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1、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,時間： 2010年1月18日(9:00-11:00),機械原理考試,地點： 機制071072(共70人)西苑8301（可坐80人） 機制073074+其他(共77人)西苑8302 （可坐80人）,答疑時間：2010年1月16日1月17日 上午：08：0012：00 下午：14：3018：00 晚上：19：3021：30 地點：2號樓二層2209機原教研室,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,機械原理復習,機械原理不考試內容,一、2-7 平面機構的組成原理、結構分類及結構分析中,4.高副低代,1.組成原理,

2、2.結構分類,3.結構分析,2-8 機構結構的型綜合及其設計,二、3-5 用解析法作機構的運動分析,三、4-2 構件慣性力的確定,4-4 不考慮摩擦時機構的受力分析中,3用解析法作機構的動態(tài)靜力分析,四、6-4 轉子的許用不平衡量,6-6 平面機構的平衡,五、7-3 機械運動方程式的求解中,3等效轉動慣量是位置的函數，等效力矩是位置和速度的 函數,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,六、8-4 平面四桿機構的設計中,機械原理復習,機械原理不考試內容,2. 用解析法設計四桿機構,8-5 多桿機構,4.四桿機構的優(yōu)化設計,七、9-3 凸輪輪廓曲線的設計中,3用解析法設計凸輪的輪廓曲線,

3、八、10-11 其他齒輪傳動簡介,10-12 齒輪機構動力學簡介,九、11-6 行星輪系的效率,11-8 其他新型行星輪系傳動簡介,1.輪系中的功率流動問題,11-7 行星輪系的類型選擇及設計的基本知識中,3行星輪系的均載裝置,十、第十二章; 第十三章; 第十四章,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,機械原理復習,不需要記憶的公式,1.推桿運動規(guī)律：,s s(t) s( ) v v(t) v( ) a a(t) a( ),2. 重合度 : = z1(tana1 tan) +z2(tana2 tan)/(2), = + ,3.任意圓上齒厚：,4.無側隙嚙合方程式,,,,,,,,,,,

4、,,,,,,,,,,,,,,機械原理復習,第2章 平面機構的結構分析,一、了解名詞：構件、零件、運動副、約束、機構、機器,二、理解機構運動簡圖：要求能夠看懂和繪制最一般的機構簡圖,三、熟練掌握平面機構自由度的計算,F3n(2plph),F3n(2plph p) F,1.復合鉸鏈,2.局部自由度,3.虛約束,4.機構具有確定運動的條件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,機械原理復習,,滑塊受到的運動約束與構件FGC上的運動軌跡相重合，所以滑塊將帶入一個虛約束（p=1）。,2-1,滾子繞其中心A轉動的自由度為局部自由度,B為復合鉸鏈,F3n(2plph p) F =39 (212+1

5、 1) 1=2,計算圖示機構的自由度，如有局部自由度、復合鉸鏈和虛約束請予以指出。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2-2 滾子半徑rr=R-r，ABBC,F3n(2plph p) F =34 (25+1 1) 1 =1,滾子4繞其中心B轉動的自由度為 局部自由度,無復合鉸鏈,滾子中心受到的運動約束與構件ABC上B點的運動軌跡相重合，所以滾子與圓形軌道的高副為一個虛約束。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,壓榨機機構,2-3,,該機構中存在結構對稱部分，構件 8、9、10 和構件4、5、6對稱。 如果去掉一個對稱部分，機構仍能夠 正常工作，所以可以將構件8、9、1

6、0 以及其上的轉動副G、H、I和C處的 一個轉動副視為虛約束；,偏心輪1與機架11和構件2形成 2個轉動副,構件7與構件11在左右兩邊同時形成導 路平行的移動副，只有其中一個起作用；,構件4、5、6在D點處形成復合鉸鏈,機構中沒有局部自由度和高副。,F3n(2plph p) F =310 (215+0 1) 0 =1,P=2pl+ph-3n =25+0-33=1,作業(yè)集2-62-9 教材2-16,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2-4 圖示運動鏈是 否能成為機構？ 如何改造？,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第3章 平面機構的運動分析,一、瞬心的定義、性質和應

