機械原理期末復(fù)習(xí)PPT課件

1、機構(gòu)具有確定運動的條件 主動件數(shù)自由度 機構(gòu)被破壞F 0 主動件數(shù)自由度 機構(gòu)無規(guī)則運動 主動件數(shù)=自由度 機構(gòu)有確定運動機構(gòu)的主動件數(shù)機構(gòu)的自由度數(shù)機構(gòu)的主動件數(shù)機構(gòu)的自由度數(shù)機構(gòu)具有確定運動的條件就是F 0 桁架 構(gòu)件間無相對運動第1頁/共162頁計算機構(gòu)自由度時應(yīng)注意的問題 1.復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈數(shù)=構(gòu)件數(shù)-1兩個以上構(gòu)件同時在一處以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)接就構(gòu)成了復(fù)合鉸鏈第2頁/共162頁2.局部自由度n=3pl=3ph=1F=3n- 2pl - ph=2?n個別構(gòu)件所具有的，不影響其他構(gòu)件運動的自由度稱為局部自由度第3頁/共162頁 3.虛約束n=4pl=6ph=0F=3n-2pl - ph=0?

2、n不起獨立限制作用的約束稱為虛約束第4頁/共162頁去掉虛約束n=3pl=4ph=0F=3n- 2pl - ph=1軌跡重合第5頁/共162頁 公共約束F=(3-1)n-(2-1)pl由于運動副的特殊組合和特殊布置，使得機構(gòu)中所有構(gòu)件同時受到某些約束而喪失了一些獨立運動的可能性，一般就把這類約束稱為公共約束。第6頁/共162頁2.4 平面機構(gòu)的組成原理和結(jié)構(gòu)分析2.4.1 機構(gòu)的組成原理機構(gòu)=機架+主動件+從動件組F機構(gòu) =主動件數(shù)F從動件組=0F機構(gòu)=F機架+F主動件+F從動件組=0第7頁/共162頁F=3527=1F=1F=3223=0基本桿組基本桿組第8頁/共162頁基本桿組：不能再拆分

3、的自由度為零的構(gòu)件組稱為機構(gòu)的基本桿組(Assur Group)。任何機構(gòu)都可以看作是由若干個基本桿組依次連接于主動件和機架上而構(gòu)成的。機構(gòu)的組成原理：第9頁/共162頁級桿組的形式（五種） R-revolute pair P-prismatic pair PRPRPP RRR外內(nèi)外RRPRPR第10頁/共162頁級桿組的形式: n=4, pl =6特點: 1.有3個內(nèi)副，3個外副； 3+3=61+3=42.中間是1個三副構(gòu)件，外部是3個雙副構(gòu)件。第11頁/共162頁級桿組的形式：特點：有4個內(nèi)副 n=4, pl =6第12頁/共162頁機構(gòu)的級（表明機構(gòu)的復(fù)雜程度）機構(gòu)中桿組的最高級別即為機

4、構(gòu)的級級機構(gòu)：全部是級桿組級機構(gòu)：最高桿組是級桿組第13頁/共162頁除去機構(gòu)中的虛約束和局部自由度，算出機構(gòu)自由度并指出主動件；拆去主動件和機架；從與主動件相連接的運動副開始，向與機架相連接的運動副方向搜索，找出外運動副已知的級或級桿組；從與已拆下的前一級桿組相連接的運動副開始，重復(fù)上步過程，直至拆出全部基本桿組；根據(jù)所拆分出的基本桿組的最高級別，確定該機構(gòu)的級別。拆桿組的步驟第14頁/共162頁級機構(gòu)例題：分析牛頭刨床的結(jié)構(gòu)并確定該機構(gòu)的級別RPRRRP第15頁/共162頁第三章 平面機構(gòu)的運動分析 第16頁/共162頁瞬心的求法觀察法P12P12在無窮遠P12P12在公法線上第17頁/共

5、162頁三心定理作平面運動的三個構(gòu)件共有三個瞬心，它們位于同一直線上.KVk1Vk212第18頁/共162頁瞬心的應(yīng)用1314133431pppp1234lppp13P24p14p34p23p12lpppv1334313第19頁/共162頁123P12p13p231213122321122321213112ppppppppvllp第20頁/共162頁P23lpppvv1213121212p13p123第21頁/共162頁機構(gòu)運動分析的步驟：1. 畫出機構(gòu)簡圖，把各構(gòu)件和有關(guān)點編號；2. 拆分桿組；3. 對主動件進行運動分析，求出與其他構(gòu)件連接點處的運動參數(shù)；4. 從與

