機(jī)械原理總復(fù)習(xí)

1、1、自由度的計(jì)算2、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3、高副低代4、機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析,第一章,一、繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖步驟,分析機(jī)械的動(dòng)作原理、組成情況和運(yùn)動(dòng)情況，確定其組成的各構(gòu)件，何為原動(dòng)件、機(jī)架、執(zhí)行部分和傳動(dòng)各部分沿著運(yùn)動(dòng)傳遞路線，逐一分析每?jī)蓚€(gè)構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，以確定運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目測(cè)量各運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸，恰當(dāng)?shù)剡x擇運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的視圖平面，按比例繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。簡(jiǎn)圖比例尺： μl=實(shí)際尺寸 m / 圖上長(zhǎng)度mm檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)是否滿足運(yùn)動(dòng)確定的條

2、件,二、機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件：運(yùn)動(dòng)鏈相對(duì)于機(jī)架的自由度大于零，且原動(dòng)件數(shù)目等于運(yùn)動(dòng)鏈的自由度數(shù)。自由度計(jì)算公式： F=3n－2PL － PH計(jì)算時(shí)應(yīng)正確識(shí)別和處理機(jī)構(gòu)中存在的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。復(fù)合鉸鏈：若有k個(gè)構(gòu)件在同一處形成復(fù)合鉸鏈，則其轉(zhuǎn)動(dòng)副的數(shù)目應(yīng)為（k－1）。局部自由度：計(jì)算時(shí)將其去除。虛約束：計(jì)算時(shí)。首先將引入虛約束的構(gòu)件及其運(yùn)動(dòng)副除去不計(jì)，然后再計(jì)算。,三、機(jī)構(gòu)的組成原理及其結(jié)構(gòu)分析

3、1、平面機(jī)構(gòu)的高副低代高副低代的條件是：◆ 代替前后機(jī)構(gòu)的自由度完全相同：最簡(jiǎn)單的方法是用一個(gè)含有兩個(gè)低副的虛擬構(gòu)件來代替一個(gè)高副。◆ 代替前后機(jī)構(gòu)的瞬時(shí)速度和瞬時(shí)加速度不變。高副低代的方法是：◆ 用兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)構(gòu)件來代替一個(gè)高副，這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副分別處在高副兩輪廓接觸點(diǎn)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(yuǎn)，所以該轉(zhuǎn)動(dòng)副演化成移動(dòng)副?！?如果兩接觸輪廓之一為一點(diǎn)，那么因點(diǎn)的曲率中心為零，

4、所以曲率中心與該點(diǎn)重合。,綜上所述可知，高副低代的方法是：◆ 用兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)構(gòu)件來代替一個(gè)高副，這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副分別處在高副兩輪廓接觸點(diǎn)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(yuǎn)，所以該轉(zhuǎn)動(dòng)副演化成移動(dòng)副。,◆ 如果兩接觸輪廓之一為一點(diǎn)，那么因點(diǎn)的曲率中心為零，所以曲率中心與該點(diǎn)重合。,2、機(jī)構(gòu)組成原理與結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)的組成過程和機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析過程正好相反，前者是研究如何將若干個(gè)自由度為零的基本桿組依次

5、連接到原動(dòng)件和機(jī)架上，以組成新的機(jī)構(gòu)，它為設(shè)計(jì)者進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了一條途徑；后者是研究如何將現(xiàn)有機(jī)構(gòu)依次拆成基本桿組、原動(dòng)件及機(jī)架，以便對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分類。,〖例題〗試計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度（若有復(fù)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(jí)別以及機(jī)構(gòu)級(jí)別。 （注：若自由度為1，則取A為主動(dòng)副；若自由度為2，則取A和E為主動(dòng)副）,,,,,,F=3n － 2PL － PH =3×8 －2×1

