機械原理總結(jié)復習PPT課件VIP

.,1.機構(gòu),將運動鏈中某一構(gòu)件固定作為機架，并有一個或幾個構(gòu)件給定運動規(guī)律（原動件），而使其余構(gòu)件（從動件）具有確定的運動，則此種運動鏈稱為機構(gòu)。,第二章機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析,.,2）原動件：按給定運動規(guī)律獨立運動的構(gòu)件；,3）從動件：機構(gòu)中其余活動構(gòu)件，其運動規(guī)律取決于原動件的運動規(guī)律、機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的尺寸。,1個或幾個,1個,機構(gòu)的組成：機構(gòu)機架原動件從動件,若干,1）機架:機構(gòu)中特殊的構(gòu)件，一般情況下機架相對地面固定不動，即機構(gòu)中的固定構(gòu)件。,.,2.機構(gòu)運動簡圖：根據(jù)機構(gòu)的運動尺寸，按一定的比例尺定出各運動副的位置，采用運動副及常用機構(gòu)運動簡圖符號和構(gòu)件的表示方法，將機構(gòu)運動傳遞情況表示出來的簡化圖形。,.,使機構(gòu)具有確定運動時所必須給定的獨立運動參數(shù)的數(shù)目，稱為機構(gòu)的自由度。,3.機構(gòu)的自由度,.,機構(gòu)具有確定運動的條件為：機構(gòu)的原動件數(shù)目應等于機構(gòu)的自由度數(shù)目F。自由度數(shù)原動件數(shù),4.機構(gòu)具有確定運動的條件,.,1)復合鉸鏈,2)局部自由度,3)虛約束,5.計算平面機構(gòu)自由度時應注意的事項,.,1）任何機構(gòu)都可看作是由若干基本桿組依次連接于原動件和機架上而構(gòu)成的。,6.平面機構(gòu)的組成原理,2）原動件與機架組成級桿組,3）最高級別為級的基本桿組成的機構(gòu)稱為級機構(gòu)。,4）最高級別為級的基本桿組成的機構(gòu)稱為級機構(gòu)。,n=4，PL6，這種基本桿組稱為級組。,n=2,PL=3，這種基本桿組稱為II級組。,機構(gòu)的級別是以其中含有的桿組的最高級別確定的。,.,計算機構(gòu)的自由度，確定原動件。從遠離原動件的地方開始拆桿組。先試拆級組，當不可能時再試拆級組。但應注意，每拆出一個桿組后，剩下的部分仍組成機構(gòu)，且自由度與原機構(gòu)相同，直至全部桿組拆出只剩下級機構(gòu)。確定機構(gòu)的級別。,（2）平面機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的步驟：,8.平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析,（1）確定機構(gòu)的組成與級別,.,兩個互相作平面運動的構(gòu)件上瞬時速度相等的重合點。簡單地說是兩構(gòu)件的等速重合點。,絕對瞬心等速重合點絕對速度為零。相對瞬心等速重合點絕對速度不為零。,瞬心的表示：構(gòu)件i和j的瞬心用Pij表示。,（1）速度瞬心,1.速度瞬心及其位置確定,第三章平面機構(gòu)的運動分析,.,2.三心定理:三個相互作平面（平行）運動構(gòu)件的三個速度瞬心位于同一直線上。其中一個瞬心將另外兩個瞬心的聯(lián)線分成與各自角速度成反比的兩條線段。,.,vC=vBvCB,3.用矢量方程圖解法作機構(gòu)的速度及加速度分析,VC,VC,.,第四章平面機構(gòu)的力分析,驅(qū)動機械運動的力。,（1）驅(qū)動力(外力)：,1.作用在機械上的力,稱為驅(qū)動功或輸入功。,與其作用點的速度方向相同或者成銳角；,其特征：,其功為正功，,分為外力與內(nèi)力。,.,阻止機械運動的力。,其特征：與其作用點的速度方向相反或成鈍角；其功為負功，稱為阻抗功。,（2）阻抗力(外力)：,1)工作阻力：其功稱為有效功或輸出功；,2)有害阻力：其功為負功，稱為損失功。,（3）運動副中的反力：運動副所連接的構(gòu)件之間的相互作用力(內(nèi)力)。,.,為摩擦角，,2.