《机械原理》复习-2015

1、机械原理期末复习成都工业学院2015年5月13日考试注意事项考试注意事项考试需带计算器、铅笔、绘图仪器（三角板、圆规、量角器），所有图形用铅笔绘制。做完后应认真检查，不要提前交卷。 第1章 绪论 第2章 机构的结构分析 第3章 平面机构的运动分析 第8章 连杆机构及其设计 第9章 凸轮机构及其设计 第10章 齿轮机构及其设计 第11章 齿轮系及其设计 第12章 其他常用机构 重点讲授重点讲授介绍为主介绍为主机械原理机械原理试题分值分布表试题分值分布表章节内容选择题填空题判断题分析 计算题各章 分值学时绪论1121机构的结构分析21210155平面机构的运动分析3110146平面连杆机构及其设计

2、32210176凸轮机构及其设计31210165齿轮机构及其设计522101912齿轮系及其设计1110123其它常用机构21252合 计2010106010040试题类型及说明试题 内容比例（%）试题说明选择题20各章基本概念、简单分析或计算，20题，每题1分。填空题10各章基本概念、简单分析或计算，10空，每空1分。判断题10各章基本概念，5题，每题2分。分析、计算题606题，每题10分。主要内容：1.机构自由度计算（10分）2.机构运动分析（10分）3.平面四杆机构类型判定、工作特性分析或四杆机构设计（10分）4.凸轮机构设计分析（10分）5.标准直齿（或斜齿）圆柱齿轮几何尺寸计算（10

3、分）6.组合轮系传动比计算（10分）一. 平面机构自由度的计算二. 用速度瞬心法进行机构速度分析三. 平面四杆机构的设计（1）按连杆预定的位置设计（2）按给定的急回要求设计四杆机构四按反转法确定推杆的位移和压力角五. 标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算六. 复合轮系的传动比分析、计算题 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析一一. . 机构的组成机构的组成1.构件2.运动副高副： 点、线接触的运动副低副： 面接触的运动副二二. . 机构运动简图机构运动简图三三. . 机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件四四. . 平面机构自由度的计算平面机构自由度的计算F = 3n - 2P

4、L - PH 1）复合铰链3）虚约束 2）局部自由度 第三章第三章 平面机构的运动分平面机构的运动分析析用速度瞬心法进行机构速度分析（1）速度瞬心法绝对瞬心： vP0相对瞬心： vP0机构中的瞬心总数目： KN (N1)/2 两构件上的瞬时等速重合点（即同速点），（）速度瞬心 用Pij表示。1）速度瞬心法及其位置的确定用图解法作机构的运动分析用图解法作机构的运动分析(3/7)（）瞬心位置的确定a）通过运动副直接相连的两构件间的瞬心位置以转动副相联，瞬心就在其中心处； 以移动副相联，瞬心就在垂直于其导路的无穷远处；用图解法作机构的运动分析用图解法作机构的运动分析(4/7)以纯滚动高副相联，瞬心就

5、在其接触点处； 以滚动兼滑动的高副相联，瞬心就在过其接触点处两高副元素的公法线上。b）不通过运动副直接相连的两构件间的瞬心位置 ：彼此作平面运动的三个构件的三个瞬心必位于同一直线上。三心定理用图解法作机构的运动分析用图解法作机构的运动分析(5/7)用速度瞬心法进行机构速度分析例1 平面铰链四杆机构例2 平面凸轮机构举例：求曲柄滑块机构的速度瞬心。举例：求曲柄滑块机构的速度瞬心。P1432141234P12P34P13P24P23解：瞬心数为：解：瞬心数为：N Nn(n-1)/2n(n-1)/26 6 n=4 n=41.作瞬心多边形圆作瞬心多边形圆2.直接观察求瞬心直接观察求瞬心3.三心定律求瞬

6、心三心定律求瞬心123456123465P23P34P16P56P45P14P24P13P15P25P26P35举例：求图示六杆机构的速度瞬心。举例：求图示六杆机构的速度瞬心。解：瞬心数为：解：瞬心数为：N Nn(n-1)/2n(n-1)/21515 n=6 n=61.作瞬心多边形圆作瞬心多边形圆2.直接观察求瞬心直接观察求瞬心3.三心定律求瞬心三心定律求瞬心P12P46P363-113-113-113-113-11第八章第八章 平面连杆机构及其设平面连杆机构及其设计计一.四杆机构的基本形式铰链四杆机构等腰梯形机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构平行四边形机构逆平行四边形机构二.铰链四杆机构有

7、曲柄的条件最短杆长度最长杆长度其余两杆长度之和； 组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。（2）铰链四杆机构有曲柄的条件最短杆为连架杆或机架。（1）周转副的条件其中第一个条件称为杆长条件。各杆长度应满足杆长条件； 此时不论以何杆为机架，机构均为双摇杆机构。 则机构为双曲柄机构； 当最短杆为连架杆时，如果各杆长度不满足杆长条件， 则机构无周转副，则机构为曲柄摇杆机构；当最短杆的相对杆为机架时， 当最短杆为机架时，机构为双摇杆机构。如果铰链四杆机构各杆长度满足杆长条件，三.急回运动和行程速比系数（1）急回运动 当主动件曲柄等速转动时，从动件摇杆摆回的平均速度大于摆出的平均速度，摇杆的这种运动特性称为