6、1 －1=1,1、速度瞬心的求法2、利用速度瞬心進(jìn)行速度和角速度分析,第二章,,,,,1,2,3,,ω1,試用瞬心法求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)的ω2。,1、速度瞬心的求法2、利用速度瞬心進(jìn)行速度和角速度分析,第三章,一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及其演化,1、名詞,曲柄、搖桿、連架桿、連桿、整轉(zhuǎn)副、擺轉(zhuǎn)副,2、平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)基本形式,,曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu),3、演化,通過改變構(gòu)件的形狀及運(yùn)動(dòng)尺寸通過改變運(yùn)動(dòng)副尺寸通過取不同

7、構(gòu)件為機(jī)架通過運(yùn)動(dòng)副元素逆換,,1、曲柄存在的條件：(1)最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度和（桿長(zhǎng)之和的條件）(2) 連架桿或機(jī)架之一為最短桿,二、平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本知識(shí),2、極位夾角、急回運(yùn)動(dòng)、行程速比系數(shù)3、壓力角、傳動(dòng)角、死點(diǎn),實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律,,三、平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)——圖解法,實(shí)現(xiàn)構(gòu)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(biāo)志線的三組對(duì)應(yīng)位置,給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑

8、塊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),,給定兩連架桿三組對(duì)應(yīng)位置,,在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，桿長(zhǎng)如圖所示，構(gòu)件1為原動(dòng)件。（1）判斷構(gòu)件1能否成為曲柄；（2）用作圖法求出構(gòu)件3的最大擺角；（3）用作圖法求出最小傳動(dòng)角；（4）當(dāng)分別固定構(gòu)件1、2、3、4時(shí)，各獲得何種機(jī)構(gòu)？,4、試作圖求出圖示飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)ABCD的鉸鏈點(diǎn)B的具體位置。已知A、B1、C1三點(diǎn)共線，當(dāng)AB處于AB2位置時(shí)，CD處于C2D位置。,,1、凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)：基圓、偏距圓、位移、行

9、程、轉(zhuǎn)角、壓力角、推程運(yùn)動(dòng)角、回程運(yùn)動(dòng)角、遠(yuǎn)休止運(yùn)動(dòng)角、近休止運(yùn)動(dòng)角2、凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)：反轉(zhuǎn)法原理,第四章,1、漸開線的性質(zhì)2、直齒圓柱齒輪的基本計(jì)算公式：d、da、d＇、df、db、p、pb、s、e、a3、重合度的概念及重合度的計(jì)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(jì)算,第五章,【例】一對(duì)正常齒制漸開線標(biāo)準(zhǔn)外嚙合直齒圓柱齒輪傳動(dòng)中，已知：df1=38.75mm，

10、m=2.5mm，α=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(dāng)實(shí)際安裝中心距a′=80.5mm時(shí)，嚙合角α′及節(jié)圓半徑r1′、r2′。,1、定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算2、周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算3、復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算,第六章,輪系：由一系列彼此嚙合的齒輪組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞。1、輪系的分類定軸輪系

11、、周轉(zhuǎn)輪系和混合輪系。周轉(zhuǎn)輪系又分為差動(dòng)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(dòng)比⑴ 傳動(dòng)比大小,⑵ 主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向關(guān)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(duì)數(shù)。若計(jì)算結(jié)果為正，則說明主、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向相同；否則說明相反?！糨喯抵旋X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(zhuǎn)向，但在計(jì)算結(jié)果中仍然用“＋” 、“－”表示主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系◆輪系中首尾兩輪的幾何

12、軸線不平行：轉(zhuǎn)向關(guān)系只能用箭頭表示在圖上。,3、周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比⑴基本思路：假想給整個(gè)輪系加上一個(gè)公共的角速度－ωH，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理可知，各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系并不改變，但此時(shí)系桿的角速度為零，周轉(zhuǎn)輪系就轉(zhuǎn)化成了定軸輪系。⑵計(jì)算公式,注：周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比i1nH計(jì)算結(jié)果中的正負(fù)號(hào)，僅僅表明在該輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中，中心輪1和n的轉(zhuǎn)向之間的關(guān)系，絕不反映該周轉(zhuǎn)輪系中1輪和n輪的絕對(duì)轉(zhuǎn)向之間的關(guān)系。即周轉(zhuǎn)輪系中各輪的實(shí)際轉(zhuǎn)向關(guān)系

