机械原理总复习

11机械原理总复习22要求要求¾遵守考场纪律；¾提早10分钟到场，按座位表入座，带考试证，书包集中放在讲台两侧；¾带齐作图仪器（三角板，量角器，圆规等）及计算器，考试时不能互相借用。33要求要求¾发试卷后，先写名字及成绩登记表上的序号，注意听主考教师的讲解。¾复习以笔记，作业为主，结合课堂上讲过的例题进行复习。441．基本概念：运动副，运动链，机构具有确定运动的条件，进行高副低代必须满足的条件等。2．基本公式：32LHFnPP=−−⎧⎪⎨⎪⎩复合铰链局部自由度虚约束第第22章章机构的结构分析机构的结构分析55第第22章章机构的结构分析机构的结构分析??4→⎧⎪→⎨⎪→⎩复合铰链如何计算?局部自由度什么时候有如何处理虚约束种常见情况。66第第22章章机构的结构分析机构的结构分析3.基本的解题方法（1）自由度计算——写公式，高副低代前计算自由度，并且要先找出复合铰链，确定转动副的数目，排除局部自由度及虚约束后再计算自由度。（2）高副低代（3）分解基本杆组——77第第22章章机构的结构分析机构的结构分析（4）确定机构的级别88例1.确定图示机构的自由度，并确定机构的级别。第第22章章机构的结构分析机构的结构分析99分析：机构中B处为局部自由度，没有虚约束，G处是复合铰链。去掉局部自由度后，机构中有7个活动构件，9个低副，2个高副。解：第第22章章机构的结构分析机构的结构分析1010解：（2）机构级别确定高副低代后的机构如图所示，具体拆出的三个基本杆组图所示。杆组的最高级别为Ⅲ级，故该机构的级别为Ⅲ级。第第22章章机构的结构分析机构的结构分析1111例2：计算图示机构的自由度（若存在复合铰链、局部自由度及虚约束请指出），并确定机构的级别（杆组必须画图表示并注明其级别）。第第22章章机构的结构分析机构的结构分析1212第第22章章机构的结构分析机构的结构分析13131．基本概念(1)速度瞬心的定义(绝对瞬心、相对瞬心)(2)瞬心的数目(3)瞬心位置的确定(4)三心定理第第33章章平面机构的运动分析平面机构的运动分析14142．基本公式(1).(2)用矢量方程图解法作机构的分析a)按同一构件上两点间的关系列方程b)按两构件重合点关系列方程(1)2NNK−=Va⎧⎨⎩第第33章章平面机构的运动分析平面机构的运动分析15153．基本解题方法（1）要列出矢量方程，分析各矢量的大小及方向；（2）V影像原理及a影像原理的运用；第第33章章平面机构的运动分析平面机构的运动分析1616（3）要符合多边形的运用；（4）要有方向，是对构件而言，所以下标要清楚。Va⎫⎬⎭图图ωε⎫⎬⎭ωε⎫⎬⎭Va⎫⎬⎭第第33章章平面机构的运动分析平面机构的运动分析1717（5）对符号有严格要求，上、下标要清楚、正确。（6）掌握用“扩大构件”的方法解题。第第33章章平面机构的运动分析平面机构的运动分析1818第第33章章平面机构的运动分析平面机构的运动分析例1、图示为四杆高副机构，已知构件3与机架4作纯滚动运动。试求各构件间的瞬心。1919第第33章章平面机构的运动分析平面机构的运动分析分析：本题的机构为高副机构，高副运动的瞬心在公法线上，已知条件说明了构件3相对4作纯滚动，因此瞬心在接触点处。解：此机构由四个构件组成，其瞬心数目为：由直观法判定四个瞬心：用三心定理可以找到瞬心：6个瞬心位置如图所示。2020第第33章章平面机构的运动分析平面机构的运动分析2121第第33章章平面机构的运动分析平面机构的运动分析例2、如图所示为一正弦机构，已知主动件2的角速度为常数），用速度和加速度多边形法求构件3、4的角速度、角加速度和构件4上各点的速度和加速度（不考虑比例尺的具体大小）。2222第第33章章平面机构的运动分析平面机构的运动分析分析：本题选B点为重合点，是不同构件上重合点的速度和加速度分析，本题有两种解法，滑块3是作平动。因此哥氏加速度为零。求解过程是首先写出重合点的速度和加速度方程式，然后再画出速度和加速度多边形图。解：（1）求因为构件4作直线运动，构件3，4之间没有相对转动，故构件3作平动。2323第第33章章平面机构的运动分析平面机构的运动分析分析：本题选B点为重合点，是不同构件上重合点的速度和加速度分析，本题有两种解法，滑块3是作平动。