构中滑块3为机架，得到定块机构 （3 3）变化双移动副机构的机架）变化双移动副机构的机架正弦机构正弦机构双转块机构双转块机构双滑块机构双滑块机构（3）变化双移动副机构的机架正弦机构双转块机构双滑块机构 3 3）改变运动副的尺寸改变运动副的尺寸v偏心轮机构偏心轮机构扩大运动副尺寸扩大运动副尺寸 3）改变运动副的尺寸偏心轮机构扩大运动副尺寸特点特点:(1)小行程小行程 (2)大输出力大输出力特点:总结：平面四杆机构的演化总结：平面四杆机构的演化曲柄摇杆机构是四杆机构的最基本形式，其它曲柄摇杆机构是四杆机构的最基本形式，其它类型的四杆机构都可以通过适当途径演化而成。类型的四杆机构都可以通过适当途径演化而成。途径二：途径二：改换机架改换机架（改变机构类型）（改变机构类型）途径一：途径一：改变杆长改变杆长（改变机构类型）（改变机构类型）途径三：途径三：扩大运动副尺寸扩大运动副尺寸（不改变机构类型）（不改变机构类型）总结：平面四杆机构的演化曲柄摇杆机构是四杆机构的最基本形式，铰链四杆机构三种基本形式。铰链四杆机构三种基本形式。【例题例题 1】在图示铰链四杆机构中，已知：在图示铰链四杆机构中，已知：lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，AD为机架，并且：为机架，并且：1）若此机构为曲柄摇杆机构，且）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求为曲柄，求lAB的最大值；的最大值；2）若此机构为双曲柄机构，求）若此机构为双曲柄机构，求lAB的最小值；的最小值；3）若此机构为双摇杆机构，求）若此机构为双摇杆机构，求lAB的数值。的数值。铰链四杆机构三种基本形式。【例题 1】在图示铰链四杆机构中，【例题2】偏置曲柄滑块机构求行程速度变化系数，最小传动角，偏置曲柄滑块机构求行程速度变化系数，最小传动角，死点位置等死点位置等（作图法）（作图法）。习题习题集集P50，8-3【例题2】第第9章章 凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计1.基本概念基本概念 凸轮机构的基本名词术语凸轮机构的基本名词术语 推程压力角、推杆运动规律（图），刚性冲击和柔性冲击推程压力角、推杆运动规律（图），刚性冲击和柔性冲击（速度和加速度不连续）（速度和加速度不连续）2.从动件运动线图，以及各运动规律的特点从动件运动线图，以及各运动规律的特点3.凸轮机构的运动特点凸轮机构的运动特点3.凸轮轮廓曲线确定（作图法）凸轮轮廓曲线确定（作图法）第9章 凸轮机构及其设计从动件运动规律从动件运动规律 从动件的位移从动件的位移 、速度、速度 和加速度和加速度 随凸轮转随凸轮转角（或时间）的变化规律。角（或时间）的变化规律。等速运动规律等速运动规律 刚性冲击，低速运动场合刚性冲击，低速运动场合等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律 柔性冲击，中速场合柔性冲击，中速场合余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律 柔性冲击，中速场合柔性冲击，中速场合正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律 高速场合高速场合 3-4-53-4-5多项式运动规律多项式运动规律 高速场合高速场合 教材教材:表表9-1从动件运动规律等速运动规律 刚性冲击，低速运e rbsB0h max重要例题：图示凸轮机构，重要例题：图示凸轮机构，（1 1）画出偏距园；）画出偏距园；（2 2）画出理论廓线；）画出理论廓线；（3 3）画出基园；）画出基园；（4 4）画出当前位置从动件的位移）画出当前位置从动件的位移s s；（5 5）画出从当前位置转过）画出从当前位置转过90900 0时从动件的位时从动件的位移移s s和机构压力角和机构压力角；（6 6）画出升程）画出升程h h；（7 7）画出推程角）画出推程角和回程角和回程角；（8 8）画出最大压力角）画出最大压力角 maxmax ；so2o1erbsB0hmax重要例题：图示凸轮机构，（1）例题例题1：图示凸轮机构中图示凸轮机构中,凸轮廓线为圆形，几何中心在凸轮廓线为圆形，几何中心在B点。