第一章绪论
学习要求：
1.明确本课程研究的对象、内容以及在培养机械类高级技术人才全局中的地位、作用和任务.
2.对机械原理的新发展有所了解.
内容提要:
本章讲授的重点是“本课程研究的对象及内容”.在本章的开始,介绍了机器、机构、机械等名词的概念,介绍了机器和机构的用途几区别,并通过实例说明各种机器的主要部分一般都是由各种机构组成的,目的是为了便于介绍本课程研究的对象及内容.在本章的学习中,应始终把注意力集中在了解本课程研究的对象及内容上.此外,对本课程的性质和特点也应有所了解,以便采取合适的学习方法把本课程学好.
机械－人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的组合体。
原理－机械的组成原理、工作原理、分析和设计原理(方法)等。
任何机械都经历了：简单→复杂的发展过程。
机构－能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件实物的组合体。
机器的共有特征：
①人造的实物组合体；
②各部分有确定的相对运动；
③代替或减轻人类劳动完成有用功或实现能量的转换机器的作用.
机器的分类：
原动机－实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机）
工作机－完成有用功（如机床等）
工作机的组成：
原动部分－是工作机动力的来源，最常见的是电动机和内燃机。
工作部分－完成预定的动作，位于传动路线的终点。
传动部分－联接原动机和工作部分的中间部分。
控制部分－保证机器的启动、停止和正常协调动作。
第二章机构的结构分析
学习要求:
1.搞清运动副、运动链、约束和自由度等重要概念.
2.能计算平面机构的自由度并判定其具有确定运动的条件.
3.对于一般由平面机构及简单空间机构(包括蜗轮蜗杆机构、圆锥齿轮机构、万向联轴节等)所组成的机械系统,能正确的画出其机构运动简图并计算其自由度.
4.对平面机构组成的基本原理有所了解.
内容提要:
1.机构的组成
⑴构件构件是机器中每一个独立运动的单元体,是组成机构的基本要素之一,而零件是机器制造的单元体.
①实际的构件可以是一个独立运动的零件,也可以是若干个零件固连在一起的一个独立运动的整体;
②构件是机构中的刚性系统,构件中各零件间不能相对运动;
③构件的图形在表达上是用最简单的线条或几何图形来表示.
⑵运动副运动副是由两构件直接接触而组成的可动的连接,是组成机构的又一基本要素.而把两构件上能够参加接触而构成运动副的表面称为运动副元素.
运动副的基本特征为:
①机构运动副的两构件具有一定的接触形式;
②两构件能产生一定形式的相对运动.
运动副的分类:
①按其两构件的相对运动情况分为平面运动和空间运动副;
②按其两构件的接触情况分为低副(面接触)和高副(点线接触或线接触);
③按其两构件所能产生的相对运动分为转动副、移动副、平面滚滑副(高副)及空间运动副的螺旋副、球面副、球销副等;
④还可根据保持运动副两构件上运动副元素互相接触方式分为封闭运动副和力封闭运动副.
⑤根据运动副引入的约束数目,运动副又可分为Ⅰ级副、Ⅱ级副、Ⅲ级副、Ⅳ级副和Ⅴ级副.
⑶运动链构件通过运动副的联接而构成的相对可动系统称为运动链.如组成运动链的各构件构成了首末封闭的系统,则称为闭式运动链或简称闭链.如组成运动链的构件末构成首末封闭的系统,则称其为开链.
⑷机构机构从其功能上来理解是一种用来传递运动和力的可动装置,从机构组成来看,机构是具有固定构件的运动链.
机构中固定的构件称为机架,给定的已知运动规律独立运动的构件称为原动件,而其余活动构件称为从动件.
2.机构运动简图
⑴机构运动简图
机构运动简图是用规定的简单线条和符号代表构
件和运动副,按比例尺定出各运动副的位置,准备表达机构运动特征的简单图形.
机构运动简图不仅表示了机构的组成和运动情况,而且可用作机构的运动分析和力分析.机构运动简图一定要严格按比例尺绘制,否则只能称为机构示意图.
⑵绘制机构运动简图的步骤及方法
①分析机构的运动及组成
通过观察和分析机械的实际构造和运动情况,先搞清楚机械的原动部分和执行部分,然后循着运动传递的路线,查明组成机构的构件情况和运动副的类别,数目及相对位置情况.
②选择投影面
选平面机构运动平面或运动平面平行的平面为投
影面.
③选取比例尺μ=(m/mm)
具体画法是:先根据机构的运动尺寸,确定出各运动副的位置(转动副的中心、移动副的导路方位及高副的接触点等),画上相应的运动副符号;再用简单的线条代表构件,将各运动副连接起来;最后,要标出构件号数字及运动副的代号字母,画出原动件的运动方向箭头.
3.机构具有确定运动的条件
⑴机构的自由度是机构具有确定运动时所需的独立运动参数的数目.
⑵为了使机构具有确定的运动,机构的原动件的数目应等于机构的自由度数目.
4.机构自由度的计算
⑴平面机构自由度的计算公式为F=3n-(2pl+ph) 式中,F为机构自由度,n为机构中活动构件数; pl为机构中的低副数; ph为机构中的高副数.
⑵在利用上式计算机构自由度时,应特别注意下列三种情况:
A.正确计算运动副的数目
①两个以上的构件在同一轴线处以转动副相联接,则构成复合铰链,m个构件以复合铰链相联接,则构成复合铰链,m个构件以复合铰链相联结时,构成转动副的数目为(m-1)个.
②两构件在多处配合而构成转动副,且各转动轴线重合,计算运动副数目时也只能算作一个转
动副.
③两构件在多处接触而构成移动副,且移动方向彼
此平行或者重合,计算运动副数目时只能算作一个移动副.
④如果两构件在多处相接触而构成平面高副,且各接触点处的公法线彼此重合,计算运动副数目时也只能算作一个平面高副.
⑤如果两构件在多处接触而构成平面高副,但各接触点处的公法线方向并不彼此重合,计算运动副数目时,则相当于一个低副.
虚约束是机构中实际上不起约束作用的约束.在计算机构自由度时,可将引入虚约束的运动副或运动链部分划掉不计,以达到除去机构中的虚约束目的.
B.除去局部自由度
局部自由度是在一些机构中某些构件所产生的不影响整个机构运动的局部运动的自由度．在计算机构自由度时，可将产生局部运动的构件和与
其相联接的构件视为焊接在一起，以达到除去局部自由度．
C.除去虚约束
虚约束是机构中实际上不起约束作用的约束.在计算机构自由度时,可将引入虚约束的运动副或运动链部分划掉不计,以达到除去机构中的虚约束目的.
⑶计算机构自由度的另一种方法是在确定了运动副数目pl, ph及局部自由度数目F′,虚约束数目p′后,再按下式计算机构的自由度.
F=3n-(2pl+ph-p′)-F′
式中:n, pl, ph为未排除局部自由度及虚约束时机构的活动构件数,低副数及高副数;p′虚约束数目;F′局部自由度数目.
5.平面机构的组成原理
⑴机构的折组分析:将机构分解为机架和原动件及若干个基本杆组,然后,对相同的基本杆组以相同的方法进行运动分析或力分析.
⑵机构的组成原理:任何机构都可以看作是由若干个基本杆组依次联接于原动件和机架上而构成的.
6.平面机构的机构分类
根据机构的杆组的条件3n-2pl-ph可知,最简单的杆组是由2个构件和3个低副组成的,这种杆组称为Ⅱ级杆组.把4个构件和6个低副组成的基本杆组称为Ⅲ级杆组.
在同一机构中可包含不同级别的基本杆组,把最高级别为Ⅱ级的杆组组成的机构称为Ⅱ级机构;把最高级别为Ⅲ级的杆组组成的机构称为Ⅲ级机构;而把由机架和原动件组成的机构称为Ⅰ级机构.
7.平面机构中的高副低代
⑴高副低代是将机构中的高副虚拟地以低副来代替,替代后机构的自由度不变,机构的瞬时速度、瞬时加速度也不变.高副低代只便于对机构进行自由度计算、机构组成分析和机构运动分析,但不能用于机构的力分析.
⑵高副低代的方法是:用一个虚拟两副构件将两高副构件在过接触点的曲率中心处相连起来即可.若高副两元素之一为直线时,则因其曲率中心在无穷远处,故所连接这一端的运动副为移动副.