移動副總反力方向的確定,運動副中的法向反力與摩擦力的合力FR21,總反力與法向力之間的夾角，稱,稱為運動副中的總反力，,.,3.轉(zhuǎn)動副總反力方向的確定,根據(jù)力的平衡條件，確定不計摩擦時總反力的方向；,計摩擦時的總反力應與摩擦圓相切；,總反力FR21對軸心之矩的方向必與軸頸1相對軸承2的相對角速度的方向相反。,.,2）偏斜方向應與構(gòu)件1相對構(gòu)件2的相對速度v12的方向相反。,.,在考慮摩擦時進行機構(gòu)力的分析，關(guān)鍵是確定運動副中總反力的方向，而且一般都先從二力構(gòu)件作起。,5.考慮摩擦時機構(gòu)的受力分析,對于沖床等設(shè)備的傳動機構(gòu)，考慮與不考慮摩擦力的分析的結(jié)果可能相差很大，故對此類設(shè)備在力的分析時必須計及摩擦。,.,1.機械效率的確定,第五章機械的效率及自鎖,.,2.機構(gòu)的自鎖,（1）自鎖現(xiàn)象,某些機構(gòu)，就其機構(gòu)而言是能夠運動的，但由于摩擦的存在，,卻會出現(xiàn)無論驅(qū)動力如何增大，也無法使機械運動的現(xiàn)象。,（2）自鎖條件,機械發(fā)生自鎖實質(zhì)上是機械中的運動副發(fā)生的自鎖。,.,3.移動副自鎖條件,結(jié)論:移動副發(fā)生自鎖的條件為：在移動副中，如果作用于滑塊上的驅(qū)動力作用在其摩擦角之內(nèi)（即），則發(fā)生自鎖。,4.轉(zhuǎn)動副自鎖條件,結(jié)論轉(zhuǎn)動副發(fā)生自鎖的條件為：作用在軸頸上的驅(qū)動力為單力G，,且作用于摩擦圓之內(nèi)，即a。,a,.,1.所謂剛性轉(zhuǎn)子的不平衡，是指由于結(jié)構(gòu)不對稱、材料缺陷以及制造誤差等原因而使質(zhì)量分布不均勻，致使中心慣性主軸與回轉(zhuǎn)軸線不重合，而產(chǎn)生離心慣性力系的不平衡。根據(jù)平衡條件的不同，又可分為靜平衡和動平衡兩種情況。,第6章機械的平衡,2.對于動不平衡的轉(zhuǎn)子，無論其具有多少個偏心質(zhì)量以及分布在多少個回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，都只要在兩個選定的平衡基面內(nèi)加上或去掉平衡質(zhì)量，即可獲得完全平衡。故動平衡又稱為雙面平衡。,.,(2)機構(gòu)的平衡對平面連桿機構(gòu)，由于作往復運動和平面運動的構(gòu)件總是存在加速度，就單個構(gòu)件而言，是無法平衡的。但可以將整個機構(gòu)一并考慮，采取措施對總的慣性力或慣性力矩進行平衡。,.,1.等效動力學模型概念,對于一個單自由度機械系統(tǒng)的動力學問題研究，可簡化為對其一個等效轉(zhuǎn)動構(gòu)件或等效移動構(gòu)件的運動的研究。,等效轉(zhuǎn)動慣量（或等效質(zhì)量）是等效構(gòu)件具有的假想轉(zhuǎn)動慣量（或假想質(zhì)量），等效構(gòu)件的動能應等于原機械系統(tǒng)中所有運動構(gòu)件的動能之和。,等效力矩（或等效力）是作用在等效構(gòu)件上的一個假想力矩（或假想力），其瞬時功率應等于作用在原機械系統(tǒng)上的所有外力在同一瞬時的功率之和。,我們把具有等效轉(zhuǎn)動慣量（或等效質(zhì)量），其上作用有等效力矩（或等效力）的等效構(gòu)件就稱為原機械系統(tǒng)的等效動力學模模型。,第七章機械的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié),.,2.機械系統(tǒng)的等效動力學模型,當選擇轉(zhuǎn)動構(gòu)件作等效構(gòu)件時，需用到等效質(zhì)量Je和等效力Me。,等效,.,當選擇移動構(gòu)件作等效構(gòu)件時，常用到等效質(zhì)量me和等效力Fe。,Fe,v3,me,等效,.,3.周期性變速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)速度波動的調(diào)節(jié),（1）機械運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù),工程中常用角速度平均值m表示機械運轉(zhuǎn)的角速度，近似值為：,機械運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)：,.,(2)飛輪轉(zhuǎn)動慣量的近似計算,由,有,只要,便有。