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1、机械原理,复习,第二章 机构的结构分析,概念 机构运动简图的绘制 机构具有确定运动的条件 机构自由度的计算 高副低代及其机构结构分析 要求：能够抽象出机构运动简图、计算自由度、确定原动件、高副低代并进行机构结构分析,会画 会算 会拆,概念 机器:由各种机构所构成的系统。 构件: 组成机构的独立运动单元体。 区分零件：独立制造单元体。 运动副: 两构件直接接触形成的可动连接。 常见运动副 高副与低副 运动链：两个或两个以上的构件以运动副联接形成的构件系统。 机构：将闭式运动链一个构件固定为机架时，运动链成为机构。 机架 ：构件中的固定构件； 原动件 ：机构中按已知运动规律独立运动的构件； 从动件
2、 ：除原动件外其余活动构件。 基本杆组：不可再分的自由度为零的运动链。,定义、型式、自由度,机构运动简图的绘制 1、找出机架及原动件，确定构件数； 2、确定各个运动副的类型； 3、选择投影面； 4、选择适当的长度比例尺，确定各运动副之间的相对位置，以规定的符号将各运动副表示出来，用直线或曲线将同一构件上各运动副元素连接起来即为所要画的机构运动简图。,机构具有确定运动的条件： 机构原动件数目=机构自由度数 平面机构自由度 复合铰链 两个以上的构件在同一处以转动副联接，当有m个构件（包括固定构件）在同一处以复合铰链相联结时，其转动副的数目为(m-1)个。 局部自由度 与输出构件运动无关的自由度称为
3、局部自由度。 虚约束 对机构的运动不起实际作用的约束。,结构分析 1、检查并除去所有的局部自由度和虚约束； 2、高副低代将运动副全部转化为低副； 3、计算机构自由度，确定原动件； 4、拆杆组，直至拆出所有基本杆组，只剩下原动件和机架为止； 基本杆组的概念、自由度特点； 基本杆组与机构组成原理； 拆杆组的判断依据。 5、确定机构的级别。 机构的级别与基本杆组的级别之间的关系。,第三章 平面机构的运动分析,平面机构速度分析的瞬心法； 平面机构速度分析、加速度分析的矢量方程图解法； 要求：基本概念清晰，能够进行基本分析,平面机构速度分析的瞬心法 瞬心：两相对运动构件上某一瞬时的等速重合点。 绝对速度
4、瞬心：两运动构件上绝对速度为零的瞬时等速点； 相对速度瞬心：两运动构件上绝对速度不为零的瞬时等速点。 瞬心数目,瞬心位置 两构件以转动副相联，瞬心位于转动副回转中心； 两构件以移动副相联，瞬心位于垂直于移动副导路的无穷远处； 两构件以平面高副相联，瞬心位于两高副元素接触点处公法线上； 非纯滚动时不能确定位置； 纯滚动时即接触点。 无运动副直接联接，用三心定理确定： 三个彼此作平面平行运动的构件的三个瞬心必位于同一直线上。,矢量方程图解法 两点在同一构件上 一点的运动可看作随另一点（牵连点）平动（牵连运动）和绕另一点转动（相对运动）。 两构件有重合点 一点的运动可以看作随另一点运动，同时相对另一
5、点运动。,矢量方程图解法 速度分析 速度极点的含义。 速度多边形中矢量的含义 速度影像的应用条件 加速度分析 加速度极点的含义。 加速度多边形中矢量的含义 加速度影像的应用条件 科氏加速度的存在条件及大小、方向的确定。,第四章 平面机构的力分析,构件中的惯性力、惯性力偶矩确定 运动副中的摩擦力、总反力的确定 要求：基本概念清晰，能够进行基本分析,质量代换法：按一定条件将构件的质量假想地用集中于若干选定点上的集中质量来代换的方法。 进行质量代换时必须满足的三个条件： 1）代换前后构件的质量不变， 2）代换前后构件的质心位置不变， 3）代换前后构件对质心的转动惯量不变， 摩擦力、总反力的确定,受压