习题:
一填空：
1、机构的组成原理，任何机构都可以看作是由机架、原动件和从动件组成的。
2、平面运动副的最大约束为2 ，最小约束为 1 。
3、平面机构中若引入一个高副将带入 1 个约束，而引入一个低副将带入 2 个约束。
约束数与自由度数的关系是增加的约束数目等于减小的自由度数目。
4、构件的自由度为 3 ，运动链的自由度为3ｎ－2ｐl－ｐh ，机构的自由度为3ｎ－2ｐl－ｐｈ。
5、机构具有确定运动的条件是F>0，自由度等于原动件数。
6、由M个构件组成的复合铰链应包括M－1 个转动副。
7、机构要能够运动，自由度必须大于或等于1 ，机构具有确定相对运动的条件是机构的原动件数目与机构自由度相等。
8、机构中的运动副是指两个构件组成的可动联接，平面连杆机构是由许多刚性构件用运动副联接而成的。
9、机构中的相对静止件称为机架，机构中按给定运动规律运动的构件称为原动件。
10、机构倒置是指变换机架。倒置以后相对
运动不变，其原因是相对尺寸未变。
11、平面运动副所提供的额约束为1或2 。
12、杆组是自由度等于0 的运动链
二简答题
1、机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况？
答：机构具有确定运动的条件是机构自由度数等于原动件数。
机构的原动件数小于机构的自由度，机构的运动将不确定。如果原动件数大于机构的自由度，则将导致机构中最薄弱环节的损失。
2、什么是运动副？什么是低副？什么是高副？
答：运动副是两构件直接接触组成的可动联接。两构件通过点或线接触而构成的运动副统称为高副。两构件通过面接触而构成的运动副统称为低副。
3、何为复合铰链、局部自由度和虚约束？
答：两个以上的构件在同一轴线处以转动副相联接，则构成复合铰链。局部自由度是机构中某些构件具有的不影响其它构件运动的自由度。虚约束是机构中与其它约束重复而不起限制运动作用的约束。
4、机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况？
答：机构具有确定运动的条件是机构的原动件的数目应等于机构的自由度的数目。如果机构的原动件数小于机构的自由度，机构的运动将不确定。如果原动件数大于机构的自由度，则将导致机构中最薄弱的环节损失。
5、为何要对平面高副机构进行“高副低代”？“高副低代”应满足的条件是什么？
答：为使平面低副机构结构分析和运动分析的方法适用于所有平面机构，便于对含有高副的平面机构进行研究，要对平面高副机构进行“高副低代”。
“高副低代”应满足以下条件：
（1）代替前后机构的自由度完全相同；
（2）代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度完全相同。
6、机构中的虚约束一般出现在哪些场合？既然虚约束对于机构的运动实际上不起约束作用，那么在实际机械中为什么又常常存在虚约束？
答：在机构中，如果用转动副联接的是两构件上运动轨迹相重合的点，则引入一个虚约束；若两构件上某两点之间的距离始终不变，用双转动副杆将此两点相联，引入一个虚约束；在机构中，不影响机构运动传递的重复部分将引入虚约束。
2-1计算图示齿轮一连杆组合机构的自由度.
解:Ｆ＝3n-(2pl+ph)=3×6-(2×7+3)=1或F=3n-(2pl+ph-p′)-F′=3×6-(2×7+3-0)-0=1
C
B
D
A
2-2计算图示机构自由度.
解:Ｆ＝3n-(2pl+ph)=3×6-(2×8+1)=1
或F=3n-(2pl+ph-p′)-F′=3×7-(2×9+1-0)-1=1
2-3试计算如图所示的机构的自由度,并指出局部自由度、复合铰链和虚约束,最后判定该机构是否具有确定的运动规律.
解:F=3n-(2pl+ph)=3×7-(2×9+1)=2
或F=3n-(2pl+ph-p ′)-F ′
=3×8-(2×12+1-4)-1=2
或F=3n-(2pl+ph-p ′)-F ′=3×8-(2×12+1-4)-1=2 该机构中E 处有一个局部自由度;C 处为复合铰链;M 与N 、R 与S 均有一个虚约束.该机构具有确定的相对运动.
2-4试对图示机构进行分析.在图中标出复合铰链、局部自由度和虚约束,求出机构的自由度. 解:C 处三杆组成复合铰链,F 处为局部自由度;G 、J 为二构件组成的二个移动副,且方向重合,属虚约束,
Ｆ＝3n-(2pl+ph)=3×8-(2×11+1)=1
或F=3n-(2pl+ph-p ′)-F ′=3×9-(2×13+1-2)-1=1.
2-5计算下列机构的自由度,并在图上指出其中的复合铰链、局部自由度和虚约束. 解:Ｆ＝3n-(2pl+ph)=3×4-(2×5+1)=1
或F=3n-(2pl+ph-p ′)-F ′=3×5-(2×7+2-3)-1=1
D 处有局部自由度;
E 、
F 中有一个虚约束,滚子外廓两处高副接触,有一处为虚约束, 虚约束: p ′=2p ′l+p ′h- 3n ′= 2×1+1-0=3
O
F K
H
J
G
A
B
C D E
2-6计算图虱机构的自由度,并在图上标出复合铰链、局部自由度和虚约束. 解:C 处为复合铰链;滚子转动副为局部自由度;圆偏
心凸轮、滚子各有两处高副接触,其中一处为虚约束;垂直移动赶导轨两处移动副中有一个为虚约束.
则Ｆ＝3n-(2pl+ph)=3×9-(2×12+2)=1
或F=3n-(2pl+ph-p ′)-F ′=3×10-(2×14+4-4)-1=1 其中p ′=2p ′l+p ′h- 3n ′= 2×1+2-0=4 2-7计算图示机构的自由度，并判断机构是否具有确定的运动,说明如何才能使机构具有确定的运动
解：Ｆ＝3n-(2pl+ph)=3×6-(2×7+2)=2或
Ｆ＝3n-(2pl+ph-p ′)-F ′= 3×6- (2×8+3 –3)- 0=2 式中两处虚约束：凸轮处及导轨处： p ′=2p ′l+p ′h- 3n ′=2×1+1-0=3.
因为只有一个单自由度原动件,机构自由度为2,所以运动不确定.若将活动齿轮与连杆BC 固定成一个构件,则:Ｆ＝3n-(2pl+ph)=3×5-(2×6+2)=1,机构就具有确定的相对运动了.
AB CD F
G E
B
C A D
I K
J L
2-8试分析图示两个机构:①若在机构中具有复合铰链、局部自由度、虚约束,请说明在何处.②计算机构的自由度,分析其运动的确定性,并说明机构的组成是否合理,若不合理应怎样修改?
解(a)①B 处有一局部自由度;E 、F 处为4、5两构件组成移动副,且方向重合,属虚约束, p ′=2p ′l+p ′h- 3n ′=2p ′l=2. ②Ｆ＝3n-(2pl+ph)=3×3-(2×4+1)=0
或F=3n-(2pl+ph-p ′)-F ′=3×4-(2×6+1-2)-1=0
该机构自由度为零,不能运动,机构的组成不合理.修改方法为在D 处加一赶和一个转动副;或在D 处加一个滑块和一个移动副.
(b) ①B 处为构件2、3、4组成的复合铰链,C 处为构件4、5、6组成的复合铰链;D 、E 处为两构件6、7组成的移动副,且方向重合,属虚约束, p ′=2p ′l+p ′h- 3n ′=2p ′l=2.
②Ｆ＝3n-(2pl+ph)=3×6-(2×7+2)=2
或F=3n-(2pl+ph-p ′)-F ′=3×6-(2×8+2-2)-0=2 D 、E 处虚约束:p ′=2p ′l+p ′h- 3n ′=2p ′l=2.
该机构自由度为2,只有一个单自由度原动件,机构运动不确定,机构组成不合理.修改办法为将构件1也变成为原动件,或将构件1改为固定件等.
第三章 平面机构的运动分析
学习要求:
1.明确理解速度瞬心(绝对速度瞬心和相对速度瞬心)的概念,并能运用”三心定理”确定一般平面机构各瞬心的位置.
2.能用瞬心法对简单高、低副机构进行速度分析.
3.能用图解法或解析法对Ⅱ级机构进行运动分析. 内容提要:
1.速度瞬心法作机构的速度分析 ⑴速度瞬心
速度瞬心(简称瞬心)是互相作平面相对运动的两
构件上瞬时相对速度为零点,又称同速点.若该点的绝对速度为零,则为绝对瞬心,否则为相对瞬心.由于每两个构件有一个瞬心,
A
12B 3C D
5F 4E
1A 3B 2
4
C 56
D
E 7(a)
(b)
所以由N 个构件(含机构)组成的机构,其瞬心的数目为: K=N(N-1)/2 ⑵瞬心位置的确定方法
A.由瞬心定义确定瞬心的位置:
①两构件组成转动副时,该副的回转中心即为其瞬心.
②两构件组成移动副时,它们之间的瞬心位于移动方向垂直于导路方向的无穷远处.
③两构件组成纯滚动的高副时,其瞬心在其高副接触点上;若组成滚动兼滑动的高副时,其瞬心在接触点处的公法线上.
B.借助三心定理确定瞬心的位置:
三心定理:三个彼此作平面平行运动的构件的三个瞬心必位于同一直线上. ㈢瞬心法不能用于求机构的加速度.
