机械设计基础期中考试习题课课件.ppt

期中考试时间：下周一（25号）下午13:30-15:30期中考试地点：图书馆考试需要带上圆规、尺子和计算器；以及学生证,机械设计基础习题课还应确定与机构运动特性相关的运动要素：运动副间的相对位置。如转动副中心的位置和移动副导路的方位；高副的廓线形状，包括其曲率中心和曲率半径等。3、恰当地选择投影面：一般选择与机械的多数构件的运动平面相平行的平面作为投影面。4、选择适当的比例尺,用规定的简单线条和各种运动副符号,将机构运动简图画出来。,1-1唧筒机构,定块机构,1,2,3,4,A,B,O,第1章平面机构的自由度和速度分析,1-2回转柱塞泵,1,2,3,4,转动导杆机构,O1,O2,A,1,2,3,4,转动导杆机构,A,C,B,1-3缝纫机下针机构,1-4偏心轮机构,2,3,4,1,摇块机构,A,B,C,1-4偏心轮机构,B,2,1,3,4,A,C,定义：机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数(即机构的位置得以确定必须给定的独立的广义坐标的数目)称为机构的自由度，其数目用F表示。,原动件能独立运动的构件。由于一个原动件只能提供一个独立参数，,所以机构具有确定运动的条件为：,自由度原动件数,活动构件数n,因此，平面机构的自由度计算公式：,要求：记住上述公式，并能熟练应用。,构件总自由度,低副约束数,高副约束数,3n,2PL,1Ph,推广到一般平面机构：,F=3n(2PL+Ph),机构的自由度F=所有活动构件的自由度数所有运动副的约束数,1.复合铰链两个以上的构件在同一处以转动副相联。,计算：m个构件,有m1转动副。,两个低副,2.局部自由度,F=3n2PLPHFP=332311=1,本例中局部自由度FP=1,或计算时去掉滚子和铰链：F=32221=1,定义：构件局部运动所产生的自由度。,出现在加装滚子的场合，计算时应去掉Fp。,滚子的作用：滑动摩擦滚动摩擦。,解：n=,4，,PL=,6，,F=3n2PLPH=3426=0,PH=0,3.虚约束对机构的运动实际不起作用的约束。计算自由度时应去掉虚约束。,由于FEABCD，故增加构件4前后E点的轨迹都是圆弧。增加的约束不起作用，应去掉构件4。,出现虚约束的场合：1.两构件联接前后，联接点的轨迹重合，,2.两构件构成多个移动副，且导路平行。,如平行四边形机构，火车轮,椭圆仪等。,4.运动时，两构件上的两点距离始终不变。,3.两构件构成多个转动副，且同轴。,5.对运动不起作用的对称部分。如多个行星轮。,6.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。,如等宽凸轮,注意：法线不重合时，变成实际约束！,不考虑局部自由度，即把滚子7与构件6作为一个整体，则有6个活动构件，7个转动副，1个移动副，1个高副。,则其自由度为：,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,7,1,高,1-6,1-7,把滚子和与之形成转动副的构件焊接成整体，则活动构件数为，10个转动副，1个移动副，和1个高副。,局部自由度,1-8,复合铰链,加药泵加药机构,1-11,自由度为：,局部自由度,复合铰链,虚约束,14速度瞬心及其在机构速度分析中的应用,一、速度瞬心及其求法,绝对瞬心重合点绝对速度为零。,相对瞬心重合点绝对速度不为零。,作平面运动的两个构件上瞬时相对速度等于零或者绝对速度相等的一对重合点（等速重合点），该点称速度瞬心。,1)速度瞬心的定义,2019/12/15,37,可编辑,特点：该点涉及两个构件。绝对速度相同，相对速度为零。相对回转中心。,2）瞬心数目,每两个构件就有一个瞬心根据排列组合有,123,若机构中有n个构件，则,Nn(n-1)/2,3）机构瞬心位置的确定,1.直接观察法适用于求通过运动副直接相联的两构件瞬心位置。,2.三心定律,定义：三个彼此作平面运动的构件共有三个瞬心，且它们位于同一条直线上。此法特别适用于两构件不直接相联的场合。,转动副连接的两个构件,移动副连接的两个构件,高副连接的两个构件（纯滚动）,高副连接的两个构件(存在滚动和滑动),1-14：求出题1-14图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。,P14,P34,P12,P24,P13,P13是构件1、3的瞬心，即两者的同速点。