6、主動件聯(lián)接的構(gòu)件開始，找出外運動副已知的基本桿組對其分析；5. 若桿組中還有其他待求點，應(yīng)用剛體上任一點參數(shù)公式，求出各點的運動參數(shù)。第22頁/共162頁例：六桿機構(gòu)運動分析2xy13745968畫出機構(gòu)簡圖，把各構(gòu)件和有關(guān)點編號；第23頁/共162頁拆分桿組；1324278539652第24頁/共162頁分析（桿組調(diào)用）順序 1) 分析原動件，求出3點的運動參數(shù)； 2)已知2、3點的運動參數(shù)，分析RRR桿組，求出4點及1、2構(gòu)件的運動參數(shù)； 3) 以2、3位參考點，剛體上任一點的運動分析，求出5、8、7點的運動參數(shù)； 4) 已知2、5點的運動參數(shù)，分析RRP桿組，求出6點及4、5構(gòu)件的運動參

7、數(shù)； 5) 以5位參考點，剛體上任一點的運動分析，求出9點的運動參數(shù)第25頁/共162頁第五章 平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計第26頁/共162頁有曲柄的條件：（2 2）連架桿與機架連架桿與機架中必有一桿為最短桿。中必有一桿為最短桿。 最短桿條件最短桿條件（1 1）最短桿與最長桿的長度和小于或等）最短桿與最長桿的長度和小于或等于其余兩桿的長度和。于其余兩桿的長度和。 桿長條件桿長條件第27頁/共162頁1) 曲柄搖桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)的類型應(yīng)用應(yīng)用功能：連續(xù)轉(zhuǎn)動功能：連續(xù)轉(zhuǎn)動往復(fù)擺動往復(fù)擺動連架桿為最短桿連架桿為最短桿第28頁/共162頁2) 雙曲柄機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)功能：勻速轉(zhuǎn)動功能：勻速轉(zhuǎn)動非勻速轉(zhuǎn)動非

8、勻速轉(zhuǎn)動機架為最短桿機架為最短桿平行四邊形機構(gòu)應(yīng)用具有運動不確定性具有運動不確定性功能：勻速轉(zhuǎn)動功能：勻速轉(zhuǎn)動勻速轉(zhuǎn)動勻速轉(zhuǎn)動特例特例第29頁/共162頁應(yīng)用應(yīng)用鉸鏈四桿機構(gòu)若不滿足曲柄存在條件（若不滿足曲柄存在條件（1），），無論取哪個構(gòu)件無論取哪個構(gòu)件 作機架，都是雙搖桿機構(gòu)。作機架，都是雙搖桿機構(gòu)。3) 雙搖桿機構(gòu)功能：擺動功能：擺動擺動擺動連桿為最短桿連桿為最短桿滿足曲柄存在條件（滿足曲柄存在條件（1），但不滿足條件（），但不滿足條件（2）；）；第30頁/共162頁5.2.1.2 急回特性急回特性ABCDAB1C1DAB2C2DAB1C2DB2C1M曲柄搖桿機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)機構(gòu)的兩個極

9、限位置機構(gòu)的兩個極限位置曲柄與連桿共線的兩個位置曲柄與連桿共線的兩個位置極位夾角擺動范圍第31頁/共162頁21ttK 急回系數(shù)K急回特性急回特性C1B2AB1C2DM12K11KK2121K越大，急回特性越顯著越大，急回特性越顯著1K第32頁/共162頁MC1C2D36.1618012 . 112 . 118011kk2 . 1,4515km已知，：設(shè)計一曲柄搖桿機構(gòu)例第33頁/共162頁C1C2MA90B2AB1C2DC1MMD第34頁/共162頁本題的解有無窮多個abAC1abAC2221ACACa221ACACbC1C2MabAaB2B1D第35頁/共162頁5.2.1.3 壓力角與死