8、急回运动。（2）行程速比系数Kv2v1K =180 180 = 压力角的余角，即连杆BC与从动件CD之间所夹的锐角称为传动角，用 表示，为了保证机构传力性能良好，应使min40 50。四四杆机构的压力角与传动角从动件上某点所受作用力F的方向与其速度vc方向间所夹的锐角，称为机构的压力角。 且 。9090 对于曲柄摇杆机构，以摇杆CD为主动件，则当连杆与从动件曲柄共线时，机构的传动角0， 这时主动件CD 通过连杆作用于从动件AB上的力恰好通过其回转中心，出现了不能使构件AB 转动的“顶死” 现象， 机构的这种位置称为“死点”。死点五五. . 平面四杆机构的设计平面四杆机构的设计（1）按连杆预定的

9、位置设计（2）按给定的急回要求设计四杆机构1）已知活动铰链中心的位置2）已知固定铰链中心的位置例1 曲柄摇杆机构例2 曲柄滑块机构例3 摆动导杆机构第九章第九章 凸轮机构及其设凸轮机构及其设计计一一. .凸轮机构的分类凸轮机构的分类（1）按凸轮的形状分1）盘形凸轮（移动凸轮）2）圆柱凸轮（2）按推杆形状及运动形式分1）尖顶推杆、滚子推杆和平底推杆2）对心直动推杆、偏置直动推杆和摆动推杆（3）按保持高副接触方法分1）力封闭的凸轮机构2）几何封闭的凸轮机构二. 推杆常用的运动规律（1）多项式运动规律推程时：s = h /0在始末两瞬时有刚性冲击。推杆等加速推程段： s = 2h 2/02推杆等减速

10、推程段： s = h2h(0 )2/02在始、中、末三瞬时有柔性冲击。1）一次多项式运动规律（等速运动规律）2）二次多项式运动规律（等加速等减速或抛物线运动规律）s10h 3/0315h 4/046h 5/05既无刚性冲击，又无柔性冲击。3）五次多项式运动规律（3-4-5多项式运动规律）（2）三角函数运动规律推程时：sh( /0)sin(2 /0) /(2)推程时：sh1cos( /0)/2在始、末两瞬时有柔性冲击。1）余弦加速度运动规律（简谐运动规律）2）正弦加速度运动规律（摆线运动规律）（3）组合型运动规律既无刚性冲击，又无柔性冲击。三三. 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计1凸轮廓线设

11、计的基本原理（1）反转法原理从动件尖顶的轨迹就是凸轮轮廓曲线。 凸轮静止不动 机架绕轴心转动 从动件作复合运动l 随机架以角速度-1绕凸轮轴心转动；l 以原运动规律相对于机架导路往复运动。三三. 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计2按反转法确定推杆的位移和压力角9-7 试标出试标出 a 图在图示位置时凸轮机构的压力角，凸轮从图在图示位置时凸轮机构的压力角，凸轮从图示位置转过图示位置转过90后推杆的位移；标出图后推杆的位移；标出图b 推杆从图示位置推杆从图示位置升高位移升高位移s 时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角。时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角。ab1) a 图在图示位置时凸轮机构的压力角，

12、图在图示位置时凸轮机构的压力角， 凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角: 在在不计摩擦的情况下，从动件不计摩擦的情况下，从动件所受正压力方向与力作用点所受正压力方向与力作用点的速度方向之间所夹的锐角。的速度方向之间所夹的锐角。 从动件所受正压力方向：从动件所受正压力方向：滚子中心与凸轮几何中心的滚子中心与凸轮几何中心的连线。连线。 力作用点的速度方向：力作用点的速度方向：沿移动副导路方向。沿移动副导路方向。1) 凸轮从图示位置转过凸轮从图示位置转过90后推杆的位移；后推杆的位移； 图示位置推杆的位移量图示位置推杆的位移量S0应应是沿推杆的导路方向是沿推杆的导路方向(与偏距圆与偏距圆相切相切)从基圆

13、开始向外量取。从基圆开始向外量取。 凸轮从图示位置转过凸轮从图示位置转过90后后推杆的位移等于推杆从图示位推杆的位移等于推杆从图示位置反转置反转90后的位移。后的位移。 推杆从图示位置反转推杆从图示位置反转90后后的导路方向仍与偏距圆相切。的导路方向仍与偏距圆相切。其位移量其位移量S1 仍是沿推杆的导路仍是沿推杆的导路方向从基圆开始向外量取。方向从基圆开始向外量取。 凸轮从图示位置转过凸轮从图示位置转过90后推杆的位移：后推杆的位移：S=S1 -S0 应用反转法求出推杆从应用反转法求出推杆从图示位置升高位移图示位置升高位移s 时，滚子时，滚子中心在反转运动中占据的位置。中心在反转运动中占据的位

