机械原理 (3)ppt课件.ppt

1、机械原理，武汉理工大学，1， 目录第一章绪论1-1本课程的研究对象和内容l-2本课程的目的l-3本课程的学习第二章平面机构的结构分析2-1机构结构分析的内容和目的2-2机构的结构2-3机构运动概略图2-4机构具有确定运动的条件的2-5平面机构自由度的修正计算2-6平面机构自由度时注意的意事项， 2第3章平面机构的运动解析3-1机构运动解析概要3-2速度瞬间心及其在平面机构速度解析中的应用3-3矢量方程式解法的机构的速度和加速度解析第4章平面机构的力解析4-1机构力解析的目的和方法4-2部件惯性力的决定第5章机械的摩擦和机械效率5-1机械的摩擦的目的和研究内容5-2运动副中的摩擦5-3机械的效率

2、5-4机械的自锁，3， 第六章平面连杆机构及其设订6-1连杆机构及其传动特征6-2关于平面四轴机构的类型和应用6-3关于平面四轴机构的一些基本知识6-4平面四轴机构的设订第七章凸轮机构及其设订7-1凸轮机构的应用和分类7-2推杆的运动规则7-3凸轮轮廓曲线的设订7-4 齿轮机构及其设订8-1齿轮机构的应用和分类， 4 8-2齿轮的齿形曲线8-3渐开线曲线的形成及其特性8-4渐开线齿形的啮合特性8-5渐开线标准齿轮各部分的名称和尺寸8-6渐开线正齿圆柱齿轮的啮合传动8-7渐开线齿形的切口8-8位移齿轮概要8-10斜齿圆柱齿设计， 5 9-1轮系及其分类9-2定轴轮系的传动比9-3旋转轮系的传动比

3、第10章机械的运转及其速度变动的调节10-1概要10-2机械的运动方程式10-3稳定运转状态下的机械的周期性速度变动及其调节10-4机械的非周期性速度变动及其调节第11章机械的平衡11-1机械平衡的2刚性转子的平衡修正算法，第6，第一章绪论，“机械原理”(Mechanical Principle )研究的对象是机械，研究内容是有关机械的基本理论问题。 机械是机械和机构的总称。 右图表示内燃机的模式图，主要由活塞、连杆、曲轴及车架构成的连杆机构和大齿轮(gear )、小齿轮、车架构成齿轮机构的凸轮(cam )、推杆、车架构成凸轮机构。 1-1本课程的研究对象和内容，7，除了机械，实际上还有图1-

4、2所示的开窗机构和图1-3所示的千斤顶，通过人力驱动实现了必要的运动和传递力。 这些装置称为机构。 图1-2开窗机构，图1-3公斤，8，机械的特征：1.这些是人为组合了零件的实物体2 .各实物体之间有规定的相对运动3 .可以完成有用的机械功能或转换机能。 机构特征：机构包括机器特征的前两个特征。 根据机器和机器的共有特点，机器和机构可以统称为机器。 本课程的研究内容：1.机构结构分析的基本知识2 .机构的运动分析3 .机械动力学4 .常用机构的分析和设置修订5 .机构的选择和机械传动系统的设置修订本课程的研究内容可概括为两个方面，一是介绍对现有机器进行结构、运动和动力分析的方法， 二是根据运动

5、和动力性能方面的要求探索修订新机器的途径，9、l-2本课程的目的本课程中学到的内容是研究现有机器的运动和工作性能以及修订新机器的知识基础。 因此成为机械类各专业必修的重要技术基础课程，为专业课程奠定基础。如何进行l-3本课程的学习在本课程的学习过程中，重点是明确基本概念，理解基本原理，掌握机构分析和综合基本方法。 在本课程的学习过程中，要注意运用学习的基本理论和方法培养分析和解决工程实际问题的能力。 因此，必须充分注意各种理论和方法的适用范围和条件，使其能够正确灵活地应用。 第十、第二章平面机构的结构分析2-1机构结构分析的内容和目的研究内容： (1)研究机构的组成和确定其运动的条件；(2)根

