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1、华中科技大学,机 械 原 理 复 习 题型 ： 设计 （创新设计） 计算 （自由度 齿轮 轮系） 慨念 （是非 简答，连杆 凸轮 齿轮 机构平衡 飞轮）,华中科技大学,0 绪论：,机构的组成要素（构件和运动副）,1 平面机构具有确定运动的条件,机构自由度数 F1 原动件数目等于机构自由度数F.,机械、机器、机构定义 机械系统特点，设计的原则,华中科技大学,2 连杆机构及其设计,基本机构,华中科技大学,3 凸轮机构及其设计,华中科技大学,4 齿轮机构及其设计,华中科技大学,5 齿轮系及其设计,华中科技大学,6 其他机构,间歇机构的种类及特点 锁止弧的作用,槽轮机构,机构的组合的概念 螺旋机构与万
2、向联轴节的特点,棘轮机构动停比的调节方法,华中科技大学,执行机构运动规律设计方法及机构的运动循环图的作用 举例说明： 采用不同的功能原理，必然导致采用不同的工艺动作 工艺动作设计的 不相同，设计出的机构运动方案也就不相同； 不同的机构可实现同一工艺动作，满足同样的使用要求； 采用不同的工艺动作，可满足相同的功能原理 。,7 机构系统运动方案设计,华中科技大学,机构选型,1）满足工艺动作及其运动规律的要求。 高副机构、低副机构、注意约束在机构中的作用、 适当设置调整环节。 2）机构的运动链要短 。 3）机构的传力性能要好。 传动角（压力角）、防止自锁 、惯性力平衡。 4）动力源的选择应有利于简化
3、机构和改善运动质量 。 电机（交流电机、直流电机、伺服电机、步进电机、交流变频电机）、内燃机、液压马达、气动马达。,8 机构创新设计,华中科技大学,机构构型的创新设计方法,机构构型的变异创新设计 机构的扩展 机构局部结构的改变 机构的移植与模仿,华中科技大学,基于组成原理的机构创新设计,基本杆组：把机构中最后不能再拆的自由度为零的构件组称为机构的基本杆组。,平面机构的高副低代,拆分基本杆组方法 除去局部自由度、虚约束，计算机构的自由度，指定主动件。 拆杆组。先试拆级杆组，如不可能，再试拆杆组。 杆组的增减不应改变机构的自由度。 根据所拆杆组的最高级别，确定该机构的级别。,机构的结构分析就是将已
4、知机构分解为主动件、机架和基本杆组。,华中科技大学,9 机构系统的动力学设计,绕定轴转动的构件， 在运动中所产生的惯性力和惯性力矩可以在构件本身加以平衡。 而对机构中作往复运动和平面复合运动的构件， 在运动中产生的惯性力和惯性力矩则不能 在构件本身加以平衡，必须对整个机构设法平衡。,机构平衡的原理： 在对机构进行平衡时，就是运用增加平衡质量的方法使机构的质心 S落在机架上并且固定不动。 完全平衡是使机构的总惯性力恒为零。 为此需使机构的质心恒固定不动，而达到完全 平衡的目的。 措施 ： 利用机构对称平衡;利用平衡质量平衡,完全平衡与部分平衡的特点与应用,机构平衡,华中科技大学,飞轮转动惯量的计
5、算,当 过小时， JF很大，飞轮过于笨重 当Nmax及 一定时， JF与 2m成反比，因此飞轮应尽量安装在高速轴上，以减小JF。 最大盈亏功的求法,周期性速度波动的调节方法（安装飞轮） 机械出现盈功时，飞轮以动能的形式存储能量； 机械出现亏功时，飞轮释放其存储的能量。,机构具有确定运动,因为主动件数等于机构自由度数F 。,第一章机构确定运动条件,F=372 9 1=2,题1-2(a),机构具有确定运动,因为主动件数等于机构自由度数F 。,F=362 8 1=1,题1-2(b),F=39212 2=1,题1-3：,F=3527=1,F=39212 2=1,题1-3：,F=3527=1,题1-3：