,即機械的速度波動滿足給定的要求。,.,Wab,Wbc,Wcd,Wde,Wea,Wab,Wbc,Wcd,Wde,Wea,用能量指示圖確定最大盈虧功Wmax的大小。,取,工作循環(huán),Em,Emax,Emin,.,第八章平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計,1.四桿機構(gòu)的基本型式,鉸鏈四桿機構(gòu),(1)曲柄搖桿機構(gòu),(2)雙曲柄機構(gòu),(3)雙搖桿機構(gòu),(4)曲柄滑塊機構(gòu),.,第一種情況:若最短桿最長桿其他兩桿之和(滿足桿長和條件)1）若選最短桿的相鄰桿做機架：曲柄搖桿機構(gòu)。2）若選最短桿做機架：雙曲柄機構(gòu)。3）若選最短桿的對面的桿做機架：雙搖桿機構(gòu)。第二種情況:若最短桿最長桿其他兩桿之和(不滿足桿長和條件)雙搖桿機構(gòu)（無論以何桿做機架）。,2.鉸鏈四桿機構(gòu)類型的判斷,（1）極位夾角極位：曲柄與連桿兩次共線時，搖桿的兩個極限位置。極位夾角：曲柄(原動件)與連桿兩次共線時，原動件兩位置所夾的銳角。,3.鉸鏈四桿機構(gòu)急回運動和行程速度變化系數(shù),.,稱K為行程速比系數(shù)。,且越大，K值越大，急回性質(zhì)越明顯。,只要0，就有K1,設(shè)計新機械時，往往先給定K值，于是:,(2)行程速比系數(shù)K,.,(1)壓力角從動件驅(qū)動力F與力作用點絕對速度之間所夾角度。,3.鉸鏈四桿機構(gòu)的傳動角和死點,(2)傳動角連桿與從動件之間的夾角，用來表示機構(gòu)傳動力性能的好壞。,且9090,設(shè)計時要求:min50,最小傳動角的確定：對于曲柄搖桿機構(gòu)，min出現(xiàn)在曲柄(主動件)與機架共線的兩位置之一。,.,以搖桿為主動件；且連桿與從動曲柄兩次共線時，搖桿通過連桿作用于曲柄上的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，出現(xiàn)了不能使曲柄轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象，該位置稱為死點，死點位置有：0。,（3）鉸鏈四桿機構(gòu)的死點,.,1凸輪機構(gòu)的分類,（2）按推桿形狀和運動形式分,1）尖頂推桿2）滾子推桿3）平底推桿,1）對心直動推桿2）偏置直動推桿3）擺動推桿,尖頂推桿滾子推桿平底推桿,按推桿形狀分,按運動形式分,第九章凸輪機構(gòu),.,名稱=“推桿的運動形式+推桿形狀+凸輪形狀+機構(gòu)”,直動滾子盤形凸輪機構(gòu)擺動滾子圓柱凸輪機構(gòu),實例：,2.凸輪命名規(guī)則、術(shù)語,.,3.凸輪的基圓、工作輪廓、理論輪廓,對于尖頂推桿，以凸輪回轉(zhuǎn)中心為圓心，實際輪廓上最小矢徑所作之圓。基圓是設(shè)計凸輪廓線的基礎(chǔ)，其半徑用r0表示。,尖頂推桿,實際輪廓,.,對于滾子推桿，以凸輪回轉(zhuǎn)中心為圓心，滾子中心到凸輪中心最小向徑所作之圓?；鶊A是設(shè)計凸輪廓線的基礎(chǔ)，其半徑用r0表示。,滾子推桿,3.凸輪的基圓、工作輪廓、理論輪廓,.,理論廓線,對于尖頂推桿，理論輪廓與工作輪廓重合。對于滾子推桿，滾子中心相對于凸輪的軌跡。對于平底推桿，理論輪廓與工作輪廓重合。,理論輪廓,工作輪廓,.,3.凸輪轉(zhuǎn)角：凸輪以推桿位于其最近點(A)作為初始位置，從初始位置轉(zhuǎn)過的任意角度。,s,s,B,B,.,4.推桿位移：凸輪轉(zhuǎn)過角時，推桿相對于基圓的移動距離s。,s,s,B,B,s,.,5.凸輪偏距：凸輪回轉(zhuǎn)中心到從動件移動導路中心線間的距離e。,6.偏距圓：以凸輪回轉(zhuǎn)中心為圓心，偏距為半徑所作之圓。,e,回轉(zhuǎn)中心,偏距圓,.,7.推桿的行程：推桿從距凸輪中心最近點向最遠點運動的距離。,s,s,B,h,.,8.