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 院系：能源学院 班级： 1302402 设计者：黄建青 学号： 1130240222 指导教师：焦映厚陈照波 设计时间： 2015年06月23日
凸轮机构设计说明书 1. 设计题目 设计直动从动件盘形凸轮机构，机构运动简图如图1，机构的原始参数如表1所示。 图1 机构运动简图 表1 凸轮机构原始参数
计算流程框图： 2. 凸轮推杆升程，回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图 2.1 确定凸轮机构推杆升程、回程运动方程 设定角速度为ω=1 rad/s (1) 升程：0°<φ<50° 由公式可得 )]cos(1[20 ?π Φh s -=
)sin( 20 1 ?π ωπΦΦh v = )cos(20 2 2 12?π ωπΦΦh a = (2) 远休止：50°<φ<150° 由公式可得 s = 45 v = 0 a = 0 (3) 回程：150°<φ<240° 由公式得： ()()22 0000200000002200000 0,2(1)(1)1,12(1)(1),2(1)s s s s s s s s s Φhn s h ΦΦΦΦΦΦn Φn ΦΦn h n s h ΦΦΦΦΦΦn Φn n ΦΦΦn hn s ΦΦΦΦΦn Φn ??????'?=---+<≤++?'-? ???''-? =----++ <≤++???'-??? ?'---?'=-++<≤++'-?? 201 00000010002001 000 00n (),(1)(1)n ,(1)(1)n (1),(1)s s s s s s s s Φh v ΦΦΦΦΦΦn Φn ΦΦn h v ΦΦΦΦn Φn n ΦΦΦn h v ΦΦΦΦΦn ΦΦn ω??ω??ω??'=- --+<≤++?'-? ?''-? =- ++<≤++?'-? ?'---'?=--++<≤++''-??
Harbin Institute of Technology 机械原理课程设计说明书 课程名称：机械原理 设计题目：产品包装生产线（方案1） 院系：机电学院 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：
一、绪论 机械原理课程设计是在我们学习了机械原理之后的实践项目，通过老师和书本的传授，我们了解了机构的结构，掌握了机构的简化方式与运动规律，理论知识需要与实践相结合，这便是课程设计的重要性。我们每个人都需要独立完成一个简单机构的设计，计算各机构的尺寸，同时还需要编写符合规范的设计说明书，正确绘制相关图纸。 通过这个项目，我们应学会如何收集与分析资料，如何正确阅读与书写说明书，如何利用现代化的设备辅助工作。这种真正动手动脑的设计有效的增强我们对该课程的理解与领会，同时培养了我们的创新能力，为以后机械设计课程打下了坚实的基础。 二、设计题目 产品包装生产线使用功能描述 图中所示，输送线1上为小包装产品，其尺寸为长?宽?高=600?200?200，小包装产品送至A处达到2包时，被送到下一个工位进行包装。原动机转速为1430rpm，每分钟向下一工位可以分别输送14，22，30件小包装产品。 产品包装生产线（方案一）功能简图 三、设计机械系统运动循环图 由设计题目可以看出，推动产品在输送线1上运动的是执行构件1，在A处把产品推到下一工位的是执行构件2，这两个执行构件的运动协调关系如图所示。 ?1?1 执行构件一 执行构件二 ?01?02 运动循环图
图中?1 是执行构件1的工作周期，?01 是执行构件2的工作周期，?02是执行构件2的动作周期。因此，执行构件1是做连续往复运动，执行构件2是间歇运动，执行构件2的工作周期?01 是执行构件1的工作周期T1的2倍。执行构件2的动作周期?02则只有执行构件1的工作周期T1的二分之一左右。 四、 设计机械系统运动功能系统图 根据分析，驱动执行构件1工作的执行机构应该具有的运动功能如图所示。运动功能单元把一个连续的单向传动转换为连续的往复运动，主动件每转动一周，从动件（执行构件1）往复运动一次，主动件转速分别为14,22,30rpm 14,22,30rpm 执行机构1的运动功能 由于电动机的转速为1430rpm ，为了在执行机构1的主动件上分别得到14、22、30rpm 的转速，则由电动机到执行机构1之间的总传动比i z 有3种，分别为 i z1= 141430 =102.14 i z2=221430=65.00 i z3=30 1430=47.67 总传动比由定传动比i c 和变传动比i v 两部分构成，即 i z1=i c i v1 i z2=i c i v2 i z3=i c i v3 3种总传动比中i z1最大，i z3最小。由于定传动比i c 是常数，因此，3种变传动比中i v1最大，i v3最小。为满足最大传动比不超过4，选择i v1 =4 。 定传动比为 i c = v1 z1i i =4102.14=25.54 变传动比为 i v2= c z2i i =54.2565=2.55 i v3= c z3i i =54 .2547.67=1.87 传动系统的有级变速功能单元如图所示。 i=4,2.55,1.87 有级变速运动功能单元
