机械原理知识总结.doc

绪论构件 机器中的各运动单元零件 不能再分拆的单个物体(独立的制造单元)机构 已知运动变换成其他构件所需要运动的构件组合体。机构，是两个以上的构件通过可动联接形成的构件系统。各构件之间具有确定的相对运动机器 是一种能实现预期运动的构件组合系统,用以代替人工完成能量、信息的转换或作出有用的机械功运动链 两个以上构件通过运动副的连接而构成的构件系统如何从运动链得到机构 运动链中其余构件都能得到确定的相对运动构件是机械运动的最小单元，零件是机械制造的最小单元。作空间和平面运动的独立构件，其自由度数分别为3和 6 。运动副是两个构件以一定形状的运动副元素直接接触，限制 了某些自由度，而又保留了某些自由度的一类可动连接，运动副是以它们所提供的 数来划分其级别 的，因此共有I到V级运动副。一个封闭运动链，若已知其构件数为 N，运动副数为 p，则其闭合回路数 k=p+1-N 基本杆组是不可再分的自由度为零的构件组。常用的基本杆组有 RRR 组、RRP 组和 RPR 组第一章 机构的结构设计一自由度计算F = 3n - 2PL PH n 为活动构件PL 为低副PH为高副计算自由度时应注意的问题：1. 复合铰链 二个以上构件在同一轴线上构成的多个转动副时，称为复合铰链若有m个构件，则有m-1个转动副2. 虚约束 对机构的运动不起独立限制作用的重复约束。计算自由度时要去除掉出现场合：1） 两构件构成多个运动副 两构件构成多个移动副 导路重合或平行两构件组成多个转动副，同轴两构件构成高副，两处接触，法线重合目的：改善构件的受力情况2） 运动过程中，两构件上的两点距离始终不变3） 联接点与被联接点轨迹重合4） 对运动不起作用的对称部分3. 局部自由度处理方法：钉死目的：减少高副的磨损二高副低代方法：1. 在高副两个曲率中心之间画出替代构件2. 替代构件分别与组成高副的两个构件相联3. 组成高副的两个构件应去掉高副、简化成杆三基本杆组的拆分（拆分时提前高副低代）杆组： F=01） II级组 n=2 PL=3 RRR RRP RPR PRP PPRR为转动副 P为移动副结构特征：两个含有外接副的构件直接（用运动副）联接2） 级组 n=4 PL=6结构特征：三个含有外接副的构件与同一构件（用运动副）联接3） 级组(n=4，PL=6)结构特征：两个含有外接副的构件通过两个构件间接相联拆分步骤1 计算F；确定原动件；去掉虚约束、局部自由度；注意复铰。2 如果机构中有高副，应高副低代3 拆出机构的原动件和机架，剩下从动件组合4 根据杆组的结构特征对从动件组合依次拆组5 验证：每拆出一个杆组后，余下部分必须是一个自由度为零的构件组合或杆组机构的级别机构所含基本组的最高级别为机构的级别，不含基本组的机构为级机构PS:外界副为移动副时，用点画线 原动件注意标出运动方向第二章 平面连杆机构及其分析与设计一曲柄存在的条件若最长杆与最短杆的长度之和其余两杆长度之和(称为杆长条件)，则最短杆的两个转动副为整转副。其余为摆转副。铰链四杆机构曲柄存在条件满足杆长条件：最短杆为连架杆，得到曲柄摇杆机构；最短杆为机架，得到双曲柄机构；最短杆为连杆，得到双摇杆机构不满足杆长条件：无论以何杆为机架, 均为双摇杆机构曲柄滑块机构曲柄存在的条件对心式：L1=L2偏心式：L1+e0，K 1，有急回特性摆动导杆机构0，K 1，有急回特性特殊性：极为夹角=最大摆角四传动角和压力角压力角：输出构件受力方向与受力点速度方向之间所夹锐角。传动角：压力角的余角。会画三种机构压力角和传动角 见教材P66三种机构min出现的位置1. 