6、据结构的特征进行机构的结构分类；(3)探讨机构的构成原理。 研究目的：在机构设置修订中，关于机构如何组合、在什么条件下能够实现确定性运动的机构构成原理的研究，通过对可以为新机构的创造提供道路的机构进行结构分析和分类，便于对机构的运动分析和动力分析进行一反三地研究。 11、2-2机构的构成1 .部件(link )机械的各自独立的运动单元体。 2 .运动副由两个部件组成的可动连接称为运动副(kinematics pair )。 参加两部件接触，可以构成运动服的表面称为运动服要素。 例如轴与衬套的嵌合(图2-1 )、滑块与导轨的接触(图2-2 )。图2-1旋转副、图2-1移动副、12、两齿轮齿的啮合

7、(图2-3、a )、球面与平面的接触(图2-3、b )、圆柱与平面的接触(图2-3、b、图2-3、c、图2-3、a齿轮对、13，任意两个部件1 如果两部件以某种方法连结而构成运动件，则两者间的相对运动受到一定的约束，该相对运动的自由度减少的数量与该运动件导入的约束的数量相等。 两部件构成运动副后受到的约束数最少为1 (图2-3、b所示的运动副)，最多为5 (图2-1和2-2所示的运动副)，14，运动副的分类： (1)导入约束的数量：级副(2)按两部件的接触状况分为：点或线接触构成的运动副总称为高副(3)由于两部件间的相对运动差异，旋转副或旋转副、滑动副、螺旋副、球面副、平面运动副、空间运动副、

8、图2-5螺旋副、图2-6球面副、15、3 .运动链通过运动链的连接而成为两个如果运动链的每个部件构成第一个闭合的系统，则称为闭式运动链或简称为闭合链(图2-7、a、b )。 如果运动链的部件不构成第一个闭合的系统，则称为开放运动链，或仅称为开放链(图2-7、c、d )。 16、4 .机构在运动链中，如果把某个部件固定在框架上，这个运动链就成为机构。 将按照机构内的规定的已知的运动规则独立运动的部件称为原动部件，将其雄辩的可动部件称为从动件。 从动件的运动规则由原动件的运动规则和机构的构造决定。 2-3构成机构运动概略图用简单的线和规定的记号表示构成机构的部件和动子，用一定的比例尺表示动子的相对

9、位置的简单的图形被称为机构运动概略图(kinematic sketch of mechanism )。 描绘顺序是(1)分析机构的运动状况，决定其原动部分、动作部分，明确传动部分。 (2)合理选择投影面及原动子的适当投影瞬时位置。 (3)选择合适的比例尺。 (4)用简单的线条和规定的符号绘图。 (5)检查。17、颚骨式碎石机、a、b、图2-8、18、2-4机构具有确定运动的条件机构，具有确定运动时所需的独立运动残奥计数，被称为机构的自由度。机构有决定运动的条件。 机构自由度必须大于或等于l，并且机构从动件的数量必须等于机构自由度的数量。 如图210所示，此时的系统仅在对部件4确定了运动规则之后

10、才具有机构。 修正图2-9、图2-11、19、2-5平面机构的自由度的平面机构的自由度修正算式2-6在修正平面机构的自由度时应注意的事项1 .复合铰链：如图2-11所示，两个以上的部件在一处旋转副连结。 m个部件通过复合铰链连接时，其构成的旋转次数应等于(m-1 )个。图2-11、20、2 .局部自由度在一些机构中，由于一些部件的局部运动不影响其他部件的运动。 这种局部运动的自由度称为局部自由度，如图所示。 在修正机构自由度时，必须从机构自由度修正公式中减去局部自由度。 图示的凸轮机构的自由度为F=33-(23 1)-1=1，凸轮机构的三维实体图，在图2-12、21、3 .虚设约束机构中，一部

