大理工机械设计基础课件第0章 绪论

绪论教学要求教学重点与难点教学内容本课程的研究的对象和内容

本课程的地位和作用

本课程的特点及学习方法

教学要求

重点：掌握机器、机械、机构、零件等概念

教学重点与难点绪论1、机器①人为的机件的组合；②各运动单元具有确定的相对运动；③能代人实现能量的转换和作有用机械功。2、机构具有机器①②特征外，仅能传递或变换运动的特定机件组合体。可用来专门实现某种运动的传递或运动形式的转换实现预期的机械运动。

从运动观点看：机器由机构组成。3、构件：机构和机器中独立运动的单元体。4、零件机器中独立的制造单元体。构件可由单个零件组成，也可由多个零件组成。5、部件一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体。如：车床床头箱。常用零件、通用机构为研究重点。第一章平面机构的结构分析教学要求教学重点与难点教学内容

掌握运动副、运动链与机构的概念及其区别，运动链自由度的计算及确定成为机构的条件；

熟悉机构运动简图的绘制。

教学要求

重点：运动副、运动链与机构的概念；运动链自由度的计算及确定成为机构的条件。

难点：自由度计算中应注意的几个特殊问题；正确绘制机构运动简图。

教学重点与难点§1-1机构结构分析的内容与目的

§1-2运动副、运动链与机构

§1-3机构运动简图

§1-4运动链自由度计算及确定成为机构的条件

§1-5平面机构的结构分析机构结构分析的内容与目的1、掌握确定机构运动的可能性和确定性的条件2、能够绘制机构运动简图3、了解机构的组成原理运动副、运动链与机构一、平面运动构件的自由度自由度：构件具有独立运动的数目。平面运动构件具有三个自由度，有三个独立运动。约束：对独立运动的限制。二、运动副1、运动副：两构件间组成的可动联接（既保持直接接触，又能产生一定的相对运动）。2、运动副元素：参加接触构成运动副的表面（点、线、面）3、分类根据构件间相对运动：平面运动副、空间运动副平面运动副：高副：点、线接触（2个约束，1个自由度）低副：面接触（1个约束，2个自由度）平面低副：转动副：两个构件间只能作相对转动的运动副；移动副：两个构件间只能作相对移动的运动副平面高副：齿轮副、凸轮副空间运动副：螺旋副、球面副运动副、运动链与机构

运动副、运动链与机构三、运动副的表示转动副：移动副：

运动副、运动链与机构齿轮副：凸轮副：

运动副、运动链与机构四、构件（杆）的表示

机构运动简图机构运动简图：用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对位置，并能完全反映机构运动特征的简图。机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性。绘制步骤1、从原动件开始，按运动传递路线，分析各构件间的相对运动关系；2、确定各运动副的类型、个数；3、确定与运动有关的几何尺寸；4、选择一个能充分表现各构件运动情况的视图。5、选定恰当的长度比例尺运动副、运动链与机构五、运动链和机构

2、机构（从运动链角度）1）对一个运动链；2）选一构件为机架；3）确定原动件（一个或数个）4）原动件运动时，从动件有确定的运动。机构是由原动件、从动件、机架组成。1、运动链：若干构件通过运动副联接而成的系统。①闭链、②开链运动链自由度计算及确定成为机构的条件一、平面机构具有确定运动的条件

1、平面机构自由度计算公式运动链自由度计算及确定成为机构的条件2、运动链具有确定运动的条件静定桁架 超静定桁架机构可动且F

等于原动件数运动链具有确定相对运动，即为机构。二、自由度计算时的注意事项1、复合铰链运动链自由度计算及确定成为机构的条件2、局部自由度3、虚约束

1）轨迹重合

运动链自由度计算及确定成为机构的条件2）两构件组成若干运动副时引入的虚约束（平行导路上多个移动副、在同一轴线上形成多个回转副）

3）对运动无作用的对称部分平面机构的结构分析

一、高副低代

替代前后瞬时运动规律不变、自由度不变。

二、平面机构构成原理将任何机构可分解为：基本杆组（）依次联接于原动件与机架而组成。n246Pl369基本杆组中的刚性构件包含内部副的个数越多，级别越高。第二章机构运动分析基础教学要求教学重点与难点教学内容

了解描述点的运动的方法、刚体基本运动的方式及其特点

掌握点的合成运动，刚体平面运动的特点

教学要求

重点：点的合成运动刚体的平面运动

难点：速度和加速度合成定理

教学重点与难点§2-1点的运动

§2-2刚体的基本运动

§2-3点的合成运动

§2-4刚体平面运动点的运动点的轨迹：点在空间所走的路线点的运动：直线运动、曲线运动、矢径法表示点的位置、速度和加速度1、点的位置运动方程2、点的速度平均速度

瞬时速度=动点的速度等于矢径对时间的一阶导数，速度方向是沿动点的矢径端图（轨迹曲线）在对应点的切线，指向动点的运动方向，单位米/秒（m/s），速度是矢量。点的运动3、点的加速度平均加速度

=瞬时加速度α=动点加速度等于其速度对时间的一阶导数，也等于其矢径对时间的二阶导数。也是矢量。

点的运动即、、是速度在三个坐标轴上的投影，

;

;。3、点的加速度在直角坐标轴上的投影为；；。

点的运动三、弧坐标、自然坐标法表示点的位置、速度和加速度1、点的位置的弧坐标表示:

点的弧坐标形式的运动方程（点的自然形式的运动方程):

2、自然轴系由轨迹上一点的切线和法线所构成的轴系称自然轴系。曲线上任一点自然轴系随动点M在轨迹曲线上位置的变化而随之改变。矢量τ、n都随点的位置变化而变化的，是变矢量。单位矢量τ指向s为正向，单位矢量n指向曲线的内凹一侧为正。点的运动3、点的速度

是ν在切线上的投影动点的速度在切线上的投影等于它弧坐标对时间的一阶导数。

点的运动4、点的加速度为正，沿切线正方向；反之沿负方向。与ν同号时，作加速运动。

全加速度的大小和方向为点的运动讨论：（1）直线运动（2）曲线匀速运动切向加速度反映速度大小的变化；法向加速度反映速度方向的变化。点的运动（3）单向运动（沿轨迹一个方向运动）、恒为正值。（4）曲线匀变速运动：（5）对曲线匀速运动：

刚体的基本运动二、刚体的定轴转动刚体运动时，刚体内有一条直线始终保持不动称刚体绕固定轴转动（简称转动）。固定不动的直线称固定转轴。1、刚体的定轴转动方程

2、角速度转速n(r/min)与关系

3、角加速度与符号相同时刚体作加速转动，与符号相反时刚体作减速转动。刚体的基本运动一、刚体的平行移动（平动）平动：刚体在运动过程中，其上任一直线始终与初始位置平行。