6、,二力平衡,三力汇交,三力汇交,第五章 机械的效率和自锁,机械效率：输入功被有效利用的程度。 驱动力：驱使机械运动的力，与其作用点的速度方向相同或成锐角；所作的功为正功。 阻抗力：阻止机械运动的力。 生产阻力：为完成工作所受的阻力。 有害阻力：非生产阻力。,机械的自锁： 自锁时，机械已不能发生运动，即驱动功不足以克服摩擦功，0。 要求：基本概念清晰,第六章 机械的平衡,机械平衡的基本概念 刚性转子的平衡计算 要求：基本概念清晰，能够进行基本分析,刚性转子的静平衡 盘形转子，b/D 0.2，质量近似认为分布在同一回转平面内； 偏心质量在转子运转时会产生惯性力； 平衡后转子各偏心质量（包括平衡质量
7、）的惯性力的合力为零； 静平衡计算：质径积之和为零； 无论有多少个偏心质量，只需在平衡面内增加或减少一个平衡质量即可平衡静平衡是单面平衡。,刚性转子的动平衡 长转子，b/D 0.2，质量分布在若干个不同的回转平面内； 偏心质量在转子运转时产生惯性力和惯性力偶矩； 平衡后转子各偏心质量（包括平衡质量）的惯性力和惯性力偶矩的矢量和为零； 动平衡计算：力的平行分解和质径积之和为零； 不论动不平衡转子有多少个偏心质量、分布在多少个回转平面内，都只需在选定的两个平衡基面内各增加或除去一个平衡质量，获得动平衡动平衡是双面平衡；,动平衡与静平衡 动平衡同时满足静平衡的条件 经动平衡的转子一定静平衡；但经静平
8、衡的转子不一定动平衡。,第七章 机械的运转及其速度波动的调节,了解产生周期性速度波动的原因 掌握周期性速度波动的调节思路及方法 系统内部能量的变化导致速度波动 系统可用等效构件来表达 运用具有大转动惯量的飞轮调节周期性速度波动 飞轮转动惯量的设计 要求：基本概念清晰，能够根据系统运转情况和要求进行飞轮转动惯量的设计,机械运转的三个阶段的能量及转速 1、起动阶段 WdWr0，E=WdWr0，原动件速度增大，并达到工作运转速度。 2、稳定运转阶段 动能保持稳定，WdWr=0，运转速度波动，但原动件平均速度保持稳定； 3、停车阶段 驱动力为零， 驱动功为零Wd=0，阻抗功消耗能量Wr=E，机械系统由
9、正常工作速度逐渐减速，直至停止。,取定轴转动构件为等效构件 保证等效构件和整个系统动能相等取Je为系统的等效转动惯量； 保证等效构件与整个系统瞬时功率相等取Me为系统的等效力矩。,取平动构件为等效构件 保证等效构件和整个系统动能相等me为系统的等效质量 保证等效构件与整个机械系统瞬时功率相等Fe为系统的等效力 。,机械运动方程的一般表达式,周期性速度波动及其调节 产生周期性速度波动的原因 一个运转周期，等效驱动力矩作的功等于等效阻抗力矩作的功； 运转周期内的任一时刻，等效驱动力矩作的功不等于等效阻抗力矩作的功。 盈功区：MdMr，输入功大于输出功，机械的动能增加，等效构件的角速度上升， 亏功区
10、：MdMr，输入功小于输出功，机械的动能减小，等效构件的角速度减小。 min与max,周期性速度波动调节 平均角速度m：一个运动周期内，角速度的平均值； 机械运转的速度不均匀系数：速度波动的绝对量与平均角速度的比值，表示机械运转的不均匀程度。,例题,已知某机械一个运动周期内阻力矩MrMr()如图。驱动力矩Md为常数，主动额定转速n800r/min，运动不均匀系数0.05，求所需飞轮的转动惯量。,求Wmax,1、求驱动力矩Md,能量守恒，动能不变,Md =(103/2+70/2)/2 =25,2、求各盈亏功 W1（2510）/2=7.5 W2(-70+25 ) /2=-22.5 W3= （251
11、0）=15,3、作能量指示图,Wmax= 22.5 ,0,第八章 平面连杆机构及其设计,平面四杆机构的类型和应用 平面四杆机构的基本知识 平面四杆机构的设计 要求：基本概念清晰，能够进行一般四杆机构的设计,平面四杆机构基本型式：铰链四杆机构 铰链四杆机构分为三种形式： 曲柄摇杆机构 双曲柄机构 双摇杆机构 四杆机构的演化： 转动副转化为移动副 取不同构件为机架 改变运动副尺寸 运动副元素逆换,平面四杆机构的基本知识 曲柄存在条件 1）连架杆与机架必有一杆为最短杆 2）最短杆与最长杆的杆长之和应小于或等于其余两杆的杆长之和。（杆长条件） 运用曲柄存在条件,急回特性 主动件等速回转，从动件的工作行