7、用 1.定義：兩構件的瞬時同速點； 2.找瞬心的方法：直接觀察，三心定理，瞬心多邊形等； 3.利用瞬心求構件的角速度或構件上某點的速度。,作業(yè)集3-13-3；教材3-13-6,二、運動分析：相對運動圖解法列矢量方程依方程作圖求解,1.同一構件上兩點間的速度和加速度的關系,利用影像原理簡化解題（同一構件上已知兩點運動求第三點運動）,影象原理只能應用于同一構件上，字母繞行順序應相同。,2.組成移動副的兩構件上重合點間的速度與加速度的關系,注意：重合點的選擇、哥氏加速度的大小及方向,作業(yè)集3-43-6；教材3-13-6,作業(yè)集3-7、3-10；教材3-13,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

8、,,,第4章 平面機構的力分析,一、運動副的摩擦分析,1.摩擦角、摩擦圓及當量摩擦系數的含義；,2.按給定的驅動力（或阻力）確定構件之間的相對運動方向； 驅動力和工作阻力的特性？ 分析相對運動時注意腳標，如12、 21；v12、v21的區(qū)別！,3.先按無摩擦確定運動副反力的方向，后按有摩擦確定運動副總反 力的方向； 移動副總反力FR12與v21成（90+）角（注意力的腳標） 轉動副總反力FR12對鉸鏈中心的力矩方向與21相反并與摩擦圓 相切,4.對機構進行受力分析時，注意以二力桿或三力構件入手進行分析。 注意二力桿受壓還是受拉; 注意三力構件的三力匯交,作業(yè)集4-34-7,,,,,,,,,,,

9、,,,,,,,,,,,,,,,,FR12,FR23,FR21,FR43,,FR32,,,FR41,,4-1,圖示曲柄搖桿機構中曲柄為主動件，已知1、驅動力矩M1，從動件3上作用有工作阻力FQ，標出各個運動副中總反力的方向。,解：構件2為二力桿，受壓,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第5章 機械的效率和自鎖,一、機械的效率,1.效率的定義及其求法、自鎖條件,瞬時機械效率和自鎖條件都可用兩次力分析（考慮與不考慮摩擦）的方法求解,工作阻力不變,驅動力不變,2.機組的效率,串聯(lián),并聯(lián),混聯(lián),作業(yè)集5-4,作業(yè)集5-3,作業(yè)集5-2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,二

10、、機械的自鎖,對移動副，驅動力位于摩擦角之內；對轉動副，驅動力位于摩擦 圓之內。,2. 令工作阻力小于零來求解。對于受力狀態(tài)或幾何關系較復雜的機 構，可先假定該機構不自鎖，用圖解法或解析法求出工作阻力 與主動力的數學表達式，然后再令工作阻力小于零，解此不等式， 即可求出機構的自鎖條件。,3.利用機械效率計算式求解，即令<0。,自鎖條件可用以下3種方法求得：,作業(yè)集5-6,作業(yè)集5-7,作業(yè)集5-5,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第6章 機械的平衡,本章的重點是剛性轉子的靜平衡和動平衡,1.理解質徑積的mr概念;,2.何謂靜平衡(單面平衡，主矢為零)？何謂動平衡(雙面平衡，主矢

11、主矩均為零) ？靜平衡的動平衡關系？,3.平衡質量mbrb的求解方法既可用圖解法，也可用解析法。,首先應在轉子上選定兩個可添加平衡質量的、且與離心慣性力平行 的平面作為平衡平面，然后運用平行力系分解的原理將各偏心質量 所產生的離心慣性力分解到這兩個平衡平面上。這樣就把一個空間 力系的平衡問題轉化為兩平衡平面內的平面匯交力系的平衡問題。,作業(yè)集6-2、6-3,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第7章 機械的運轉及其速度波動的調節(jié),一、機械的運動和動能關系,1.動能定理：,2.周期變速穩(wěn)定運轉的條件、速度波動的原因, Med和Mer的變化是有規(guī)律的周而復始,Je為常數或有規(guī)律的變化

