機械原理復習題

1、華中科技大學機機 械械 原原 理理復復 習習華中科技大學0 緒論緒論：機構的組成要素（構件和運動副）構件與零件的區(qū)別構件與零件的區(qū)別運動副的概念及分類運動副的概念及分類1 平面機構具有確定運動的條件平面機構具有確定運動的條件復合鉸鏈復合鉸鏈局部自由度局部自由度虛約束虛約束機構自由度數(shù)機構自由度數(shù) F1F1原動件數(shù)目等于機構自由度數(shù)原動件數(shù)目等于機構自由度數(shù)F.F.機構自由度的計算：F=3n-2Pl-Ph機械、機器、機構定義機械系統(tǒng)特點，設計的原則華中科技大學2 連桿機構及其設計連桿機構及其設計有曲柄的條件有曲柄的條件有急回特性的條件有急回特性的條件壓力角、傳動角、死點壓力角、傳動角、死點鉸鏈四

2、桿機構鉸鏈四桿機構曲柄滑塊機構、曲柄滑塊機構、導桿機構導桿機構已知連桿位置已知連桿位置有急回特性的要求有急回特性的要求已知連架桿位置已知連架桿位置K，無急回的機構最大壓力角的位置存在死點的機構剛化反轉法*已知圓周上的點找圓心基本機構基本機構設計的共性問題設計的共性問題設計方法設計方法類型判斷條件圓周角與圓心角華中科技大學3 凸輪機構及其設計凸輪機構及其設計從動件運動規(guī)律從動件運動規(guī)律基本尺寸設計基本尺寸設計凸輪輪廓設計（圖解法）凸輪輪廓設計（圖解法）四種基本運動規(guī)律特性偏置方位的確定、壓力角、滾子半徑反轉法設計偏置滾子從動件凸輪機構的壓力角和位移分析華中科技大學4 齒輪機構及其設計齒輪機構及其

3、設計漸開線的性質直齒輪、斜齒輪重合度的概念變位齒輪機構的三種類型變位系數(shù)的選擇及尺寸計算與標準齒輪的異同齒廓嚙合基本定律齒廓嚙合基本定律基本參數(shù)和尺寸計算基本參數(shù)和尺寸計算直齒輪嚙合傳動直齒輪嚙合傳動斜齒輪斜齒輪正確嚙合的條件正確嚙合的條件連續(xù)傳動的條件連續(xù)傳動的條件變位齒輪變位齒輪與直齒輪的區(qū)別與直齒輪的區(qū)別當量齒輪當量齒輪華中科技大學5 齒輪系及其設計齒輪系及其設計定軸輪系定軸輪系周轉輪系周轉輪系復合輪系復合輪系分清輪系所有主動輪齒數(shù)連乘積所有主動輪齒數(shù)連乘積所有從動輪齒數(shù)連乘積所有從動輪齒數(shù)連乘積=i1k1kwwn1nk 1k 21k32HkH1HkH1Hk1z.zzz.zzi = =

4、= = =w ww ww ww ww ww w分列方程聯(lián)立求解華中科技大學6 其他機構其他機構運動系數(shù)z2)2z(KK22tt110112 = =w w w w = = = 間歇機構的種類及特點鎖止弧的作用鎖止弧的作用槽輪機構機構的組合的概念螺旋機構與萬向聯(lián)軸節(jié)的特點棘輪機構動停比的調節(jié)方法華中科技大學執(zhí)行機構運動規(guī)律設計方法及機構的運動循環(huán)圖的作用舉例說明：采用不同的功能原理，必然導致采用不同的工藝動作工藝動作設計的 不相同，設計出的機構運動方案也就不相同；不同的機構可實現(xiàn)同一工藝動作，滿足同樣的使用要求；采用不同的工藝動作，可滿足相同的功能原理 。7 機構系統(tǒng)運動方案設計機構系統(tǒng)運動方案設

5、計華中科技大學機構選型機構選型1）滿足工藝動作及其運動規(guī)律的要求。 高副機構、低副機構、注意約束在機構中的作用、 適當設置調整環(huán)節(jié)。2）機構的運動鏈要短 。3）機構的傳力性能要好。 傳動角（壓力角）、防止自鎖 、慣性力平衡。4）動力源的選擇應有利于簡化機構和改善運動質量 。 電機（交流電機、直流電機、伺服電機、步進電機、交流變頻電機）、內燃機、液壓馬達、氣動馬達。8 機構創(chuàng)新設計華中科技大學機構構型的創(chuàng)新設計方法機構構型的創(chuàng)新設計方法機構構型的變異創(chuàng)新設計機構的擴展機構局部結構的改變機構的移植與模仿華中科技大學基于組成原理的機構創(chuàng)新設計基于組成原理的機構創(chuàng)新設計基本桿組：把機構中最后不能再拆的