2.矢量方程图解法作机构的速度及加速度分析 ⑴矢量方程图解法
矢量方程图解法是利用机构中各点之间的相对运动关系列出他们之间的速度或加速度矢量方程式,然后按一定的比例尺根据方程作矢量多边形来进行求解.此又称相对运动图解法. ⑵基本原理
㈠同一构件上两点间的速度、加速度的关系
如图3-1（a ）所示的平面机构中，连杆2上A 、B 两点间的运动关系表达为图
式中, vBA 为点B 对点A 的相对速度,其大小vBA =ω2lAB ,方向垂直于AB,指向与ω2方向一致; 与 分别为点B 对点A 的相对法向加速度和相对切向加速度,且大小 ,方向由B 指向A;而 ,方向垂直于AB,指向与α2 方向一致.
B.两构件上重合点间的速度、加速度关系: 如图3-1(a)所示,构件4与构件5上的重合点
o 1
A 2
c
B (B 4,B 5
)
o 3o
5D
5431
(a)p
b (b 4
)
o
5
(b)
(c)
t BA
n BA A B BA A A a
a a a v
v v ++=+=n BA
a
t BA a
一、填空
1 、相对瞬心与绝对瞬心的相同点是互作平面相对运动的两构件上瞬时相对速度为零的点，不同点是后者绝对速度为零，前者不是。
2 、当两构件的相对运动为移动，牵连运动为转动时，两构件的重合点之间将有哥氏加速度。
3、确定平面机构速度瞬心位置的三心定理是三个作平面运动的构件共有三个瞬心，这三个瞬心应该在同一直线上。
4、速度瞬心可以定义为互相做平面相对运动的两构件上瞬时速度为零点的点。
5、在由N个构件组成的机构中，有（N－1）（N/2－1）个相对瞬心，有N －1 个绝对瞬心。
6、当构件组成转动副是，其瞬心就在转动副中心处；当组成移动副时，其瞬心就位于垂直于导路方向无穷远处；当组成兼有滑动和滚动的高副时，其瞬心就在接触点法线上。
7、速度影象的相似原理只能应用于同一构件上的各点，而不能应用于机构的不同构件上的各点。
二、简答题
1、机构在什么条件下，才会有哥氏加速度存在，其大小如何计算？
答：机构中存在具有转动的两构件组成的移动副时，机构中便存在哥氏加速度。
2、何为速度瞬心？绝对瞬心？相对瞬心？
答：速度瞬心是互相作平面相对运动的两构件上瞬时相对速度为零的点。若该点的绝对速度为零则为绝对瞬心，否则为相对瞬心。
3、在机构中怎样确定瞬心的位置？
答：①两机构组成转动副时，该副的回转中心即为其瞬心。
②两构件组成移动副时，它们之间的瞬心位于移动方向垂直线上的无穷远处。
③两构件组成纯滚动的高副时，其瞬心在其高副接触点上，若组成滚动兼滑动的高副时，其瞬心在接触点处的公法线上。
④当两个构件不直接组成运动副时，可用三心定理来确定其瞬心。
4、在用解析法作运动分析时,如何判断各杆的方位角所在象限?如何确定速度、加速度、角速度和角加速度的方向?
答:在用解析法作运动分析时,根据方位角正弦值分子及分母的正负情况来判断各杆的方位角所在象限.
将杆矢对时间求导得到速度,若值为正,表示速度方向与杆矢方向相同,否则相反.
将速度对时间求导得到加速度,若值为正,表示加速度方向与速度方向相同,否则相反.
将方位角对时间求导得到角速度,若值为正,表示角速度方向与方位角方向相同,否则相反.
将角速度对时间求导得到角加速度,若值为正,表示角加速度方向与角速度方向相同,否则相
反
3-1在图示转动导杆机构中,导杆1以等角速度回转,且ω1=10s-1,lAB=lAC=200mm,求图示位置时构件3的角速度ω3及角加速度ε 3.
90
°
4
3
1
2
B
C
A
ω
1
b1
p
b2
b′
2
n
k
p′
b′1
(a)(b)
3-2图示机构的尺寸位置均已知,其中凸轮以匀角速度ω1=10rad/s 运转,长度比例尺μl=0.02m/mm.求构件2的角速度ω2和角加速度ε 2.
3-3图示四杆机构中,lAB= 90mm,lCD= 65mm,lAD= lBC =125mm,求图示位置的ω2/ ω4之值.
解:P12在A 点,P14在D 点,P32在B 点,P34在C 点,根据三心定理,P24也在D 点.
3-4 求图示机构的全部速度瞬心. 解：
A B E
C ω1
1
2p e ?e 1k ′e ′?
p ′n ′
e ′1
(b)(a)A B C
D
1
234
=/=/2421241442P P P P ωωP 34
P P P P P P 2323
∞
∞
2
12
131424431
3-5在图示正弦机构中，曲柄1以等角速度回转,且ω1=20rad/s, lAB= 1000mm,求图示位置时构件3的速度v3及加速度α3
3-6在图示的齿轮连杆组成机构中，已知lAB=45mm,lBC=100mm,lCD=70mm,lAD=120mm,试分析:⑴齿轮1能否绕A 点作整周转动(说明理由) ⑵该机构的自由度为多少?
⑶在图示位置瞬心P13在何处?
解:⑴lAB+lAD=165mm AB 杆是最短杆,且又为连架杆,它与最长杆长度之和小于另外两杆长度之和,所以,构件1为曲柄,能做整周转动. ⑵Ｆ＝3n-(2pl+ph)=3×5-(2×6+2)=1 或F=3n-(2pl+ph-p ′)-F ′=3×5-(2×6+2-0)-0=1 ⑶P13位置见题图. 45° B 214 43C A ω1p b ?b 3b 3b ?′′p ′ (a)(b)D 35 A B 1 4 C 2 131331 13 ==AP DP ωω i 第四章平面机构的力分析 一、填空 1、在滑动摩擦系数相同的条件下,槽面摩擦比平面摩擦大,其原因是槽面的法向反力大于平面的法向反力。 2、轴径1与轴承2组成转动副，设初始状态时轴径相对轴承静止，轴径受单外力Q作用，当外力Q的作用线与摩擦圆相交时，轴承对轴径的总反力R12的作用线与摩擦圆相切；当外力Q的作用线与摩擦圆相切时，轴承对轴径的总反力R12的作用线与摩擦圆相切；当外力Q的作用线与摩擦圆相离时，轴承对轴径的总反力R12的作用线与摩擦圆相切。 3、移动副中总反力与其相对运动方向的夹角大小是90°＋φ。 4、风力发动机的叶轮受到空气的作用力，此力在机械中属于驱动力。 5、机械中，V带比平带应用广泛，从摩擦角度来看，其主要原因是V带的当量摩擦角大于平带摩擦角。 6、力偶距总是等于力与力偶臂的乘积，与距心位置无关。 7、二力杆平衡条件是此两力在两作用点的联线上，并且大小相等，方向相反。 8、机构的静力分析只适合用于低速机械。 二、简答 1、何谓机构的动态静力分析？对机构进行动态静力分析的步骤如何？ 答：动态静力学分析指将惯性力视为一般外力加于相应构件上,在按静力学分析的方法进行分析. 对机构进行动态静力学分析的一般步骤: ⑴计算各构件的惯性力; ⑵确定机构动态静力学分析中的起始构件(一般把作用未知外力的连架构件作为起始构件),并进行拆杆组(如有高副,应先低代); ⑶从离开起始构件最远的杆组进行力的计算,最后再推算到起始构件; ⑷对机构的一系列位置进行动态静力计算,求出各运动副中的反力和平衡力的变化规律.如需考虑运动副中摩檫,可在上述力分析的基础上加入摩檫力后多次后复计算而得,此法称逐步逼近法. 2、何谓质量代换法？进行质量代换的目的何在？动代换和静代换各应满足什么条件？各有何优缺点？静代换两代换点与构件质心不在一直线上可以吗？ 答：质量代换法设想把构件的质量,按一定条件用集中于构件上某几个选定点的假想集中质量来代替的方法叫质量代换法. 质量代换法的目的:质量代换法只需求各集中质量的惯性力,而无需求惯性力偶矩,从而达到简化惯性力确定的目的. 动代换满足条件:⑴各代换质量的总和应等于原来构件的质量. ⑵代换前后构件的质心位置不变 ⑶代换前后构件对质心轴的转动惯量不变 优点:代换后,构件的惯性力和惯性力偶都不会发生改变. 缺点:一代换点确定后,另一代换点位置不能随意选择,给工程计算带来不便. 静代换满足条件:⑴代换前后构件的质量不变; ⑵代换前后构件的质心位置不变; 优点:使用上简便,常为工程上所采纳. 缺点:代换后,构件的惯性力偶会产生一定误差.静代换时,两代换点与构件质心必在一条两代换点与构件质心必在一条直线上,因为两代换点的质心在两代换的连线上，如果两代换点,不与构件质心在一条直线上,则无法满足代换前后构件的质心位置不便这个条件. 3、何谓平衡力与平衡力距？平衡力是否总是驱动力？ 答：平衡力和平衡力矩:与作用在机构各构件上的已知外力和惯性力相平衡的,作用在某构件上的未知外力或力矩叫平衡力或平衡力矩.平衡力不总是驱动力.驱动力是驱动机械运动的力.平衡力与已知外力平衡,可以驱使外力运动,成为驱动力;也可阻碍机械运动成为阻抗力. 4、构件组的静定条件是什么？基本杆组都是静定杆组吗？ 答：构件的静定条件:3n=2pl+ph ,其中n 为构件组 中构件数目,pl 为低副个数,ph 为高副个数.由于基本杆组应符合3n-2pl+ph =0,所以基本杆组都满足静定条件,都是静定杆组. 5、采用当量摩擦系数fv 及当量摩擦角φv 的意义何在？当摩擦数系数fv 与实际摩擦系数f 不同，是因为两物体接触面几何形状改变，从而引起摩擦系数改变的结果，对吗？ 答：①引入当量摩檫系数fv 及当量摩檫力φ v 的意义在于简化计算,统一计算公式,不论运动副元素的几何形状任何,均将其摩檫力的计算式表达为如下形式Ff21=frCl ,当量摩檫角φv =arctanfv .②不对,f r 与f 不同.是因为两物体接触面几何形状的改变,引起摩檫力大小的改变 f 与物体的材料有关,而与形状无关.f r 是为了计算摩檫力方便,把运动副元素几何形状对运动副摩檫力的影响计入后的摩檫系数,不是真正的摩檫系数. 