沈航2010机械原理课程内容总结

第3章平面机构的运动分析●速度瞬心的数目、类型及其位置●三心定理及速度瞬心在速度分析中的应用矢量方程图解法的基本知识例2：ω3=ω1P13P14/P13P34第4、第5章总结●考虑摩擦时机构的受力分析：移动副：平面摩擦●机械效率的计算方法η=Wr/Wd=F0/F转动副：GfFV斜面摩擦正行程：F＝Gtan(α+φ)反行程：F＝Gtan(α-φ）′总反力与G大小相等，方向相反；恒切于摩擦圆，其产生的力矩总是与构件的运动方向相反。机械自锁条件的确定：驱动力作用于摩擦角之内或割于摩擦圆，或η≤0第7章机械的运转及其速度波动的调节1、周期性机械速度波动的原理及调节方法周期性速度波动利用飞轮来调节非周期性速度波动利用调速器调节。●2.飞轮的调速原理飞轮的转动惯量与平均角速度、速度不均匀系数的关系。第6章机械的平衡基本概念：静平衡、动平衡极其相关条件ΔWmax--------最大盈亏功的确定JF≥ΔWmax/(ωm2[δ]）。或JF≥900ΔWmax/(nm2π2[δ]）第8章平面连杆机构及其设计有关四杆机构的一些基本知识●铰链四杆机构有曲柄的条件●急回运动及行程速比系数●传动角及死点平面四杆机构的设计（图解法）例3：说明各机构的类型名称。分别画出各机构图示位置的传动角。并说明b）、c）机构是否具有急回特性，如没有，应该如何改进?γγγ解:2、压力角1、基圆半径3、推杆的位移4、凸轮的转角●凸轮机构的基本参数凸轮轮廓曲线的设计（反转法）；●凸轮机构基本尺寸的确定。（压力角、基圆半径、滚子半径、平底尺寸）第9章凸轮机构及其设计例4:图示一偏心直动滚子从动件盘形凸轮机构，试标出其基圆半径r0、压力角αA、αB,推杆的位移和凸轮的转角。αAαBSδr0第10章齿轮机构及其设计1．渐开线的特点2．渐开线的函数及渐开线方程式3．渐开线齿廓的啮合特点●4．标准齿轮的几何尺寸、中心距●5．齿轮正确啮合条件●7.连续传动条件6．轮齿的啮合过程8.变位齿轮传动及其斜齿圆柱齿轮传动的基本知识齿轮的基本计算公式:d=mzda=m(z+2ha*)df=m(z-2ha*-2c*)db=dcosα=dacosαaρ=rsinα=rasinαaa=m(z1+z2)/2a′cosα′=acosαP=πmPb=πmcosαs=e=πm/2斜齿轮基本计算公式:mt=mn/cosβd=mz/cosβZv=Z/cos3βa=m(z1+z2)/2cosβεα=B1B2/pb=[z1(tanαa1－tanα′)+z2(tanαa2－tanα′)]/(2π)c=c*m+(a′-a)第11章齿轮系及其设计●复合轮系的传动比计算1）正确划分轮系；2）分别列出算式；3）进行联立求解。先找周转轮系先找行星轮OA1B32C43.液压泵的机构运动简图课堂练习：1.偏心圆盘机构AB2.偏心块机构例：绘制偏心圆盘机构运动简图ABCD1234书后习题：小型压力机1。认清机架、原动件、从动件（输出件）2。判别运动副数量和类型3。合理选择投影面4。选择比例尺5。绘制简图机构运动简图(6/6)机构高副数目-hP机构中低副的数目-lP机构中活动构件数n-机构自由度；-F--23PPnFhl平面机构自由度计算公式：§2-5机构自由度的计算举例1）铰链四杆机构F＝3n－(2pl＋ph)＝3×3－2×4－0＝112342）铰链五杆机构F＝3n－(2pl＋ph)＝3×4－2×5－0＝212345机构自由度的计算(2/7)3）曲柄滑块机构F＝3n－(2pl＋ph)＝3×3－2×4－0＝14）凸轮机构F＝3n－(2pl＋ph)＝3×2－2×2－1＝1134789101118ABCD,3）内燃机机构F＝3n－(2pl＋ph)＝3×6－2×7－3＝1机构自由度的计算(4/7)OACDFBE1523464）鄂式破碎机F＝3n－(2pl＋ph)＝3×5－2×7－0＝1n=3；Pl=4Ph=1F=3n-2Pl-Ph=0机构不能运动课堂练习：简易冲床设计方案改进机构自由度的计算(5/7)绘制左图的机构运动简图，并计算自由度；判定该机构的运动状态是否合理？