机械原理总复习教学课件

1234567891 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2 试问图示机构运动确定与否？3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4 试求图示机构的自由度，并画出高副低代的机构简图。5 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）。填空、选择、是非题1）构件是机构中的 单元体，零件是机器中的 单元体。2）两构件通过面接触而构成的运动副称为 ；通过点、线接触而构成的运动副称为 。3）某平面基本杆组有6个低副，其构件数为 。A 2；B 3；C 4。4）机构具有确定的相对运动的条件是机构的自由度等于1。（）5)组成高副的两构件其瞬心在过接触点处的公法线上。组成高副的两构件其瞬心在过接触点处的公法线上。(A(A正确正确 B B错误错误)6)某平面基本杆组有某平面基本杆组有6 6个低副，其构件数为个低副，其构件数为 。二、平面机构的运动分析二、平面机构的运动分析 平面机构的运动分析平面机构的运动分析速度瞬心法速度瞬心法矢量方程图解法矢量方程图解法瞬心定义、数量、位置瞬心定义、数量、位置直接接触：低副、高副直接接触：低副、高副间接接触：三心定理间接接触：三心定理下标补遗下标补遗多边形法多边形法同一构件同一构件不同点不同点两构件两构件同一点同一点两两点点间间速速度度及及加加速速度度的的关关系系三三点点间间速速度度及及加加速速度度的的关关系系速度影像和速度影像和加速度影像加速度影像两两构构件件间间速速度度及及加加速速度度的的关关系系重合点选取重合点选取原则和科氏原则和科氏加速度加速度确定速度角速度确定速度角速度确定加速度角加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）。P13p14p34p12p23p12p14P14P34 P24P12P23P13vp13vp132 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）。cBC AB AB?2LAB?pb2b33=2 40V4=pb3pb2kb33=2 0 40a4=pb33 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 CDpb2b3 0 BD BA 0 CDpb2,kn3b36 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。pbce3e4,e5pbce3e4,e5pbn2e3n3c3ke4,e5三、平面连杆机构及其设计三、平面连杆机构及其设计 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四杆机构基本型式及其演化型式化型式有关四杆机构的基本知识有关四杆机构的基本知识图解法设计四杆机构图解法设计四杆机构构构件件形形状状或或尺尺寸寸变变换换运运动动副副尺尺寸寸的的变变换换机机架架的的变变换换运运动动副副元元素素的的逆逆换换曲曲柄柄存存在在的的条条件件行行程程速速比比系系数数K传传动动角角(压压力力角角)与与死死点点运运动动的的连连续续性性按按连连杆杆位位置置设设计计按按连连架架杆杆对对应应位位置置设设计计按按行行程程速速比比系系数数K设设计计判判断断类类型型确确定定某某杆杆长长范范围围周转副和摆转副周转副和摆转副已已知知连连杆杆预预定定位位置置已已知知连连杆杆标标线线位位置置确确定定相相对对机机架架和和相对连杆相对连杆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、凸轮机构及其设计四、凸轮机构及其设计 凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计凸轮机构的类型凸轮机构的类型推杆运动规律及其特性推杆运动规律及其特性用图解法设计平面凸轮轮廓曲用图解法设计平面凸轮轮廓曲线线凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定vmaxamax冲击性质冲击性质冲击位置冲击位置适用范围适用范围偏偏置置直直动动尖尖端端推推杆杆凸凸轮轮机机构构凸凸轮轮廓廓线线摆摆动动尖尖端端推推杆杆凸凸轮轮机机构构凸凸轮轮廓廓线线滚滚子子推推杆杆和和平平底底推推杆杆凸凸轮轮机机构构凸凸轮轮廓廓线线基基圆圆半半径径压压力力角角滚滚子子半半径径平平底底长长度度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推程运动角0、远休止角、远休止角01、回程运动角、回程运动角0、近、近休止运动角休止运动角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、五、齿轮机构及其设计齿轮机构及其设计 渐开线齿廓渐开线齿廓齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律渐开线性质及其方程渐开线性质及其方程d，（啮合、节圆），（啮合、节圆），db“四线合一四线合一”；啮合角恒等于节圆压力角；中心距可；啮合角恒等于节圆压力角；中心距可变。