6、在转动副中，无论什么情况，总反力始终应与摩擦圆相切的论断正确否？为什么？ 答：不正确,只有轴颈相对于轴承滑动,轴承对轴颈的总反力才始终切于摩檫圆.当轴颈相对于轴承无滑动时,没有摩檫力,总反力不能切于摩檫圆. 4-1图示曲柄滑块机械中，已知构件的尺寸lAB 、lBC 及lBS2,曲柄每分钟转数n1,活塞的质量m3,连杆的质量m2,连杆对其质心S2的转动惯量Js2.试确定连杆和活塞的惯性力． 4-2在图示凸轮机构中,已知凸轮的半径R=200mm,距离lOA=100mm,从动件的质量m2=20kg 及凸轮的角速度ω1=20s-1.当OA 线在水平的位置时,求从动杆的惯性力 解:高副低代后对低副机构进行运动分析. A R B S ? 23F ? F ?′23 C F 3 1M ?1A R B C 2ω1 30°O p b 0b ′p ′o ′ (c)(d) 高副低代后获得曲柄滑块机构AOBC: vB = vO + vB O 大小 ? ω1lAO ? 方向 ∥BC ⊥AO ⊥BO 其中vO=ω1lAO=2m/s. 选μv=0.08ms-1/mm 作速度多边形 如图示, 得vBO =0所以ωBO=0 4-3在图示行星轮系中,已知各轮的齿数为z1=20,z2′=15,z2=30,z3=65,模数均为m=2mm,压力角α=20°.加在系杆H 上的阻力矩MH=5N ·m.求应加在齿轮1上的平衡力偶矩Mb 及运动副B 的反力R2H. 4-4图示为一摆动推杆盘形凸轮机构,凸轮1沿逆时针方向回转,F 为作用在推杆2上的外载荷,试确定凸轮1及机架3作用给推杆的总反力FR12及FR32的方位.(不考虑构件的重量及惯性力,图中虚线小圆为摩檫圆). 解:确定R12后,由三力汇交知R32方向向下,且R32对轴心矩与ω23方向相反,则R32切摩擦圆左边,即可确定R32方向,通过2边平衡确定R31的方向为斜向上,且R31对A 的矩与ω13相反,则R31切于摩擦圆下方. F O A 1 23 B 3 C R R R R R R 32321212 31 B F a P 12 C O A M w 1 (a) (b) (c) H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 机械原理大作业二 课程名称： 机械原理 设计题目： 凸轮机构设计 一．设计题目 设计直动从动件盘形凸轮机构， 1.运动规律（等加速等减速运动） 推程 0450≤≤? 推程 009045≤≤? 2.运动规律（等加速等减速运动） 回程 00200160≤≤? 回程 00240200≤≤? 三．推杆位移、速度、加速度线图及凸轮s d ds -φ 线图 采用VB 编程，其源程序及图像如下： 1.位移： Private Sub Command1_Click() Timer1.Enabled = True '开启计时器 End Sub Private Sub Timer1_Timer() Static i As Single Dim s As Single, q As Single 'i作为静态变量，控制流程；s代表位移；q代表角度 Picture1.CurrentX = 0 Picture1.CurrentY = 0 i = i + 0.1 If i <= 45 Then q = i s = 240 * (q / 90) ^ 2 Picture1.PSet Step(q, -s), vbRed ElseIf i >= 45 And i <= 90 Then q = i s = 120 - 240 * ((90 - q) ^ 2) / (90 ^ 2) Picture1.PSet Step(q, -s), vbGreen ElseIf i >= 90 And i <= 150 Then q = i s = 120 Picture1.PSet Step(q, -s), vbBlack ElseIf i >= 150 And i <= 190 Then q = i s = 120 - 240 * (q - 150) ^ 2 / 6400 Picture1.PSet Step(q, -s), vbBlue ElseIf i >= 190 And i <= 230 Then 考研机械原理复习试题（含答案）1 一、填空题： 1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于。 2.同一构件上各点的速度多边形必于对应点位置组成的多边形。 3.在转子平衡问题中，偏心质量产生的惯性力可以用相对地表示。 4.机械系统的等效力学模型是具有，其上作用有的等效构件。 5.无急回运动的曲柄摇杆机构，极位夹角等于，行程速比系数等于。 6.平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角之和等于。 7.一个曲柄摇杆机构，极位夹角等于36o，则行程速比系数等于。 8.为减小凸轮机构的压力角，应该凸轮的基圆半径。 9.凸轮推杆按等加速等减速规律运动时，在运动阶段的前半程作运动，后半程 作运动。 10.增大模数，齿轮传动的重合度；增多齿数，齿轮传动的重合度。 11.平行轴齿轮传动中，外啮合的两齿轮转向相，内啮合的两齿轮转向相。 12.轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置相对于机架都不改变，这种轮系是轮系。 13.三个彼此作平面运动的构件共有个速度瞬心，且位于。 14.铰链四杆机构中传动角γ为，传动效率最大。 15.连杆是不直接和相联的构件；平面连杆机构中的运动副均为。 16.偏心轮机构是通过由铰链四杆机构演化而来的。 17.机械发生自锁时，其机械效率。 18.刚性转子的动平衡的条件是。 19.曲柄摇杆机构中的最小传动角出现在与两次共线的位置时。 20.具有急回特性的曲杆摇杆机构行程速比系数k 1。 21.四杆机构的压力角和传动角互为，压力角越大，其传力性能越。 22.一个齿数为Z，分度圆螺旋角为β的斜齿圆柱齿轮，其当量齿数为。 23.设计蜗杆传动时蜗杆的分度圆直径必须取值，且与其相匹配。 24.差动轮系是机构自由度等于的周转轮系。 25.平面低副具有个约束，个自由度。 26.两构件组成移动副，则它们的瞬心位置在。 机械原理模拟试卷 一单向选择(每小题1分共10分) 1. 对心直动尖顶盘形凸轮机构的推程压力角超过了许用值时，可采用措施来解决。 （A 增大基圆半径 B 改为滚子推杆 C 改变凸轮转向） 2. 渐开线齿廓的形状取决于的大小。 （A 基圆 B 分度圆 C 节圆） 3. 斜齿圆柱齿轮的标准参数指的是上的参数。 （A 端面 B 法面 C 平面） 4. 加工渐开线齿轮时，刀具分度线与轮坯分度圆不相切，加工出来的齿轮称为齿轮。 （A 标准 B 变位 C 斜齿轮） 5. 若机构具有确定的运动，则其自由度原动件数。 ( A 大于 B 小于 C 等于) 6. 两齿轮的实际中心距与设计中心距略有偏差，则两轮传动比__ _____。 ( A 变大 B 变小 C 不变 ) 7.拟将曲柄摇杆机构改变为双曲柄机构，应取原机构的_____ __作机架。 ( A 曲柄 B 连杆 C 摇杆 ) 8. 行星轮系是指自由度。 （ A 为1的周转轮系 B 为1的定轴轮系 C 为2的周转轮系） 9. 若凸轮实际轮廓曲线出现尖点或交叉，可滚子半径。 ( A 增大 B 减小 C 不变) 10.平面连杆机构急回运动的相对程度，通常用来衡量。 ( A 极位夹角θ B 行程速比系数K C 压力角α) 二、填空题(每空1分共10分) 1. 标准渐开线直齿圆锥齿轮的标准模数和压力角定义在端。 2. 图(a)，(b)，（c）中，S为总质心，图中转子需静平衡，图中转子需动平衡。 3. 平面移动副自锁条件是，转动副自锁条件是。 4. 周期性速度波动和非周期性速度波动的调节方法分别为应用和。 5. 惰轮对并无影响，但却能改变从动轮的。 6. 平面连杆机构是否具有急回运动的关键是。 三、简答题(每小题6分共24分) 1. 什么是运动副、低副、高副？试各举一个例子。平面机构中若引入一个高副将带入几个约束？若引入一个低副将带入几个约束？ 2．何谓曲柄？铰链四杆机构有曲柄存在的条件是什么？当以曲柄为主动件时，曲柄摇杆机构的最小传动角将可能出现在机构的什么位置？ 3．什么是渐开线齿廓的根切现象？产生根切原因是什么？标准直齿圆柱齿轮不根切的最小齿数是多少？ 4．如图所示平面四杆机构，试回答： (1) 该平面四杆机构的名称； (2) 此机构有无急回运动，为什么？ (3) 此机构有无死点，在什么条件下出现死点； (4) 构件AB为主动件时，在什么位置有最小传动角。 四、计算题（共36分) 1. 图所示穿孔式计算机中升杆和计算卡停止机构，有箭头标记的为原动件，试判断此机构运动是否确定。（若有复合铰链、局部自由度、虚约束请指出来）（8分） 2. 在电动机驱动的剪床中，作用在剪床主轴上的阻力矩M r的变化规律如图所示，等效驱动力矩I H 机械设计常用资料大全》(Mechanical design common documents daqo)1.0 这么多的机械设计用资料，对你进行机械设计或者学习，有非常大的帮助，省去了你查找资料的时间。本资源对机械设计的资料进行了分类，极大地方便了你下载需要参考的资料，同时也会对你学习机械专业知识，有一个整体性的了解，可以帮助你应该加强哪部分内容的学习！ 