各点的轨迹是直线的为直线平动；各点的轨迹为曲线(平面或空间)的为曲线平动。平动刚体上各点轨迹、速度和加速度彼此相同。平动刚体可抽象为一个点来研究。

刚体的基本运动三、定轴转动刚体上各点的速度和加速度

R为点的转动半径

刚体的基本运动四、角速度和角加速度的矢量表示由刚体的转动轴z上任一点作一矢量ω，其大小等于角速度的绝对值，即角速度矢ω是滑动矢量。ω=角速度矢对时间的导数称为刚体的角加速度矢

点的合成运动一、绝对、相对、牵连运动物体的绝对运动（合成运动）是相对运动和牵连运动的合成。刚体在该瞬时与动点相重合的点称为瞬时重合点或牵连点。绝对运动：动点对定系的运动。相对运动：动点对于动系的运动。牵连运动：动系对静系的运动。二、速度合成定理点的合成运动牵连速度是动系上与动点相重合之点(牵连点)的速度。三、加速度合成定理1、牵连运动为平动时点的合成运动2、牵连运动为转动时①若则为哥氏加速度大小：

方向：②若则点的合成运动

例题刨床的摆动导杆机构中,曲柄OM以n=30r/min作逆时针转动。曲柄轴O与导杆转轴A之间的距离OA＝30cm，曲柄长OM＝20cm。当曲柄与OA相垂直且在右侧时，求导杆AB的角速度ωAB。点的合成运动

例题：曲柄导杆机构中，曲柄OA转动的角速度是，角加速度是(转向如图所示)。设曲柄的长度是R，试求当曲柄与导杆中线的夹角时导杆的加速度。刚体平面运动一、构件平面运动简化1、构件平面运动的简化构件平面运动可简化为一个平面图形在其自身平面内的运动。2、刚体平面运动方程点O´

为平面图形的基点。刚体平面运动平面图形的运动（绝对运动）可分解为：（1）动系连带基点O´

引起的平动（牵连运动）；（2）图形在动系中绕基点O´

的转动（相对运动）。但绕基点转动的角速度、角加速度与基点的选择无关。刚体平面运动二、平面图形上各点速度速度合成法（基点法）速度投影定理刚体平面运动三、平面图形上各点的加速度

第三章平面机构的运动分析教学要求教学重点与难点教学内容

掌握用相对运动图解法作平面机构的运动分析，用瞬心法分析平面机构中各点的速度；

能在设计新的机械或分析现有机械工作性能时计算其运动参数。

教学要求

重点：用相对运动图解法、瞬心法分析运动，求解平面机构中各点的速度和加速度

难点：机构的加速度分析

教学重点与难点§3-1机构运动分析的内容、目的和方法

§3-2用相对运动图解作平面机构的运动分析

§3-3用瞬心法分析平面机构中各点的速度

§3-4用解析法分析机构速度和加速度

§3-5机构运动线图机构运动分析的内容、目的和方法一、目的：在设计新的机械或分析现有机械的工作性能时，能够计算其机构的运动参数。二、方法：图解法：有速度瞬心法和相对运动图解法等，具有形象直观，精度不高的特点。解析法：较高的精度，工作量大。

用相对运动图解作平面机构的运动分析相对运动图解法：用相对运动原理，列出构件上点与点之间的相对运动矢量方程，然后作图求解矢量的方法。

在同一构件上点之间的速度和加速度的求法（基点法）已知机构各构件的长度及、，求：

三、瞬心位置的确定

2、不形成运动副的两构件1、若已知两构件的相对运动，用定义确定

用瞬心法分析平面机构中各点的速度一、速度瞬心

两构件上相对速度为零的重合点，瞬时绝对速度相同的重合点。相对速度瞬心：两构件作相对平面运动时相对速度为零的点。绝对速度瞬心：两构件作相对平面运动时绝对速度为零的点。二、机构中瞬心的数目四、用瞬心法分析平面机构中各点的速度1、低副机构

2、高副机构

一对心平底直动从动件盘状凸轮机构，已知凸轮l以角速度逆时针方向回转。求该瞬时从动件2的速度

该机构的瞬心数目K=3，即P12、P13、P23。

用解析法分析机构速度和加速度解析法是通过对机构建立位置方程，然后将位置方程对时间求导数，获得速度、加速度方程，从而解出各运动参数。以铰链四杆机构为例，介绍用矢量投影法建立位置方程和求解速度、加速度。已知各杆长分别为，求：１、建立矢量方程和投影方程，并求角位移２、求角速度３、求角加速度机构运动线图用图解法或解析法求出机构在一系列位置时的位移、速度和加速度，或角位移、角速度和角加速度，然后将所得的一系列数值及其对应的时间或原动件的转角画成图，这些图称为机构运动线图。从运动线图可以看出任一瞬时运动参数的数值，并可清楚地看出机构运动的变化规律。曲柄滑块机构的运动线图第四章机构的静力分析教学要求教学重点与难点教学内容掌握刚体静力学、平面机构的静力分析；

熟悉空间力系的平面解法。教学要求

重点：受力图的绘制，平面机构的静力分析、力系的合成与平衡计算

难点：受力图的绘制，空间力系的平面解法。

教学重点与难点§4-1刚体静力学

§4-2平面机构的静力分析

§4-3机械中空间力系分析刚体静力学一、刚体静力学基本概念（一）力的概念力是物体间相互的机械作用。力作用对物体产生两种效应：运动状态变化和形状变化。前者称为运动效应或者外效应；后者称为变形效应或者内效应。力对刚体只产生运动效应。力的三要素：力的大小、方向和作用点。力是矢量。力的类型：①分布力、集中力；②合力、分力（二）力的基本性质1、二力平衡原理作用于同一刚体上的两个力平衡的充要条件是：两个力的大小相等、方向相反且作用在同一直线上。2、加减平衡力系原理在已知力系上加上或减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。推论1：力的可传性原理作用于刚体上某点的力，可以沿着它们的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该该力对刚体的作用。作用于刚体上力的三要素：力的大小、方向和作用线。即作用于刚体上的力可以沿其作用线移动，力是滑移矢量。

推论2：三力平衡汇交定理作用于刚体上三个互相平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力必在同一平面内，且作用线通过汇交点。3、平行四边形法则FR=F1+F24、作用与反作用定律两个物体间相互作用的一对力总是等值、反向、共线，分别作用在这两个物体上。

自由体：可以作任意运动的物体。非自由体（受约束体）：运动受到其它物体限制的物体。约束：对物体运动加以限制的其他物体。约束反作用力（约束反力、约束力或反力）：约束对物体作用的力。约束反力总是作用在被约束物体与约束物体接触处，其方向也总是与该约束所限制物体运动的趋势方向相反。主动力：使物体产生可能运动的力；约束力：约束限制某种可能运动的力。二、约束与约束反力（一）柔性约束只限制物体沿柔性体伸长方向的运动，对物体只有沿柔性体方向的拉力，通常用T表示。（二）光滑面约束约束反力作用在接触点处，方向沿接触点公法线、且指向受力物体。通常用FN表示。

