机械原理总复习

机械原理总复习一、机构的结构分析1机构组成机构具有确定运动条件构件运动副运动链2平面机构自由度计算局部自由度正确计算运动副数目虚约束3高副低代曲线对曲线曲线对直线曲线对点点对直线4机构级别的判定杆组类型拆杆组1234567891211229323HLPPnF1试求图示机构的自由度。复合铰链局部自由度局部自由度复合铰链虚约束3计算图示机构的自由度，并确定应给原动件的数目。复合铰链局部自由度1121229323原动件数hlPPnF4在图示运动链中，已知：lAB=lCD，lAF=lDE，lBC=lAD=lFE。试求出该运动链的自由度数目，并说明该运动链是不是机构。虚约束，是机构。自由度数目原动件数目1101027323HLPPnF5试求图示机构的自由度，并画出高副低代的机构简图。6对图示机构进行高副低代，杆组分析，并说明是几级机构。7试对图示机构：①计算机构自由度。②进行高副低代。③若取凸轮为原动件，此机构是几级机构？若滑块为原动件，说明此机构是几级机构，并划分杆组。8图示运动链能否具有确定运动并实现设计者意图？如不能，应如何修改？画出修改后的机构简图（改进方案保持原设计意图，原动件与输出构件的相对位置不变，固定铰链位置和导路位置不变）。二、平面机构的运动分析平面机构的运动分析速度瞬心法矢量方程图解法瞬心定义、数量、位置直接接触：低副、高副间接接触：三心定理下标补遗多边形法同一构件不同点两构件同一点两点间速度及加速度的关系三点间速度及加速度的关系速度影像和加速度影像两构件间速度及加速度的关系重合点选取原则和科氏加速度确定速度角速度确定加速度角加速度1找出下列机构在图示位置时的所有瞬心；若已知构件1的角速度ω1，求图示位置时构件3的速度或角速度（用表达式表示）。24PP13p14p34p12p23p12p14P14P34→∞P24P12P23P13vp1314P12P23P34Pvp132图示机构中，已知主动件2的角速度ω2（ω2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）。3图示机构中，已知主动件2的角速度ω2（ω2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3上D点的速度和加速度（不考虑比例尺的具体大小）。4导杆机构如图示，已知lBC=25mm，lBC=40mm，lBD=10mm，求φ1=30°，时构件2上D点的速度vD2和加速度aD2。设主动件1以等角速ω1=10rad/s回转。5图示机构中，已知主动件1的角速度ω1（ω1为常数）用速度和加速度多边形法求构件2、3的角速度、角加速度（不考虑比例尺的具体大小）。重合点B3(B2)2323BBBBVVV⊥BD⊥AB∥CDpb2b3033lBDvLpbrBBkBBnBtBnBaaaaa23232330⊥BD⊥AB0∥CDp’b2’,k’n3’b3’逆时针转动）('33lBDaLbp6在图示机构中，已知lAB=50mm，lBC=200mm，lCD=lDE=100mm，φ1=φ12，φ3=φ35=45°，ω1=10rad/s。求构件5的速度和加速度，以及构件3的角速度和角加速度。3434EEEECBBCVVVVVVpbce3e4,e53434EEEECBBCVVVVVVrEEkEEEEtCBnCBnBtCnCaaaaaaaaa343434pbce3e4,e5p‘b’n2‘e3’n3’c3’k’e4’,e5’三、平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设计四杆机构基本型式及其演化型式有关四杆机构的基本知识图解法设计四杆机构构件形状或尺寸变换运动副尺寸的变换机架的变换运动副元素的逆换曲柄存在的条件行程速比系数K传动角(压力角)与死点运动的连续性按连杆位置设计按连架杆对应位置设计按行程速比系数K设计判断类型确定某杆长范围周转副和摆转副已知连杆预定位置已知连杆标线位置确定相对机架和相对连杆1如图所示铰链四杆机构中，已知lAB=30mm，lBC=110mm，lCD=80mm，lAD=120mm，构件1为原动件。