13、，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(jì)算結(jié)果來判定。,4、混合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算復(fù)合輪系傳動(dòng)比的步驟是：（1）分輪系：將復(fù)合輪系分解為基本輪系關(guān)鍵是將周轉(zhuǎn)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(fù)合輪系中可能有多個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，剩余的就是定軸輪系。（2）列公式：分別列出基本輪系的傳動(dòng)比計(jì)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

14、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(dòng)比i17。,,,,,,,,,,,,,,,,,×,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,3,4,5,6,7,2',3',6',1、了解機(jī)械平衡的目的及其分類，掌握機(jī)械平衡的方法2、熟練掌握剛性轉(zhuǎn)子的平衡設(shè)計(jì)方法，了解平

15、衡實(shí)驗(yàn)的原理和方法,第十章,一、靜平衡,適用條件：軸向?qū)挾群苄〉幕剞D(zhuǎn)件（結(jié)構(gòu)平衡和結(jié)構(gòu)不平衡的討論）。 徑寬比D/b≥5的轉(zhuǎn)子（砂輪、飛輪、齒輪），可近似地認(rèn)為其不平衡質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)。 靜平衡條件：分布于轉(zhuǎn)子上的各個(gè)偏心質(zhì)量的離心慣性力的合力為零或質(zhì)徑積的向量和為零,對(duì)于靜不平衡的轉(zhuǎn)子，無論有多少個(gè)偏心質(zhì)量，都可以適當(dāng)?shù)卦黾右粋€(gè)平衡質(zhì)量即可獲得平衡。經(jīng)過平衡后，總質(zhì)心便與回轉(zhuǎn)軸線重合，即e=0。因此該回轉(zhuǎn)體可以

16、在任何位置保持靜止，不會(huì)自己轉(zhuǎn)動(dòng)。這種情況叫“靜平衡”,二、動(dòng)平衡適用對(duì)象：軸向尺寸較大（B/d＜5）的轉(zhuǎn)子，如內(nèi)燃機(jī)中的曲軸和凸輪軸、電機(jī)轉(zhuǎn)子、機(jī)床主軸等都必須按動(dòng)平衡來處理。動(dòng)平衡原理：預(yù)先選定兩個(gè)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(nèi)作平衡，則慣性力和慣性力矩都得到平衡。這兩個(gè)平面稱為平衡面。,,m2I,,m2II,不平衡質(zhì)量分解結(jié)果：,,,,,,作圖法求解,空間力系的平衡,,兩個(gè)平面匯交力系的平衡問題,,m

17、1II,,m2II,作圖法求解,結(jié) 論 ◆ 動(dòng)平衡的條件：當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子上分布在不同平面內(nèi)的各個(gè)質(zhì)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(dòng)平衡”。 ◆ 對(duì)于動(dòng)不平衡的轉(zhuǎn)子，無論有多少個(gè)偏心質(zhì)量，都可以在任選的兩個(gè)平衡平面內(nèi)各加或減一個(gè)合適的平衡質(zhì)量即可使轉(zhuǎn)子獲得平衡。 ◆ 由于動(dòng)平衡同時(shí)滿足靜平衡條件，所以動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)子一定靜平衡；反之，經(jīng)過靜平衡的轉(zhuǎn)子不

18、一定是動(dòng)平衡的。,【例題1】有四個(gè)回轉(zhuǎn)質(zhì)量m1=3kg、m2＝6kg、m3＝7kg、m4＝9kg，它們位于同一回轉(zhuǎn)面A內(nèi)，矢徑分別為r1＝20mm，r2＝12mm，r3＝10mm，r4＝8mm，其間夾角依次互為90º，如圖所示。今要求在回轉(zhuǎn)半徑rb＝10mm處加一平衡質(zhì)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(zhì)量1的質(zhì)徑積為：,【解】,質(zhì)量2的質(zhì)徑積為：,質(zhì)量