6、,F=38211 1=1,(f) F=3527=1,第二章连杆机构,2-2（1）曲柄摇杆机构AB的尺寸范围:0lAB15mm, （2）双曲柄机构AB的尺寸范围:45lAB55mm, （3）双摇杆机构AB的尺寸范围:15lAB45mm, 55 lAB115mm,2-4（1）机构有急回特性，因为滑块是往复运动，0，前提 是AB等速转动，滑块工作行程，AB转1=180 + ， 滑块回程，AB转2 =180，滑块回程速度大于滑块工作行程速度。,（2）滑块的工作行程方向是正确的，如上所说有急回， 另外机构的最大压力角在回程。,习题3-8,题3-9(a)：改为=60,若使从动件位移为S时， 求 凸轮转过的
7、转角 。,齿轮思考题,手动剃须刀采用了齿轮传动吗?是增速还是减速?,非圆齿轮是匀速转动吗?,洗衣机中有齿轮传动吗?用在何处?,汽车有那些地方用了齿轮传动,例 已知一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮的参数为： z1=40,z2=60,m=5mm，=20,h*a=1,c*=0.25。 (1) 求这对齿轮标准安装时的重合度； (2) 若将这对齿轮安装得刚好能够连续传动，求这时的啮合角；节圆半径r1和r2；两轮齿廓在节圆处的曲率半径1和2。,解：分析： a) 标准齿轮标准安装时，啮合角等于压力角。由此可求出重合度，而重合度的大小实质上表明了同时参与啮合的轮齿对数的平均值。 b) 刚好能够连续传动时，为=
8、1，则可利用重合度计算公式求出啮合角及节圆半径。,(1) 求重合度 齿顶圆压力角为： a1=arccos(db1 / da1) =arccos(40cos20/40+21)=26.49 a2=arcco(db2/da2) =arccos(60cos20/ 60+21)=24.58 重合度为： =(1/2)z1(tga1-tg)+z2(tga2-tg) =(1/2)40(tg26.49- tg20) +60(tg24.58-tg20)=1.75,(2) 在刚好能够连续传动时 求啮合角： 刚好能够连续传动时，即 =1 则 = (1/2)z1(tga1-tg)+z2(tga2-tg)=1 tg=(z
9、1tga1+z2tga2-2（z1+z2) =(40tg26.49+60tg24.58-2（40+60）=0.411 啮合角 =22.35, 求节圆半径r1r2，由渐开线性质中任意圆上压力角的公式可得： r1= rb1/cos = (540cos20/2cos22.35) =101.6mm r2= rb2/cos =(560cos20/2cos22.35) =152.4mm 求节圆半径处的曲率半径1、2，由渐开线曲率半径的性质可得： 1= r1sin=101.6sin22.35=38.63mm 2= r2sin=152.4sin22.35=57.95mm,例 用齿条刀具加工齿轮，刀具的参数如下
10、：m=2mm,= 20，h*a=1,c*=0.25， 刀具移动的速度v刀=7.6mm/s， 齿轮毛坯的角速度=0.2rad/s, 毛坯中心到刀具中线的距离L=40mm。试求： (1) 被加工齿轮齿数z； (2) 变位系数;,解： 分析： a) 齿条刀具范成齿轮时的运动条件为： v刀=r，可求被加工齿轮的齿数。 b) 用齿条刀具范成齿轮时的位置条件为：L= r+m，可求被加工齿轮的变位系数。,(1) 求齿数z v刀 = r = mz/2 z = 2 v刀 /(m) = 27.6/(20.2)=38 (2) 求变位系数 r=mz/2=238/2mm=38mm =(L-r)/m=(40-38)/2=
11、1,例 在一对外啮合的渐开线直齿圆柱齿轮传动中，已知：z1=12,z2=28,m=5mm,h*a=1,=20。要求小齿轮刚好无根切，试问在无侧隙啮合条件下： 实际中心距a=100mm时，应采用何种类型的齿轮传动，变位系数1、2各为多少?,解： 分析：如实际中心距a=a标准中心距时，传动类型为等移距齿轮传动，则可用最小变位系数公式确定变位系数。 标准中心距 a =m(z1+ z2)/2=5(12+28)/2mm=100mm 标准中心距 a = 实际中心距a 且z1+ z22zmin, z1zmin，故可采用等移距齿轮传动。 1=(17 - z1/17=(17-12)/17=0.294 2=-0.