剛性沖擊：由于加速度發(fā)生突變，其值在理論上達到無窮大，導致推桿產(chǎn)生非常大的慣性力。,9.柔性沖擊：由于加速度發(fā)生有限值的突變，導致推桿產(chǎn)生有限值的慣性力突變而產(chǎn)生有限的沖擊。,.,10.凸輪壓力角,指推桿所受正壓力的方向與推桿上點B的速度方向之間所夾的銳角，常以表示。它是影響凸輪機構(gòu)受力情況的一個重要參數(shù)。,在其他情況不變的情況下，愈大，F(xiàn)愈大，若大至使F增至無窮大時，機構(gòu)將發(fā)生自鎖。此時機構(gòu)的壓力角稱為臨界壓力角c，,.,1.齒廓嚙合基本定律共軛齒廓：一對能實現(xiàn)預定傳動比(i12=1/2)規(guī)律的嚙合齒廓。,齒廓嚙合基本定律,齒廓嚙合基本定律:互相嚙合的一對齒輪在任一位置時的傳動比，都與連心線O1O2被其嚙合齒廓的在接觸處的公法線所分成的兩段成反比。,第十章齒輪機構(gòu),.,不論兩輪在任何位置接觸，過接觸點所作的兩齒廓公法線與兩輪連心線交與一定點。定點P稱為節(jié)點。,3.節(jié)圓以O(shè)1(O2)為圓心，O1P(02P)為半徑所作的圓稱為節(jié)圓。,兩節(jié)圓相切于P點，且兩輪節(jié)點處速度相同，故兩節(jié)圓作純滾動。,2.兩齒輪作定傳動比的條件,.,4.漸開線的特性,2）漸開線上任意點的法線恒切于基圓；,3）漸開線愈靠近基圓部分，曲率半徑愈小；B點為曲率中心,BK為曲率半徑。,n,n,4）漸開線的形狀取決于基圓大??；當rb，變成直線。,5）基圓內(nèi)無漸開線。,.,1)齒輪的名稱和符號,齒頂圓:da、ra,齒根圓:df、rf,齒厚:sk,齒槽寬:ek,齒距:pk=sk+ek,齒頂高ha,齒根高hf,齒全高h=ha+hf,分度圓:人為規(guī)定的計算基準圓,表示符號：d,法向齒距（法向周節(jié)）:pn,=pb,5.標準齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸,r、s、e，p=s+e,.,2）漸開線齒輪的基本參數(shù),(2)模數(shù):m,(1)齒數(shù):z,分度圓周長：d=zp,稱為模數(shù)m。,模數(shù)的單位：mm，它是決定齒輪尺寸的一個基本參數(shù)。齒數(shù)相同的齒輪，模數(shù)大，尺寸也大。,于是有：d=mz，r=mz/2,人為規(guī)定：m=p/只能取某些簡單值，,.,(3)分度圓壓力角(簡稱壓力角),得:Karccos(rb/rK),由rbrKcosK,定義分度圓壓力角為齒輪的壓力角。,對于同一條漸開線：rK,K,b0,N,O,.,要使進入嚙合區(qū)內(nèi)的各對齒輪都能正確地進入嚙合，兩齒輪的相鄰兩齒同側(cè)齒廓間的法向距離應相等：,pb1=pb2,將pb=mcos代入得：m1cos1=m2cos2,因m和都取標準值，使上式成立的條件為：,m1=m2，1=2,一對漸開線齒輪的正確嚙合條件是它們模數(shù)和壓力角應分別相等。,傳動比：,6.一對漸開線齒輪正確嚙合的條件,.,對標準齒輪，確定中心距a時，應滿足兩點要求：1)理論上齒側(cè)間隙為零,2)頂隙c為標準值,此時有：a=ra1+c+rf2,=r1+ha*m,=r1+r2,s1-e2=0,c=c*m,+c*m,+r2-(ha*m+c*m),=m(z1+z2)/2,7.中心距a,.,9.用范成法加工標準齒輪時齒條型刀具的位置,標準齒條型刀具比基準齒形高出c*m一段切出齒根過渡曲線。,(1)標準齒條型刀具,(2)加工標準齒輪時齒條型刀具的位置,加工標準齒輪：刀具分度線剛好與輪坯的分度圓作純滾動。,加工結(jié)果：sem/2,ha=h*am,hf=(h*a+c*)m,分度線,.,(3)漸開線齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù),極限嚙合點N1的位置隨基圓大小變動,當N1、B2兩點重合時，正好不根切。,不根切的條件：,在PN1O1中有：,在PB2B中有：,代入求得：z2ha*/sin2,取=20,ha*=1，得:zmin=17,即：zmin2ha*/sin2,PN1PB2,=mzsin/2,PN1=rsin,PB2=ha*m/sin,不根切,剛好不根切,根切,齒條型刀具比齒輪型刀具