供在校大学生或机械类工程技术人员使用。 一、手册类 机械设计课程设计手册(第三版) 机械设计手册(第五版)第1卷 机械设计手册(第五版)第2卷 机械设计手册(第五版)第3卷 机械设计手册(第五版)第4卷 机械设计手册(第五版)第5卷 机械设计手册.(新版).第1卷 机械设计手册.(新版).第2卷 机械设计手册.(新版).第3卷 机械设计手册.(新版).第4卷 机械设计手册.(新版).第5卷 机械设计手册.(新版).第6卷 [精密加工技术实用手册].精密加工技术实用手册 包装机械选用手册上-印刷实务 包装机械选用手册下-印刷实务 机电一体化专业必备知识与技能手册 机械工程师手册.第二版 机械加工工艺师手册 机械设计、制造常用数据及标准规范实用手册 机械制图手册(清晰版) 机械制造工艺设计简明手册 联轴器、离合器与制动器设计选用手册 实用机床设计手册 运输机械设计选用手册.上册 运输机械设计选用手册.下册 中国机械设计大典数据库 最新金属材料牌号、性能、用途及中外牌号对照速用速查实用手册 最新实用五金手册(修订本) 最新轴承手册 二、机构类 高等机构设计 机构参考手册 机构创新设计方法学 机构设计丛书.凸轮机构设计 机构设计实用构思图册-verygood 模拟试题1 一、填空题：（30分） 1．机构中的速度瞬心是两构件上（相对速度）为零的重合点，它用于平面机构（速度）分析。 2．两构件之间可运动的连接接触称为（运动副）。 3．凸轮的基圆半径越小，则机构尺寸（越大）但过于小的基圆半径会导致压力角（增大）。 4．用齿条型刀具范成法切制渐开线齿轮时，为使标准齿轮不发生根切，应使刀具的（齿顶线不超过极限啮合点）。 5．间歇凸轮机构是将（主动轮的连续转动）转化为（从动转盘的间歇）的运动。 6．刚性转子的平衡中，当转子的质量分布不在一个平面内时，应采用（动平衡）方法平衡。其平衡条件为（∑M = O ；∑F = 0 ）。7．机械的等效动力学模型的建立，其等效原则是：等效构件所具有的动能应（等于整个系统的总动能）。等效力、等效力矩所作的功或瞬时功率应（等于整个系统的所有力，所有力矩所作的功或所产生的功率之和）。 8．平面机构结构分析中，基本杆组的结构公式是（ 3n = 2PL ）。而动态静力分析中，静定条件是（3n = 2PL ）。 9．含有两个整转副的将铰链四杆机构，以最短杆为( 连杆 )得到双摇杆机构。 10．渐开线齿轮的加工方法分为( 范成法 )和（仿形法）两类。 二、选择题：（20分） 1．渐开线齿轮齿条啮合时，若齿条相对齿轮作远离圆心的平移，其啮合角（ B ）。 A) 增大； B)不变； C)减少。 2．为保证一对渐开线齿轮可靠地连续传动，实际啮合线长度（ C ）基圆齿距。 A)等于； B)小于；C)大于。 3．高副低代中的虚拟构件的自由度为（ A ）。 A) -1； B) +1 ； C) 0 ； 4．以滑块为主动件的曲柄滑块机构，死点位置出现在（ A ）。 A）曲柄与连杆共线时B）曲柄与连杆垂直时 C）曲柄与滑块运动方向平行时D）曲柄与滑块运动方向垂直时 5．渐开线齿轮发生根切的根本原因是啮合点跨越了（ A ）。 A）理论啮合线的端点B）实际啮合线的端点 C）节点D）齿根圆 6．飞轮调速是因为它能（C①）能量，装飞轮后以后，机器的速度波动可以（B②）。 ① A)生产； B)消耗； C)储存和放出。 ②A)消除； B)减小； C)增大。 7．作平面运动的三个构件有被此相关的三个瞬心。这三个瞬心（C）。 A)是重合的； B)不在同一条直线上；C)在一条直线上的。 8．分度圆直径不等于模数与齿数乘积的是（ C ）。 A）直齿圆柱内齿轮B）蜗轮和变位齿轮 C）蜗杆和斜齿圆柱齿轮D）变位齿轮 第一章绪论 学习要求： 1.明确本课程研究的对象、内容以及在培养机械类高级技术人才全局中的地位、作用和任务. 2.对机械原理的新发展有所了解. 内容提要: 本章讲授的重点是“本课程研究的对象及内容”.在本章的开始,介绍了机器、机构、机械等名词的概念,介绍了机器和机构的用途几区别,并通过实例说明各种机器的主要部分一般都是由各种机构组成的,目的是为了便于介绍本课程研究的对象及内容.在本章的学习中,应始终把注意力集中在了解本课程研究的对象及内容上.此外,对本课程的性质和特点也应有所了解,以便采取合适的学习方法把本课程学好. 机械－人造的用来减轻或替代人类劳动的多件实物的组合体。 原理－机械的组成原理、工作原理、分析和设计原理(方法)等。 任何机械都经历了：简单→复杂的发展过程。 机构－能够用来传递运动和力或改变运动形式的多件实物的组合体。 机器的共有特征： ①人造的实物组合体； ②各部分有确定的相对运动； ③代替或减轻人类劳动完成有用功或实现能量的转换机器的作用. 机器的分类： 原动机－实现能量转换（如内燃机、蒸汽机、电动机） 工作机－完成有用功（如机床等） 工作机的组成： 原动部分－是工作机动力的来源，最常见的是电动机和内燃机。 工作部分－完成预定的动作，位于传动路线的终点。 传动部分－联接原动机和工作部分的中间部分。 控制部分－保证机器的启动、停止和正常协调动作。 第二章机构的结构分析 学习要求: 1.搞清运动副、运动链、约束和自由度等重要概念. 2.能计算平面机构的自由度并判定其具有确定运动的条件. 3.对于一般由平面机构及简单空间机构(包括蜗轮蜗杆机构、圆锥齿轮机构、万向联轴节等)所组成的机械系统,能正确的画出其机构运动简图并计算其自由度. 4.对平面机构组成的基本原理有所了解. 内容提要: 1.机构的组成 ⑴构件构件是机器中每一个独立运动的单元体,是组成机构的基本要素之一,而零件是机器制造的单元体. ①实际的构件可以是一个独立运动的零件,也可以是若干个零件固连在一起的一个独立运动的整体; ②构件是机构中的刚性系统,构件中各零件间不能相对运动; ③构件的图形在表达上是用最简单的线条或几何图形来表示. ⑵运动副运动副是由两构件直接接触而组成的可动的连接,是组成机构的又一基本要素.而把两构件上能够参加接触而构成运动副的表面称为运动副元素. 运动副的基本特征为: 机械原理模拟试卷(二) 一、填空题(每题2分，共20分) 1.速度与加速度的影像原理只适用于上。 （① 整个机构② 主动件③ 相邻两个构件④ 同一构件） 2.两构件组成平面转动副时，则运动副使构件间丧失了的独立运动。 （① 二个移动② 二个转动③ 一个移动和一个转动） 3.已知一对直齿圆柱齿轮传动的重合εα=1.13，则两对齿啮合的时间比例为。 （① 113% ② 13% ③ 87% ④ 100% ） 4.具有相同理论廓线，只有滚子半径不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的运动规律，凸轮的实际廓线。 （① 相同② 不相同③ 不一定） 5.曲柄滑块机构若存在死点时，其主动件必须是，在此位置与共线。（① 曲柄② 连杆③ 滑块） 6.渐开线齿轮传动的轴承磨损后，中心距变大，这时传动比将。 （① 增大② 减小③ 不变） 7. 若发现移动滚子从动件盘形凸轮机构的压力角超过了许用值，且实际廓线又出现变尖，此时应采取的措施是。 （① 减小滚子半径② 加大基圆半径③ 减小基圆半径） 8. 周转轮系有和两种类型。 9. 就效率观点而言，机器发生自锁的条件是。 10. 图示三凸轮轴的不平衡情况属于不平衡，应选择个平衡基面予以平衡。 二、简答题 ( 每题 5 分，共 25 分 ) 1.计算图示机构自由度，若有复合铰链、局部自由度及虚约束需指出。 2.图示楔块机构，已知：P为驱动力，Q为生产阻力，f为各接触平面间的滑动摩擦系数，试作： (1) 摩擦角的计算公式φ= ； (2) 在图中画出楔块2的两个摩擦面上所受到的全反力R12, R32两个矢量。 3.试在图上标出铰链四杆机构图示位置压力角α和传动角γ。 4.图示凸轮机构。在图中画出凸轮的基圆、偏距圆及理论廓线。 《机械设计基础》知识要点 绪论；基本概念：机构，机器，构件，零件，机械 第1章：1）运动副的概念及分类 2）机构自由度的概念 3）机构具有确定运动的条件 4）机构自由度的计算 第2章：1）铰链四杆机构三种基本形式及判断方法。 2）四杆机构极限位置的作图方法 3）掌握了解：极限位置、死点位置、压力角、传动角、急回特性、极位夹角。 4）按给定行程速比系数设计四杆机构。 第3章：1）凸轮机构的基本系数。 2）等速运动的位移，速度，加速度公式及线图。 3）凸轮机构的压力角概念及作图。 第4章：1）齿轮的分类（按齿向、按轴线位置）。 2）渐开线的性质。 3）基本概念：节点、节圆、模数、压力角、分度圆，根切、最少齿数、节圆和分度圆的区别。 4）直齿轮、斜齿轮基本尺寸的计算；直齿轮齿廓各点压力角的计算；m = p /π的推导过程。 5）直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮的正确啮合条件。 第5章：1）基本概念：中心轮、行星轮、转臂、转化轮系。 2）定轴轮系、周转轮系、混合轮系的传动比计算。 第9章：1）掌握：失效、计算载荷、对称循环变应力、脉动循环变应力、许用应力、安全系数、疲劳极限。 了解：常用材料的牌号和名称。 第10章: 1）螺纹参数d、d1、d2、P、S、ψ、α、β及相互关系。 2）掌握：螺旋副受力模型及力矩公式、自锁、摩擦角、当量摩擦角、螺纹下行自锁条件、常用螺纹类型、螺纹联接类型、普通螺纹、细牙螺纹。 3）螺纹联接的强度计算。 第11章: 1）基本概念：轮齿的主要失效形式、齿轮常用热处理方法。 