如果不合理，如何改进？改进方案n=4；Pl=5Ph=1F=3n-2Pl-Ph=1机构具有确定相对运动F=原动件数机构自由度的计算(6/7)F＝3n－(2pl＋ph)＝3×5－2×6－0＝3机构自由度的计算(7/7)F＝3n－(2pl＋ph)＝3×5－2×7－0＝15.绘制P145页图8-5b）的机构运动简图OAB1234机构运动简图(3/6)OAB123AA4A7.绘制图示机构的运动简图OBA1234机构运动简图(5/6)例:1)F=3*8-(2*10+1)-1=2F=3*7-2*10=12)F=3*6-(2*8+1)=13)4)5)6)F=3*5-(2*7+1-1)=1F=3*5-2*7=1F=3*8-(2*12-1)=1课堂练习：计算牛头刨床机构自由度，并确定机构的级别机构的自由度F=3n-(2pl+ph)=3*5-2*7=11)构件5为原动件：Ⅱ级机构2)构件2为原动件：Ⅲ级机构第2章典型例题计算机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度及虚约束，应指出。已知CDFE为菱形。n=10,pl=14,ph=1,F’=1,p’=1F=3n-(2pl+ph-p’)-F’=3*10-(2*14+1-1)-1=1n=5,pl=5,ph=2,P’=0,F’=1F=3*5-(2*5+2+0)-1=2第2章思考题1.构成机构的要素是和；构件是机构中的单元体,零件是单元体。2.运动副元素是指。3.在平面机构中若引入一个高副将引入个约束，而引入一个低副将引入个约束。4.什么是运动副？5.平面运动副的最大约束数为，最小约束数为。机构具有确定运动的条件是？6.什么是复合铰链？什么是局部自由度？什么是虚约束？在计算机构自由度时如何处理？7.何谓基本杆组？如何确定杆组的级别和机构的级别？选择不同的原动件对机构级别有无影响？课堂练习：1、求出构件3上C点的速度2、确定构件3的角速度ω3ω3=ω1P13P14/P13P342341P24P13P12P34P23P14E223pv3Ev例3-3求出构件3的角速度和E点的速度231332312223ppppvp2231323123ppppEpvE1331233MN例3-4:图示为齿轮传动,已知齿轮1、2的节圆半径r1、r2和构件3的角速度ω3，试求出机构的所有瞬心及构件2的角速度和M、N点的速度P13P23P12（1）速度分析例3-4:求构件2和3的角速度和角加速度1234ABCD1CBBCVVV大小：ABl1？方向：.pbc速度多边形比例尺μv=（m/s）/mmp:速度多边形极点pbVvBbcVvCBpcVvCBCvBCCBlbclV2CDvCDClpclV3顺时针顺时针？⊥CD⊥AB⊥BC.pbc1234ABCD1EeEBBEVVV大小：ABl1方向：？⊥AB⊥EB？速度影像：△bce∽△BCE，且角标顺序方向一致求构件2上E点的速度peVvEBEl2（2）加速度分析1234ABCD1E加速度多边形比例尺μa=（m/s2）/mmp’:加速度多边形极点.p’tCBnCBBtCnCCaaaaaa大小：方向：CDl23?ABl21BCl22?CD⊥CDBACB⊥BCb’n’c’n’’e’CBtCBla2CDaCDtClcnla'''3逆时针逆时针''epaaE加速度影像：△b’c’e’∽△BCE，且角标顺序方向一致CBalcn''''cpaaC课堂练习:已知图示机构各构件尺寸以及构件1的角速度ω1,试求VC、VD、ω2、α2和aC、aD。解:CBBCVVV大小：ABl1？方向：？