12、任一時間間隔WdWr+Wf，但在一個運動循環(huán)中Wd=Wr+Wf 循環(huán)開始和終了角速度相等,其他時間角速度在m上下波動,二、機械系統(tǒng)等效動力學模型的建立,1.應遵循的原則是：,使機械系統(tǒng)在等效前后的動力學效應不變，即, 動能等效：等效構件所具有的動能，等于整個機械系統(tǒng)的總動能。 外力所做之功等效：作用在等效構件上的外力所做之功，等于作 用在整個機械系統(tǒng)中的所有外力所做之功的總和。,2.要求掌握等效力矩和等效轉動慣量的求解,根據動能相等：求等效轉動慣量Je,根據功率相等：求等效力矩Me,作業(yè)集7-17-3,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,三、機械速度波動的調節(jié)方法,第7章 機械的運

13、轉及其速度波動的調節(jié),1.周期性速度波動,可以利用飛輪儲能和放能的特性來調節(jié),2.非周期性速度波動,不能用飛輪進行調節(jié) ，當系統(tǒng)不具有自調性,時，則需要利用調速器來對非周期性速度波動進行調節(jié)。,3.飛輪設計的基本問題，是根據 Me、Je、m、來計算飛輪的轉動慣量 JF,在一個周期內：Wd=Wr，求未知外力(矩)，得出盈功和虧功； 畫出能量指示圖，求出最大盈虧功Wmax(熟練掌握) 計算,一般設Jc=0,作業(yè)集7-57-7,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4.飛輪設計中應注意以下3個問題：, 為減小飛輪轉動慣量(即減小飛輪的質量和尺寸)，應盡可能將 飛輪安裝在系統(tǒng)的高速軸上。 安

14、裝飛輪只能減小周期性速度波動，但不能消除速度波動。 有的機械系統(tǒng)可不加飛輪，而以較大的皮帶輪或齒輪起到飛輪的 作用。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第8章 平面連桿機構及其設計,一、 平面四桿機構的類型和應用,2.演化方法： 改變構件的形狀和運動尺寸：曲柄滑塊機構、正弦機構 改變運動副的尺寸：偏心輪機構 取不同構件為機架：導桿機構、搖塊機構 、直動滑桿機構 運動副元素的逆換；：,1.基本類型: 鉸鏈四桿機構：曲柄搖桿機構 ，雙曲柄機構，雙搖桿機構,3.應用：舉例： 如何把定軸轉動變換為往復直線移動； 如何把定軸轉動變換為往復擺動； ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

15、,,,二、 平面四桿機構的基本知識,1.曲柄存在條件（存在周轉副的存在）： 鉸鏈四桿機構，曲柄滑塊機構，導桿機構,2.急回特性： 極為夾角， 行程速比系數K： 機構輸出構件具有急回特性的條件,3.壓力角和傳動角,壓力角是衡量機構傳力性能好壞的重要指標。因此，對于傳動機構， 應使其角盡可能小(盡可能大)。,掌握常用連桿機構max或min出現的位置,4.機構的死點位置 何謂死點位置？如何利用和克服死點位置？,第8章 平面連桿機構及其設計,作業(yè)集8-28-4,作業(yè)集8-1,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.此處應注意：“死點”、“自鎖”與機構的自由度F0的區(qū)別,自由度小于或等于零，