2）直齿圆柱齿轮接触强度、弯曲强度的计算。 3）直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮的作用力（大小和方向）计算及受力分析。 第12章: 1）蜗杆传动基本参数：m a1、m t2、γ、β、q、P a、d1、d2、V S及蜗杆传动的正确啮合条件。 2）蜗杆传动受力分析。 第13章: 1）掌握：带传动的类型、传动原理及带传动基本参数：d1、d2、L d、a、α1、α2、F1、F2、F0 2）带传动的受力分析及应力分析：F1、F2、F0、σ1、σ2、σC、σb及影响因素。 3）弹性滑动与打滑的区别。 4）了解：带传动的设计计算。 第14章: 1）轴的分类（按载荷性质分）。 2）掌握轴的强度计算：按扭转强度计算，按弯扭合成强度计算。 第15章: 1）摩擦的三种状态：干摩擦、边界摩擦、液体摩擦。 第16章: 1）常用滚动轴承的型号。 2）向心角接触轴承的内部轴向力计算，总轴向力的计算。 滚动轴承当量动载荷的计算。滚动轴承的寿命计算。 第17章: 1）联轴器与离合器的区别 第一章平面机构的自由度和速度分析 1、自由度：构件相对于参考系的独立运动称为自由度。 2、运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。构件组成运动副后，其运动受到约束，自由度减少。 机械原理大作业 二、题目（平面机构的力分析） 在图示的正弦机构中,已知l AB =100 mm,h1=120 mm,h2 =80 mm,W1 =10 rad/s(常数)，滑块2和构件3的重量分别为G2 =40 N和G3 =100 N,质心S2 和S3 的位置如图所示，加于构件3上的生产阻力Fr=400 N，构件1的重力和惯性力略去不计。试用解析法求机构在Φ1=60°、150°、220°位置时各运动副反力和需加于构件1上的平衡力偶M 。 b Array 二、受力分析图 三、算法 (1)运动分析 AB l l =1 滑块2 22112112/,/s m w l a s m w l v c c == 滑块3 21113113/cos ,sin s m l w v m l s ??== 212 113/sin s m w l a ?-= (2)确定惯性力 N w l g G a m F c 2 1122212)/(== N w l g G a m F 121133313sin )/(?-== (3)受力分析 i F F i F F x R D R x R C R 43434343,=-= j F j F F R R R 232323-== j F i F j F i F F R x R y R x R R 2121121212--=+= j F F F y R x R R 414141+= 取移动副为首解副 ① 取构件3为分离体，并对C 点取矩 由0=∑y F 得 1323F F F r R -= 由0=∑x F 得 C R D R F F 4343= 由 ∑=0C M 得 2112343/cos h l F F R D R ?= ②取构件2为分离体 由0=∑x F 得 11212cos ?R x R F F = 由0 =∑y F 得 1123212sin ?F F F R y R -= ③取构件1为分离体，并对A 点取矩 由0=∑x F 得 x R x R F F 1241= 由0 =∑ y F 得 y R y R F F 1241= 由0=A M 得 1132cos ?l F M R b = 四、根据算法编写Matlab 程序如下： %--------------已知条件---------------------------------- G2=40; G3=100; g=9.8; fai=0; l1=0.1; w1=10; Fr=400; h2=0.8; %--------分布计算，也可将所有变量放在一个矩阵中求解------------------- for i=1:37 a2=l1*(w1^2); a3=-l1*(w1^2)*sin(fai); F12=(G2/g)*a2; Harbin Institute of Technology 机械原理大作业（一） 课程名称：机械原理 设计题目：连杆机构运动分析 院系：机电工程学院 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 一、题目（13） 如图所示机构，已知各构件尺寸：Lab=150mm;Lbc=220mm;Lcd=250mm;Lad=300mm;Lef=60mm;Lbe=110mm;EF⊥BC。试研究各杆件长度变化对F点轨迹的影响。 二、机构运动分析数学模型 1.杆组拆分与坐标系选取 本机构通过杆组法拆分为： I级机构、II级杆组RRR两部分如下： 2.平面构件运动分析的数学模型 图3 平面运动构件（单杆）的运动分析 2.1数学模型 已知构件K 上的1N 点的位置1x P ,1y P ，速度为1x v ,1Y v ，加速度为1 x a ，1y a 及过点的1N 点的线段12N N 的位置角θ，构件的角速度ω，角加速度ε，求构件上点2N 和任意指定点3N （位置参数13N N ＝2R ，213N N N ∠＝γ）的位置、 速度、加速度。 1N ，3N 点的位置为： 211cos x x P P R θ=+ 211sin y y P P R θ=+ 312cos()x x P P R θγ=++ 312sin()y y P P R θγ=++ 1N ，3N 点的速度，加速度为： 211211sin ()x x x y y v v R v P P ωθω=-=-- 211121sin (-) y y y x x v v R v P P ωθω=-=- 312131sin() () x x x y y v v R v P P ωθγω=-+=--312131cos()() y y y x x v v R v P P ωθγω=-+=-- 2 212121()()x x y y x x a a P P P P εω=---- 2 212121()() y y x x y y a a P P P P εω=+--- 2313131()()x x y y x x a a P P P P εω=---- 23133(1)(1) y y x x y y a a P P P P εω=+--- 2.2 运动分析子程序 根据上述表达式，编写用于计算构件上任意一点位置坐标、速度、加速度的子程序如下： 1>位置计算 function [s_Nx,s_Ny ] =s_crank(Ax,Ay,theta,phi,s) s_Nx=Ax+s*cos(theta+phi); s_Ny=Ay+s*sin(theta+phi); end 2>速度计算 function [ v_Nx,v_Ny ] =v_crank(s,v_Ax,v_Ay,omiga,theta,phi) v_Nx=v_Ax-s*omiga.*sin(theta+phi); v_Ny=v_Ay+s*omiga.*cos(theta+phi); end 3>加速度计算 function [ a_Nx,a_Ny ]=a_crank(s,a_Ax,a_Ay,alph,omiga,theta,phi) a_Nx=a_Ax-alph.*s.*sin(theta+phi)-omiga.^2.*s.*cos(theta+phi); 机械原理课程期末模拟试题 三、 m in /8001r n =解：1 齿轮1 齿轮2’，3，4和H 构成周转轮系；（2分） 2 定轴轮系的传动比： 21 22112-=-== Z Z n n i （2分） 3 周转轮系的传动比： 在转化机构中两中心轮的传动比为： ()330 90124324314242-=-=-=-=--= ''''Z Z Z Z Z Z n n n n i H H H （6分） 由于n 4＝0，所以有： 8422121-=?-=='H H i i i （2分） 4 齿轮6的转速： min /100880011r i n n H H -=-== （2分） 25.15 6 6556===Z Z n n i （2分） min /8056 5656r i n i n n H === （2分） 齿轮6的转向如图所示 （2分） 四、图示为某机械系统的等效驱动力矩d M 对转角φ的变化曲线，等效阻力矩r M 为常数。各块面积为m N S .801=，m N S m N S m N S .70,.110,.140432=== ，m N S .505=，m N S .306= ，平均转速 min /600r n =，希望机械的速度波动控制在最大转速m in /610max r n =和最小转速m in /592min r n =之 间，求飞轮的转动惯量F J （δ π2 2max 900 n W J F ?=，其余构件的转动惯量忽略不计）。 解：根据阻力矩和驱动力矩的作用绘制系统动能 变化曲线， （5） 找到最大、最小动能点； (2) 求最大盈亏功 Nm S E E W 1402min max max ==-=? (4) 运动不均匀系数： n n n min max -= δ (3) 03.0600 592 610=-= (2) ☆机密★启用前 大连理工大学网络教育学院 2019年秋《机械原理》 期末考试复习题 ☆注意事项：本复习题满分共：400分。 