1、向心轴承（径向轴承）随着轴所受主动力的不同，轴与孔的接触点位置也随之不同。通常可用通过轴心的两个大小未知的正交分力RAx、RAy表示。RAx、RAy的指向暂可任意假定。

铰链C的约束反力用两个大小未知正交分力RCx、RCy和RCx′RCy′表示，其中RCx=-RCx、RCy=-RCy′。固定铰支A、B对构件I、II的约束反力分别为RAx、RAy与RBx、RBy。此类约束只限制两物体径向的相对移动，而不限制两个物体绕铰链中心的相对转动及沿轴向的移动。（三）光滑铰链约束（四）其它约束1、滚动支座约束性质与光滑面约束相同，其约束反力必垂直于支承面，且通过铰链中心。通常用RN表示其法向约束反力。2、球铰链通过圆球和球壳将两个构件连接在一起的约束称为球铰链。它使构件的球心不能有任何位移，但构件可绕球心任意转动。其约束力应是通过球心但方向不能预先确定的一个空间力，可用三个正交分力RAx、RAy、RAz表示。3、止推轴承它能限制轴的径向位移外，还能限制轴沿轴向的位移。其约束反力有三个正交分量RAx、RAy、RAz。三、物体的受力分析和受力图（一）受力图画法及步骤

1、取分离体根据题意选取研究对象，用尽可能简明的轮廓将它单独画出；

2、在分离体上画出全部主动力；

3、在分离体上原来存在的约束（即与其它物体相联系、相接触）的地方，按照约束类型逐一画出约束反力（即解除约束而以约束反力代之）。

例：

用力F拉动碾子以压平路面，重力为G的碾子受到一石块的阻碍，试画出碾子的受力图。

例：

如图a所示三铰拱桥，由左、右两半拱铰接而成。若各拱自重不计，在拱AC上作用有载荷（主动力常称为载荷）P，试分别画出拱AC和BC受力图。（二）正确画出受力图注意事项1、正确选择研究对象。2、正确确定研究对象受力的数目。3、正确画出约束反力。4、分析两物体间相互的作用力时，应遵循作用与反作用力关系。

力系：作用于同一构件上的一组力。平面力系：各力作用线均在同一平面内的力系。

平面机构的静力分析、平面汇交力系的合成与平衡平面汇交力系：平面力系中各分力的作用线（或其延长线）汇交于一点。1、平面汇交力系的合成（1）几何法①连续地使用力三角形法则②力多边形法则各分力矢量的顺序不影响合力矢的结果。合力等于原力系中各分力的矢量和，即2）、解析法①力在坐标轴上的投影和分力将力F沿坐标轴方向分解，所得分力Fx

、Fy大小与F在同轴上的投影Fx

、Fy大小相等。力的分力是矢量。已知力在x、y轴上的投影Fx、Fy，则可以求出力F的大小和方向，即

②平面汇交力系合成的解析法在刚体上有平面汇交力系F1、F2……Fn作用于A点，则合力FR为其投影式合力投影定理：合力在任一轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和已知合力的投影Fx、Fy，则合力FR的大小和方向为：2、平面汇交力系的平衡平面汇交力系平衡的充要条件是力系的合力为零。即1）平面汇交力系平衡的几何条件是该力系的力多边形自行封闭。2）平面汇交力系平衡的解析条件二、力对点之矩、力偶理论（一）力对点之矩是力F使物体绕定点转动效应的度量。逆时针转动为正，反之为负。O点称为力矩中心（简称矩心），d称为力臂。在二维空间（平面）内，力对点之矩是一个代数量。（二）平面力偶理论1、力偶与力偶矩力偶：由两个大小相等、方向相反且不共线的平行力组成的力系，记作（F、F′）。力偶中两力之间的垂直距离d称为力偶臂，力偶所在的平面称为力偶作用面。力偶矩：力偶中任何一个力的大小F与力偶臂d的乘积并冠以正负号，记作M（F、F′）或M。M（F、F′）＝M＝±Fd正负号表示力偶的转向：以逆时针转向为正，反之为负。2、力偶的三要素及等效条件力偶（F、F′）对同平面O点之矩为Mo（F）＋Mo（F′）＝F（d+a）－F′a=Fd

力偶对平面内任一点之矩恒等于力偶矩，与矩心位置无关。力偶不能与任意一个力等效，也不能被一个力平衡。力偶的三要素：力偶矩的大小、力偶的转向和力偶作用面。三个要素相同的力偶彼此等效。3、平面力偶系的合成与平衡条件（1）平面力偶系的合成合力偶定理：在同一平面内的任意多个力偶可合成为一个合力偶，合力偶矩等于各个分力偶矩的代数和。即

或

。（2）平面力偶系的平衡条件

例题：图示的平行轴减速器，其速比为2﹕1。匀速转动时，主动轴I上作用一力偶，其力偶矩大小M1＝90N·m；II轴上受一阻力偶矩M2＝180N·m.。求在A、B处螺栓和支承台所受的力。已知A、B间距离L＝45cm，不计减速箱自重。解：取减速箱为研究对象。分析受力情况。由平面力偶系平衡条件列方程，得A处螺栓受拉，B处支承台受压。dFABBFAM4、力的平移定理作用在刚体的力平移到该刚体（或刚体延伸部分）上任意一点时，必须附加一个力偶，这个附加力偶的矩等于原来的力F对新作用点的矩。力的平移定理表明了力对作用线外的中心转动的物体有两种作用：一是平移力的作用；二是附加力偶对物体产生转动的作用三、平面一般力系（一）平面一般力系向一点的简化·主矢和主矩刚体上作用着一组平面任意力系F1、F2、F3。将各力平移到作用平面内任取一点O，得到作用于点O的平面汇交力系F1′、F2′、F3′和相应的附加力偶系M1、M2、M3。平面汇交力系F1′、F2′、F3′可合成为通过O点的合力矢FR′

主矢平面附加力偶系M1、M2、M3可以合成一个力偶，力偶的矩为Mo

主矩对于力的数目为n的平面一般力系，其主矢和主矩为主矢与简化中心的选择无关；主矩与简化中心的选择有关。固定端支座对物体的作用，是在接触面上作用了一群约束反力。其约束反力除了RAx、RAy外，还有矩为MA的约束反力偶。（二）平面一般力系简化结果分析·合力矩定理1、。原力系简化结果为一个力偶，其力偶矩为主矩Mo。2、。主矢FR′就是原力系的合力，合力的作用线恰好通过选定的简化中心O。4、。即原力系的主矢、主矩均为零，则原力系平衡。3、。可以进一步简化得到一作用于点O外的合力矢FR。合力作用线到O点的距离平面一般力系简化结果只有三种：①一个力偶；②一个合力；③平衡。平面一般力系平衡的充要条件是：力系的主矢和对任意一点的主矩都等于零。（3）平面一般力系的平衡方程及其应用平面一般力系的平衡方程二力矩式其中A、B两点连线不垂直于X轴三力矩式其中A、B、C三点不得共线平面平行力系（若其作用线与y轴平行）的独立平衡方程为或

