《机械原理》课程总结和复习

《机械原理》课程总结和复习2012年05月31日第一篇机构的组成与分析篇★第二章平面机构的结构分析★第三章平面连杆机构的运动分析★第四章平面机构的力分析第二篇基本机构及其设计篇★第五章平面连杆机构及其设计★第六章凸轮机构及其设计★第七章齿轮机构及其设计▲第八章间歇运动机构及其设计※第九章空间连杆机构及机器人机构▲第十章实现其他功用的机构简介第三篇机构组合系统及设计篇★第十一章轮系及其设计※第十二章机构组合与创新设计※第十三章机械系统运动方案的设计第四篇机械系统动力学★第十四章机械系统动力学★第十五章机械的平衡设计与实验北京理工大学机械与车辆工程学院TheoryofMachinesandMechanisms★重点讲授▲介绍为主※自学为主第一章绪论第一节机械原理的研究对象☆第二节机械设计的一般过程第三节机械原理课程的地位和作用北京理工大学机械与车辆工程学院TheoryofMachinesandMechanisms第二章平面机构的结构分析第一节基本概念☆第二节机构运动简图☆第三节平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件☆☆☆第四节平面机构的组成原理与结构分析☆☆TheoryofMachinesandMechanisms第一节平面机构的运动分析概述第二节用速度瞬心法对机构进行速度分析☆☆第三节用相对运动图解法对机构进行运动分析☆☆☆第四节用解析法对机构进行运动分析（自学）TheoryofMachinesandMechanisms第三章平面机构的运动分析第一节平面连杆机构的特点与基本型式☆第二节平面连杆机构的基本性质☆☆第三节平面连杆机构的设计☆☆☆第五章平面连杆机构及其设计TheoryofMachinesandMechanisms第一节概述第二节从动件的运动规律☆第三节凸轮轮廓曲线的设计☆☆第四节凸轮机构的压力角及基本尺寸的确定☆☆第五节凸轮机构的受力分析（自学）第六章凸轮机构及其设计TheoryofMachinesandMechanisms第七章齿轮机构及其设计第一节齿轮机构的分类及应用第二节齿廓啮合的基本定律☆第三节渐开线齿廓及其啮合特性☆☆第四节渐开线标准直齿圆柱齿轮基本参数和几何尺寸的计算☆☆☆第五节渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动☆☆☆第六节渐开线齿轮的加工及根切现象☆☆第七节变位齿轮的概念☆第八节变位齿轮传动的设计☆第九节平行轴斜齿圆柱齿轮机构☆第十节交错轴斜齿圆柱齿轮机构☆第十一节圆锥齿轮机构☆第十二节蜗杆传动机构☆北京理工大学机械与车辆工程学院TheoryofMachinesandMechanisms第十一章轮系及其设计第一节轮系及其分类第二节定轴轮系传动比的计算☆第三节周转轮系传动比的计算☆☆☆第四节混合轮系传动比的计算☆☆☆第五节轮系的功能及其应用第六节轮系的效率（自学）第七节行星轮系的设计（自学）第八节其它类型的行星轮系简介（自学）北京理工大学机械与车辆工程学院TheoryofMachinesandMechanismsTheoryofMachinesandMechanisms第四章平面机构的力分析第一节平面机构的力分析概述第二节机构的动态静力分析☆☆第三节考虑摩擦的机构力分析☆☆☆第四节自锁机构的分析与设计☆TheoryofMachinesandMechanisms第一节作用在机械上的力及机械的运转过程第二节机械系统的动力学模型☆☆☆第三节机械系统的运动方程及其求解☆第四节周期性速度波动及其调节☆☆☆第五节非周期性速度波动的调节第十四章机械系统动力学第一节概述第二节刚性转子的平衡设计☆☆第三节刚性转子的平衡实验☆第四节平面机构的平衡（自学）TheoryofMachinesandMechanisms第十五章机械的平衡设计与实验结合课堂教学，开设3个实验：①机构运动简图的测绘【第二章平面机构的结构分析】②齿轮范成原理实验【第七章齿轮机构及其设计】③动平衡实验【第十五章机械的平衡设计与实验】结合课堂教学，共布置10次作业：课外作业及实验的成绩占总成绩的20%。