16、表明該運動鏈不是機構而是一個各構件間 根本無相對運動的桁架；,死點是在不計摩擦的情況下機構所處的特殊位置(=90)，利用慣 性或其他辦法，機構可以通過死點位置，正常運動；,而自鎖是指機構在考慮摩擦的情況下，當驅動力的作用方向滿足 一定的幾何條件時，雖然機構自由度大于零，但機構卻無法運動的 現象。,死點、自鎖是從力的角度分析機構的運動情況， 而自由度是從機構組成的角度分析機構的運動情況。,第8章 平面連桿機構及其設計,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,三、平面四桿機構的設計(圖解法),第8章 平面連桿機構及其設計,1.按連桿預定的位置設計四桿機構 已知活動鉸鏈中心的位置（由動點B、

17、C求定點A、D) 已知固定鉸鏈中心的位置（由EF、定點A、D求動點B、C),作業(yè)集8-48-7,2.按兩連架桿預定的對應位置設計四桿機構,設計一個四桿機構使其兩連架桿實現預定的對應角位置時，可以用 所謂的“剛化反轉法”求解此四桿機構。,作業(yè)集8-8、8-9、8-128-14,3.按給定的行程速比系數K設計 曲柄搖桿機構： 已知曲柄長a、連桿長b、機架長d、最小傳動角min等； 曲柄滑塊機構： 導桿機構：,作業(yè)集8-158-17,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,六、（10分）已知四桿機構ABCD的機架AD、連架桿AB兩位置 AB1、AB2及對應搖桿兩位置、。位置是機構的一極限位置

18、。 試用圖解法設計該機構（要求：不必寫作圖過程，但要保留全部作 圖過程線。）（04級機原補考題）,解：已知A、B、D點，在D上求C點；,變換機架選D為新機架剛化搬移（反轉、后位落前位） 搬動B2點至B2點；,連接B1、B2點，作其中垂線，C1點在中垂線上,延長B1A與中垂線的交點即為C1點,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,B2 ,,,,C1,,,,六、（10分）已知四桿機構ABCD機架AD、連架桿AB兩位置AB1、 AB2及對應搖桿兩位置、。位置是機構的一極限位置。試用 圖解法設計該機構（要求：不必寫作圖過程，但要保留全部作圖過 程線。）（04級機原補考題）,新“機架”必須是位

19、置已知但其上鉸鏈點待求的構件；,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第9章 凸輪機構及其設計,本章的重點是凸輪機構的運動設計。,一、名詞概念： 1.推程（角0）、回程（角0） 、遠休止（角01）、近休止（角02）、行程h（max）、,2.基圓、基圓半徑r0、偏距圓、理論廓線、實際廓線、跡點、,二、各種常用從動件運動規(guī)律： 1.s、v、a曲線形狀 2.在何處有何種沖擊，何謂剛性沖擊？柔性沖擊？,凸輪廓線設計的反轉法原理是本章的重點內容之一。,三、凸輪廓線的設計,在凸輪機構中，如果對整個機構繞凸輪轉動軸心O加上一個與凸輪 轉動角速度大小相等、方向相反的公共角速度(-)，這時凸輪與從 動

20、件之間的相對運動關系并不改變。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1.反轉法原理在圖解法中的應用； 2.掌握：會畫任意位置從動件的位移s（）、凸輪轉角、壓力角、從動件的行程h （max）； 3.滾子從動件理論廓線與實際廓線的關系：法向等距曲線，如何由 理論廓線求實際廓線或如何由實際廓線求理論廓線；,四、凸輪基本尺寸的確定,1.基圓半徑r0與壓力角的關系,移動滾子從動件盤形凸輪機構凸輪的最小基圓半徑，主要受3個條件的限制， 即 凸輪的基圓半徑應大于凸輪軸的半徑； 保證最大壓力角max不超過許用壓力角； 保證凸輪實際廓線的最小曲率半徑a min=min-rr35 mm，以避免運動

21、失 真和應力集中。,移動平底從動件盤形凸輪機構而言，因其壓力角始終為零(從動件導路與平底垂直)， 所以凸輪的最小基圓半徑主要受到以下兩個條件的限制： 凸輪的基圓半徑應大 于凸輪軸的半徑； 凸輪廓線的曲率半徑min=35 mm，以避免運動失 真和應力集中。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2.壓力角應該在理論廓線上度量； 3.偏距方位和偏距e大小的確定:,在移動滾子從動件盤形凸輪機構的設計中，選擇偏置從動件的主 要目的，是為了減小推程壓力角（但回程壓力角會增大）。一般正偏置，當e