12、程速度慢，而回程速度快。 极位夹角:曲柄回转一周的过程中，曲柄与连杆两次共线位置所夹的锐角。 行程速比系数定义,压力角和传动角 压力角 :从动件受力方向与力作用点速度方向所夹的锐角； 传动角:压力角的余角； 传动角越大，有效分力Ft越大，对机构工作越有利。 设计时，应使min 曲柄与机架共线的两位置处出现的传动角中，必有一处为最小传动角min 最小传动角min对应最大压力角max,死点位置 从动件=0时，无论作用在机构主动件上的驱动力或驱动力矩有多大均不能使机构运动。 曲柄摇杆机构以摇杆为主动件！,平面四杆机构的设计图解法,b12,B1,B2,B3,b23,C1,C2,C3,c23,c12,机
13、构转化法（反转法）,C1,A,B,C,D,D,900 - q,2q,A,E,B,C,AC1=BC-AB,AC2=BC+AB,按照行程速比系数设计,第九章 凸轮机构及其设计,推杆的运动规律 凸轮轮廓曲线的设计 凸轮机构基本尺寸的确定 要求：基本概念清晰，能够运用反转法进行凸轮机构基本分析,凸轮机构的类型和名称 按凸轮形状 按推杆端部形式 按推杆运动形式及位置 按封闭形式 推杆的运动规律,凸轮轮廓曲线的设计 反转法: 假想给整个机构加一公共角速度- 凸轮相对静止不动 推杆一边随导轨以-绕凸轮轴心转动，一边沿导轨作预期的往复移动。 推杆尖顶的复合运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。 理论廓线与实际廓线、基圆等
14、的关系 反转法用于凸轮机构分析,习题9-7,s,s1,s1,s2,习题9-8,凸轮机构基本尺寸的确定 压力角： 推杆沿凸轮廓线接触点的法线方向与推杆速度方向之间所夹的锐角。 max 基圆半径和压力角的关系： 凸轮各参数（r0、e等）对压力角的影响,滚子半径的选择 出现尖点或失真的原因 出现尖点或失真应采取的措施 适当减少滚子半径或增大基圆半径； 修改推杆运动规律。,第十章 齿轮机构及其设计,掌握齿轮传动的啮合原理 齿廓啮合的基本理论 渐开线齿轮传动的特点 各种渐开线齿轮传动的特性 能熟练掌握齿轮的基本参数和几何尺寸的计算方法 要求：基本概念清晰，能进行基本尺寸计算和分析,齿廓啮合基本定律 互相
15、啮合传动的一对齿轮，任一位置时的传动比，都与其连心线O1O2被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段成反比。 由齿廓啮合基本定律推出的定比传动要求,啮合节点（节点） 两齿廓接触点处公法线nn与两轮连心线O1O2的交点P。 节点是两齿轮的相对瞬心 节圆（节线）：啮合节点在每个齿轮运动平面内的轨迹。 一对齿轮定比传动，可以看作两节圆在节点纯滚动 实际啮合点处的速度关系,渐开线的性质 1）发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的圆弧长度； 2）渐开线上任意点的法线必切于基圆； 3）渐开线距基圆越远的部分，曲率半径愈大； 4）渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆半径愈大，渐开线越平缓； 5）同一基圆
16、上任意两条渐开线，无论同向的还是反向，各点之间的距离相等； 6）基圆内无渐开线。,渐开线的极坐标参数方程,渐开线齿廓传动的特点 1. 传动比恒定不变； 2、渐开线齿廓间的正压力方向保持不变； 3、渐开线齿廓传动具有可分性。,渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 分度圆直径：d=mz 齿顶高： ha=ha*m 齿根高： hf=(ha*+c*)m 齿全高： h=ha+hf=(2ha*+c*)m 齿顶圆直径：da=d +2ha=(z +2ha*)m 齿根圆直径：df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m 基圆直径 ：db=dcos 周节：p= m 基(法)节：pb=pcos,分度圆齿厚,节圆直径(当中心距标准中心距a 时),传动比,标准中心距,顶隙,分度