曲柄摇杆机构：当以曲柄为原动件，min 出现在曲柄与机架共线或重合的两个位置之一2. 曲柄滑块机构：当以曲柄为原动件，min 出现在曲柄与机架垂直的两个位置之一死点条件：往复运动构件为主动件，曲柄为输出构件位置特征：=0或连杆与曲柄共线或重合五瞬心法解析法瞬心数目：N=n(n-1)/2瞬心求法：转动副：转动副中心点就是其瞬心移动副：瞬心在垂直于导路的无穷远处高副：两高副接触的公法线PS：两构件组成纯滚动高副接触点就是其瞬心三心定理：作平面运动的3个构件的3个瞬心在一条直线上解析法：只有一种考法，见PPT第64张 例2-6六平面连杆机构运动设计按连杆预定位置设计4杆结构已知活动铰链中心位置求固定铰链位置方法：作四个垂直平分线得两交点0.000000.。0000000000000000000000000000000000000000000000000000.。BC1. 已知固定铰链中心位置求活动铰链中心位置方法：取一已知活动铰链位置为新机架 机架连接另外两位置得两4边形，将其旋转平移至新机架得A A D D 作出A A A D D D的中垂线交点得B C 则ABCD为所求四杆机构已知行程速比系数设计四杆机构1. 曲柄摇杆机构已知摇杆长度cd 摆角 行程速比系数方法：先算出极位夹角 根据CD和摆角得摇杆两极位C1D C2D 作C2P垂直于C1C2且 C2C1P=90- 作C1C2P外接圆，圆上任一点（不能选在劣弧上）为机架另一点A 令曲柄长度为a 连杆为b则AC1=b+a AC2=b-a2. 曲柄滑块机构已知行程速比系数K 冲程H 偏距e方法：先算，作C2C1=H 作OC1C2=OC2C1=90-以O为圆心C1C2为半径作圆 圆上一点A到C1C2的距离为e，A为曲柄轴心的位置 令曲柄长度为a 连杆为b则AC1=b+a AC2=b-a3. 摆动导杆机构已知机架长度d 行程速比系数K方法：先计算，则摆角也为，作mDn=，作AD=d 且AD平分mDn 过A作AC2 AC1分别垂直于mD nD，即得结果。按两连架杆对应位置设计1. 已知两连架杆对应三个位置例：已知机架 原动件从动件两次转动对应角度a1b1，a2b2方法：先定出机架AD，作任意连架杆AB1，AB1顺时针旋转a1 a2，得B2 B3，连接B2D B3D，逆时针旋转B2D B3Db1，b2得B2,B3，得B1 B2与B2 B3中垂线交点C1，AB1C2D即为所求2. 已知两连架杆四个对应位置例：已知机架 原动件从动件两次转动对应角度a1b1，a2b2，a3b3方法：先定出机架AD，延长DA至x，作xAB4=(a3-a2)/2 xDB4=(b3-b2)/4，将AB4顺时针旋转a3得B1，将AB1逆时针转旋转a1，a2，得B2 B3，将B2D B3D B4D分别顺时针旋转b1 b2 b3 得B2 B3 B4 由B1 B2 B3 B4中垂线交点可得C1。AB1C1D即为所求七试卷上的一些问题平面连杆机构的综合内容：实现刚体给定位置的设计、实现预定运动规律的设计和实现预定轨迹的设计第三章 凸轮机构及其设计一从动件运动规律运动规律特点应用场合等速运动刚性冲击低速轻载等加等减速运动柔性冲击中速轻载简谐（余弦加速）运动柔性冲击中速中载摆线（正弦加速）运动无冲击高速轻载3-4-5次多项式运动无冲击高速中载二凸轮的参数反转法理论廓线基圆偏心圆过理论廓线距离基圆最远最近距离作偏心圆切线得4个角 升程三压力角压力角：输出构件受力方向与受力点速度方向之间所夹锐角。