江苏大学803机械原理总复习提纲.

总复习平面机构的结构分析第一章一、运动副运动副：两构件直接接触形成的可动联接。按接触形式可分为低副和高副：低副包括转动副和移动副，具有2个约束，1个自由度；高副包括齿轮副和凸轮副，具有1个约束，2个自由度。二、平面机构的自由度机构自由度是指机构中各活动构件相对于机架的独立运动数目。计算公式为F=3n-2Pl-Ph计算机构自由度时应注意的几种情况1)复合铰链(CompoundHinge)由三个或三个以上构件组成的轴线重合的转动副称为复合铰链。由m个构件组成的复合铰链应含有(m-1)个转动副。2)局部自由度（多余自由度）1、局部自由度：在机构中常会出现一种与输出构件运动无关的自由度，称局部自由度（或多余自由度）。2、处理办法：在计算自由度时，拿掉这个局部自由度，即可将滚子与装滚子的构件固接在一起。3）虚约束RedundantConstraints1、虚约束：在机构中与其他运动副作用重复，而对构件间的相对运动不起独立限制作用的约束。2、处理办法：将具有虚约束运动副的构件连同它所带入的与机构运动无关的运动副一并不计。3、常见的虚约束：1)当不同构件上两点间的距离保持恒定，若在两点之间加上一个构件和两个转动副，虽不改变机构运动，但却引入一个虚约束。yx2）两构件组成的若干个导路中心线互相平行或重合的移动副。x1x2ABC1234x1x23）两构件组成若干个轴线互相重合的转动副。两个轴承支持一根轴只能看作一个转动副。4）在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链来传递运动，只有一组起独立传递运动的作用，其余各组常引入虚约束。增加一个齿轮，使机构增加一个虚约束三、机构具有确定运动的条件1、F0，当机构自由度和原动件数相等时，机构具有确定的运动。2、F0，但F原动件时,机构的运动不确定。3、当F0，但F原动件时，机构会遭到破坏.4、当F=0时，机构不能运动。１）机构自由度F≥1。2）原动件数目等于机构自由度F。平面机构具有确定运动的条件：四、平面机构的高副低代实质：以低副来代替高副高副低代的一般方法：在接触点两轮廓曲率中心处，用两个转动副联接一个构件来代替这个高副。O1O2AB124高副低代的几种特例O1(b)接触轮廓之一为直线(c)O1两接触轮廓为一点五、平面机构的结构分析杆组：不可再分的、自由度为零的运动链。杆组需满足的条件：F=3n－2PL＝0PL＝3n/2II级杆组：n＝2PL＝3III级杆组：n＝4PL＝6平面机构结构分析的步骤：1.去除局部自由度和虚约束，高副低代，并标出原动件。2.从远离原动件的地方开始，先试拆二级杆组，不行，再试拆n＝4的杆组。当分出一个杆组后，再次试拆时，仍需从最简单的二级杆组开始试拆，直到只剩下机架和原动件为止。*杆组的增减不应改变机构的自由度。3.判断机构的级别。第二章平面机构的运动分析1、速度瞬心：两作相对运动的刚体，其相对速度为零的重合点。绝对瞬心：两构件其一是固定的i构件和j构件瞬心的表示方法：Pij或Pji一、速度瞬心法相对瞬心：两构件都是运动的2、瞬心数目∵每两个构件就有一个瞬心∴根据排列组合有若机构中有k个构件，则21)-k(k1...2)-(k1)-(kN3、瞬心的求法1)根据瞬心定义直接求两构件的瞬心(a)以转动副联结的两构件的瞬心(b)以移动副联结的两构件的瞬心(c)以平面高副联结的两构件的瞬心2)根据三心定理求两构件的瞬心二、用速度瞬心法求构件的速度三、用相对运动图解法求机构的速度和加速度同一构件不同点之间的运动关系（刚体的平面运动=随基点的平动+绕基点的转动）若已知VA、VAVBAVBA•B•BAABVVV？？√√LABAB大小方向A•B•若已知aA、tBAnBAABaaaa？？√√2LABBA大小方向LABABaAaBAaB第三章平面连杆机构及其设计一、平面四杆机构的基本形式所有运动副均为转动副的平面四杆机构称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构的基本形式。