因此哥氏加速度为零。求解过程是首先写出重合点的速度和加速度方程式，然后再画出速度和加速度多边形图。解：（1）求因为构件4作直线运动，构件3，4之间没有相对转动，故构件3作平动。2424第第33章章平面机构的运动分析平面机构的运动分析2525第第33章章平面机构的运动分析平面机构的运动分析2626第第33章章平面机构的运动分析平面机构的运动分析27271．基本概念摩擦角、摩擦圆、当量摩擦系数，当量摩擦角、移动副总反力方向的确定、转动副总反力方向的确定。第第44章章平面机构的力分析平面机构的力分析28282.基本公式21arctanarctanvvfffFfvGϕϕ===⋅第第44章章平面机构的力分析平面机构的力分析2929/sin(1~)2vvvvffffffkfkθπ⎧⎪=⎪==⎨⎪⎪=⋅=⎩单一平面接触槽面接触半圆柱面接触第第44章章平面机构的力分析平面机构的力分析30303．基本解题方法21122)(1)3)Rω⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩1)写出相对角速度的方向判断该二力杆是受拉?还是受压?二力杆(即先要确定力的箭头方向!)对轴心的力矩方向与的方向相反第第44章章平面机构的力分析平面机构的力分析31311).;(2)2).3)ab⎧⎪⎧⎪⎪⎪⎨⎨⎪⎪⎩⎪⎪⎩从二力杆入手解题三力汇交于一点多杆机构有已知力作用的三力构件通过力矢量多力形来决定未知力的箭头方向;最后解决未知力(力矩)的问题.第第44章章平面机构的力分析平面机构的力分析3232（3）符号有严格要求，（4）要有简单的解题步骤：如：a.要写出示力体及力平衡方程以构件2为示力体：212121fRF−−−−−−摩擦力,F副反力,N法向反力1232420RRRFFF→→→++=第第44章章平面机构的力分析平面机构的力分析3333b.按c.21()dlMRABμ=−⋅JJJG?(/)FNmmμ=作力封闭多力形第第44章章平面机构的力分析平面机构的力分析3434第第44章章平面机构的力分析平面机构的力分析例1：图示为导杆机构，其中Q为生产阻力，设各接触表面的摩擦系数均为已知，且不计各构件的重力和惯性力，试分析各运动副的反力，并求应加在曲柄1的驱动力矩M。3535第第44章章平面机构的力分析平面机构的力分析分析：本题首先要确定各个杆件有几个受力，很明显滑块2受到两个力的作用，即1、3构件分别对滑块2的作用力，滑块2是二力杆，在分析中要从二力杆入手，而杆件3受3个力，因此从三力汇交于一点分析，而杆1受一对力和力偶的作用。然后分别以各个构件作为示力体分别进行分析。3636第第44章章平面机构的力分析平面机构的力分析解：各构件受力如图所示驱动力矩M的方向和曲柄1的运动方向一致。37371．基本概念：(1)机械效率、自锁现象(2)单个移动副的自锁条件(3)单个转动副的自锁条件(4)从效率的观点来看，机械的自锁条件第第55章章机械的效率和自锁机械的效率和自锁38382．基本公式：0ppη=第第55章章机械的效率和自锁机械的效率和自锁3939机组效率计算：123112212(1)(2)(3)/kkkrdppppppppηηηηηηηηη⎧=⋅⋅⎪+++⎪=⎨+++⎪⎪=⎩∑∑串联并联混联第第55章章机械的效率和自锁机械的效率和自锁40403．基本解题方法(1)通过考虑摩擦与不考虑摩擦两种情况，再利用，计算机构的瞬时效率。0QQη=第第55章章机械的效率和自锁机械的效率和自锁4141(2)已知道：P、、求：Q=？=？¾画出副反力的方向线¾分别以1、2两构件为示力体¾列出矢量方程，画矢量多变形可求Q¾运用正弦定理建立P与Q的关系式¾令=0，可求得，ϕαηϕ0/ppη=0p第第55章章机械的效率和自锁机械的效率和自锁4242(3)根据正行程的效率计算公式，可直接写出反行程的表达式如：斜面机构tantan()αηαϕ=+,tan()tanαϕηα−='0η≤即可求得自锁条件令αϕ≤第第55章章机械的效率和自锁机械的效率和自锁43431．基本概念：（1）平衡的目的是什么？（2）什么叫静平衡？静平衡的条件是什么？如何进行计算？（3）什么叫动平衡？