导路和瞬心位于凸轮回转中心的同侧时u为负号 （正确偏置）通过“推程时从动件偏置于瞬心同一侧”来判断凸轮旋转方向导路和瞬心位于凸轮回转中心的两侧时u为正号 （错误偏置）四运动失真滚子半径的确定：a实际轮廓曲线曲率半径 理论轮廓曲线曲率半径 rr 滚子半径1. 凸轮轮廓曲线内凹时，a=+rr2. 凸轮轮廓曲线外凸时，a=-rrrr时，实际轮廓曲线出现交叉，加工时交点以外的地方会被切去，无法实现预期的运动规律，这种现象称为运动失真。实际取值：rrmin-aa一般等于35mm五试卷出现的一些问题将从动件平底设计成与导路垂直的原因：将平底设计成与导路垂直可使压力角始终为 0 度，传力特性好尖顶从动件的坏处：从动件的平底改为尖顶，尖顶容易被磨损，也增大了推程的压力角减小压力角：偏置 增大基圆半径第四章 齿轮机构及其设计一掌握三个图齿轮啮合定律 i=w1/w2=O2P/O1P=r2/r1=rb2/rb1第一图：渐开线的形成与性质 见教材P165第二图：渐开线齿轮的啮合特性 见教材P166第三图：齿轮的各部分名称 见教材P167二直齿 斜齿 计算公式直齿公式 见教材P169斜齿公式 见教材P183三 齿轮尺寸参数设计（不知道考不考）直齿正确啮合条件：两齿轮的模数和压力角分别相等齿轮传动中心距和啮合角：中心距a=r1+r2(分度圆) PS：带 的表示实际值 否则为标准值连续传动条件：E(重合度)=B1B2/Pb1四根切原因：只要齿条刀具的池顶线超过被加工齿轮的基圆与啮合线的切点N1，即PB刀PN1最小齿数：Zmin=2ha*/sin2 一般ha*=1 =20 zmin=17五变位齿轮分类：正变位（齿顶高增大，齿根高减小），负变位（与前相反）应用：小齿轮采用正变位，大齿轮采用负变位高度变位齿轮传动有以下优缺点：1、 可以减小机构尺寸。小齿轮的z1可以小于zmin而不根切2、 提高弯曲强度。小齿轮齿根厚度增加，大齿轮齿根厚度减小，从而大小齿轮抗弯曲能力接近，提高齿轮传动承载能力。3、 改善齿根磨损情况。4、 小齿轮正变位，齿顶变尖，重合度略下降。第五章 轮系及其设计一传动比计算和方向判断定轴轮系传动比计算 定轴轮系传动比=（-1）m 所有从动轮齿数连乘积/所有主动轮齿数连乘积 （当输入输出平行时加正负号，输出输入转向相同传动比为正）周转轮系传动比计算差动轮系 行星轮系各行星轮设计时应满足的条件1. 保证实现给定传送比要求2. 满足同心条件（大概率会考）3. 满足安装条件 n=（z1+z3）/K（K是行星轮个数）4. 满足临界条件 （z1+z2）sin180/Kz2+2ha*二试卷中出现的问题1. 列举轮系的三个功能：实现大传动比传动、实现变速传动、实现变向传动、实现分路传动、实现结构紧凑 的大功率传动、实现运动合成与分解第七章 机械动力学一飞轮转动惯量建立依据E=0.5Jw2+0.5mv2 P=Mw+FvJ=Amax/w2【segema】二平面连杆机构的静力学分析掌握两个例题：1. 已知机构简图、各摩擦角、摩擦园半径、阻力FR。试画出各运动副静力图2. 图示平底摆动从动件盘状凸轮机构的凸轮为圆盘，摩擦圆、摩擦角、驱动力矩Md、阻力FR如图所示。试画出图示机构的静力分析图。PS R均为摩擦力三试卷出现的问题1. 为减小飞轮的尺寸，飞轮应该装在高速轴上还是低速轴上？机械系统装上飞轮后能否得到匀速运动（高速 不会）2. 造成机械系统速度波动的主要原因是作用在系统上的外力或外力矩的变化3. 建立机械系统运动方程的基本原理是根据动能定理，依据动能等效和外力所作之功等效 的原则，建立系统的等效动力学模型4. 求解机械系统的真实运动规律时，建立单自由度系统运动方程的基