①判断构件1能否成为曲柄；②用作图法求出构件3的最大摆角ψmax；③用作图法求出最小传动角γmin；④当分别固定构件1、2、3、4时，各获得何种机构？2在图示铰链四杆机构中，已知lBC=100mm，lCD=70mm，lAD=60mm，AD为机架。试问：①若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB的最大值；②若此机构为双曲柄机构，求lAB的最小值；③若此机构为双摇杆机构，求lAB的取值范围。3如图所示的曲柄滑块机构：①曲柄为主动件，滑块向右运动为工作行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由。②当曲柄为主动件时，画出极位夹角θ、最小传动角γmin。③设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置。4设计一铰链四杆机构，已知摇杆长度lCD=56mm，摇杆最大摆角ψ=40°,行程速比系数k=1.4,机架长度lAD=45mm。试求：（1）曲柄长度与连杆长度各为多少？（2）当AB杆为主动件时，最大压力角在什么位置？在图上标出。（3）该机构在什么情况下，在什么位置出现死点位置？5如图示一铰链四杆机构ABCD的固定铰链A和D，主动件AB的三个位置和连杆上点K所对应的三个位置（尺寸从图中量取）。①确定连杆上铰链C的位置。②验算其主动件是否为曲柄。③指出最小传动角γmin的位置，并确定其数值。④它属于何种机构，说明之。四、凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计凸轮机构的类型推杆运动规律及其特性用图解法设计平面凸轮轮廓曲线凸轮机构基本尺寸的确定vmaxamax冲击性质冲击位置适用范围偏置直动尖端推杆凸轮机构凸轮廓线摆动尖端推杆凸轮机构凸轮廓线滚子推杆和平底推杆凸轮机构凸轮廓线基圆半径压力角滚子半径平底长度1一滚子直动从动件偏置的盘形凸轮机构以1：2的比例尺所作的如图所示，凸轮按顺时针方向回转，请用图解法求：（1）从动件最大升程；（2）凸轮从图示位置转60°时从动件的升程；（3）在图上标出凸轮回转45°时的压力角。2如图所示为一对心移动从动件盘形凸轮机构，凸轮廓线由四段圆弧和四段直线光滑连接而成，试求：④最大压力角发生的位置。①绘出凸轮的理论廓线；②绘出凸轮的基圆；③标出从动件的升距h;⑤若凸轮逆时针转动，在图上标出推程运动角δ0、远休止角δ01、回程运动角δ0′、近休止运动角δ02′；⑥在图上标出凸轮从图示位置转过45°时位移S和压力角α。五、齿轮机构及其设计渐开线齿廓齿廓啮合基本定律渐开线性质及其方程d′，α′（啮合、节圆），db′“四线合一”；啮合角恒等于节圆压力角；中心距可变。单个渐开线齿轮标准齿轮变位齿轮当量齿轮斜齿锥齿标准直齿标准斜齿直齿锥齿蜗杆蜗轮主要参数几何计算定义加工根切现象最少齿数一对渐开线齿轮的啮合传动正确啮合：直、斜、锥、蜗杆按要求安装标准中心距非标中心距实现连续传动侧隙、顶隙重合度传动比1一对标准渐开线直齿圆柱齿轮，已知：m=4mm，α=20°，Z1=25，Z2=35，ha*=1，c*=0.25,安装中心距比标准中心距大2mm。试求：（1）中心距a’；（2）啮合角α’；（3）有无齿侧间隙；（4）径向间隙c；（5）实际啮合线长度。2已知一对齿数相等，α=20°，模数m=5mm的渐开线直齿圆柱齿轮。为了提高其重合度而又不希望增加齿数，故增加主、从动轮的顶圆，使其刚好通过彼此的极限啮合点。若要求重合度εα=1.62l，试求：(1)两轮齿数；(2)齿廓曲线在分度圆上的曲率半径ρ；(3)两轮的齿顶圆直径及齿厚，并检查齿顶齿厚是否变尖(inv20°=0.014904)；(4)中心距为a=m(z1+z2)／2时，其径向间隙c是多少?