请点。请标出：标出：（1）凸轮的基圆；）凸轮的基圆；（2）凸轮机构的偏距圆；）凸轮机构的偏距圆；（3）凸轮与从动件在）凸轮与从动件在C点接触时的压力角；点接触时的压力角；（4）凸轮与从动件从在）凸轮与从动件从在A接触到在接触到在C点接触时凸轮转过角度。点接触时凸轮转过角度。例题1：图示凸轮机构中,凸轮廓线为圆形，几何中心在B点。例题例题2：图示凸轮机构中：图示凸轮机构中,凸轮廓线为圆形凸轮廓线为圆形,几何中心在几何中心在B点点.请标出请标出:（1）凸轮的理论廓线；）凸轮的理论廓线；（2）凸轮的基圆；）凸轮的基圆；（3）凸轮机构的偏距圆；）凸轮机构的偏距圆；（4）凸轮与从动件在）凸轮与从动件在D点接触时的压力角；点接触时的压力角；（5）凸轮与从动件从在）凸轮与从动件从在C接触到在接触到在D接触时凸轮转过接触时凸轮转过 的角度。的角度。例题2：图示凸轮机构中,凸轮廓线为圆形,几何中心在B点.请例题例题3 在图示偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构中，凸轮在图示偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构中，凸轮1的工作轮廓为圆，其圆心的工作轮廓为圆，其圆心和半径分别为和半径分别为C和和R，凸轮，凸轮1沿逆时针方向转动，推动从动件往复移动。已知：沿逆时针方向转动，推动从动件往复移动。已知：R=100mm，OC=20mm，偏距，偏距e=10mm，滚子半径，滚子半径=10mm，试回答：，试回答：1)凸轮的理论轮廓；凸轮的理论轮廓；2)凸轮基圆半径从动件行程凸轮基圆半径从动件行程3)推程运动角推程运动角 0=?回程运动角回程运动角 0 =?远休止角远休止角 s=?近休止角近休止角 s =?4)*从动件推程、回程位移方程式；从动件推程、回程位移方程式；5)*凸轮机构的最大压力角、最小压力角又分别在工作轮廓上哪点出现？凸轮机构的最大压力角、最小压力角又分别在工作轮廓上哪点出现？例题3 在图示偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构中，凸轮1的工作第第10章章 齿轮机构及其设计齿轮机构及其设计1.基本概念基本概念(一对轮齿的啮合过程、实际啮合线、理论啮合线、一对轮齿的啮合过程、实际啮合线、理论啮合线、法向齿矩、基圆齿矩、重合度等法向齿矩、基圆齿矩、重合度等)2.齿廓啮合基本定律，齿轮正确啮合条件，连续传动条件等齿廓啮合基本定律，齿轮正确啮合条件，连续传动条件等3.直齿轮参数几何尺寸计算直齿轮参数几何尺寸计算 4.斜齿轮参数几何尺寸计算、正确啮合条件斜齿轮参数几何尺寸计算、正确啮合条件5.齿轮重合度定义（直齿轮与斜齿轮区别）齿轮重合度定义（直齿轮与斜齿轮区别）6.变位齿轮（高度变位与角度变位，变位齿轮目的）变位齿轮（高度变位与角度变位，变位齿轮目的）7.直齿轮、斜齿轮、锥齿轮发生根切的齿数公式直齿轮、斜齿轮、锥齿轮发生根切的齿数公式8.蜗杆传动正确啮合条件；旋向和转向判断。蜗杆传动正确啮合条件；旋向和转向判断。9.渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动第10章 齿轮机构及其设计二、齿轮的齿廓曲线二、齿轮的齿廓曲线1.1.齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律：齿廓啮合基本定律：任意齿廓的两齿轮啮合时，其任意齿廓的两齿轮啮合时，其瞬时角速度的比值等于齿廓接触点瞬时角速度的比值等于齿廓接触点公法线将其中心距分成两段长度的公法线将其中心距分成两段长度的反比。反比。二、齿轮的齿廓曲线1.齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律：五、渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动五、渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动1.1.一对渐开线齿轮正确啮合的条件一对渐开线齿轮正确啮合的条件齿轮正确啮合条件齿轮正确啮合条件：两齿轮的法向齿距（基圆齿距）两齿轮的法向齿距（基圆齿距）相等。相等。一对齿轮的正确啮合条件：一对齿轮的正确啮合条件：五、渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动1.一对渐开线齿轮正确啮合的 由于模数由于模数m和分度圆压力角和分度圆压力角 均已标准化，不能任意选取。均已标准化，不能任意选取。一对齿轮正确啮合条件：一对齿轮正确啮合条件：两齿轮的模数和分度圆压力角分别相等，即：两齿轮的模数和分度圆压力角分别相等，即：若若为为改改善善加加工工工工艺艺，采采用用非非标标准准模模数数m和和压压力力角角，只要保证等式只要保证等式 成立即可。成立即可。由于模数m和分度圆压力角均已标准化，不能任意选取 结论结论 当两标准齿轮按标准中心距安装时，既能保证两轮顶隙当两标准齿轮按标准中心距安装时，既能保证两轮顶隙为标准值，又能保证齿侧间隙为零，为标准值，又能保证齿侧间隙为零，2.2.中心距及啮合角中心距及啮合角（1）中心距）中心距1）在确定传动中心距时应满足的要求：）在确定传动中心距时应满足的要求：保证两轮的齿侧间隙为零，保证两轮的齿侧间隙为零，即即 c=0。保证两轮的顶隙为标准值，保证两轮的顶隙为标准值，即即 c=c*m2）标准中心距标准中心距 aa=r1+r2=m(z1+z2)/2 即即 c=c*m,c=0。结论 当两标准齿轮按标准中心距安装时，既能保一对齿轮的啮合情况一对齿轮的啮合情况标准齿轮啮合标准齿轮啮合 中心距中心距 中心距中心距 中心距中心距无侧隙啮合无侧隙啮合有侧隙啮合有侧隙啮合卡死卡死一对齿轮的啮合情况标准齿轮啮合 中心距 中心距 中心距无侧隙当两轮实际中心距当两轮实际中心距 a与标准中心距与标准中心距 a 不同时，则：不同时，则：若若 aa 时，时，r1r1，r2r2；c0，cc*m；。若若 aa 时，两轮将无法安装。时，两轮将无法安装。（2）啮合角）啮合角渐开线齿轮传动的渐开线齿轮传动的啮合角啮合角就等于其节圆压力角。就等于其节圆压力角。当两轮按标准中心距安装时，则实际中心距当两轮按标准中心距安装时，则实际中心距 a=a；当两轮实际中心距 a与标准中心距 a 不同时，则：若 齿轮传动的啮合角齿轮传动的啮合角：指两轮传动时其节点：指两轮传动时其节点P P的速度矢量与啮合线之间的速度矢量与啮合线之间所夹的锐角。通常以所夹的锐角。通常以 表示。表示。根据啮合角的定义可知：啮合角就等于节圆压力角。对于标准齿轮，根据啮合角的定义可知：啮合角就等于节圆压力角。对于标准齿轮，当其按标准中心距安装时，由于节圆与分度圆重合，故啮合角也等当其按标准中心距安装时，由于节圆与分度圆重合，故啮合角也等于分度圆压力角，即于分度圆压力角，即 。