12、294,例 某机器上有一对标准安装的外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮机构，已知：z1=20, z2=40,m=4mm,h*a=1。为了提高传动的平稳性，用一对标准斜齿圆柱齿轮来替代，并保持原中心距、模数(法面)、传动比不变，要求螺旋角20。试设计这对斜齿圆柱齿轮的齿数z1、z2和螺旋角，并计算小齿轮的齿顶圆直径d a1和当量齿数 Zv1 。,解： 分析： a) 根据已知条件，可求出直齿轮传动的中心距。 b) 在保持原中心距、模数、传动比不变的条件下，由螺旋角20求出齿数。,(1) 确定z1、z2、 直齿轮传动的中心距 a=(m (z1+ z2)/2 = 120mm 斜齿轮传动的中心距 a=(mn
13、( z1+ z2) /（2cos） = 120mm 通过分析可知, 要保持原中心距， 则 z120(且为整数)， i12 = z2 / z1 = 2 z1=19,18,17 z2=38,36,34 当z1=19, z2=38时： =18.195 当z1=18, z2=36时： =25.84 当z1=17, z2=34时： =31.788由于20，则这对斜齿圆柱齿轮的 z1=19, z2=38,=18.195。,(2) 计算d a1、zv1 d a1=d1+2ha = （m n z1 / cos)+2h*an m n =88mm zv1= (z1/ cos3) = 22.16,齿轮传动特点 齿廓
14、啮合基本定律的作用 渐开线的性质 分度圆与节圆差别 齿轮中的五圆三角一条线,r1 =r1,r2 =r2, = ,C=c*m,为有侧隙传动,a=60mm时,解 a=180mm, rb1=56.38mm, rb2=112.76mm, ra1=64mm, ra2=124mm,题4-9,Pb=mcos=11.8mm,题4-14,（1）L=r=32mm，=v刀/r=1/16=0.0625 rad/s ；,（2）L=36.8mm，=1/16=0.0625 rad/s ；,rf=31.8mm，rb=30.07mm , ra=40.8mm,第五章齿轮系,题5-1,滚刀左旋,解,题5-2,解,题5-4,解,题5
15、-6,解,由2、3、3、4组成F=2的行星轮系，,由1、2组成定轴轮系，,由1、5组成定轴轮系，,题5-9,典型例题分析,例 计算图示轮系的传动比iH1， 并确定哪个构件是输出杆H 及其转向。已知各轮齿数z1=1， z2 =40 ，z2=24， z3=72，z3=18，z4=114 ，蜗杆左旋，转向n1如图示。,图7-2,图7-2,解：(1) 定轴轮系,(2) 周转轮系 B 为系杆H,(3) 混合轮系,例 图示轮系中，已知z1=z3=z 4=z 4 =20，z2=80，z5=60， 求：i1B，并确定B 的转向。,图7-3,(2),(3),B 的转向为。,例 如图所示，已知n3=200r/min，nH=12r/min，z1=80，z2=25，z2=35，z3=20和n1的转向，试计算图示的周转轮系中轴1与轴3的传动比。,例 已知各轮齿数， 求传动比i1H,1、分析轮系的组成,1，2，2，3定轴轮系,1，4，3，H周