22、若發(fā)現其壓力角超過了許用值，可以采取以下措施：,增大凸輪的基圓半徑rb。 選擇合適的從動件偏置方位。,96 如圖所示，偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構，已知凸輪實際 輪廓線為一圓心在O點的偏心圓，其半徑為R，從動件的偏距為e， 試用作圖法： (1) 確定凸輪的合理轉向； (2) 畫出該機構的凸輪理論廓線、基圓及基圓半徑； (3) 標出當從動件從圖示位置升到位移s時，對應凸輪的轉角及凸輪 機構的壓力角。,解：,理論廓線,基圓,,,,,,,,,,,,,,,B0,B1,B2,B3,B4,B,,,B5,B3,B2,,,,,,,,,,,B0,B1,B,,,,,,,,,,推程,回程,,,,,,,,,,,,,

23、,,,,,,,,,,,,第10章 齒輪機構及其設計,漸開線直齒圓柱齒輪機構的傳動設計是本章的重點。,一、直齒圓柱齒輪(標準和變位)基本概念和公式 本章的特點是名詞、概念多，符號、公式多，理論系統(tǒng)性強， 幾何關系復雜。學習時要注意清晰掌握主要脈絡，對基本概念和幾 何關系應有透徹理解（結合圖形記憶概念）。,1.齒廓嚙合基本定律：節(jié)點、節(jié)圓、 圖10-4 2.漸開線的性質、方程；圖10-610-7 3.漸開線齒廓的嚙合特點：圖10-8 保證定傳動比傳動 具有可分性 嚙合線是定直線，受力方向不變，傳動平穩(wěn) 四線合一 4.直齒圓柱齒輪幾何尺寸計算（熟練掌握）圖10-910-11,,,,,,,

24、,,,,,,,,,,,,,,,,,,二、直齒圓柱齒輪的嚙合傳動,1.正確嚙合條件： 2.嚙合過程：嚙合圖10-1210-18 理論嚙合線 N1N2、實際嚙合線B1B2 共軛點的求法、齒廓工作段； 3.連續(xù)傳動條件、重合度 重合度的物理意義 單雙齒嚙合區(qū) 那些參數的變化影響重合度 3.齒輪齒條的嚙合特點 N1N2線方向不變， 齒輪節(jié)圓與分度圓永遠重合,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,正確安裝：齒條中線與與齒輪相切，齒條中線與節(jié)線重合 非正確安裝：齒條中線與與齒輪相離或相交，齒條中線與節(jié)線不重合,三、齒輪的加工及根切現象,1.仿形法：選刀具時,要求m、相同齒數符合刀號范圍； 范

25、成法：選刀具時,只要m、相同，理論上即可用同一把刀。,2.變位齒輪及其傳動 用范成法加工標準齒輪，齒數過少時會發(fā)生根切 根切發(fā)生的原因及危害 齒條型刀具與輪坯的相對位置：L=r+xm 變位時：刀具中線與輪坯分度圓相離（正變位）或相割（負變位） 變位齒輪幾何尺寸：不變的：d、db、p、pb 變化的：da、df、s、e、sa、sf、ha、hf,圖10-2210-26,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 變位齒輪的傳動類型及優(yōu)缺點 零傳動： x1+x2=0：標準傳動：x1=0，x2=0； 等移距變位傳動： 正傳動： x1+x20 負傳動： x1+x20 變位

26、齒輪傳動的設計,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3.變位的目的,避免輪齒根切：為使齒輪傳動的結構緊湊，應盡量減少小齒輪的齒數，當z