由于齿轮制造和安装误差、运转时径向力引起轴的变形以及轴承磨由于齿轮制造和安装误差、运转时径向力引起轴的变形以及轴承磨损等原因，两轮的实际中心距往往与标准中心距不一致。损等原因，两轮的实际中心距往往与标准中心距不一致。（3）齿轮传动的中心距与啮合角的关系）齿轮传动的中心距与啮合角的关系acos=a cos齿轮传动的啮合角：指两轮传动时其节点P的速度矢量与啮合线之间3.3.一对轮齿的啮合过程及连续传动条件一对轮齿的啮合过程及连续传动条件 轮齿啮合过程轮齿啮合过程3.一对轮齿的啮合过程及连续传动条件 轮齿啮合过程 实际啮合线与基圆齿距实际啮合线与基圆齿距Pb的比值，的比值，用用表示：表示：重合度重合度值越大，表明齿轮传动值越大，表明齿轮传动的连续性和平稳性越好。的连续性和平稳性越好。一般机械制造业中，齿轮传动的一般机械制造业中，齿轮传动的许用重合度：许用重合度：=1.31.4，即要求即要求。重合度的基本概念重合度的基本概念 实际啮合线与基圆齿距Pb的比值，用表示：第第11章章 齿轮系及其设计齿轮系及其设计1.基本概念（差动轮系、行星轮系，自由度区别）基本概念（差动轮系、行星轮系，自由度区别）2.复合轮系传动比计算复合轮系传动比计算第第12章章 其他常用机构其他常用机构1.棘轮机构棘轮机构2.槽轮机构槽轮机构3.不完全齿轮机构不完全齿轮机构第11章 齿轮系及其设计第12章 其他常用机构2周转轮系周转轮系 轮系运转时，至少有一个齿轮轴线的位置不固定，而是绕轮系运转时，至少有一个齿轮轴线的位置不固定，而是绕某一固定轴线回转，则称该轮系为周转轮系。某一固定轴线回转，则称该轮系为周转轮系。按照自由度数目的不同，又可将周转轮系分为两类：按照自由度数目的不同，又可将周转轮系分为两类：1）差动轮系）差动轮系 自由度为自由度为2系杆系杆 中心轮中心轮（主动）（主动）行星轮行星轮行星轮行星轮系杆系杆 中心轮中心轮（主动）（主动）2周转轮系 轮系运转时，至少有一个齿轮轴线的位）行星轮系）行星轮系 自由度为自由度为行星轮行星轮系杆系杆 中心轮中心轮（主动）（主动）中心轮中心轮（固定）（固定）行星轮系 自由度为行星轮系杆 中心轮（将混合轮系分解为将混合轮系分解为基本轮系基本轮系，分别计算传动比，分别计算传动比，然后根据组合方式联立求解。然后根据组合方式联立求解。方法：方法：先找行星轮先找行星轮混合轮系传动比混合轮系传动比求解思路：求解思路：轮系分解的关键是：轮系分解的关键是：将周转轮系分离出来。将周转轮系分离出来。系杆（系杆（支承行星轮支承行星轮)太阳轮（太阳轮（与行星轮啮合与行星轮啮合）混合轮系中可能有多个周转轮系，而混合轮系中可能有多个周转轮系，而一个基本周转轮系中至多只有一个基本周转轮系中至多只有二个中心轮。二个中心轮。剩余的就是定轴轮系。剩余的就是定轴轮系。将混合轮系分解为基本轮系，分别计算传动比，然后根据组合方式联习题：在图示的双级行星齿轮减速器中，各齿轮的齿数为：z1=z6=20，z3=z4=40，z2=z5=10，试求：1）当齿轮4固定时，传动比；2）当齿轮3固定时，传动比。习题：在图示的双级行星齿轮减速器中，各齿轮的齿数为：z1 是指当主动拨盘回转一周时，槽轮的运动时间 td 与主动拨盘转一周的总时间t之比，普通槽轮机构的运动系数及特性（1）普通槽轮机构的运动系数1）外槽轮机构槽轮机构的运动系数以k表示。即ktd/t 21/(2）=(22)/(2）(2/z)/(2)1/21/z (a)由于k 0，故槽数z3。又因k 0.5，故此种单销槽轮机构的槽轮运动时间总是小于其静止时间。具有 n 个均布圆销的槽轮机构的运动系数 k 为 k n(1/21/z)槽轮机构槽轮机构(3/5)此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！此课件下载可自行编辑修改，供参考！