变。单个渐开线齿轮单个渐开线齿轮标准齿轮标准齿轮变位齿轮变位齿轮当量齿轮当量齿轮斜齿斜齿锥齿锥齿标准直齿标准直齿标准斜齿标准斜齿直齿锥齿直齿锥齿蜗杆蜗轮蜗杆蜗轮主主要要参参数数几几何何计计算算定定义义加工加工根切现象根切现象最少齿数最少齿数一对渐开线齿轮的啮合传动一对渐开线齿轮的啮合传动正正确确啮啮合合：直直、斜斜、锥锥、蜗蜗杆杆按要求安装按要求安装标标准准中中心心距距非非标标中中心心距距实实现现连连续续传传动动侧隙、顶隙重合度重合度传动比传动比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、轮系六、轮系轮系传动比计算轮系传动比计算l传动比的大小传动比的大小l从动轮的转向从动轮的转向定轴轮系传动比计算定轴轮系传动比计算基本周转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复合轮系传动比计算空空间间定定轴轴:箭箭头头标注标注平面定轴平面定轴:箭头标注或符号标注箭头标注或符号标注从动轮转向从动轮转向转化机构转化机构等式左边符号等式左边符号:自身、公式自身、公式等式右边符号：符号标注等式右边符号：符号标注平面平面空间空间等式左边符号等式左边符号:自身、公式自身、公式等式右边符号：箭头标注（首轮与等式右边符号：箭头标注（首轮与末轮轴线重合或平行时可标正负号）末轮轴线重合或平行时可标正负号）分清轮系分清轮系分别列式分别列式综合求解综合求解大小大小: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。1分清轮系周转轮系：1-2(2)-34周转轮系：4-5（5）-6H2 分别列式3 综合求解2 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。1分清轮系周转轮系：4-5-6H定轴轮系：1-2(2)-3-42 分别列式3 综合求解3 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=-1350(转向与A、B相反）1分清轮系周转轮系：2-3(4)-56定轴轮系：7-8-92 分别列式3 综合求解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？1分清轮系周转轮系：F-E(D)-CG定轴轮系：A-B2 分别列式3 综合求解七、其他常用机构七、其他常用机构 其他常用机构其他常用机构槽轮机构槽轮机构棘轮机构棘轮机构万向联轴节万向联轴节组组成成及及运运动动特特点点分分类类机机构构特特点点及及应应用用设设计计要要点点内内外外可可变变向向摩摩擦擦式式进给、制动、超越、转位及分度进给、制动、超越、转位及分度棘棘轮轮转转角角调调节节槽槽轮轮机机构构的的运运动动系系数数槽槽轮轮机机构构运运动动特特性性槽槽轮轮机机构构设设计计要要点点单单万万向向联联轴轴节节双双万万向向联联轴轴节节螺旋机构螺旋机构差差动动螺螺旋旋机机构构复复式式螺螺旋旋机机构构八、机械运转及其速度调节八、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 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7-93 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 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 N-m。等效构件的平均角速度m=50 rad/s，要求其运转不均匀系数0.05。忽略其他构件的质量和转动惯量。试求：F5的大小；装在等效构件上飞轮的转动惯量JF；指出max，min发生的位置。某内燃机的曲柄输出力矩Md随曲柄转角的变化曲线如图所示，其运动周期T=，曲柄的平均转速nm=620r/min。当用该内燃机驱动一阻抗力为常数的机械时，如果要求其运转不均匀系数0.01。试求：1）曲柄最大转速nmax和相应的曲柄转角位置max;2)装在曲柄上的飞轮转动惯量JF（不计其余构件转动惯量）。Mr=116.67bc计算对应b点的转角b=11.67计算对应c点的转角c=174.16画能量指示图abca1）nmax=623.1r/min;位置max=174.16;2)JF=3.328kg.m2九、机械的平衡九、机械的平衡 机械的平衡机械的平衡刚性转子的平衡刚性转子的平衡机构的平衡机构的平衡静平衡静平衡(b/D0.2)动平衡动平衡(b/D2)平衡实验平衡实验谢谢！