機械原理總復習

1、1、自由度的計算 2、機構運動簡圖 3、高副低代 4、機構的結構分析,第一章,一、繪制機構運動簡圖步驟,分析機械的動作原理、組成情況和運動情況，確定其組成的各構件，何為原動件、機架、執(zhí)行部分和傳動各部分 沿著運動傳遞路線，逐一分析每兩個構件間相對運動的性質，以確定運動副的類型和數(shù)目 測量各運動副之間的尺寸，恰當?shù)剡x擇運動簡圖的視圖平面，按比例繪制運動簡圖。簡圖比例尺： l=實際尺寸 m / 圖上長度mm 檢驗機構是否滿足運動確定的條件,二、機構自由度的計算 運動鏈成為機構的條件：運動鏈相對于機架的自由度大于零，且原動件數(shù)目等于運動鏈的自由度數(shù)。 自由度計算公式： F=3n2PL PH 計算時應

2、正確識別和處理機構中存在的復合鉸鏈、局部自由度和虛約束。 復合鉸鏈：若有k個構件在同一處形成復合鉸鏈，則其轉動副的數(shù)目應為（k1）。 局部自由度：計算時將其去除。 虛約束：計算時。首先將引入虛約束的構件及其運動副除去不計，然后再計算。,三、機構的組成原理及其結構分析 1、平面機構的高副低代 高副低代的條件是： 代替前后機構的自由度完全相同：最簡單的方法是用一個含有兩個低副的虛擬構件來代替一個高副。 代替前后機構的瞬時速度和瞬時加速度不變。 高副低代的方法是： 用兩個轉動副和一個構件來代替一個高副，這兩個轉動副分別處在高副兩輪廓接觸點的曲率中心。 如果兩接觸輪廓之一為直線，那么因直線的曲率中心趨

3、于無窮遠，所以該轉動副演化成移動副。 如果兩接觸輪廓之一為一點，那么因點的曲率中心為零，所以曲率中心與該點重合。,綜上所述可知，高副低代的方法是： 用兩個轉動副和一個構件來代替一個高副，這兩個轉動副分別處在高副兩輪廓接觸點的曲率中心。 如果兩接觸輪廓之一為直線，那么因直線的曲率中心趨于無窮遠，所以該轉動副演化成移動副。, 如果兩接觸輪廓之一為一點，那么因點的曲率中心為零，所以曲率中心與該點重合。,2、機構組成原理與結構分析 機構的組成過程和機構的結構分析過程正好相反，前者是研究如何將若干個自由度為零的基本桿組依次連接到原動件和機架上，以組成新的機構，它為設計者進行機構創(chuàng)新設計提供了一條途徑；后

4、者是研究如何將現(xiàn)有機構依次拆成基本桿組、原動件及機架，以便對機構進行結構分類。,例題試計算圖示機構的自由度（若有復合鉸鏈、局部自由度或虛約束，必須明確指出）。并指出桿組的數(shù)目與級別以及機構級別。 （注：若自由度為1，則取A為主動副；若自由度為2，則取A和E為主動副）,F=3n 2PL PH =38 211 1=1,1、速度瞬心的求法 2、利用速度瞬心進行速度和角速度分析,第二章,1,2,3,1,試用瞬心法求機構在圖示位置時的2。,1、速度瞬心的求法 2、利用速度瞬心進行速度和角速度分析,第三章,一、平面四桿機構的基本形式及其演化,1、名詞,曲柄、搖桿、連架桿、連桿、整轉副、擺轉副,2、平面鉸鏈

5、四桿機構基本形式,曲柄搖桿機構 雙曲柄機構 雙搖桿機構,3、演化,通過改變構件的形狀及運動尺寸 通過改變運動副尺寸 通過取不同構件為機架 通過運動副元素逆換,1、曲柄存在的條件： (1)最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度和（桿長之和的條件） (2) 連架桿或機架之一為最短桿,二、平面四桿機構的一些基本知識,2、極位夾角、急回運動、行程速比系數(shù) 3、壓力角、傳動角、死點,實現(xiàn)已知運動規(guī)律,三、平面四桿機構的設計圖解法,實現(xiàn)構件給定位置,給定連桿兩組位置 給定連桿三組位置 給定任意標志線的三組對應位置,給定的行程速比系數(shù)K設計曲柄搖桿機構、曲柄滑塊機構、導桿機構,給定兩連架桿三組對應位置

