重庆大学机械原理例题选集PPT课件

.,1,(1)AD杆为最短杆(0mmlAD20mm),例1已知铰链四杆机构ABCD，其中lAB20mm，lBC50mm，lCD40mm，AD为机架。改变lAD的值，分析机构的类型变化。,机构有整转副的条件：lAD502040,lAD10mm,最长杆,整转副,整转副,最短杆,双曲柄机构,.,2,(2)AD杆长介于最短杆与最长杆之间(20mmlAD50mm),机构有整转副的条件：2050lAD40,lAD30mm,最短杆,最长杆,曲柄摇杆机构,整转副,整转副,.,3,(3)AD杆为最长杆(50mmlAD110mm),机构有整转副的条件：lAD204050,最长杆,最短杆,lAD70mm,曲柄摇杆机构,当10mmlAD30mm和70mmlAD110mm时，由于不满足杆长条件，机构无整转副，为双摇杆机构。思考带导杆的四杆机构具有整转副的条件,整转副,整转副,.,4,例2已知铰链四杆机构ABCD，lAB100mm，AB为原动件lBC400mm，lCD300mm，LAD350mm，AD为机架，判断该铰链四杆机构的类型？用图解法求作从动件CD的最大角位移。,解1)lABlBC500mmlCDlAD650mm，转动副A、B是整转副，转动副C、D是摆转副。该机构是曲柄摇杆机构，AB是曲柄，CD是摇杆。,(一)平面连杆机构的位移分析,.,5,2)选择适当的长度比例尺l，在图纸上的适当位置水平画出机架AD(350l)mm，以D为圆心，摇杆CD(300l)mm为半径画圆。,3)以连杆与曲柄长度之和(lBClAB)l(500l)mm和连杆与曲柄长度之差(lBClAB)l(300l)mm为半径，以A为圆心画圆弧，与以摇杆长CD画的圆交于C1、C1和C2、C2。,得到四杆长度相同，但装配形式不同的两个曲柄摇杆机构ABCD和ABCD。,极位夹角,摇杆摆角,.,6,例3已知摆动导杆机构导杆的摆角60，机架lAD300mm，求作该机构的机构运动简图，并计算其行程速度变化系数K之值。,解1)在图纸上选择合适的位置作导杆摆角CDC=，得导杆摆动中心铰链位置D。,2)过D作CDC的角平分线Da，选择适当的l，在角平分线上作DA(lADl)mm，得曲柄AB的转动中心铰链位置A和曲柄长度lABABl150mm。导杆长度应大于300150450mm。作出机构运动简图。,3)极位夹角60，行程速度变化系数K=2。,.,7,例4已知偏置式曲柄滑块机构偏距为e，曲柄与连杆长度分别为lAB、lBC，求作该机构的极位夹角和滑块行程H。,解1)在图纸上合适的位置确定曲柄转动中心的位置A，选择适当的长度比例尺l作与A的距离为el的导轨直线dd。,2)以A为圆心，以(lBClAB)l和(lBClAB)l为半径画圆弧，与直线dd分别交于C1点和C2点。作出机构运动简图。,C1AC2,H=C1C2l,.,8,例5求图示六杆机构的速度瞬心。,(2)直接观察求瞬心,(3)三心定理求瞬心,解瞬心数N6(65)215(1)作瞬心多边形圆,.,9,例6图示铰链四杆机构，主动件2以2沿顺时针方向转动，求机构在图示位置时构件4的角速度4、34及C点速度vC的大小。,解瞬心数N4(43)26直接观察求出4个瞬心,用三心定理确定其余2个瞬心,P12、P23、P13P14、P34、P13,P13,P12、P14、P24P23、P34、P24,P24,.,10,例6图示铰链四杆机构，主动件2以2沿顺时针方向转动，求机构在图示位置时构件4的角速度4、34及C点速度vC的大小。,瞬心P24的速度,解,机构的传动比,机构的传动比等于主动件2与从动件4的绝对瞬心(P12，P14)至其相对瞬心(P24)之距离的反比。,.,11,例6图示铰链四杆机构，主动件2以2沿顺时针方向转动，求机构在图示位置时构件4的角速度4、34及C点速度vC的大小。