,1-15：求出题1-15图正切机构的全部瞬心。设，求构件3的速度。,P14,P23,P13是构件1、3的瞬心，即为两者该瞬时的同速点。,1-16：题1-16图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比。,P13、P14、P34,P24,P23,P12,P24、P14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心。,瞬心为P12为构件1、2在该瞬时的同速点。,1-17：题1-17图所示曲柄滑块机构，已知：，求机构全部瞬心、滑块速度和连杆角速度。,4,p14,p12,p23,在三角形ABC中：,由瞬心P13可求得：,P14、P24分别是构件1和构件2对机架4的绝对瞬心，而瞬心P12是构件1、2在该瞬时的同速点。,根据前面的计算，还可以通过哪个瞬心点求？,1.平面四杆机构的基本类型及其应用；2.平面四杆机构的基本特性；3.平面四杆机构的设计,第二章平面连杆机构,重要知识点：整转副条件、急回特性条件、压力角和传动角以及死点位置,2)组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。,周转副存在的条件：,1)最长杆与最短杆的长度之和其他两杆长度之和,称为杆长条件(Grashof条件)。,2)最短杆为连架杆或机架。,铰链四杆机构有曲柄的条件：,1)各杆长度应满足杆长条件,最短杆为连架杆-曲柄摇杆机构,最短杆为机架-双曲柄机构,最短杆为连杆-双摇杆机构,第2章平面连杆机构,2-1试根据图中注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄摇杆机构，还是双摇杆机构。,题1图,题3图,2-3画出图中各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。,F,F,F,F,压力角（）：从动件驱动力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角。,设计：潘存云,一、按给定的行程速比系数K设计四杆机构,1)曲柄摇杆机构,计算180(K-1)/(K+1);,已知：CD杆长，摆角及K，设计此机构。步骤如下：,任取一点D，作等腰三角形腰长为CD，夹角为;,作C2PC1C2，作C1P使,作PC1C2的外接圆，则A点必在此圆上。,选定A，设曲柄为l1，连杆为l2，则:,以A为圆心，AC2为半径作弧交于E,得：l1=EC1/2l2=AC1EC1/2,AC2=l2-l1,l1=(AC1AC2)/2,C2C1P=90,交于P;,AC1=l1+l2,设计：潘存云,设计：潘存云,2)摆动导杆机构,分析：由于与导杆摆角相等，设计此机构时，仅需要确定曲柄a。,计算180(K-1)/(K+1);,任选D作mDn，,取A点，使得AD=d,则:a=dsin(/2)。,作角分线;,已知：机架长度d，K，设计此机构。,设计：潘存云,3)曲柄滑块机构,已知K，滑块行程H，偏距e，设计此机构。,计算:180(K-1)/(K+1);,作C1C2H,作射线C1O使C2C1O=90,以O为圆心，C1O为半径作圆。,以A为圆心，AC1为半径作弧交于E,得：,作射线C2O使C1C2O=90。,作偏距线e，交圆弧于A，即为所求。,l1=EC2/2,l2=AC2EC2/2,1.凸轮机构的应用和类型；2.从动件的运动规律；3.凸轮机构的压力角；4.图解法设计凸轮机构。,第三章凸轮机构,第3章凸轮机构,3-4,增大,不变,不变,减小,减小,O,S,h,B0,B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B9,B10,B11,5.滚子偏置移动从动件盘形凸轮廓线的绘制,已知：从动件位移曲线、基圆半径、偏距e（右侧），滚子半径rk，凸轮逆时针转动。绘制尖端从动件凸轮廓线。,步骤：1）将滚子中心B看作尖端从动件的尖端，按前述方法绘出尖端从动件凸轮廓线。即凸轮的理论廓线。,2）以理论廓线上各点为圆心，以滚子半径rk为半径作一系列的圆，该圆族的内包络线即为凸轮的实际轮廓曲线。,“+”用于导路和瞬心位于中心两侧；“-”用于导路和瞬心位于中心同侧；,由凸轮的回转中心作推杆的垂线，得垂足点，若凸轮在垂足点的速度沿推杆的推程方向，则凸轮机构为正偏置