10、點無功分量有功分量21FF壓力角：從動件上所受驅(qū)動力方向與力的作用點速度方向的夾角。5040max越小，傳力性能越好F1F2vFABCD第36頁/共162頁 90傳動角4050min140130maxmaxmin傳動角CABDminCABDmaxADBC位置和minmax曲柄與機架共線的兩個位置曲柄與機架共線的兩個位置越接近90，傳力性能越好第37頁/共162頁的位置稱為死點位置）（或機構(gòu)處于090死點連桿與從動件共線的兩個位置連桿與從動件共線的兩個位置對于曲柄搖桿機構(gòu)，當搖對于曲柄搖桿機構(gòu)，當搖桿為主動件時，會出現(xiàn)兩桿為主動件時，會出現(xiàn)兩個死點位置。個死點位置。第38頁/共162頁0e偏心曲

11、柄滑塊機構(gòu)：0e對心曲柄滑塊機構(gòu)：曲柄條件：beaABCABCe曲柄條件：ba 無急回特性有急回特性ab壓力角死點位置：AB與BC共線 (滑塊為主動件)滑塊行程：s=2aab對心曲柄滑塊機構(gòu)與偏心曲柄滑塊機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)與偏心曲柄滑塊機構(gòu)第39頁/共162頁擺動導(dǎo)桿機構(gòu)：a b勻速轉(zhuǎn)動勻速轉(zhuǎn)動 非勻速轉(zhuǎn)動非勻速轉(zhuǎn)動第42頁/共162頁56 用圖解法設(shè)計連桿機構(gòu)M1M2N1N2E1E212P12P12轉(zhuǎn)動極（極）轉(zhuǎn)動極（極）12有向轉(zhuǎn)動角有向轉(zhuǎn)動角動平面由動平面由E1到到E2的位置過程中，動的位置過程中，動平面上任意一點都繞平面上任意一點都繞P12轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)12半角轉(zhuǎn)動法及其基本原理第43頁/共1

12、62頁M1M2N1N2P12m12n1212 12 N0M012/2轉(zhuǎn)動半角，為有向角轉(zhuǎn)動半角，為有向角M1P12始邊始邊M0P12終邊終邊N1P12始邊始邊N0P12終邊終邊第44頁/共162頁導(dǎo)引動平面由導(dǎo)引動平面由E1到到E2的位置的四桿機構(gòu)的設(shè)計的位置的四桿機構(gòu)的設(shè)計1. 求極點求極點2. 求轉(zhuǎn)動半角求轉(zhuǎn)動半角3. 剛化半角，半角繞極點轉(zhuǎn)動剛化半角，半角繞極點轉(zhuǎn)動4. 在半角始邊選動鉸鏈，在半角終邊選定鉸鏈在半角始邊選動鉸鏈，在半角終邊選定鉸鏈5. 順序連接各鉸鏈，并將順序連接各鉸鏈，并將動平面固結(jié)到連桿上，動平面固結(jié)到連桿上，得四桿機構(gòu)即為所求。得四桿機構(gòu)即為所求。設(shè)計步驟：設(shè)計步驟

13、：第45頁/共162頁M1M2N1N2P12m12n12M0N05.連接各構(gòu)件，將動平面固定連接各構(gòu)件，將動平面固定到連桿上到連桿上1.求極點求極點P122.求轉(zhuǎn)動半角求轉(zhuǎn)動半角12/2 3.剛化半角，剛化半角，繞極點繞極點P12轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動4.在始邊選動鉸鏈，在終在始邊選動鉸鏈，在終邊選定鉸鏈邊選定鉸鏈12/2第46頁/共162頁按給定兩連架桿的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)N1M1A0B0N2 M2 給定連桿平面序列位置問題轉(zhuǎn)化為相對運動原理第47頁/共162頁按給定兩連架桿的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)R122 2 A0B0M1N1M2N2 相對極和轉(zhuǎn)動半角求法相對極和轉(zhuǎn)動半角求法：1221沿A0 B0方向線