例题：有一水平横梁AB，A端为固定铰链支座，B端为一滚动支座。梁的长为4a，梁重为G，作用在梁的中点C。在梁的AC段上受均布载荷q作用，在梁的BC段上受力偶作用，力偶矩M=Pa。试求A和B处的支座反力。四、物体系的平衡物体系统（物系）：由若干构件或物体以一定形式约束互相联接而成的机构或结构系统。当物体系平衡时，组成该系统的每一个物体都处于平衡状态。静定问题：所有未知数都能由平衡方程求出（未知数等于独立平衡方程的数目）的问题。静不定问题（超静定问题）：未知量的数目多于平衡方程的数目，未知量就不能全部由平衡方程求出的问题。对于静不定问题，必须考虑物体因受力作用而产生的变形，增加某些补充方程后，才可使方程的数目等于未知量的数目。机械中空间力系分析空间力系：作用于物体上各力的作用线不都在同一平面内的力系。空间力系分为空间汇交力系、空间力偶系、空间平行力系和空间一般力系。

一、力在空间直角坐标轴上的投影和力沿直角坐标轴的分解若已知力F与空间正交坐标系xyz三轴间的夹角分别为α、β、γ，则力在三个轴上的投影等于力F的大小乘以与各轴夹角的余弦，即zyFFyFxox90⁰γαβoγFxFyyxFFxφz若已知角和，则力F在三个坐标轴上的投影分别为以Fx、Fy、Fz表示力F沿直角坐标轴x、y、z的正交分量，以i、j、k分别表示沿x、y、z坐标轴方向的单位矢量，则力F在坐标轴上的投影和力沿坐标轴的正交分量间的关系可表示为若已知力F在正交轴系Oxyz的三个投影，则力F

的大小和方向余弦为二、力对轴之矩力对轴之矩等于此力在与轴垂直平面上的投影对该投影面与该轴交点之矩。正负号按下述确定：从Z轴正向往回看，若力使物体绕该轴逆时针方向转动，则取正号；否则取负号。或按右手螺旋规则确定：大姆指指向与z轴一致为正；反之为负。当力的作用线与转轴平行或相交时，即当力与轴在同一平面时，不能使刚体转动，力对轴之矩为零。设力在三个坐标轴上的分力分别为Fx、Fy、Fz，力作用点A坐标为x、y、z，力F对轴之矩的解析表达式为例题：手柄ABCD在平面Axy内，在D处作用一个力F，它在垂直于y轴的平面内，偏离沿直线的角度为α。CD=a，杆BC平行于x轴，杆CE平行于y轴，AB和BC的长度都等于L。试求F对x、y、z三轴的矩。三、空间一般力系的平衡方程

空间汇交力系因合成的结果为一合力，其平衡方程为空间力偶系因合成的结果为一力偶，其平衡方程为例题：已知传动轴两齿轮的半径分别为rc=100mm，rd=50mm。其上受力有圆周力Ft1=3.58KN，径向力Fr1=1.3KN,Fr2=2.6KN。AC=CD=DB=100

mm，求D轮上的圆周力Ft2及A，B两轴承上的反力。图中尺寸单位为mm。将空间受力图投影到三个坐标平面上转化为三个平面力系，再对每一个平面力系列出平衡方程求出未知量，这种方法称为空间问题的平面解法。三、空间平行力系中心和重心空间平行力系合力的作用点为平行力系的中心。重力的作用点是一个确定的点，这个点就是物体的重心。1、重心坐标公式均质体重心（形心）坐标均质、等厚的薄板形心坐标zKyzoxxKyKrkrCCG△GyCKxCzC△Gk2、确定物体重心的方法（1）简单几何形状物体的重心均质对称物体的重心在其对称面、对称轴或对称中心上。简单形状物体重心可以从工程手册上查得。（2）组合形状物体的重心①分割法假定组合形状物体可以分割成N个简单形状，其中每个部分的重心位置都已知。则物体重心的坐标为②负面积法（负体积法）（3）实验法测定重心的位置①悬挂法②称重法例题：试求Z形截面重心的位置，其尺寸如图所示。解：由图得截面重心的坐标xc、yc为第五章摩擦与机械效率教学要求教学重点与难点教学内容

教学要求

了解摩擦的概念及类型;

掌握考虑摩擦时的平衡计算及自锁的条件熟悉运动副及机构中的摩擦、机械效率问题.

重点：摩擦、摩擦角、自锁、摩擦圆等概念;考虑摩擦时的平衡计算及自锁的条件。

难点：运动副的摩擦。

教学重点与难点§5-1摩擦的概念及类型

§5-2运动副及机构中的摩擦

§5-3机械效率与自锁一、滑动摩擦

1、静滑动摩擦力静滑动摩擦力就是接触面对物体作用的切向约束反力，它的方向与物体相对滑动趋势相反,即Ff=-F。摩擦的概念及类型2、最大静摩擦力静摩擦力的大小介于零与最大值之间，即0≤Ff≤Fmax静摩擦定律（库仑定律）:

Fmax=fFN

3、动滑动摩擦力如果F再继续增大物块将失去平衡而滑动,接触物体之间仍作用有阻碍相对滑动的阻力，这种阻力为动滑动摩擦力(动摩擦力)，用F′表示。F′=f′FN摩擦的概念及类型二、摩擦角和自锁现象1、摩擦角：全约束反力FR与公法线间的夹角的最大值φm。摩擦的概念及类型2、自锁现象物块平衡时，全反力必在摩擦角之内（）。Q与FR应等值、反向、共线，即（1）如果，则无论这个力多大，物块必保持静止。此现象为自锁现象。（2）如果，则无论这个力多小，物块一定滑动。三、考虑摩擦时求解物体的平衡问题的特点

摩擦的概念及类型

（1）分析物体受力时，必须考虑接触面间切向的摩擦力Ff，通常增加了未知量的数目；（2）列出补充方程，即，补充方程的数目与摩擦力数目相同；（3）由于物体平衡时摩擦力有一定的范围（即），所以有摩擦时平衡问题的解也有一定的范围，而不是一个确定的值。

例物块重G=1500N，放于倾角为30°的斜面上，它与斜面间的静摩擦系数为=0.2，动摩擦系数=0.18。物块受水平力F=400N。问物块是否静止，并求此时摩擦力的大小与方向。摩擦的概念及类型