11、分运动件带入的约束对机构的运动实质上没有约束作用，这样的约束如果修正机构的自由度机构中的虚拟约束常常发生在以下情况下：1)当机构中的两个成员的运动轨迹相互重合时，其中两个成员的连接点被旋转子连接，从而形成一个虚拟约束。 图214所示的机构概略图。 F=3*n2PlPh=3*42*6=0错误F=3*n2PlPh=3*32*4=1对，图2-14、22、2 )。 在两个部件在多个部位卡合而构成旋转副，且旋转轴线重叠的情况下(如2-15所示)，只能计算一个旋转副。 如果两个部件在多个部位接触构成平面高副，各接触点的公法线相互重叠(如图2-16所示)，则只能修正一个平面高副。图2-14、图2-15、图2

12、-16、23、3 )机构运动中，如果两部件上的某两点间的距离始终一定，则如果用两旋转副杆连接这两点，则也成为一个虚拟约束4 )机构中，如图2图18所示F=3*n2PlPh=3*42*6=0错误F=3*n2PlPh=3*52*56=-1错误f=3*n2plph=3*32*第三章平面机构的运动分析3-1机构运动分析概要机构的运动分析：基于原动零件的已知运动规则，该机构在其他构件上的机构运动分析的方法主要有解法和分析法。 3-2速度瞬间心及其在平面机构速度分析中的应用一、速度瞬间心、瞬间心在相互进行平面相对运动的两部件上，是瞬间相对速度为零的点或者是瞬间速度相等的重合点(即等速重合点)。 如果这一点

13、的绝对速度为零，绝对瞬间心不等于零，就是相对瞬间心。 如图3-1所示。图3-1、25、2、机构的中瞬心的数量，因为每两个部件有一个瞬心，所以由n个部件(包括框架)构成的机构，其总瞬心的数量k从排列组合的知识得出：三、机构的中瞬心的位置的确定如上所述，在机构中两个部件之间分别介绍如下。 1 .由运动副直接连结的两个部件的瞬间中心1 )由旋转副连结的两个部件，如图3-2、a所示，旋转副的中心为该瞬间中心P12。2 )通过移动副相连结的两部件如图3-2、b所示，两部件间的任意的重叠点的相对运动速度方向都与引导路径平行，因此该瞬间中心P12位于移动副引导路径的垂直方向的无穷远处。 26、3 )如图3-

14、2、c、d所示，以平面高副相连接的两个部件。 如果高副两要素间为纯转动，则其两要素的接触点m为瞬间中心P12，如果高副两要素间存在相对转动和相对滑动，则瞬间中心P12必须位于高副两要素处于接触点的公法线nn上，具体位置还必须根据其他条件来决定。 图3-2、27、2 .三心定理中两部件的瞬间心三心定理(Kennedys throrem ) :相互平面平行运动的部件的瞬间心必定在同一直线上。 如图3-3所示。 图3-3、图3-28、图3-4、速度瞬间中心(instantaneous center of velocity )在机构速度解析中的应用1 )部件的角速度、图3-4所示的求平面四轴机构的瞬间

15、中心P24已知是部件2和部件4的等速重合点各部件的尺寸为已知，原动子2的角速度为2。 利用瞬间中心决定从动件3的移动速度也同样非常简便。 如图所示，得到的从动件的移动速度的大小是利用3-3向量方程式解法构成机构的速度和加速度解析向量方程式解法的基本原理在理论力学中学到的运动合成的原理。 要分析机构的速度和加速度，首先根据运动合成原理列出机构运动的矢量方程式，然后根据该方程式绘图求解。 图3-5、30、一、同一部件上两点间的速度、加速度的关系1 .速度解析图3-6是在图3-6、a所示的曲柄滑块机构中连杆BC进行平面运动的部件。 根据运动合成的原理可知，该部件的任意点(点c等)的运动被认为是由与该部件上的任意其他点(点b等)的平移运动(相关运动)和以该点(点b )为中心的旋转(相对运动)来合成的。 因此，点c的速度是、31并且当前设置点b的速度是已知的，并