6、自由度為零的構件組稱為機構的基本桿組。拆分基本桿組方法拆分基本桿組方法除去局部自由度、虛約束，計算機構的自由度，指定主動件。拆桿組。先試拆級桿組，如不可能，再試拆桿組。桿組的增減不應改變機構的自由度。根據(jù)所拆桿組的最高級別，確定該機構的級別。機構的結構分析就是將已知機構分解為主動件、機架和基本桿組。華中科技大學9 機機構構系系統(tǒng)統(tǒng)的的動力學設計動力學設計，在運動中所產生的慣性力和慣性力矩可以在構件本身加以平衡。 而對機構中作往復運動和平面復合運動往復運動和平面復合運動的構件，在運動中產生的慣性力和慣性力矩則不能 在構件本身加以平衡，必須對整個機構設法平衡。機構平衡的原理：在對機構進行平衡時，就

7、是運用增加平衡質量的方法使機構的質心 S落在機架上并且固定不動。 。為此需使機構的質心恒固定不動，而達到完全 平衡的目的。利用平衡質量平衡機構平衡機構平衡華中科技大學飛輪轉動慣量的計算飛輪轉動慣量的計算 Nmaxw wm JF = 2或或 JF = 900Nmax nm 22當 過小時， JF很大，飛輪過于笨重當Nmax及 一定時， JF與 w2m成反比，因此飛輪應盡量安裝在高速軸上，以減小JF。最大盈虧功的求法周期性速度波動的調節(jié)方法（安裝飛輪） 機械出現(xiàn)盈功時，飛輪以動能的形式存儲能量； 機械出現(xiàn)虧功時，飛輪釋放其存儲的能量。習題分析習題分析 機構具有確定運動機構具有確定運動,因為主動件數(shù)

8、等于機構自由度數(shù)因為主動件數(shù)等于機構自由度數(shù)F 。局部自由度局部自由度虛約束虛約束第一章機構確定運動條件第一章機構確定運動條件F=3 7 2 9 1=2復合鉸鏈復合鉸鏈ABF EDCG題題1-2(a)局部自由度局部自由度虛約束虛約束 機構具有確定運動機構具有確定運動,因為主動件數(shù)等于機構自由度數(shù)因為主動件數(shù)等于機構自由度數(shù)F 。EABCDO FGHF=3 6 2 8 1=1題題1-2(b)F=3 92 12 2=1題題1-3：（a）凸輪齒輪凸輪齒輪同一構件同一構件 局部自由度局部自由度復合鉸鏈復合鉸鏈ABCDEF（b）F=3 52 7=1F=3 92 12 2=1局部自由度局部自由度復合鉸鏈復

9、合鉸鏈題題1-3：EABCDFGHIJK（c）ABCDEFGHCD=EF=GH（d）虛約束虛約束復合鉸鏈復合鉸鏈F=3 52 7=1題題1-3：F=3 82 11 1=1(f) F=3 52 7=1ABCDFGH EIJKM(e)FGH虛約束虛約束DCD D D C C C E E E EBA（f）D D D C C C E E E 虛約束虛約束D D D C C C E E E 虛約束虛約束FGH虛約束虛約束復合鉸鏈復合鉸鏈復合鉸鏈復合鉸鏈第二章第二章連桿機構連桿機構2-2（1）曲柄搖桿機構）曲柄搖桿機構AB的尺寸范圍的尺寸范圍:0lAB 15mm, （2）雙曲柄機構）雙曲柄機構AB的尺寸范

10、圍的尺寸范圍:45 lAB 55mm, （3）雙搖桿機構）雙搖桿機構AB的尺寸范圍的尺寸范圍:15lAB45mm, 55 lABa = rcos / r1 =22.42(1)采用正傳動采用正傳動;r1 =20.33mm, r2 =40.67mm (2)采用標準斜齒輪傳動采用標準斜齒輪傳動,a= (z1+z2)=61mmmn2cos =10.38w w1w w2N1N2o2o1rb2rb1ra2B2B1ra1實際嚙合線實際嚙合線 a= = 1.72= 1.72B1B2 Pn解解 a=180mm, rb1=56.38mm, rb2=112.76mm, ra1=64mm, ra2=124mm題題4-