四、滚动摩擦的概念在物体与水平面接触处，存在的阻碍磙子转动的反力偶M称为滚动摩擦力偶，滚动摩阻力偶矩的变化范围为滚动摩擦定律滚子滚动所需的水平拉力

滚子滑动所需的水平拉力一般情况下，有因而使滚子滚动比滑动省力得多。（1）平面及斜面摩擦（两构件单面接触）当滑块与平面组成移动副时，平面2作用在滑块1上的最大静摩擦摩擦力为

其中滑块1所受的总反力与其对平面2的相对速度间的夹角总是钝角

运动副及机构中的摩擦一、运动副中的摩擦1、移动副中的摩擦

运动副及机构中的摩擦滑块与斜面组成移动副时若滑块1沿斜面2上升，则驱动力大小为若滑块1沿斜面2下滑，则驱动力大小为

运动副及机构中的摩擦（2）槽面摩擦（两构件双面接触）若滑块1在水平驱动力Fd的作用下沿槽面2等速滑动则因而在铅垂力P和相同的情况下，槽面摩擦力比平面摩擦力大。

运动副及机构中的摩擦2、螺旋副中的摩擦（1）矩形螺纹副中的摩擦

拧紧螺母时：

防止螺母加速松脱时：当时，为负值。即若要使滑块下滑，则必须施加一个反向的力矩。（2）三角形螺纹副中的摩擦运动副及机构中的摩擦

三角形螺纹的拧紧和防松力矩分别为当时，为拧松力矩。因为，所以三角形螺纹的摩擦力矩较大，常用于紧固连接；矩形螺纹摩擦力矩小，效率较高，常用于传递动力的场合。

运动副及机构中的摩擦3、转动副中的摩擦（1）径向轴颈的摩擦①当时，轴颈将加速转动；②当时，轴颈将等速旋转；③当时，若轴颈原来是静止的，则仍保持原来的状态。摩擦圆半径自锁条件为

（2）止推轴径摩擦运动副及机构中的摩擦①对非跑合的止推轴承

②对跑合的止推轴承机械效率与自锁一、机械效率机械效率是衡量机械工作质量的重要指标。由于机械中总有摩擦存在，因而输出功总是小于输入功，又因则随损耗系数的增大，机械效率在下降。即机械在稳定运转时期，输入功等于输出功与损耗功之和。

机械效率与自锁二、机械的自锁如果机械效率，若机械原来是运动的，则它仍运动，保持机械的总动能不变；若机械原来是静止的，那么不论驱动力有多大，机械不能运动，即机械自锁。如果机械效率，这时机器原来是否运动，最终必处于静止状态。机械自锁的条件为矩形螺旋机构的自锁条件为三角形螺旋机构的自锁条件机械效率与自锁三、提高机械效率的途径

1.尽量简化机械传动系统，采用最简单的机构来满足工作要求，使功率传递通过运动副的数目越少越好。

2.选择合适的运动副形式，如转动副易保证运动副的配合精度，效率高；移动副不易保证配合精度，效率较低且容易发生自锁或楔紧等。

3.在满足强度、刚度等要求的情况下，不要盲目的增大构件尺寸。如轴颈尺寸增加会使轴颈的摩擦力矩增加，机械易发生自锁。

4.设法减少运动副中的摩擦。如在传递动力场合尽量选用矩形螺纹；用平面摩擦代替槽面摩擦；用滚动摩擦代替滑动摩擦。选用适当的润滑剂及润滑装置进行润滑，合理选用运动副的元素的材料等。第六章动力学基础和机械动力学问题教学要求教学重点与难点教学内容

了解动力学的有关基本概念，达朗伯原理和构件惯性力的确定；

平面机构的动态静力分析；

刚性转子的平衡。

教学要求

重点：刚性转子的平衡

难点：构件惯性力的确定

教学重点与难点§6-1动力学的有关基本概念

§6-2达朗伯原理与构件惯性力的确定

§6-3平面机构的动态静力分析

§6-4刚性转子的平衡动力学的有关基本概念第一定律（惯性定律）：质点如不受外力作用，将保持静止或匀速直线运动的状态。力是改变质点运动状态的原因。第二定律：质点的加速度的大小与所受力的大小成正比，方向与力的方向相同。矢量形式：F=ma

第三定律（作用与反作用定律）：两质点间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、沿着同一直线，同时分别作用在这两个质点上。

一、动力学基本定律二、质点运动微分方程及其应用直角坐标形式质点运动微分方程为自然形式的质点运动微分方程为

三、动量定理

力F是常量，冲量是力与作用时间的乘积，表达式为S=Ft。力F是变量，力在有限时间间隔(

)内的冲量为质点动量定理的微分形式质点动量定理的积分形式

质点系动量定理的微分形式或

质点系动量定理微分形式的投影式质点系动量定理的积分形式

质点系动量定理积分形式的投影式四、质心运动定理

质心运动定理

其直角坐标投影式为当质点系运动时

质心C位置的确定

质心C的坐标为五、动量矩定理

2、质点系的动量矩1、质点的动量矩

3、定轴转动刚体对转动轴的动量矩

点的动量对转轴的动量矩为转动刚体对z动量矩为质点的动量矩定理

质点系的对固定点O的动量矩定理

在直角坐标上的投影式为六、刚体绕定轴转动的微分方程

例题：飞轮的半径r=25cm，其对水平轴O的转动惯量Jo=2.45kg·m2。今在飞轮以转速n=2000r／min绕O轴转动时开始加制动闸，使闸块对轮缘产生正压力FN=490N。已知闸块与轮缘间的动摩擦系数f=0.6，轴承上的摩擦和空气阻力都不计，求由开始制动到飞轮停止转动所需的时间。七、转动惯量

例题：均质等厚圆盘的质量为M，半径为R，求它对垂直于盘面并通过中心轴z的转动惯量。积分形式为达朗伯原理与构件惯性力的确定

二、质点系的达朗伯原理一、惯性力和质点达朗伯原理动静法：用静力学解平衡问题的方法解决动力学问题方法。（Ｋ＝l，2，……n)0=++kNkkQPF三、刚体惯性力系的简化1、刚体作平动时2、刚体绕垂直于对称面的定轴转动时3、刚体作平面运动时eCCgJM-=当构件作直线变速运动时，Mcg=0，Qc=-maC。当构件作直线等速运动时，Mcg=0，Qc=0。当构件绕定点转动时，若定点为质心且构件作匀速转动，则Mcg=0，Qc=0；若构件作变速转动，则Qc=0，Mcg=-Jcε；若定点为非质心，而构件作匀速转动时，则Qc=-maCn，Mcg=0；当构件作非匀速转动时，则Qc=-m(acn+acт)，Mcg=-Jcε或将Qc和Mcg合成为Q′c，其平移距离仍为lh=Mcg／Qc。四、构件惯性力的确定平面机构的动态静力分析一、机构受力分析的目的1、根据作用在机构各构件上的外力和惯性力来确定各运动副中的约束反力；2、为了维持主动件按给定的运动规律运动，确定加在其上的平衡力或平衡力矩。二、不考虑摩擦力的机构动态静力分析机构动态静力分析的一般步骤：1、定机构在已知位置时各构件的惯性力和惯性力偶，并将它们及其它已知外力和力偶一并加在机构的对应构件上；2、已知的驱动力或生产阻力所作用的构件开始，对给定力全部已知的一个构件或一组构件计算其运动副中的反力；3、计算平衡力(矩)及其所作用的构件的运动副反力。一、机械平衡的目的和分类