,公式的推广平面机构中任意两构件i与j的角速度关系,C点的速度即为瞬心P34的速度,.,12,例7已知凸轮转速1，求从动件速度v2。,解瞬心数N3(32)23(1)直接观察求出P13、P23,(2)根据三心定理和公法线nn求瞬心P12的位置,(3)瞬心P12的速度v2vP12l(P13P12)1,长度P13P12直接从图上量取。,.,13,用瞬心法解题步骤绘制机构运动简图确定瞬心位置求构件绝对速度v或角速度瞬心法的优缺点适合于求简单机构的速度，机构复杂时因瞬心数急剧增加而使求解过程复杂有时瞬心点落在纸面外，造成求解困难不能用于机构加速度分析,.,14,图示六杆机构，已知各构件尺寸和原动件1的角速度1，求机构在图示位置时的速度vC、vE5，加速度aC、aE5，角速度2、3及角加速度2、3。,解(1)作机构运动简图选取长度比例尺llAB/ABm/mm，作出机构运动简图。,.,15,(2)速度分析求vC点C、B为同一构件上的两点,大小方向,1lABAB,CD,?,BC,?,选速度比例尺v(ms)mm，作速度多边形图,vCvpcms，方向pc,求vE2根据速度影像原理，在bc线上，由be2bcBE2/BC得e2点,vE2vpe2ms，方向pe2,.,16,求vE5点E4与E2为两构件上的重合点,大小方向,EF,?,BC,?,选同样的速度比例尺v，作其速度图,vE4vE5vpe4ms，方向pe4,求2、32vCB/lBCvbc/lBCrad/s，逆时针,3vC/lCDvpc/lCDrad/s，逆时针,.,17,(3)加速度分析求aC,大小方向,23lCDCD,BC,?,?,CD,21lABBA,22lBCCB,aCapcms2，方向pc,求aE2根据加速度影像原理，在bc线上，由be2bcBE2/BC得e2点,aE2ape2ms2，方向pe2,atC,atCB,选加速度比例尺a(ms2)mm，作加速度多边形图,.,18,求aE5,大小方向,?EF,BC,?,22vE4E2BC,选同样的加速度比例尺a，作其加速度图,aE5aE4ape4ms2，方向pe4,求2、3,2atCB/lBCacc/lBCrads，顺时针,3atC/lCDacc/lCDrads，逆时针,.,19,例8图示六杆机构，已知：,lAB=80mmlBC=260mmlCD=300mmlDE=400mmlEF=460mm1=40rad/s，逆时针转动,求该机构在一个运动循环中,sF、vF、aF、2、3、4、2、3、4,.,20,解(1)建立坐标系,(2)拆分杆组，确定计算步骤,原动件曲柄1、机架6，驱动杆组,构件2、3，RRR组,构件4、5，RRP组,(3)确定装配模式,(4)画出计算流程图，编制计算程序。,.,21,等效动力学参数例题1,例1图示机床工作台传动系统，已知各齿轮的齿数分别为：z1=20，z260，z220，z380。齿轮3与齿条4啮合的节圆半径为r3，各轮转动惯量分别为J1、J2、J2和J3，工作台与被加工件的重量和为G，齿轮1上作用有驱动力矩M1，齿条的节线上水平作用有工作阻力Fr。求以齿轮1为等效构件时系统的等效转动惯量和等效力矩。,解等效转动惯量,.,22,例题（续）,代入已知值,等效驱动力矩MdM1，整个传动系统的等效力矩为,系统的等效转动惯量为常数，高速运动构件的转动惯量在等效转动惯量中占的比例大。等效阻力矩为,.,23,例1已知机构各构件的尺寸、各转动副的半径r和当量摩擦系数fv、作用在构件3上的工作阻力G及其作用位置，求作用在曲柄1上的驱动力矩Md(不计各构件的重力和惯性力)。,解根据已知条件作摩擦圆,作二力杆反力的作用线,分析其它构件的受力状况,.,24,解根据已知条件作摩擦圆,作二力杆反力的作用线,分析其它构件的受力状况,列力平衡向量方程,大小?方向,选比例尺F(Nmm)作图,FR23Fbc,Md=Fbcl,FR21FR23,.,25,例2已知机构各构件的尺寸、各转动副的半径r和当量摩擦系数fv、作用在构件3上的工作阻力Fr，求作用在曲柄1上的平衡力Fb的大小(不计各构件的重力和惯性力)。