1）曲柄摇杆机构：两连架杆中，一个为曲柄，而另一个为摇杆。2）双曲柄机构两连架杆均为曲柄。3）双摇杆机构两连架杆均为摇杆。根据两连架杆为曲柄或摇杆:二、转动副为整转副的充分必要条件铰链四杆运动链中，某一转动副为整转副的充分必要条件为：组成该转动副的两构件中必有一个构件为最短构件，且四个构件的长度满足杆长之和条件。铰链四杆机构类型的判断条件：1）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆机构。2）在满足杆长之和的条件下：（2）以最短杆为机架，则两连架杆为曲柄，该机构为双曲柄机构；（3）以最短杆的对边构件为机架，均无曲柄存在，即该机构为双摇杆机构。（1）以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄，另一连架杆为摇杆，即该机构为曲柄摇杆机构；三、行程速度变化系数从动件快行程的平均速度—————————————从动件慢行程的平均速度K=行程速度变化系数连杆机构从动件具有急回特性的条件1）原动件等角速整周转动；2）输出件具有正、反行程的往复运动；3）极位夹角θ0。=（180°+θ）/（180°-θ）因此，可通过分析机构中是否存在θ及其大小，来判断机构是否具有急回运动，以及急回的程度。四、平面机构的压力角和传动角1、机构压力角:机构中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受力点的速度方向间所夹的锐角，称为机构压力角，通常用α表示。2、传动角：压力角的余角，用γ表示。（1）对于Ⅰ曲柄摇杆机构,A、D处于C1、C2点的同侧，最小传动角出现在曲柄与机架重叠共线位置。（2）对于Ⅱ曲柄摇杆机构,A、D处于C1、C2点的两侧，最小传动角出现在曲柄与机架拉直共线位置。（3）对于Ⅲ曲柄摇杆机构,A、C1、C2三点共线，最小传动角出现在曲柄与机架拉直和重叠共线位置。3、最小传动角的确定五、机构的死点位置在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力的条件下，当机构处于传动角γ=0°（或α=90°）的位置下，无论给机构主动件的驱动力或驱动力矩有多大，均不能使机构运动，这个位置称为机构的死点位置。六、四杆机构的设计按给定行程速度变化系数设计四杆机构（1）曲柄摇杆机构（２）曲柄滑块机构一、凸轮机构的应用用途：载荷较小的运动控制。二、从动件常用运动规律等速1.0刚性低速轻载等加速等减速2.04.00柔性中速轻载余弦加速度1.574.93柔性中速中载正弦加速度2.006.28无高速轻载运动规律vmax(h/F)amax冲击特性适用范围(h2/F2)三、设计凸轮轮廓曲线－作图法1、尖底直动从动件盘形凸轮机构2、滚子直动从动件盘形凸轮机构3、平底直动从动件盘形凸轮机构四、凸轮机构的压力角和自锁αvF21220vetgresr0越小，压力角越大，结构紧凑，基圆越小，但过小，导致压力角超出许用值。四、滚子半径的选择,0Tr0,Tr0,TrTr'内凹外凸Tr'设计时要保证滚子半径小于理论廓线外凸部分的最小曲率半径。一、渐开线及渐开线齿廓1、渐开线的性质（1）NK=NA(2)渐开线上任一点的法线必与其基圆相切.(3)切点Ｎ为渐开线的曲率中心。渐开线离基圆越远,曲率半径就越大,渐开线越平直。(4)渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆越大，渐开线越平直，当基圆半径趋于无穷大时，渐开线成为斜直线。(5)基圆内无渐开线。2、渐开线的方程式κκκκθtginvrkbcosrk二、标准齿轮的尺寸标准齿轮——m、α、ha*、c*为标准值，具有标准的齿顶高和齿根高，且分度圆上的齿厚(S)等于齿槽宽(e)。