刚性转子的平衡目的：为了完全或部分地消除惯性力所引起的附加动压力。

分类：转子的平衡、机构的平衡。转子的平衡：刚性转子的平衡、挠性转子的平衡。二、刚性转子的静平衡1、静平衡计算若≠0，刚性转子是不平衡的，称为静不平衡。

要达到平衡，必须如刚性转子的轴向宽度b与直径D比，则质量分布在同一回转面内，回转时产生的惯性力组成一平面汇交力系。2、静平衡实验具体：加一配重，使总质心在回转轴线上。即确定配重的大小及方位三、刚性转子的动平衡1、动平衡计算如刚性转子的轴向宽度b与直径D比，则质量分布不在同一回转面内，回转时产生的惯性力组成一空间汇交力系。要动平衡，必须使每个平面的惯性力平衡。即若、，刚性转子是不平衡的，称为动不平衡。当转子以等角速度回转时，将惯性空间力系分解到平衡基面I与II上，则从而求出配重的大小和方位。经动平衡的回转件一定是静平衡的；反之，静平衡后的回转件不一定是动平衡。2、动平衡实验第七章动能定理和机械速度波动的调节教学要求教学重点与难点教学内容熟悉动能定理，功率和功率方程；

了解机械的运动方程式；

掌握机械运转速度周期性波动及其调节。

教学要求

重点：机械运转速度周期性波动及其调节

难点：飞轮的简易设计计算

教学重点与难点§7-1动能定理

§7-2功率和功率方程

§7-3机械的运动方程式

§7-4机械运转速度波动及其调节动能定理2、变力的功一、力的功力的功是力在一段路程上对物体作用所积累的效果。元功或变力F在路程上的功为其解析式为1、常力的功，功为正值；

,功为负值；，功等于零。3、合力的功如果同时有几个力作用于物体的同一点，合力在任一路程上所作的功等于各分力在同一路程上所作功的代数4、几种常见力的功

设物体在重力作用下，其重心沿曲线运动。重力在坐标轴上的投影为重心降低，重力作正功；重心升高，重力作负功。(1)重力的功设刚体绕z轴转动，力F作用于M点，刚体转动一微小转角力F的元功为式中，是力F对转轴z的矩。当刚体转过角，力F所作的功为(2)作用于绕定轴转动刚体上的力的功和力偶的功二、动能定理1、质点的动能定理微分形式积分形式2、质点系的动能定理微分形式或

3、平动刚体的动能平动刚体的动能等于刚体的质量与质心速度平方乘积的一半。积分形式绕定轴转动刚体的动能，等于刚体对转轴的转动惯量与角速度平方乘积的一半。4、绕定轴转动刚体的动能5、平面运动刚体的动能刚体作平面运动时，可视为绕瞬心P并垂直于运动平面的轴作瞬时转动，其动能为若取通过质心c并与瞬心轴平行的轴为转轴，其动能为平面运动刚体的动能等于随质心平动的动能与绕质心转动的动能之和。功率和功率方程一、功率力在单位时间内作的功称为功率，即如果功是用力矩和力偶矩计算，则若转速用n(r/min)，力矩或力偶矩用N·m，功率P为或在机器起动或加速运转时，，故要求；二、机器的功率方程当机器正常运转时(一般作匀速转动)，，即；在制动过程中，机器作减速转动，，这时。机器在稳定运转时的机械效率例在车床上车削直径d=0.18m的工件，车床主轴的转速为n=960r／min，车床主轴的转矩M=27N·m，车床齿轮的传动效率。求切削力F和电动机的输出功率。机械的运动方程式一、机械运转过程的三个阶段1、起动阶段机械原动件的角速度由零逐渐上升，直至达到正常运转的平均角速度为止。2、稳定运转阶段

3、停车阶段当阻抗功逐渐将机械具有的动能消耗完时，机械停止运转。二、机械的运动方程1、等效动力学模型通常复杂的机械系统的等效动力学模型为：绕定轴转动或作直线移动的构件。2、等效量的计算（1）等效力矩和等效力若等效构件为绕定轴转动件，角速度为，则等效力矩为若等效构件为移动件且其速度为v时，作用于其上的等效力为（2）等效质量和等效转动惯量若等效构件为绕定轴转动件，其角速度为，则其对转动轴的等效转动惯量为3、机械运动方程式的建立若等效构件为绕定轴转动件，其机械运动方程为若等效构件为移动件，机械运动方程为机械运转速度波动及其调节一、调节机器速度波动的目的

1、周期性速度波动危害：①引起动压力，影响可靠性和η↓；②可能在机器中引起振动，影响寿命、强度；③影响工艺，产品质量↓。2、非周期性速度波动危害：机器因速度过高而毁坏，或被迫停车。二、机器周期性速度波动的调节方法

2、设计指标

算术平均值

平均角速度

速度不均匀系数

（1）基本问题机械的等效转动惯量为，为了调节机械的周期性速度波动在机械上安装飞轮的转动量为，则3、飞轮设计（2）飞轮尺寸的确定飞轮常作成轮形，其转动惯量可用轮缘（重量为）的转动惯量替代，则或

二、机器非周期性速度波动的调节方法——调速器第八章平面连杆机构教学要求教学重点与难点教学内容了解平面连杆机构的组成及其优缺点；

熟悉平面四杆机构的工作特性；

掌握平面四杆机构的基本形式；

平面连杆机构的运动设计。

教学要求

重点：平面四杆机构的工作特性；

平面连杆机构的运动设计。

难点：平面连杆机构的运动设计

教学重点与难点§8-1平面连杆机构的组成及其优缺点

§8-2平面四杆机构的基本形式及其演化

§8-3平面四杆机构的工作特性

§8-4平面连杆机构的运动设计平面连杆机构的组成及其优缺点平面连杆机构是由一些刚性构件用平面低副相联连接而成，并可在同一平面内或相互平行平面内运动的机构。平面连杆机构的主要优点：①各构件之间为面接触，单位面积所受的压力较小，易于润滑，摩擦及磨损较小；②各构件之间的接触面为圆柱面或平面，所以制造比较简单，能获得较高的精度；③各构件之间的接触是靠本身的几何封闭来实现的，不需要锁紧弹簧，所以结构简单；④能够实现多种运动形式的转换，当主动件等速连续运动时，从动件能实现等速、变速连续运动或间歇运动等多种运动规律，以满足生产中不同的运动要求。平面连杆机构的主要缺点：组成平面连杆机构的构件和运动副数目多，易产生自锁，累计误差大，降低了机构的运动精度；机构中作平面复杂运动和往复运动的构件所产生的惯性力难以平衡，这样使机构在高速运转时产生较大的振动和动载荷。因此，连杆机构常用于速度较低的场合。平面四杆机构的基本形式及其演化铰连四杆机构：各构件之间均由转动副相连接的平面四杆机构。一、铰链四杆机构的基本形式及其应用铰链四杆机构，4为机架，2为连杆，构件1、3称为连架杆，其中能绕其轴线作整轴回转的连架杆1称为曲柄，只能绕轴线往复摆动的连架杆3称为摇杆。铰链四杆机构的三种基本形式：