一、单项选择题（本大题共50小题，每小题2分，共100分） 1、图示为凸轮机构从动件升程阶段加速度与时间变化线图，该从动件的运动规律是（ D ）运动。 A. 匀速 B. 匀加速 C. 正弦加速度 D. 余弦加速度 2、采用飞轮进行机器运转速度波动的调节，它可调节（ B ）速度波动。 A. 非周期性 B. 周期性 C. 周期性与非周期性 D. 不确定 3、有一四杆机构，其行程速度变化系数为1，则该机构（ A ）急回作用。 A. 没有 B. 有 C. 不一定有 D. 不一定没有 4、机器运转出现周期性速度波动的原因是（ C ）。 A. 机器中存在往复运动构件，惯性力难以平衡。 B. 机器中各回转构件的质量分布不均匀。 C. 在等效转动惯量为常数时，各瞬时驱动功率和阻抗功率不相等，但其平均值相等，且有公共周期。 D. 机器中各运动副的位置布置不合理。 =90的蜗杆蜗轮传动中，蜗杆与蜗轮的螺旋线旋向必须（ C ）。 5、在两轴的交错角∑? A. 相反 B. 相异 C. 相同 D. 相对 6、渐开线直齿圆柱齿轮与齿条啮合时，其啮合角恒等于齿轮（ D ）上的压力角。 A. 基圆 B. 齿顶圆 C. 齿根圆 D. 分度圆 7、渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线与（ B ）的比值。 A. 齿距 B. 法向齿距 C. 齿厚 D. 齿槽宽 8、渐开线在基圆上的压力角为（ A ）。 A. 0° B. 20° C. 45° D. 90° 9、与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是（ A ）。 A. 可实现各种预期的运动规律 B. 便于润滑 C. 制造方便，易获得较高的精度 D. 从动件的行程可较大 10、平面四杆机构中，是否存在死点，取决于（ B ）是否与连杆共线。 A. 主动件 B. 从动件 C. 机架 D. 摇杆 11、两个构件在多处接触构成移动副，各接触处两构件相对移动的方向（ A ）时，将引入虚约束。 A. 相同 B. 垂直 C. 相反 D. 交叉 12、图示为凸轮机构从动件位移与时间变化线图，该运动规律是（ A ）运动。 A. 匀速 B. 匀加速 C. 正弦加速度 D. 余弦加速度 13、在曲柄摇杆机构中，若曲柄为主动件且作等速转动时，其从动件摇杆作（ C ）。 A. 往复等速移动 B. 往复变速移动 C. 往复变速摆动 D. 往复等速摆动 14、机构具有确定运动的条件是（ B ）。 A. 机构的自由度大于零 B. 机构的自由度大于零且自由度数等于原动件数 C. 机构的自由度大于零且自由度数大于原动件数 D. 机构的自由度大于零且自由度数小于原动件数 15、渐开线直齿锥齿轮的当量齿数v z （ D ）其实际齿数z 。 A. 小于 B. 小于或等于 C. 等于 D. 大于 16、斜齿圆柱齿轮的标准模数和标准压力角在（ D ）上。 A. 端面 B. 轴面 C. 主平面 D. 法面 17、用标准齿条型刀具加工1*=a h ，?=20α的渐开线标准直齿轮时，不发生根切的最少齿数为 （ D ）。 A. 14 B. 15 C. 16 D. 17 GB中常用标准 螺栓和螺柱 六角头螺栓 GB/T27-1988六角头铰制孔用螺栓A级 GB/T27-1988六角头铰制孔用螺栓B级 GB/T31.1-1988六角头螺杆带孔螺栓-A级和B级GB/T31.2-1988A型六角头螺杆带孔螺栓-细杆-B级GB/T31.2-1988B型六角头螺杆带孔螺栓-细杆-B级GB/T5780-2000六角头螺栓C级 GB/T5781-2000六角头螺栓-全螺纹-C级 GB/T5782-2000六角头螺栓 GB/T5783-2000六角头螺栓-全螺纹 GB/T5784-1986六角头螺栓-细杆-B级 GB/T5785-2000 六角头螺栓-细牙 GB/T5786-2000 型六角头螺栓-细牙-全螺纹 GB/T5787-1986 六角头法兰面螺栓 其它螺栓 GB/T8-1988 方头螺栓C级 GB/T 10-1988 沉头方颈螺栓 GB/T 11-1988 沉头带榫螺栓 GB/T 37-1988 T形槽用螺栓 GB/T 798-1988 活节螺栓 GB/T 799-1988 地脚螺栓 GB/T 800-1988 沉头双榫螺栓 GB/T 794-1993 加强半圆头方颈螺栓A型 GB/T 794-1993 加强半圆头方颈螺栓B型 双头螺柱 GB/T897-1988 双头螺柱B型 GB/T 898-1988 双头螺柱B型 GB/T 899-1988 双头螺柱B型 GB/T 900-1988 双头螺柱B型 GB/T 901-1988 等长双头螺柱-B级 GB/T 953-1988 等长双头螺柱-C级 螺母 六角螺母 1型六角螺母C级(GB41-86) GB56-1988六角厚螺母 GB808-1988小六角特扁细牙螺母 GB/T6170-2000（1型六角螺母） GB/T6171-2000（1型六角螺母-细牙） GB/T6172.1-2000六角薄螺母 GB/T6173-2000六角薄螺母-细牙 GB/T6174-2000六角薄螺母-无倒角 GB/T6175-2000(2型六角螺母) GB/T6176-2000(2型六角螺母-细牙) GB/T6177.1-2000六角法兰面螺母 GB/T6177.2-2000六角法兰面螺母细牙 六角锁紧螺母 GB/T6184-2000(1型全金属六角锁紧螺母) GB/T6185.1-2000(2型全金属六角锁紧螺母) GB/T6185.2-2000(2型全金属六角锁紧螺母-细牙) GB/T6186-2000(2型全金属六角锁紧螺母-9级) 六角开槽螺母 GB6179-1986(1型六角开槽螺母-C级) GB6180-1986(2型六角开槽螺母-A级和B级) GB6181-1986六角开槽薄螺母-A和B级 GB9457-1988(1型六角开槽螺母) GB9458-1988(2型六角开槽螺母-细牙-A级和B级) GB9459-1988六角开槽薄螺母 GB6178-1986(1型六角开槽螺母-A和B级) 圆螺母 GB810-1988小圆螺母 GB817-1988带槽圆螺母 GB812-1988圆螺母 滚花高螺母 机械原理大作业三 课程名称: 机械原理 级: 者: 号: 指导教师: 设计时间: 1.2机械传动系统原始参数 设计题目： 系: 齿轮传动设计 1、设计题 目 1.1机构运动简图 - 11 7/7777777^77 3 UtH TH7T 8 'T "r 9 7TTTT 10 12 - 77777" 13 ///// u 2 电动机转速n 745r/min ,输出转速n01 12r/mi n , n02 17r /mi n , n°323r/min，带传动的最大传动比i pmax 2.5 ,滑移齿轮传动的最大传动比 i vmax 4，定轴齿轮传动的最大传动比i d max 4。 根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为： 传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实 现。设带传动的传动比为i pmax 2.5，滑移齿轮的传动比为9、心、「3，定轴齿轮传动的传动比为i f，则总传动比 i vi i vmax 则可得定轴齿轮传动部分的传动比为 滑移齿轮传动的传动比为 设定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 3、齿轮齿数的确定 根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、 7、8 9和10为角度变位齿轮，其齿数: Z5 11,Z6 43,Z7 14,Z8 39,Z9 18,乙。35 ；它们的齿顶高系数0 1，径向间隙 系数c 0.25，分度圆压力角200，实际中心距a' 51mm。 根据定轴齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮11、12、13和14为角度变位齿轮，其齿数：Z11 z13 13，乙 2 z14 24。它们的齿顶高系数d 1，径向间隙系数c 0.25，分度圆压力角200,实际中心距 a' 46mm。圆锥齿轮15和16选择为标准齿轮令13,乙 6 24，齿顶高系数 h a 1，径向间隙系数c 0.20，分度圆压力角为200（等于啮合角’）。 4、滑移齿轮变速传动中每对齿轮几何尺寸及重合度的计算 4.1滑移齿轮5和齿轮6 机械原理试卷一 一、单项选择题（每小题2分，共20分） 1、 平面四杆机构中存在死点取决于 是否与连 杆共线。 A 、 主动件 B 、 从动件 C 、 机架 D 、 摇杆 2、在设计铰链四杆机构时，应使最小传动角min γ。 A 、 尽可能小一些 B 、 尽可能大一些 C 、 为0 0 D 、 为0 90 3、与连杆机构相比，凸轮机构的最大缺点是。 A 、 惯性力难以平行 B 、 点、线接触易磨损 C 、设计较为复杂 D 、不能实现间歇运动 4、 盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。 A 、摆动尖顶推杆 B 、直动滚子推杆 C 、摆动平底推杆 D 、摆动滚子推杆 5、渐开线上某点的压力角是指该点所受正压力方向与该点方向线之间所夹的锐角。 