19、3的質(zhì)徑積為：,質(zhì)量4的質(zhì)徑積為：,m1r1,m2r2,m3r3,m4r4,mbrb,量得mbrb＝10kgmm平衡質(zhì)量mb＝1kg，與r1的夾角為0°,1、等效力矩或等效力的求法2、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或等效質(zhì)量的求法3、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的求法,第十二章,一、等效動(dòng)力學(xué)模型的建立,對(duì)于單自由度的機(jī)械系統(tǒng)，只要知道其中一個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其余所有構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就可隨之求得。因此，可把復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)化成一個(gè)構(gòu)件（稱為等效構(gòu)件），建立

20、最簡(jiǎn)單的等效動(dòng)力學(xué)模型，將使研究機(jī)械真實(shí)運(yùn)動(dòng)的問題大為簡(jiǎn)化。轉(zhuǎn)化原則：該系統(tǒng)轉(zhuǎn)化前后的動(dòng)力學(xué)效果保持不變。即：◆ 等效構(gòu)件的質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所具有的動(dòng)能，應(yīng)等于整個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)能。◆ 等效構(gòu)件上的等效力、等效力矩所做的功或所產(chǎn)生的功率，應(yīng)等于整個(gè)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(gòu)件為繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件，則,若等效構(gòu)件為移動(dòng)件，則,若計(jì)算出的Me、Fe為正，則表示Me和ω、 Fe和v的方向一致，

21、否則相反。,若等效構(gòu)件為繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件，則,若等效構(gòu)件為移動(dòng)件，則,2、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效質(zhì)量,二、周期性速度波動(dòng)程度的衡量指標(biāo),三、產(chǎn)生周期性波動(dòng)的原因,周期性變速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，在一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期內(nèi)，等效驅(qū)動(dòng)力矩所做的功等于等效阻力矩所做的功。但在運(yùn)轉(zhuǎn)周期內(nèi)的任一時(shí)刻，等效驅(qū)動(dòng)力矩做的功不等于等效阻力矩做的功，從而導(dǎo)致了機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的速度波動(dòng),,,φT,φT,,,,,,,,,Md,Mr,MdMr,△W為正時(shí)稱盈功△W為負(fù)時(shí)稱虧功

22、,,,△Emin,,,△Emax,在一個(gè)周期內(nèi)△W為零,在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，驅(qū)動(dòng)力矩和阻力矩所作的功分別為,當(dāng)機(jī)器角速度最大時(shí)，機(jī)器做的功最大；當(dāng)機(jī)器角速度最小時(shí)，機(jī)器做的功最小。,,四、飛輪設(shè)計(jì),飛輪設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是根據(jù)機(jī)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(zhuǎn)動(dòng)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(shí)，JF↑→δ↓→機(jī)械速度波動(dòng)↓，達(dá)到調(diào)速的目的。但δ↓↓→ JF↑↑，從而使飛輪過

23、于笨重◆ [W]、 δ一定時(shí)， JF與n成反比，所以為減小飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，最好將飛輪安裝在機(jī)械的高速軸上,（當(dāng)JC＜＜JF時(shí)）,,能量指示圖求[W]：任意繪制一水平線，向下畫箭頭表示虧功，向上畫箭頭表示盈功，箭頭長(zhǎng)度與陰影面積相等。由于循環(huán)始末的動(dòng)能相等，故能量指示圖為一個(gè)封閉的臺(tái)階形折線。則最大盈虧功等于指示圖中最低點(diǎn)到最高點(diǎn)之間的高度值。,最大盈虧功的計(jì)算,,,,,,,,,,,a,b,c,d,e,a',f1,f2,f3,f4