pbcbcVvCBpcVvC方向向右BCvBCCBlbclV2逆时针利用速度影象原理求解VDdpdVvD2)加速度分析1)速度分析tCBnCBBCaaaa大小：方向：?ABl21BCl22?水平BACB⊥BCp′b′n′c′''cpaaCCBaCBtCBlcnla''2逆时针利用加速度影象原理求解aDd′''dpaaD⊥CD⊥AB⊥BC例:求牛头刨床机构中构件5的速度和加速度.pb1(b2)b3（1）速度分析BCvBCBlpblV333顺时针(c3)d3大小：方向：?ABl1?⊥BC⊥AB∥BC2323BBBBVVV大小：方向：??水平⊥CD⊥EDEDDEVVV√eepVVEEDvEDEDledlV4顺时针rBBkBBBtBnBBaaaaaa23232333（2）加速度分析大小：方向：BCl23?ABl212332BBV?BC⊥BCBA∥BC90323转沿BBV.p’）（'1'2bb'k'n'3b2323bbVVBBK向tEDnEDDEaaaa大小：方向：√EDl24?水平√ED⊥ED?'3dneepaaEBCaBCtBlbnla333顺时针EDaEDtEDlenla4顺时针例：图示机构中1构件为原动件，转动方向已知，G为阻抗力，摩擦角和摩擦圆半径均已知，试判定作用于1构件上的平衡力矩的大小和方向。解：（1）分析构件2的受力R12注意:1)总反力的方向2)三力要汇交于一点R32G+R12+R12=0R32R12G画出力的矢量封闭图,可以求解出总反力R12。（2）分析构件1的受力注意:1)作用力与反作用力的关系。2)要满足力的平衡条件R21R31hM=R21h逆时针向若同上例条件，判定该机构的效率。解：应用公式η=M0/M计算效率M0是理想状态下的驱动力矩，可以在不计摩擦力的情况下求解R120R320R320R120GR210R310h0M0=R210h0逆时针向η=M0/M作业4-19、5-8某机构等效构件的平均转速n=1000rpm，等效阻抗力矩Mer如图所示，等效驱动力矩Med为常数，构件旋转一周为一个周期，若要求其速度波动幅度为±1％时，问：1)nmax、nmin各为多少？2)等效驱动力矩Med=?3)等效转动惯量Je=？4)在图中标出nmax、nmin的位置。解:NmMMeded1255020022075.1kgmJesradnm/67.104302)在一个周期里Wed=Wer△Wmaxrpmnnrpmnn990%)11(1010%)11(minmax-3)4)nmax、nmin位置1)=(200-125)π=75π2maxmeWJnmaxnminnmax如图课堂练习02.0minmax-nnnMed125第7章思考题1在机器系统的启动阶段，系统的动能增大，并且输入功大于总消耗功。2计算等效力或力矩的条件功率（或功）相等：作用于等效构件上的等效力矩Me(或等效力Fe）的瞬时功率等于作用在原机械系统上的所有外力在同一瞬时的功率和。；计算等效转动惯量（或质量）的条件是动能相等：等效构件（Je、me）的动能等于原机械系统的动能；。３为使机器在外力作用下能够稳定运转，可采用下述措：当机器主轴转速具有周期性波动时，使用飞轮调速，而当机器主轴转速具有非周期性波动时，则使用调速器调速。４设某机器的等效转动惯量为常数，则该机器作匀速稳定运转的条件是每一瞬时，驱动功率等于阻抗功率,作变速稳定运转的条件是一个运动周期，驱动功等于阻抗功。５飞轮的作用是降低速度波动。６在机器系统速度波动的一个周期中的某一时间间隔内，当系统出现亏功时，系统的运动速度降低，此时飞轮将释放能量。７图示传动系统中，ｚ１＝２０，ｚ２＝６０，ｚ３＝２０，ｚ４＝８０，如以轮4为等效构件，则作用于轮1上力矩Ｍ１的等效力矩等于12Ｍ１。(A)12；(B)144；机械原理第8章平面连杆机构及其设计沈阳航空工业学院例2:偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件：①连架杆长度＋偏距≤连杆的长度；