1、曲柄摇杆机构两个连杆架之一是曲柄，另一个是摇杆的铰链四杆机构为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构可将曲柄的整周连续转动变成摇杆的往复摆动；也可将摇杆的往复摆动转变成曲柄的整周转动。

2、双曲柄机构两个连架杆都是曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。双曲柄机构中，两曲柄可分别作主动件。一般当主动曲柄等速转动时，从动曲柄作变速转动。平面四杆机构的基本形式及其演化

平行双曲柄机构（平行四边形机构）的两曲柄角速度相等，转向相同，连杆始终作平动；具有等传动比的特点。反向双曲柄机构（逆平行四边形机构）的两曲柄角速度不相等且转向相反。

为防止平行双曲柄机构在运动过程中变成反向双曲柄机构可采取以下措施：

①在从动曲柄上装一飞轮靠惯性保证其转向不变；

②在机构中增装一辅助曲柄以构成虚约束使从动曲柄不能反向转动。平面四杆机构的基本形式及其演化

3、双摇杆机构两个连架杆都是摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。在双摇杆机构中，两摇杆可分别作主动件。港口起重机采用双摇杆机构。该机构利用双摇杆机构中连杆延长部分上的M点只作平移来吊货物，避免了不必要的升降，减少了能量损失。在双摇杆机构中，若两摇杆的长度相等，则称为等腰梯形机构。平面四杆机构的基本形式及其演化二、铰接四杆机构的演化1、扩大转动副的半径平面四杆机构的基本形式及其演化2、转动副转化成移动副铰链四杆机构的变为曲柄滑块机构。当e=0时，为对心曲柄滑块机构；当e≠0时，为偏置曲柄滑块机构。平面四杆机构的基本形式及其演化3．取不同的构件为机架铰链四杆机构的演化单移动副机构的演化将转动导杆机构的构件2作的比构件1短些，就可变成得摆动导杆机构。平面四杆机构的工作特性一、铰接四杆机构曲柄存在的条件

1、曲柄存在的条件

①最短构件与最长构件长度之和小于或等于其它两构件之和；

②以最短构件为机架或连架杆。3、曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构曲柄存在的条件：b-a>e；对心曲柄滑块机构曲柄存在的条件：b>a。

2、铰链四杆机构类型判断

①最短构件与最长构件的长度之和小于或等于其它两构件的长度之和。

②最短构件与最长构件的长度之和大于其它两构件的长度之和。平面四杆机构的工作特性二、压力角和传动角压力角α：从动件摇杆所受作用力F的方向与该点速度方向之间所夹锐角。压力角愈小对机构传动愈有利。为保证机构具有良好的传力性能，应使αmax≤[α]。传动角γ：压力角α的余角，即γ=90°-α。α愈小γ愈大，对机构工作与越有利。机构的传力条件：γmin≥[γ]设计时一般应使γmin≥40°，高速和大功率转动中，应使γmin≥50°。铰链四杆机构工作时，γmin在机构中位置的确定：eaγminb平面四杆机构的工作特性三、死点位置曲柄摇杆机构中，以摇杆为主动件，曲柄为从动件，当摇杆位于两极限位置时，连杆与曲柄共线重合，此时机构的转动角γ=0º，压力角α=90º，摇杆经连杆作用于曲柄上的力F通过其回转中心A，使曲柄不能转动，整个机构处于静止状态，这种位置称为机构的死点位置。机构死点位置克服的措施：①在从动件上加装飞轮靠惯性闯过死点位置；②双摇杆机构中通过限制摇杆的摆动角度来避免机构处于死点位置。当θ=0°时，K=1，机构无急回特性；当θ≠0°时，K=1，机构有急回特性，且K愈大，急回程度愈明显，但从动件的加速度愈大，惯性力愈大，机构振动愈严重，所以一般K≤2。平面四杆机构的工作特性四、急回运动和行程速比系数急回运动特性：当以曲柄为主动件且作等速转动时从动件在前进行程有慢的平均速度，在回程有快的行程速度性质。极位夹角(θ)：摇杆处于极限位置时曲柄相应位置AB1与AB2之间所夹锐角。即曲柄摇杆机构具有急回运动的特性。摆动导杆机构、偏置曲柄滑块机构、不等长双曲柄机构都有急回运动特性。wj22=t，机构急回特性的相对程度是用从动件空回行程平均速度与工作行程平均速度的比值K衡量。平面连杆机构的运动设计一、图解法1、实现连杆给定位置的设计方法2、实现两连架杆给定对应位置的设计方法3、实现给定行程速比系数K的设计方法二、解析法

铰链四杆机构中，已知两连架杆AB和CD的三个相对位置试设置计该机构。设各构件长度分别为a、b、c、d，并取构件AB长度为a，令其余三构件相对于AB的长度分别为a/a=1、b\a=m、c/a=n、d/a=p。用投影法列出各杆长度与运动参数方程。令p1=n、p2=-n/p、p3=(p2+n2+1-m2)/2p，取两连架杆的初始位置与x轴重合，即起始角和都为零，将已知两两连架杆的三对对应转角分别代入方程平面连杆机构的运动设计连杆曲线图谱右图为各构件长度相对于AB的比值分别为b/a=2.5，c/a=2，d/a=3时的连杆曲线。三、实验法四、图谱法