,解根据已知条件作摩擦圆,作二力杆反力的作用线,分析其它构件的受力状况,.,26,解根据已知条件作摩擦圆,作二力杆反力的作用线,分析其它构件的受力状况,列出力平衡向量方程,大小?方向,选比例尺F(Nmm)作图,大小?方向,Fb=Fda,.,27,解若总反力FR23与摩擦圆相割，则夹具发生自锁。,自锁条件ss1,在直角ABC中,s1AC,(Dsin)2,在直角OEA中,sOE,esin(),称为楔紧角。,反行程自锁条件,esin()(Dsin)2,例9已知偏心夹具的几何尺寸，偏心轴颈的摩擦圆半径为，摩擦角为，分析该夹具反行程的自锁条件。,.,28,简单机械传动效率计算步骤确定总反力的实际作用方向；建立力分析方程，确定驱动力及其它力；由0求理想机械驱动力P0，确定正行程效率；用代替，确定反行程时力的关系式；由0求理想机械生产阻力P0，确定反行程效率；自锁条件由驱动力位于摩擦角内(移动副)或位于摩擦圆内(转动副)确定。,机构静力分析图解法解题步骤小结准确画出机构运动简图及各基本杆组图；从二力构件入手，判断其受力状况；判断构件之间的相对速度、相对角速度；根据考虑摩擦时运动副总反力的判定准则，确定构件之间的作用力方向；利用三力平衡条件或力偶平衡条件，确定相关构件的受力方向；选择合适的力比例尺F(Nmm)，列出力平衡向量方程，并根据该方程作构件受力的力封闭多边形，确定未知力的大小和方向。,.,29,【教师例5-1】已知z1=100,z2=101,z2=100,z3=99，求iH1。,【解】,若z3=100,H与1转向相同。,H与1转向相反。,.,30,【解】,【教师例5-2】已知主动轮1的转速为每分钟1转、主动轮4的转速为每分2转，转向如图所示。试求输出构件H的转速和转向。,.,31,【教师例5-3】：已知z1=z2=z3,求i1H。,1,【解】,1与H转向相同,.,32,【教师例5-4】计算图示轮系传动比i16。,【解】,1.区分轮系,12组成定轴轮系；,2345(h)组成周转轮系；,56组成定轴轮系。,.,33,2.列方程,3.联立求解。,i160，1与6转向相反。,.,34,【例5-5】已知z1=26，z2=50，z2=18，z3=94，z3=18，z4=35，z5=88,求传动比i15。,【解】,1-2-2-3-5(H)组成差动轮系；,1.区分轮系,3-4-5组成定轴轮系。,1,5,4,3,2,2,3,.,35,2.列方程,差动轮系：,定轴轮系：,3.联立求解,1、5转向相同。,.,36,5,3,1,2,3,4,【教师例5-6】已知z1=35，z3=97，z3=35，z5=97，求传动比i15。,【解】,1-2-3-5组成差动轮系；,1.区分轮系,3-4-5组成定轴轮系。,.,37,2.列方程,差动轮系：,定轴轮系：,3.联立求解,.,38,【教师例10-1】图示轮系各构件的质心均在其转轴上，3轮有3个，轮1上作用有驱动力矩M1，轮4上作用有阻力矩M4，又知各构件的齿数和转动惯量，以构件1为等效构件，求Je及Me。,【解】,1.求Je,.,39,.,40,2.求Me：,.,41,【例教师10-2】牛头刨床：切削行程H=0.5m，切削力F=4000N，切削行程对应的曲柄转角1=1.2(K=1.5)，曲柄角速度=8.38，若飞轮装在曲柄上，电机的等效力矩为常数，求JF。,T内:Med的功=Mer的功,【解】切削功=Mer的功,.,42,总结,任何情况下:Me的功=所有外力功=剩余功=E。,T内:Med的功=Mer的功。,盈(亏)功是指Med曲线与Mer曲线所夹的面积。,最大盈亏功是剩余功曲线最大值与最小值的差:W=Amax-Amin。,飞轮计算的3个简化:,忽略系统Je中的变量部分甚至常量部分;,m=(max-min)