考试成绩：考试成绩占总成绩的80%。北京理工大学机械与车辆工程学院TheoryofMachinesandMechanisms第一章绪论第一章绪论第一节机械原理的研究对象☆第二节机械设计的一般过程第三节机械原理课程的地位和作用北京理工大学机械与车辆工程学院TheoryofMachinesandMechanisms第一章绪论第一节机械原理的研究对象研究的对象——机械机械的三属性：从组成观点：人为的实物的组合体从运动观点：各个部分之间都具有确定的相对运动从功、能观点：具有机械能与其它形式能的转变或作有用功北京理工大学机械与车辆工程学院TheoryofMachinesandMechanisms第一节机械原理的研究对象机械：泛指“机器”和“机构”机器——具有上述三属性内燃机：热能机械能电动机：电能机械能工作机：完成有益的机械功机构——具有上述前二属性北京理工大学机械与车辆工程学院TheoryofMachinesandMechanisms第一章绪论第一章绪论第一节机械原理的研究对象机器与机构的区别在于：机器同时产生运动和能的变化，它的目的是利用或转换机械能；而机构只产生运动的变化，它的目的是传递或变换运动。构件：机器中的运动单元体机构：是把一个或几个构件的运动，变换成其他构件所需的具有确定运动的构件系统※一部机器中可以包括不同种类的许多机构而一种机构可以出现在不同的机器中北京理工大学机械与车辆工程学院TheoryofMachinesandMechanisms第二章平面机构的结构分析第二章平面机构的结构分析第一节基本概念☆第二节机构运动简图☆第三节平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件☆☆☆第四节平面机构的组成原理与结构分析☆☆TheoryofMachinesandMechanisms第二章平面机构的结构分析第一节基本概念一、构件与运动副二、运动链和机构TheoryofMachinesandMechanisms1．构件2．运动副3．自由度和约束4．运动副的分类1．运动链2．机构1）根据运动副提供的约束数目分2）按照组成运动副两构件间的相对运动分3）按接触特性分4）按相对运动特性分两构件直接接触而又能产生一定型式的相对运动的联接第二章平面机构的结构分析第一节基本概念第二节机构运动简图机构运动简图——用运动副代表符号和简单线条来反映机构运动的简图机构示意图——若图形不按精确的比例绘制，仅仅为了表达机械的结构特征TheoryofMachinesandMechanisms比例尺：μ＝实际物理量/图中值【物理量单位/mm】长度比例尺：μL＝运动尺寸的实际长度/图上所画的长度【m/mm或mm/mm】第二章平面机构的结构分析第一节基本概念第二节机构运动简图第三节机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件一、平面机构的自由度★二、机构具有确定运动的条件★三、计算平面机构自由度时应注意的事项★TheoryofMachinesandMechanisms第二章平面机构的结构分析第一节基本概念第二节机构运动简图第三节平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件TheoryofMachinesandMechanisms＝3n（2PL＋PH）－＝F3n－2PL－PH平面机构自由度的计算公式：机构具有确定运动的条件是：机构的原动件数目＝机构的自由度的数目（F）计算平面机构自由度时应注意的事项：复合铰链——两个以上的构件同在一处以转动副相联接局部自由度——不影响整个机构运动的构件自由度虚约束——对机构运动实际上不起限制作用的约束几种典型复合铰链TheoryofMachinesandMechanisms第二章平面机构的结构分析2个转动副2个转动副，1个移动副2个转动副，2个移动副复合铰链复合铰链复合铰链移动副移动副移动副445第二章平面机构的结构分析常见的几种形式：①轨迹重合②轴线相互重合（转动副轴线重合）③导