第九章凸轮机构教学要求教学重点与难点教学内容

了解凸轮机构的特点；

能按运动规律绘制S-Φ曲线；

掌握图解法设计凸轮轮廓，凸轮机构基本尺寸的确定。

教学要求

教学重点与难点重点:从动件常用运动规律；凸轮轮廓曲线的绘制；凸轮机构基本尺寸的确定。难点:用反转法绘制凸轮轮廓曲线

§9-1凸轮机构的功用和分类

§9-2从动件常用的运动规律

§9-3凸轮轮廓曲线设计

§9-4凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构的功用和分类

、凸轮机构的组成和特点凸轮机构是由凸轮、从动轮、机架组成的高副机构，其功用是传动、导向和控制。凸轮机构的特点优点：结构简单、紧凑、设计方便；可实现从动件任意预期运动。缺点：点、线接触易磨损；凸轮轮廓加工困难；行程不大。二、凸轮机构的分类按凸轮形状按从动件型式按维持高副接触（封闭）的方式一、凸轮机构的基本名词术语：基圆：凸轮理论轮廓曲线最小向径所作的圆。行程：从动件由最低点到最高点的位移h（或摆角）推程运动角：从动件由最低运行到最高位置，凸轮所转过的角。回程运动角：从动件由最高运行到最低位置，凸轮所转过的转角。远休止角：从动件到达最高位置停留过程中凸轮所转过的角。近休止角：从动件在最低位置停留过程中所转过的角。偏距圆：从动件导路与凸轮回转中心O的偏心距离为e，并以e为半径O为圆心所作的圆。从动件常用的运动规律从动件位移线图：从动件位移S与凸轮转角（或时间t）之间的对应关系曲线。从动件运动线图：从动件位移线图、速度线图、加速度线图的总称。凸轮的轮廓形状取决于从动件的运动规律，反之从动件不同的运动规律要求凸轮具有不同的轮廓曲线形状。从动件常用的运动规律二、从动件常用运动规律

1、等速运动规律从动件在开始和结束时有刚性冲击。只适用于低速轻载场合。2、等加速等减速规律推程等加速

回程等减速

加速度在A、B、C三处有有限突变，由此产生柔性冲击。适用于中等速度轻载的场合。从动件常用的运动规律从动件常用的运动规律3、简谐运动规律（余弦运动规律）推程时加速度有有限突变，存在柔性冲击。适用于中速、中载。4、摆线运动规律（正弦运动规律）推程时加速度没有突变，不存在刚性冲击又不存在柔性冲击，适用高速轻载。

从动件常用的运动规律三、从动件常用运动规律的选用原则

1、工作要求只要求从动件完成一定的行程h或φ，应采用易于加工的曲线作为凸轮轮廓曲线；对凸轮机构从动件的运动规律有严格的要求时必须按照机器所要求的运动规律来选择。

2、动力特性

(1)尽可能选用加速度曲线连续的运动规律，同时还应考虑从动件不同的运动形式。

(2)对质量较大从动件应选择vmax较小的运动规律；

(3)对高速运动的凸轮机构，应选择amax值较小的运动规律。

3、凸轮轮廓的加工尽量选用使凸轮轮廓曲线易于加工的运动规律四、改进型运动规律简介用单一的运动规律很难满足从动件的运动规律的要求时，可采用几种运动规律的组合，这种将两种或两种以上的运动规律组合而成的运动规律称为改进型运动规律。从动件常用的运动规律各种运动规律组合时应遵循以下原则：1、对于一般转速的凸轮机构，应使位移曲线在衔接点处相切，以保证速度曲线连续，加速度可有有限的突变，即允许存在柔性冲击。但对质量较大的从动件，应使vmax较小；2、对于高速凸轮机构，不仅要求位移曲线在衔接点处相切，还要求速度曲线在衔接点处也相切，以保证加速度曲线连续且组合后运动规律的amax及其变化率应尽可能小。在凸轮转速较高且要求从动件必须采用等速运动规律的凸轮机构中，可在从动件等速运动规律的行程两端与摆线运动规律相组合，以改善其动力性能。凸轮轮廓曲线设计一、图解法1、直动从动件盘形凸轮机构（1）尖顶从动件已知：从动件运动规律，凸轮以等角速度顺时针方向转动，偏距e，基园半径。要求：绘出凸轮轮廓曲线凸轮轮廓曲线设计（2）滚子从动件理论轮廓曲线：滚子中心形成的曲线η。实际轮廓曲线：滚子与凸轮轮廓接触点形成的曲线η′。滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线的作图步骤如下：

1)将滚子中心视为尖顶从动件的尖顶，按尖顶从动件盘形凸轮轮廓曲线的作图方法，画出理论轮廓曲线η；

2)以滚子半径为半径，以理论轮廓曲线上各点为圆心画出一系列滚子圆，作这些滚子圆的内包络线η′，(对于有凹槽的凸轮还应作外包络线η〞)，则η′就是滚子从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线。（3）平底从动件作出不同位置平底的包络线，即为凸轮实际轮廓曲线。凸轮轮廓曲线设计2、摆动从动件盘形凸轮机构已知：基圆半径，中心距a，摆杆长l，从动件运动规律。要求：绘出凸轮轮廓曲线。

注意：通常从动杆作成曲杆，以避免干涉。二、解析法已知基圆，角速度，偏距e，运动规律，求凸轮轮廓曲线。1、凸轮理论廓线方程

2、凸轮实际廓线方程±号：上一组表示一条外包络线；下面一组表示内包络线。凸轮轮廓曲线设计φerr0B0BCDKOyxω-ωs0seθφ凸轮轮廓曲线设计3、刀具中心轨迹方程对于滚子从动件凸轮机构，加工凸轮时尽可能采用与滚子直径相同的刀具。凸轮的理论廓线即为刀具中心的运动轨迹曲线，其方程就是刀具中心的运动轨迹方程。

刀具中心的直角坐标参数方程凸轮机构基本尺寸的确定一、凸轮机构的压力角的确定1、凸轮机构中的作用力与压力角的关系

——凸轮机构的从动件速度方向与该点受力方向的夹角。，机构传动不利。，凸轮机构自锁。此现象必须避免，应。对直动从动件凸轮机构

摆动从动件凸轮机构，

工作行程回程CFFn'FPnr0BvDFQnωOα2、压力角的计算偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构其中为位移曲线的斜率，推程为正，回程为负。对心直动从动件盘形凸轮机构

可见在其它条件不变时，，尺寸越小。直动平底从动件盘形凸轮机构，当从动件轴线与平底垂直时，压力角恒等于零；否则为一常数。凸轮机构基本尺寸的确定ωr0BB0enPQOKαvnsso凸轮机构基本尺寸的确定二、基圆半径的确定设计时应在满足的前提下，取尽可能小的基圆半径。

①当凸轮与轴做成一体时，凸轮实际廓线的基圆半径应略大于轴的半径；

②当凸轮单独制做后装在轴上时，凸轮上要有轮毂，凸轮实际廓线的基圆半径应略大于轮毂外径，一般取r0=(1.6～2)r

(r为轴的半径)。方法：试选法对于从动件按几种常用运动规律运动的对心直动从动件盘型凸轮机构可应用诺模图来确定基圆半径。凸轮机构基本尺寸的确定三、滚子半径的选择1、内凹的凸轮轮廓曲线，无论滚子半径大小如何，则总能作出实际轮廓曲线。2、外凸的凸轮轮廓曲线，实际轮廓可作出；，实际轮廓出现尖点，易磨损，可能使用。