6、,在鉸鏈四桿機構中，桿長如圖所示，構件1為原動件。 （1）判斷構件1能否成為曲柄； （2）用作圖法求出構件3的最大擺角； （3）用作圖法求出最小傳動角； （4）當分別固定構件1、2、3、4時，各獲得何種機構？,4、試作圖求出圖示飛機起落架機構ABCD的鉸鏈點B的具體位置。已知A、B1、C1三點共線，當AB處于AB2位置時，CD處于C2D位置。,1、凸輪機構的基本參數(shù)：基圓、偏距圓、位移、行程、轉角、壓力角、推程運動角、回程運動角、遠休止運動角、近休止運動角 2、凸輪輪廓曲線的設計：反轉法原理,第四章,1、漸開線的性質 2、直齒圓柱齒輪的基本計算公式：d、da、d、df、db、p、pb、s、e、

7、a 3、重合度的概念及重合度的計算 4、根切原因、不發(fā)生根切的最小齒數(shù) 5、變位齒輪的變位原理、最小變位系數(shù) 6、斜齒圓柱齒輪的尺寸計算,第五章,【例】一對正常齒制漸開線標準外嚙合直齒圓柱齒輪傳動中，已知：df1=38.75mm，m=2.5mm，=20, ha*=1，C*=0.25，i12=2.5，求：1）齒數(shù)z1、z2；2）基圓半徑rb1、rb2；3）輪2齒頂圓半徑ra2；4）當實際安裝中心距a=80.5mm時，嚙合角及節(jié)圓半徑r1、r2。,1、定軸輪系的傳動比計算 2、周轉輪系的傳動比計算 3、復合輪系的傳動比計算,第六章,輪系：由一系列彼此嚙合的齒輪組成的傳動機構，用于原動機和執(zhí)行機構之

8、間的運動和動力傳遞。 1、輪系的分類 定軸輪系、周轉輪系和混合輪系。周轉輪系又分為差動輪系（自由度為2）和行星輪系（自由度為1）。 2、定軸輪系的傳動比 傳動比大小, 主、從動輪的轉向關系 輪系中各輪幾何軸線均互相平行：用(1)m來確定，m為外嚙合對數(shù)。若計算結果為正，則說明主、從動輪轉向相同；否則說明相反。 輪系中齒輪的幾何軸線不都平行，但首尾兩輪的軸線互相平行：用箭頭法表示各輪轉向，但在計算結果中仍然用“” 、“”表示主、從動輪的轉向關系 輪系中首尾兩輪的幾何軸線不平行：轉向關系只能用箭頭表示在圖上。,3、周轉輪系的傳動比 基本思路：假想給整個輪系加上一個公共的角速度H，根據(jù)相對運動原理可

9、知，各構件之間的相對運動關系并不改變，但此時系桿的角速度為零，周轉輪系就轉化成了定軸輪系。 計算公式,注：周轉輪系轉化機構的傳動比i1nH計算結果中的正負號，僅僅表明在該輪系的轉化機構中，中心輪1和n的轉向之間的關系，絕不反映該周轉輪系中1輪和n輪的絕對轉向之間的關系。即周轉輪系中各輪的實際轉向關系，既不能用(-1)m來判定，也不能用畫箭頭的方法來判定，只能根據(jù)計算結果來判定。,4、混合輪系的傳動比 計算復合輪系傳動比的步驟是： （1）分輪系：將復合輪系分解為基本輪系 關鍵是將周轉輪系分離出來，其方法是：先找行星輪再找系桿（支承行星輪) 最后找中心輪（與行星輪嚙合） 復合輪系中可能有多個周轉輪

10、系，剩余的就是定軸輪系。 （2）列公式：分別列出基本輪系的傳動比計算公式 （3）找聯(lián)系：找基本輪系之間的聯(lián)系 （4）聯(lián)立求解：聯(lián)立求解方程組,【例】圖示輪系中，已知：z1=24，z2=z2=18， z3=z3=21， z4=63，z5=18， z6=z6=18，z7=54。求傳動比i17。,1,2,3,4,5,6,7,2,3,6,1、了解機械平衡的目的及其分類，掌握機械平衡的方法 2、熟練掌握剛性轉子的平衡設計方法，了解平衡實驗的原理和方法,第十章,一、靜平衡,適用條件：軸向寬度很小的回轉件（結構平衡和結構不平衡的討論）。 徑寬比D/b5的轉子（砂輪、飛輪、齒輪），可近似地認為其不平衡質量分布