动平衡的条件是什么？如何进行计算？第第66章章机械的平衡机械的平衡4444第第66章章机械的平衡机械的平衡45453．基本解题方法例1、在题图1所示的盘形转子中，有四个偏心质量位于同一回转平面内，其大小及回转半径分别第第66章章机械的平衡机械的平衡4646【分析】首先根据题目判断该转子是需要静平衡还是动平衡，再根据平衡条件列出平衡方程式，用矢量方程图解法求解。【解】根据静平衡条件有:取比例尺作质径积多边形，如图所示，可得第第66章章机械的平衡机械的平衡4747第第66章章机械的平衡机械的平衡48481．基本概念：(1)机械系统波动有哪两种？它们采用什么方法来调节？原理是什么？(2)飞轮应当安装在高速轴上，为什么？第第77章章机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节4949(4)了解建立机械系统等效动力学模型是所建立应遵循的原则（5）掌握Me、Je、me、Fe的计算方法eeeeFJMm⎫⎫⎬⎬⎭⎭瞬时功率相等动能相等第第77章章机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节50502．基本公式：maxminm2ω+ωω=maxminmω−ωδ=ωmax2m[]FeWJJΔ=−ωδmax22900[]FeWJJnΔ=−πδ第第77章章机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节5151第第77章章机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节5252例1、在一台用电动机作原动机的剪床机械系统中，电动机的转速为已知折算到电机轴上的等效阻力矩的曲线如图所示，电动机的驱动力矩为常数；机械系统本身各构件的转动惯量均忽略不计。当要求该系统的速度不均匀系数时，求安装在电机轴上的飞轮所需的转动惯量第第77章章机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节5353【分析】该题目首先要求出电动机的驱动力矩为常数的数值并画出该直线，找出各个交叉面积，求出在一个运动循环中的最大盈亏功，再利用计算公式求出安装在电机轴上的飞轮所需的转动惯量。【解】此题的等效构件为电动机的轴。1）求等效驱动力矩Med图中只给出了等效阻力矩的变化曲线，并知道电动机的驱动力矩为常数，但不知其具体数值。先求出以便求盈亏功，可根据功相等的原则，即：在一个周期内等效驱动力矩所做的功应等于等效阻力矩所消耗的功（输入功等于输出功）。先求出在一个周期内的总消耗功（输出功）：第第77章章机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节5454【解】一个周期内的输入功应为：则：2）求最大盈亏功在图中画出等效驱动力矩的直线，它与曲线之间所夹的各单元面积所对应的盈功或亏功分别为第第77章章机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节5555【解】从而求得最大盈亏功为（3）求飞轮的转动惯量电动机轴的平均角速度为则：第第77章章机械的运转及其速度波动的调节机械的运转及其速度波动的调节56561．基本概念：(1)铰链四杆机构的三种基本形式？(2)铰链四杆机构有曲柄的条件？(3)平面机构的演化方法？(4)第第88章章平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设计57572．基本公式：图8-26----对此图要熟练掌握11801180180kkkθθθ−⎧=⎪⎪+⎨+⎪=⎪−⎩DDD117p211221()222ABlBClACACACAClaaaACAClbbμμ⎧−−=×==⎪⎪⎨+⎪=×=⎪⎩第第88章章平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设计58583．基本解体方法用作图法设计四杆机构⑴已知连杆的二个或三个位置⑵已知连架杆的二个或三个位置（按两对对应角位移）⑶已知