公式：d、da、df、db、h、ha、hf三、渐开线齿轮传动的正确啮合条件2121mmm四、标准齿轮的安装2)(212121zzmrrrra分度圆相切的状态五、渐开线齿轮连续传动的条件重合度即baPBB211重合度的计算：)()(21'22'1121tgtgztgtgzPBBaaba与m无关,而与齿数有关,z1,z2,；a，。25.1a1.25PbB1B2PbK双齿啮合区双齿啮合区单齿啮合区a双齿啮合区长度K'Pb0.25Pb0.25Pb0.75Pb重合度表明同时参加啮合的轮齿对数的多少单齿啮合区长度：L1＝εαPb－2(εα－1)Pb双齿啮合区长度：L2＝2(εα－1)Pb六、渐开线齿廓的根切现象根切：刀具的齿顶线与啮合线的交点超过被切齿轮的极限点，刀具的齿顶将齿轮齿跟的渐开线齿廓切去一部分.渐开线标准齿轮不发生根切的最少齿数2*minsin2ahz标准zmin=17七、齿轮的变位将刀具相对加工标准齿轮时的位置远离或靠近轮坯中心来加工齿轮。1）不变的参数及尺寸有：m、z、α、ha*、c*、p、d、db、h；3）负变位时尺寸变化情况：2）正变位时尺寸变化情况：s↑、e↓、da↑、df↑、ha↑、hf↓，齿轮的强度↑与正变位时相反。1、变位齿轮与标准齿轮相比正变位：截取了离基圆较远的渐开线部位；负变位：截取了离基圆较近的渐开线部位。2、变位齿轮传动的类型1.零传动变位系数和的不同2.正传动3.负传动1)标准齿轮传动或零变位齿轮传动2)等变位齿轮传动八、平行轴斜齿圆柱齿轮传动1、正确啮合条件212121nnnnmm212121ttttmm2、重合度重合度＝端面重合度＋纵向重合度3、标准中心距cos2)(2)(2212121zzmzzmddant4、尺寸公式：d、da、df、db、h、ha、hf直齿圆锥齿轮传动用于传递相交轴间的回转运动，其轮齿分布在圆锥体上。九、直齿圆锥齿轮机构第六章轮系及其设计一、定轴轮系的传动比齿数的乘积所有各对齿轮的主动轮齿数的乘积所有各对齿轮的从动轮mBAABi)1(m为外啮合齿轮的对数转向：数外啮合次数画箭头二、周转轮系的组成及传动比1、组成行星轮行星架中心轮机架２、按自由度的数目分1)差动轮系（F=2）2)行星轮系（F=1）3、周转轮系的传动比周转轮系传动比的计算方法（转化机构法）周转轮系定轴轮系（转化机构）定轴轮系传动比计算公式求解周转轮系的传动比反转法三、复合轮系的传动比（１）将基本轮系区别开来（２）分别列出各个基本轮系传动比的方程式（３）找出各基本轮系之间的关系（４）将各基本轮系传动比方程式联立求解，得到复合轮系的传动比关键点：把复合轮系分为基本轮系首先找出各个单一的周转轮系：先找到行星轮（几何轴线位置不固定的齿轮），支撑行星轮的就是行星架，几何轴线与系杆重合且直接与行星轮相啮合的定轴齿轮就是中心轮重复上述过程,所有周转轮系剩余的由定轴齿轮所组成的部分就是定轴轮系.四、行星轮系各轮齿数和行星轮数的选择1.传动比条件2.同心条件3.装配条件4.邻接条件第九章平面机构的力分析一、移动副中的摩擦力1)j，减速或不动，自锁2)＝j，保持状态不变3)j，加速运动接触面法线根据力偶等效定律,Q与M合并成一合力Q’,大小为Q,作用线偏移距离为QMh1)h，减速,原来不动,无论多大,都不转动2)h＝，保持原来状态3)h，加速运动二、转动副中的摩擦力三、平面机构中转动副运动反力的确定第十章平面机构的平衡一、平衡的目的和分类•消除附加动压力、减小振动，改善工作性能和延长寿命(机构平衡的目的)。1)回转件的平衡2)机架上的平衡刚性回转件:可通过重新调整回转件上质量的分布,使其质心位于旋转轴线的方法来实现.一、质量分布在同一回转面内应在同一平面内加一质量,使其相应的离心力与原有质量所产生的离心力的合力等于零,达到平衡状态.静平衡：在任意位置保持静止，不会转动。条件：分布在回转件上各个质量的离心力的合力等于零或质径积的矢量和等于零。二、质量分布不在同一回转内动平衡：离心力系和合力和合力偶矩都等于零。条件:分布于该回转件上各个质量的离心力的合力等于零,同时离心力所引起的力偶的合力偶矩也等于零.对于轴向宽度较大的回转件,质量的分布不能近似地认为位于同一回转面内,应看作分布