路相互平行（移动副导路平行）④对称部分（机构存在对运动起重复约束作用）TheoryofMachinesandMechanisms几种常见的虚约束TheoryofMachinesandMechanismsa）转动副的虚约束b）移动副的虚约束c）高副机构的虚约束d）不起限制作用的虚约束e）等距点产生的虚约束第二章平面机构的结构分析第一节基本概念第二节机构运动简图第三节平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件第四节平面机构的组成原理与结构分析一、杆组分析二、机构的组成原理三、高副低代★四、平面机构的结构分析★TheoryofMachinesandMechanisms第二章平面机构的结构分析a）两偏心圆盘（永久替代）1）曲面—曲面b）任意两曲面（瞬时替代）2）曲面—尖点3）曲面—平面TheoryofMachinesandMechanisms第二章平面机构的结构分析1）平面高副机构的结构分析步骤：①除去机构中的局部自由度和虚约束，再计算机构的自由度；确定原动件②进行高副低代，画出其瞬时代替的机构③进行结构分析，从远离原动件的一端，依次拆出构件，确定各子链的杆组级别④确定机构的级别TheoryofMachinesandMechanisms第二章平面机构的结构分析2）平面低副机构的结构分析（康拜因清除机）步骤：①计算机构的自由度②进行结构分析，从远离原动件的一端，依次拆出构件，确定各子链的杆组级别③确定机构的级别TheoryofMachinesandMechanisms第三章平面机构的运动分析第一节平面机构的运动分析概述第二节用速度瞬心法对机构进行速度分析☆☆第三节用相对运动图解法对机构进行运动分析☆☆☆第四节用解析法对机构进行运动分析（自学）TheoryofMachinesandMechanisms第三章平面机构的运动分析第一节平面机构的运动分析概述第二节用速度瞬心法对机构进行速度分析一、瞬心的基本概念TheoryofMachinesandMechanisms第三章平面机构的运动分析2)1(2kkCNk平面机构瞬心的数目1）两构件组成运动副时瞬时位置的确定——直接法2）两构件间无运动副直接联接——间接法（三心定理）瞬心位置的确定第一节平面机构的运动分析概述第二节用速度瞬心法对机构进行速度分析一、瞬心的基本概念二、用瞬心法进行机构的速度分析TheoryofMachinesandMechanisms第三章平面机构的运动分析例1：铰链四杆机构已知：各构件的尺寸，ω1=常数，φ1求：ω3=？TheoryofMachinesandMechanisms第三章平面机构的运动分析1234∨∨∨P12P23P34∨∨P13P24∨P143pp1ppp1334131413LLv133413142pppp1313341314ppppLLω1ABCDP14P12P34P23ω3P13P241234vP1=vP3=vP13vP13φ11234∨∨∨P12P23P34∨∨P13P24∨P14例2：曲柄滑块机构已知：各构件的尺寸，ω1=常数，φ1求：滑块3的移动速度VC=V3=？TheoryofMachinesandMechanisms第三章平面机构的运动分析C31ppp131413vvLvABC1234P14P12P34∞P23P13vP13vP13=v3=vCω1P34∞例3：高副机构已知：各构件的尺寸，ω2=常数求：构件2、3的角速度比ω2/ω3=？TheoryofMachinesandMechanisms第三章平面机构的运动分析123∨∨P21P32∨P313pp2ppp3231322132LLv32213231pppp32LL第一节平面机构的运动分析概述第二节用速度瞬心法对机构进行速度分析第三节用相对运动图解法对机构进行运动分析一、相对运动图解法的基本原理二、相对运动图解法在机构运动分析中的应用三、机构运动分析中应注意的若干问题TheoryofMachinesandMechanisms第三章平面机构的运动分析第一节平面机构的运动分析概述第二节用速度瞬心法对机构进行速