14、作-/2和-/2角，兩線交點即為相對極，夾角即為轉(zhuǎn)動半角第48頁/共162頁2 按給定兩連架桿的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)A0B0R12M2N2M1N12 第49頁/共162頁sA0M1M1M2B2B1A0R12212一連架桿轉(zhuǎn)過角，另一連架桿（滑塊）移動S距離2-s/2轉(zhuǎn)動極和轉(zhuǎn)動半角的求法轉(zhuǎn)動極和轉(zhuǎn)動半角的求法：過A0 作導(dǎo)路的垂線，由此作-/2和-s/2，兩線交點為極點，夾角為轉(zhuǎn)動半角第50頁/共162頁sM1M2B2B1A0R1222s一連架桿轉(zhuǎn)過角，另一連架桿（滑塊）移動S距離第51頁/共162頁第六章 凸輪機構(gòu)及其設(shè)計第52頁/共162頁圓稱為基圓為半徑的廓線的最小向徑基圓半徑，以凸輪理

15、論00rror0ABBCD滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)第53頁/共162頁從動件的基本運動規(guī)律稱為從動件運動規(guī)律關(guān)系的函數(shù)對凸輪轉(zhuǎn)角從動件位移)(ss22dsdsddss 類加速度)(類速度)(ss )(ss sdtdddsdtdsv222222)(sdtddsddtsda s0推程運動線圖ss 第54頁/共162頁等速運動規(guī)律00開始點vtva00結(jié)束點va0hs0hs 0 s速度突變產(chǎn)生剛性沖擊，適用于低速場合。第55頁/共162頁 2020220442hshshs 2002020204)(4)(2hshshhs等加速等減速運動ss sh2000020加速度突變產(chǎn)生柔性沖擊，適用于中速場合。第5

16、6頁/共162頁簡諧運動規(guī)律余弦加速度運動規(guī)律 0202000cos2sin2)cos1 (2hshshsss s0h有休止，有柔性沖擊；無休止，無沖擊。第57頁/共162頁 02000002sin2)2cos1 ()sin21(hshshs正弦加速度運動規(guī)律ss s0h沒有沖擊第58頁/共162頁凸輪輪廓曲線的設(shè)計的圖解法凸輪輪廓曲線的設(shè)計的圖解法基本方法：反轉(zhuǎn)法依 據(jù)：相對運動不變原理基本思想：設(shè)想給整個機構(gòu)加上一個與凸輪角速度大小不變而方向相反的轉(zhuǎn)動，此時，凸輪靜止不動，而從動件一方面隨機架相對凸輪以-的角速度繞凸輪軸轉(zhuǎn)動，另一方面又以原有的運動規(guī)律相對機架運動。第59頁/共162頁e已

17、知r0,偏心距e，1 1 偏置直動尖頂從動件盤形凸輪偏置直動尖頂從動件盤形凸輪12090 90 60 sr0e直動從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計直動從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計從動件的運動規(guī)律第60頁/共162頁1 1）作基圓）作基圓, ,偏心圓，從動件導(dǎo)路，按從動件的偏心圓，從動件導(dǎo)路，按從動件的運動規(guī)律標出各運動角運動規(guī)律標出各運動角2 2）將推程運動角和回程運動角等分并得到一）將推程運動角和回程運動角等分并得到一系列與基圓的交點。系列與基圓的交點。偏置直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計偏置直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計e120 90 90 60 s第61頁/共162頁e1234567893 3）過

18、交點作偏心圓的切線，沿偏心）過交點作偏心圓的切線，沿偏心圓的切線從基圓開始量從動件的位圓的切線從基圓開始量從動件的位移量，又得到一系列點移量，又得到一系列點1 1、2 2、3 3s12 345678 9偏置直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計偏置直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計第62頁/共162頁e4)4)用光滑曲線連接一系列點用光滑曲線連接一系列點1 1、2 2、3 3，得到凸輪輪廓，得到凸輪輪廓曲線。曲線。偏置直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計偏置直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計123456789第63頁/共162頁es2 2 偏置直動滾子從動件盤形凸輪偏置直動滾子從動件盤形凸輪120 90 9

19、0 60 第64頁/共162頁se直動滾子從動件盤形凸輪輪廓的繪制直動滾子從動件盤形凸輪輪廓的繪制120 90 90 60 滾子中心理論廓線第65頁/共162頁e直動滾子從動件盤形凸輪輪廓的繪制直動滾子從動件盤形凸輪輪廓的繪制s120 90 90 60 滾子中心理論廓線包絡(luò)線實際廓線第66頁/共162頁6.4 6.4 凸輪機構(gòu)設(shè)計中的凸輪機構(gòu)設(shè)計中的幾個基本問題幾個基本問題 從動件運動規(guī)律的確定方法 壓力角和自鎖 凸輪廓線曲率半徑和運動失真 凸輪機構(gòu)基本尺寸確定第67頁/共162頁6.4.2 凸輪機構(gòu)的壓力角和自鎖直動從動件力作用線方向與從動件速度方向所夾的銳角稱為壓力角。seresssesB