A 、绝对速度 B 、相对速度 C 、滑动速度 D 、牵连速度 6、渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线段与的比值。 A 、齿距 B 、基圆齿距 C 、齿厚 D 、齿槽宽 7、用标准齿条形刀具加工* ha =1、0 20=α的渐开线标准齿轮时，不发生跟切的最少齿数是。 A 、14 B 、15 C 、16 D 、17 8、斜齿轮圆柱齿数的标准模数和标准压力角在上。 A 、端面B 、轴面 C 、主平面 D 、法面 9、在蜗杆蜗轮传动中用来计算传动比12i 是错误的。 A 、2112w w i = B 、1212d d i = C 、1212z z i = D 、2 112n n i = 10、渐开线直齿圆锥齿轮的当量齿数V Z 其实际齿数V 。 A 、小于 B 、小于或等于 C 、等于 D 、大于 二、填空题：（每空1分，共20分） 1、速度瞬心是两刚体上为零的重合点，作相对运动的三个构件的三个瞬心必。 2、在机构运动分析的图解法中，影像原理只适用于求的速度或加速 度。 3、滚子推杆盘形凸轮机构的基圆半径是从到的最短距离。 4、设计凸轮机构时，若量得某点的压力角超过许用值，可以用、使压力角减小。 5、以渐开线作为齿廓的优点是，，。 6、用标准齿条型刀具加工标准齿轮时刀具的与轮坯的作纯滚动。 7、正变位齿轮与标准齿数比较，其齿顶高（增大或减小），齿根高 （增大或减小）。 8、蜗杆的标准模数和标准压力角在面，蜗轮的标准模数和标准压力 角在 面。 9、直齿圆柱齿轮上离基圆越远的点其压力角。直齿锥齿轮的几何尺 寸通常都以作为基准。 10、行星轮系的自由度为。差动轮系的自由度为。 三、（12分）计算图示机构的自由度，并判断该机构的运动是否确定； （标有箭头的构件为原动件）若其运动是确定的，要进行杆组分析，并显示出拆组过程，判断机构级别。 书中十五选十答案 一：Many people who are traditionally afraid of DIY are becoming (1G plague 2J renovations 3E recession 4A decorating 5O fabulous 6N obstacle 7K potential 8I blunder 9M disastrous 10H neglected) 二：Recently,the right of privacy seems to be frequently under (1G assault 2C probe 3N resented 4A disregard 5K skeletons 6J wealthy 7D abolish 8O elaborate 9M incredibly 10Bprevalent） 三：One way to make a marriage work is by being (1C unselfish 2F willing 3H rinse 4A bet 5L pasture 6N treat 7G wore 8J accuse 9K vexes 10E intimate) 四：Many Americans think creative is an inherent gift (1F cultivated 2K turbulent 3B quotas 4G preventing 5C abortive 6H modification 7D springboards 8N conceive 9J rolled 10O prejudices) 五：Although young people today can remember 150 (1N management 2I amounts 3A inadequate 4G surprise 5F educated 6B budgeting 7L infrequently 8O surveyed 9J semester 10E attributing) 六: when I was young , I lived in Fort Greene which was notorious 1C bother 2K vaguely 3G trailed 4A sneered 5E entered 6L exactly 7J gentrifying 8N indisputable 9I transformed 10M exceedingly 七：While some of us say they don’t want to 1M emotional 2B achievement 3E outstanding 4N conscientiousness 5O propel 6L toxic 7D expediency 8C detached 9A strategy 10K apt 书中课后题答案 Unit 1 A. Fill in the blanks with the words given below. Change the form where necessary. internal ditch fabulous renovate plaster amateur blunder instinct 1. The police _blundered___ badly by arresting the wrong man. 警察抓错了人，犯了很严重的错误。 2. The house was severely destroyed, so the couple spent thousands of dollars _renovating___ it. 那个房子严重被毁坏，所以这对夫妇花费了上千元修复它。 3. The pilot was forced to _ditch___ the jet plane in the Gulf because of the hijacking. 由于劫机，飞行被迫将飞机开进沟里。 4. Unlike the Satellite, it has no __internal____ battery, though it will accept external batteries m ade for the iPad. 不像卫星楼，它没有屏障，虽然它们将接受外部屏障被用于苹果。 5.The basis for training relies on the dog’s natural __instinct____ to hunt. 训练的基础依赖于狗的狩猎自然的本能。 6. The __plaster___ was beginning to fall from the walls. 那个灰泥开始从墙上掉下来。 7. During each war the monopoly capitalists amassed ___fabulous____ wealth. 在每个战争中垄断的资本家们积累难以置信的财富。 2016－2017 学年第 二 学期 期末 考试试题 B 卷 第 1 页 共 6 页 考试科目：机械原理 考试时间：120分钟 试卷总分:100分 考试方式： 闭卷 考生院系： 机械工程学院 一、判断题（每题 2 分，共 10 分 1、两构件通过面接触而构成的运动副称为高副。 （ X ） 2、作相对运动的三个构件的三个瞬心必在同一条直线上。 （ √ ） 3、转动副的自锁条件是驱动力臂≤摩擦圆半径。 （ √ ） 4、渐开线的形状取决于基圆的大小。 （ √ ） 5、斜齿轮传动与直齿轮比较的主要优点是啮合性能好，重合度大，结构紧凑。（ √ ） 二、选择题（每题 2 分，共 10 分） 1、平面机构中，从动件的运动规律取决于 D 。 A 、 从动件的尺寸 C 、机构组成情况 B 、 原动件运动规律 D 、原动件运动规律和机构的组成情况 2、一铰链四杆机构各杆长度分别为30mm ，60mm ，80mm ，100mm ，当以30mm 的杆为 机架时，则该机构为 A 机构。 A 、双摇杆 B 、双曲柄 C 、曲柄摇杆 D 、不能构成四杆机构 3、凸轮机构中，当推杆运动规律采用 B 时，既无柔性冲击也无刚性冲击。 A 、 一次多项式运动规律 C 、二次多项式运动规律 B 、 正弦加速运动规律 D 、余弦加速运动规律 4、平面机构的平衡问题中，对“动不平衡”描述正确的是 B 。 A 、 只要在一个平衡面内增加或出去一个平衡质量即可获得平衡 B 、 动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来 C 、 静不平衡针对轴尺寸较小的转子（转子轴向宽度b 与其直径 D 之比b/D<0.2） D 、 使动不平衡转子的质心与回转轴心重合可实现平衡 5、渐开线齿轮齿廓形状决定于 D 。 A 、 模数 C 、分度圆上压力角 B 、 齿数 D 、前三项 三、简述题（每题 4 分，共 20 分）哈工大机械原理大作业 凸轮机构设计 题
(精选)考研机械原理复习试题(含答案)总结
机械原理考试试题及答案详解 (1)
机械设计常用资料大全
机械原理模拟题8套(带答案)
机械原理期末复习资料
机械原理模拟试卷二及答案汇编
《机械设计基础》第六版重点复习资料
机械原理大作业
机械原理大作业
机械原理期末模拟试题答案
大工19秋《机械原理》期末考试复习题
机械设计行业GB中常用标准
机械原理大作业
机械原理李瑞琴模拟测验考试
机械原理期末总复习
机械原理期末考试试卷(及答案)2017
相关主题
文本预览