11、在同一回轉平面內。 靜平衡條件：分布于轉子上的各個偏心質量的離心慣性力的合力為零或質徑積的向量和為零,對于靜不平衡的轉子，無論有多少個偏心質量，都可以適當?shù)卦黾右粋€平衡質量即可獲得平衡。經(jīng)過平衡后，總質心便與回轉軸線重合，即e=0。因此該回轉體可以在任何位置保持靜止，不會自己轉動。這種情況叫“靜平衡”,二、動平衡 適用對象：軸向尺寸較大（B/d5）的轉子，如內燃機中的曲軸和凸輪軸、電機轉子、機床主軸等都必須按動平衡來處理。 動平衡原理：預先選定兩個平面，根據(jù)力系等效原理，分別向兩平面分解，然后在兩平面內作平衡，則慣性力和慣性力矩都得到平衡。這兩個平面稱為平衡面。,m2I,m2II,不平衡質量分

12、解結果：,作圖法求解,空間力系的平衡,兩個平面匯交力系的平衡問題,m1II,m2II,作圖法求解,結 論 動平衡的條件：當轉子轉動時，轉子上分布在不同平面內的各個質量所產(chǎn)生的空間離心慣性力系的合力及合力矩均為零。這種平衡稱為“動平衡”。 對于動不平衡的轉子，無論有多少個偏心質量，都可以在任選的兩個平衡平面內各加或減一個合適的平衡質量即可使轉子獲得平衡。 由于動平衡同時滿足靜平衡條件，所以動平衡的轉子一定靜平衡；反之，經(jīng)過靜平衡的轉子不一定是動平衡的。,【例題1】有四個回轉質量m1=3kg、m26kg、m37kg、m49kg，它們位于同一回轉面A內，矢徑分別為r120mm，r212mm，r310

13、mm，r48mm，其間夾角依次互為90，如圖所示。今要求在回轉半徑rb10mm處加一平衡質量mb，試求mb及其矢徑rb與r1間的夾角大小。,m1,m2,m3,m4,r1,r2,r3,r4,質量1的質徑積為：,【解】,質量2的質徑積為：,質量3的質徑積為：,質量4的質徑積為：,m1r1,m2r2,m3r3,m4r4,mbrb,量得mbrb10kgmm 平衡質量mb1kg，與r1的夾角為0,1、等效力矩或等效力的求法 2、等效轉動慣量或等效質量的求法 3、飛輪轉動慣量的求法,第十二章,一、等效動力學模型的建立,對于單自由度的機械系統(tǒng)，只要知道其中一個構件的運動規(guī)律，其余所有構件的運動規(guī)律就可隨之求

14、得。因此，可把復雜的機械系統(tǒng)簡化成一個構件（稱為等效構件），建立最簡單的等效動力學模型，將使研究機械真實運動的問題大為簡化。 轉化原則：該系統(tǒng)轉化前后的動力學效果保持不變。即： 等效構件的質量或轉動慣量所具有的動能，應等于整個系統(tǒng)的總動能。 等效構件上的等效力、等效力矩所做的功或所產(chǎn)生的功率，應等于整個系統(tǒng)的所有力、所有力矩所做功所產(chǎn)生的功率之和。,1、等效力矩和等效力,若等效構件為繞定軸轉動的構件，則,若等效構件為移動件，則,若計算出的Me、Fe為正，則表示Me和、 Fe和v的方向一致，否則相反。,若等效構件為繞定軸轉動的構件，則,若等效構件為移動件，則,2、等效轉動慣量和等效質量,二、周期

15、性速度波動程度的衡量指標,三、產(chǎn)生周期性波動的原因,周期性變速穩(wěn)定運轉過程中，在一個運轉周期內，等效驅動力矩所做的功等于等效阻力矩所做的功。但在運轉周期內的任一時刻，等效驅動力矩做的功不等于等效阻力矩做的功，從而導致了機械運轉過程中的速度波動,Md,Mr,Md Mr,W為正時稱盈功 W為負時稱虧功,Emin,Emax,在一個周期內W為零,在一個運動循環(huán)內，驅動力矩和阻力矩所作的功分別為,當機器角速度最大時，機器做的功最大；當機器角速度最小時，機器做的功最小。,四、飛輪設計,飛輪設計的關鍵是根據(jù)機械的平均角速度和允許的速度不均勻系數(shù)來確定飛輪的轉動慣量。,定義：最大的盈功與最大虧功之差稱為最大盈虧功。即：,分析： W、n一定時，JF機械速度波動，達到調速的目的。但 JF，從而使飛輪過于笨重 W、 一定時， JF與n成反比，所