11、9B1B2=20mmPb= mcos =11.8mm題題4-14（1）L=r=32mm，w w=v刀刀/r=1/16=0.0625 rad/s ；（2）L=36.8mm，w w=1/16=0.0625 rad/s ；rf=31.8mm，rb=30.07mm , ra=40.8mm （3）r=v刀刀/ w w= mz , z=2412中線xm分度圓分度圓(中線)節(jié)線節(jié)線Oa= (z1+z2) = 231.9mm mn2cos 題題4-18 = =0.31 bsin mnP127,4-19:a= (z1+z2) = 44mm mn2cos =12.24第五章第五章齒輪系齒輪系5-1圖圖2 1235

12、 44 566 1 2 w w4w wzz42 z5 z6z1z2z z z z4 5 6 1 = = =65題5-1滾刀左旋滾刀左旋5-2圖圖3 12455 66 滾刀滾刀2 33 w w5w wzz53 z6 z刀刀z2z3z z z1z5 6 2 = = =2516解解題5-2解解31H23 45-4圖圖n1nHn4nH=(1)2 z3 z4z1z318 11024 28 16556= = 16556n4=0，代入上式，代入上式n1nH= 1 = = i1H 10956iH1= = nHn1 56109題5-42 213H5-6圖：圖：122 3= +n1nHn3nH z2 z3z1z2

13、30 3040 20 98= =n3=0，代入上式，代入上式 98n1nH= 1 = = i1H 18解解iH1= = 8 nHn1題題5-61H23 451 2 35-9圖：圖：解解=(1)1 n2nHn4nH z3 z4z2z330 10050 20= = 3 (1)n2n1 z1z2 = = = 503053(2)= = = n5n1z1z5206013(3)解得：解得：= +9=i14 n1n4由由2 、3、3 、4組成組成F=2的行星輪系，的行星輪系，由由1 、2組成定軸輪系，組成定軸輪系，由由1、5組成定軸輪系，組成定軸輪系，題題5-9典型例題分析典型例題分析例例 計算圖示輪系的傳

14、動比計算圖示輪系的傳動比iH1， 并確定哪個構件是輸出桿并確定哪個構件是輸出桿H 及其轉向。已知各輪齒數(shù)及其轉向。已知各輪齒數(shù)z1=1， z2 = =40 ，z z2 2= =2424， z3= =72，z z3 3= =1818，z4= =114 ，蝸桿左旋，轉向蝸桿左旋，轉向n1如圖示。如圖示。圖7-2圖7-2解：解：( (1) 定軸輪系定軸輪系(2) 周轉輪系周轉輪系 B 為系桿為系桿H(3) 混合輪系混合輪系例例 圖示輪系中，已知圖示輪系中，已知z1= =z3= =z 4= =z 4 = =20，z2= =80，z5= =60， 求：求：i1B，并確定并確定B 的轉向。的轉向。圖7-3

15、(2)解：解：(1)(3)B 的轉向為的轉向為。例例如圖所示，已知n3=200r/min，nH=12r/min，z1=80，z2=25，z2=35，z3=20和n1的轉向，試計算圖示的周轉輪系中軸1與軸3的傳動比。1223341H輸入輸出例例 已知各輪齒數(shù)， 求傳動比i1H1、分析輪系的組成 1，2，2，3定軸輪系 1，4，3，H周轉輪系 2、分別寫出各輪系的傳動比 定軸輪系 ： 213223113) 1(=ZZZZiww周轉輪系 ： 311313) 1(=ZZiHHHwwww3、找出輪系之間的運動關系 =3311wwww4、聯(lián)立求解： 32321131111ZZZZZZZZiHH=ww122

16、4H335H為輸出件例例：電動卷揚機減速器Z1=24，Z2=48，Z2=30，Z3=90,Z3=20，Z4=30，Z5=80,求i1H（H，5為一整體） （一）1，2-2，3，H周轉輪系 3，4，5定軸輪系 （二） 21323113) 1(=ZZZZiHHHwwww355353=ZZiww=533wwwwH（三）（四）聯(lián)立 311=Himin/14501rn =min/77.4631145011rinnHH=得解：解：將各已知量代入式有 上式中，負號表明上式中，負號表明n1與與n3的轉向相反。的轉向相反。例圖示為組合機床動力滑臺中使用的差動輪系，已知：zl=20、z2=24、z2=20、z3=24，轉臂H沿順時針方向的轉速為16.5 r/min。欲使輪1 的轉速為940 r/min，并分別沿順時針或反對針方向回轉，求輪3的轉速和轉向。解：解：（1）當轉臂H與輪