14、置。2) 标出图标出图b 推杆从图示位置升高位移推杆从图示位置升高位移s 时，凸轮的转角和凸时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角。轮机构的压力角。 由于滚子中心所在的推由于滚子中心所在的推杆导路始终与偏距圆相切，过杆导路始终与偏距圆相切，过滚子中心作偏距圆切线，该切滚子中心作偏距圆切线，该切线即是推杆反转后的位置。线即是推杆反转后的位置。9-8 作作 AOA=90，并，并使使AO=AO，则，则A为推为推杆摆动中心在反转过程杆摆动中心在反转过程中占据的位置。中占据的位置。作出凸轮的理论廓线和作出凸轮的理论廓线和凸轮的基圆。以凸轮的基圆。以A为圆为圆心，心，A到滚子中心的距到滚子中心的距离为半径作圆弧

15、，交理离为半径作圆弧，交理论廓线于论廓线于C点，以点，以C为为圆心，圆心，r为半径作圆弧为半径作圆弧交凸轮实际廓线于交凸轮实际廓线于B点。点。则则B点为所求。点为所求。 作出凸轮的理论作出凸轮的理论廓线和凸轮的基圆。廓线和凸轮的基圆。以以A为圆心，为圆心，A到滚子到滚子中心的距离为半径作中心的距离为半径作圆弧，分别交基圆和圆弧，分别交基圆和理论廓线于理论廓线于C、C点，点，则则 CAC为所求的位为所求的位移角。移角。 过过C作公法线作公法线OC，过，过C作作AC的的垂线，则两线的夹角垂线，则两线的夹角为所求的压力角。为所求的压力角。9-8第十章第十章 齿轮机构及其设齿轮机构及其设计计一一. 齿

16、轮机构的特点及分类齿轮机构的特点及分类1齿轮机构的特点齿轮传动用来传递空间任意轴间的运动及动力；传递功率范围大；传动比准确；效率高、寿命长、安全可靠。制造成本较高。优点：缺点：2齿轮机构的分类（1）平行轴间的传动（2）相交轴间的传动（3）交错轴间的传动直齿轮传动斜齿轮传动人字齿轮传动直齿圆锥齿轮传动斜齿圆锥齿轮传动曲线齿圆锥齿轮传动交错轴斜齿轮传动蜗杆传动准双曲面齿轮传动外啮合传动内啮合传动齿条与齿轮传动齿轮机构的应用及分类齿轮机构的应用及分类(2/2)二二. . 齿廓啮合的基本定律齿廓啮合的基本定律三渐开线的形成及其特点三渐开线的形成及其特点（1）渐开线的形成（2）渐开线的特性1）发生线沿基

17、圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长；2）渐开线上任意点的法线恒切于基圆；3）渐开线愈靠近基圆的部分，曲率半径愈小；4）渐开线的形状取决于基圆的大小；5）基圆内无渐开线。1齿轮的基本参数模数 m，其单位为mm，且已标准化了（表10-1,标准模数系列表）它是决定齿轮大小的主要参数，d = mz。它是决定齿轮齿廓形状的主要参数。齿顶高系数 ha*，其标准值为 ha* = 1。顶隙系数 c*，其标准值为 c* = 0.25。上述参数即为渐开线齿轮的五个基本参数。压力角，即分度圆压力角，并规定其标准值为 = 20。齿数 z 四四. 标准齿轮的基本参数和几何尺寸标准齿轮的基本参数和几何尺寸2标准齿轮及其几

18、何尺寸计算（1）标准齿轮 是指 m、ha*、 c*均为标准值，且e=s的齿轮。（2）标准齿轮的几何尺寸计算一个标准齿轮的五个基本参数确定之后，其主要尺寸及齿廓形状就完全确定。1）标准直齿轮的几何尺寸计算2）法向齿距与基圆齿距计算五五. 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 1齿轮正确啮合的条件2中心距及啮合角3一对轮齿的啮合过程及连续传动条件六六. . 渐开线齿廓的切制原理渐开线齿廓的切制原理 1） 仿形法2）范成法采用盘形铣刀在卧铣床上加工采用指状铣刀在立铣床上加工采用齿轮插刀在插齿机上加工采用齿轮滚刀在滚齿机上加工七七. . 斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮、蜗轮蜗杆传动斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮、蜗轮蜗杆传动 第十一章第十一章 齿轮系及其设计齿轮系及其设计一一. 齿轮系的分类齿轮系的分类（1）定轴轮系（普通轮系）（2）周转轮系二二. . 定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比定轴轮系的传动比 所有从动轮齿数的连乘积所有主动轮齿数的连乘积方向：画箭头1转化机构法三三.