27、個正變位的小齒輪，就可以節(jié)省一個大齒輪的制造費用，還能改善其傳動性能。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1.法向齒距與基圓齒距:pn=pb2.分度圓與節(jié)圓：r、r3.壓力角與嚙合角：、4. 標準齒輪與零變位齒輪：5.正負變位齒輪與正負傳動類型：6.齒面接觸線與嚙合線：7. 理論嚙合線與實際嚙合線：8.齒輪齒條嚙合傳動與標準齒條型刀具范成加工齒輪：,四、易混淆的概念,9.關于齒側間隙問題 教材中在分析一對齒輪的嚙合傳動時，是以無齒側間隙為出發(fā)點的。實際應用的一對齒輪嚙合傳動是存在齒側間隙的，不過這種齒側間隙很小，是通過規(guī)定齒厚和中心距等的公差來保證的。齒輪嚙合傳動時存在微小側隙的

28、目的主要是為了便于在相互嚙合的齒廓之間進行潤滑，以及避免輪齒由于摩擦發(fā)熱膨脹而引起擠壓現象。在進行齒輪機構的運動設計時，仍應按照無齒側間隙的情況進行設計。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,五.斜齒輪、交錯軸斜齒輪、直齒錐齒輪、蝸桿蝸輪傳動,1.掌握各種傳動的特點、標準參數取在何處、正確嚙合條件、主要幾何尺寸計算等。,作業(yè)集10-27,斜齒輪法面參數為標準值，幾何尺寸計算在端面,錐齒輪：標準參數取在大端,蝸桿蝸輪：標準參數取在主平面內、轉向判斷、,交錯軸斜齒輪：轉向判斷,,1027 試比較各種類 型的齒輪機構 的特點。,,(同向),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

29、,第11章 齒輪系及其設計,,本章的重點是輪系的傳動比計算和輪系的設計。,一、定軸輪系,主、從動輪轉向關系的確定有3種情況：,1.輪系中各輪幾何軸線均互相平行的情況,可用(-1)m來確定輪系傳動比的正負號，,2.輪系中所有齒輪的幾何軸線不都平行，但首末兩輪的軸線互相 平行的情況,由于首末兩輪的幾何軸線依然平行，故仍可用正、負號來表示兩輪 之間的轉向關系：,需要特別注意的是，這里所說的正負號是用在圖上畫箭頭的方法來 確定的，而與(-1)m無關。,3.輪系中首末兩輪幾何軸線不平行的情況,當首末兩輪的幾何軸線不平行時，首末兩輪的轉向關系不能用 正、負號來表示，而只能用在圖上畫箭頭的方法來表示。,,,

30、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,二、周轉輪系,周轉輪系的傳動比計算是本章的重點內容之一。,1.轉化輪系（機構）法：,為了解決周轉輪系傳動比的計算問題，可假想給整個輪系加上一個 公共的角速度(-H)，使系桿固定不動，這樣，周轉輪系就轉化成了 一個假想的定軸輪系（稱為原周轉輪系的轉化輪系）。,周轉輪系的類型很多，若僅僅為了計算其傳動比，一般來說，可以 不必考慮它屬于哪種類型的周轉輪系，只要透徹地理解了周轉輪系 轉化機構傳動比計算的基本公式，再掌握一定的解題技巧，就能熟 練解決各種周轉輪系的傳動比計算問題。,A、B、H為代數量， 齒數比前的正負號確定同定軸輪系， 按同心條件求齒數,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,三、混合輪系,混合輪系傳動比的計算既是本章的重點，也是本章的難點。,1.混合輪系傳動比的計算步驟 首先正確地劃分各個基本輪系。 分別列出計算各基本輪系傳動比的關系式。 找出各個基本輪系之間的聯(lián)系，聯(lián)立求解。,與定軸輪系相比，周轉輪系中各輪齒數的確定要復雜一些，它不僅 要滿足傳動比條件， 還需滿足：同心條件、 裝配條件和 鄰接條件。,四、了解輪系的功用和行星輪系的配齒公式的條件,