20、COCOPtg2200s0soCPBeFv|sOPOPP即與r0,e,s有關(guān)，且r0越大 越小第68頁/共162頁s0socpBe凸輪順時針方向轉(zhuǎn)動，從動件應(yīng)偏置于凸輪軸心左側(cè)；凸輪作逆時針方向轉(zhuǎn)動，從動件應(yīng)偏置于凸輪軸心的右側(cè)。偏心距偏心距e e 的確定的確定為了減小推程壓力角：第69頁/共162頁第七章 齒輪機構(gòu)及其設(shè)計第70頁/共162頁KNArbOkrk展角k壓力角kkkvk漸開線方程kkinvkkkkbktgrrcosFk第71頁/共162頁是齒輪的基本尺寸。寸分度圓，分度圓上的尺的點作一圓稱為過 20cosbdd 分度圓直徑直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)壓力角標準分度

21、圓標準壓力角rrb20第72頁/共162頁模數(shù)令mmp,mpzmddzp7.3.3.2 7.3.3.2 直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)模數(shù)標準rppzd 第73頁/共162頁fhah1齒頂高系數(shù)*aahh 25. 0頂隙系數(shù)*cc mhhhfa25. 2全齒高齒高及頂隙標準mhhaa齒頂高mchhaf)(*齒根高h第74頁/共162頁zmd 分度圓mhzmhddaaa)2(2*齒頂圓mchzmchddaaf)(2)(2齒根圓*標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算公式標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算公式按標準參數(shù)設(shè)計，且分度圓上齒厚與齒槽寬相等的齒輪稱為標準齒輪。標準齒輪mus21分度圓上

22、齒厚與齒槽寬第75頁/共162頁7.4 漸開線齒輪的嚙合傳動第76頁/共162頁 o1o2P 2br1brN1過兩齒廓接觸點的公法線過兩齒廓接觸點的公法線N1N2是是兩基圓的內(nèi)公切線兩基圓的內(nèi)公切線-P為定點為定點KN27.4.1 漸開線齒廓滿足齒廓嚙合基本定律121212211221brbrrrrPOPOirra1r2r傳動比為定值傳動比為定值第77頁/共162頁7.4.2 漸開線齒廓傳動的特點漸開線齒廓傳動的特點1. 嚙合線為一條定直線，嚙合角不變2、正壓力的方向和位置不變傳動的平穩(wěn)性（動力學(xué)特點）3、傳動比與中心距無關(guān) o1o2P 2br1brN1KN21r2r121212bbrrrri

23、21rra漸開線嚙合的可分性（運動學(xué)特點）第78頁/共162頁4 齒輪與齒條嚙合傳動cos:11brrPOv傳動比rbPN1raB2KB1O1r11vr,11rr齒輪與齒條嚙合的特點：節(jié)圓就是分度圓，嚙合角等于壓力角。第79頁/共162頁7.4.4 漸開線齒輪的嚙合傳動漸開線齒輪的嚙合傳動7.4.4.1 正確嚙合條件正確嚙合條件21bbpp2121, mm保證相鄰兩齒同側(cè)齒廓的法向齒距相等正確嚙合條件：第80頁/共162頁K121bpBB1B2B1o2o7.4.4.2 連續(xù)傳動條件連續(xù)傳動條件B1K=pnPn=pb嚙合過程：從動輪的齒頂圓與嚙合線的交點B1主動輪的齒頂圓與嚙合線的交點B2連續(xù)傳動條件：重合度第81頁/共162頁連續(xù)傳動條件 - 重合度的計算公式：2121PBPBBBcos2coszmrmpbb)()(212211tgtgztgtgzaa2o1br2br1ar2ar1N2N1B2B1oP1a2a第82頁/共162頁式中11arccosrrb111arccosabarr222arccosabarr第83頁/共162頁7.4.4.3 間隙條件間隙條件1221,usus2mus節(jié)圓與分度圓重合mzzrraa)(212121mcrrarracfafa*1221頂隙