(齿轮用标准正常齿刀具切削)解答：(1)求两轮齿数：作齿轮啮合图帮助解答，由图可得实际啮合线:sinsinsin2121）（rrrrCBACABcoscosmppb621.1tan2cossin2121mzzmmrrpABb）（）（14969.27tan621.122121zzzz(2)求分度圆上曲率半径ρ：mmrmmrrmmmzrrbb97.11tan89.32cos352/21（3）求齿顶圆直径及齿厚：mmrrrABrrba68.40sin)()cos(2212122mminvinvrrrssmmmsinvrrmmmmrdaaaaaaaabaaa069.1)(285.72/099004465.0tan05.36arccos36.8168.4022sa(0.25~0.4)m,齿顶变尖了。（4）求中心距及径向间隙：mmrracmmmchrrmmzzmaafaf57.075.2868.407075.28)(702/)(21六、轮系轮系传动比计算传动比的大小从动轮的转向定轴轮系传动比计算基本周转轮系传动比计算复合轮系传动比计算空间定轴:箭头标注平面定轴:箭头标注或符号标注从动轮转向转化机构等式左边符号:自身、公式等式右边符号：符号标注平面空间等式左边符号:自身、公式等式右边符号：箭头标注（首轮与末轮轴线重合或平行时可标正负号）分清轮系分别列式综合求解大小:）主从ZZi/(主从ZZimHkHHk)1(11主从ZZiHkHHk111在图示轮系中，已知各轮齿数Z1=24，Z2=20，Z2’=22，Z3=26，Z4=24，Z5=20，Z5’=22，Z6=26，试求传动比i1H。43561666611Hi2在图6-6所示的复合轮系中，已知各轮齿数为z1=40，z2=40，z2’=20，z3=18，z4=24，z4’=76，z5=20，z6=36，求i16。1793616i3在图6-7所示的轮系中，已知z2=z3=z4=18、z2’=z3’=40。设各齿轮的模数、压力角均相等，并为标准齿轮传动。求齿轮1的齿数z1及传动比i1H。12400116716211HiZ4在图所示的轮系中，轴A按图示方向以1250r/min的转速回转，而轴B按图示方向以600r/min的转速回转。试决定轴C的转速大小和方向。n5=900/17(转向同A、B）5在图所示轮系中，已知各轮齿数zA=25，zB=30，zC=60，zD=50,zE=52，zF=58，齿轮A的转速为nA=50r/min，系杆的转速为nG=100r/min，它们的转向如图所示。试问齿轮F的转速和转向如何？转向相反）与GFnn(291520七、其他常用机构其他常用机构槽轮机构棘轮机构万向联轴节组成及运动特点分类机构特点及应用设计要点内外可变向摩擦式进给、制动、超越、转位及分度棘轮转角调节槽轮机构的运动系数槽轮机构运动特性槽轮机构设计要点单万向联轴节双万向联轴节螺旋机构差动螺旋机构复式螺旋机构八、机械运转及其速度调节1图示为多缸发动机曲柄上的等效驱动力矩Md和等效阻力矩Mr的曲线图，图中各块面积所代表的盈亏功大小列于表中。曲柄平均转速nm=300r/min。设除飞轮外其他转动惯量不计，若要求速度不均匀系数δ=0.02，试求安装在曲柄轴上的飞轮转动惯量JF。oo12002oo36012022在图所示齿轮机构中，主动轮1上的驱动力矩M1为常数，平均角速度ω1=50rad/s，齿轮2上的力矩变化规律如下：，M2=300Nm；，M2=0；若两轮的齿数为z1=20，z2=40，试求：（1）在稳定运转阶段，驱动力矩M1的大小。（2）为减小齿轮1的速度波动，拟在1轴上安装飞轮。若机器的运转不均匀系数δ=0.05，不计齿轮1和2的转动惯量，所加飞轮的转动惯量为多少。图7-93在电动机驱动的剪床中，作用在剪床主轴上的阻力矩Mer的变化规律如图7-7所示，等效驱动力矩M