1 例2-10 在例2-10图所示中，已知各构件的尺寸及机构的位置，各转动副处的摩擦圆如图中虚线圆，移动副及凸轮高副处的摩擦角为?，凸轮顺时针转动，作用在构件4上的工作阻力为Q 。试求该图示位置： 1． 各运动副的反力（各构件的重力和惯性力均忽略不计）； 2． 需施加于凸轮1上的驱动力矩1M ； 3 ． 机构在图示位置的机械效率η。 例2-10 解题要点： 考虑摩擦时进行机构力的分析，关键是确定运动副中总反力的方向。为了确定总反力的方向，应先分析各运动副元素之间的相对运动，并标出它们相对运动的方向；然后再进行各构件的受力分析，先从二力构件开始，在分析三力构件。 解：选取长度比例尺l μ(m/mm)作机构运动简图。 1． 确定各运动副中总反力的方向。如例2-10(a)图，根据机构的运动情况和力的平衡条件，先确定凸轮高副处的总反力12R 的方向，该力方向与接触点B 处的相对速度21B B v 的方向成090?+角。再由51R 应切于运动副A 处的摩擦圆，且对A 之矩的方向与1ω方向相反，同时与12R 组成一力偶与1M 平衡，由此定出51R 的方向；由于连杆3为二力构件，其在D ，E 两转动副受两力23R 及43R 应切于该两处摩擦圆，且大小相等方向相反并共线，可确定出23R 及43R 的作用线，也即已知32R 及34R 的方向线；总反力52R ，应切于运动副C 处的摩擦圆，且对C 之矩的方向应与25ω方向相反，同时构件2受到12R ，52R 及32R 三个力，且应汇交于一点，由此可确定出52R 的方向线；滑块4所受总反力54R 应与45v 的方向成090?+角，同时又受到34R ，54R 及Q 三个力，也应汇交于一点，由此可确定出54R 的方向线。 2． 求各运动副中总反力的大小。 分别取构件2，4为分离体，列出力平衡方程式 构件2 1232520R R R ++= 构件4 34540R R Q ++=
机械原理大作业二 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮设计 院系：机电学院 班级： 1208103 完成者： xxxxxxx 学号： 11208103xx 指导教师：林琳 设计时间： 2014.5.2
工业大学 凸轮设计 一、设计题目 如图所示直动从动件盘形凸轮，其原始参数见表，据此设计该凸轮。 二、凸轮推杆升程、回程运动方程及其线图 1 、凸轮推杆升程运动方程(6 50π?≤ ≤) 升程采用正弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，6 50π =Φ带入正弦加速度运动规律的升程段方程式中得： ??? ?? ???? ??-=512sin 215650?ππ?S ；
?? ? ?????? ??-= 512cos 1601ππωv ； ?? ? ??= 512sin 1442 1?π ωa ； 2、凸轮推杆推程远休止角运动方程（ π?π ≤≤6 5） mm h s 50==； 0==a v ； 3、凸轮推杆回程运动方程（9 14π ?π≤≤） 回程采用余弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，9 5'0π= Φ，6 s π = Φ带入余弦加速度运动规律的回程段方程式中得： ?? ? ???-+=)(59cos 125π?s ； ()π?ω--=59 sin 451v ； ()π?ω-=59 cos 81-a 21； 4、凸轮推杆回程近休止角运动方程（π?π 29 14≤≤） 0===a v s ； 5、凸轮推杆位移、速度、加速度线图 根据以上所列的运动方程，利用matlab 绘制出位移、速度、加速度线图。 ①位移线图 编程如下： %用t 代替转角 t=0:0.01:5*pi/6; s=50*((6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5)); hold on plot(t,s); t=5*pi/6:0.01:pi; s=50; hold on plot(t,s); t=pi:0.01:14*pi/9; s=25*(1+cos(9*(t-pi)/5));
一、选择题（每题2分，共20分） 1、铰链四杆机构的压力角是指在不计算摩擦情况下连杆作用于（）上的力与该力作用点速度所夹的锐角。A．主动件B．从动件C．机架D．连架杆 2、一个K大于1的铰链四杆机构与K=1的对心曲柄滑块机构串联组合，该串联组合而成的机构的行程变化系数K（）。 A．大于1B．小于1C．等于1D．等于2 3、平面四杆机构中，是否存在死点，取决于（）是否与连杆共线。 A．主动件B．从动件C．机架D．摇杆 4、渐开线上某点的压力角是指该点所受压力的方向与该点（）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 5、渐开线标准齿轮是指m、α、h a*、c*均为标准值，且分度圆齿厚（）齿槽宽的齿轮。 A.小于 B.大于 C.等于 D.小于且等于 6、机构具有确定运动的条件是（）。 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．前面的答案都不对 7、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮要正确啮合，它们的（）必须相等。 A．直径B．宽度C.齿数D.模数 8、一渐开线标准斜齿圆柱齿轮与斜齿条传动，法面模数m n＝8mm，法面压力角a n=20°，斜齿轮的齿数Z=20,分度圆上的螺旋角β=20°，则斜齿轮上的节圆直径等于（）mm。 A.170.27 9、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（）。 A．往复等速运动B．往复变速运动C．往复变速摆动D．往复等速摆动 10、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（）时，将引入虚约束。 A．相同、相平行B．不重叠C．相反D．交叉 11、在一个平面六杆机构中，相对瞬心的数目是（） A．15B．10C．5D．1 12、滑块机构通过（）演化为偏心轮机构。 A．改变构件相对尺寸B．改变构件形状C．改变运动副尺寸D．运动副元素的逆换 二、填空题（每题2分，共20分） 1、机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于。 2、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。 3、机械系统的等效力学模型是具有，其上作用有的等效构件。 4、为了减少飞轮的质量和尺寸，应将飞轮安装在轴上。 5、输出功和输入功的比值，通常称为。 6、为减小凸轮机构的压力角，应该凸轮的基圆半径。 7、增大模数，齿轮传动的重合度；增多齿数，齿轮传动的重合度。 8、凸轮机构的运动规律中，如出现速度不连续，则机构将产生冲击；如出现加速度不连续，则机构将产生冲击； 9、具有一个自由度的周转轮系称为轮系，具有两个自由度的周转轮系称为 轮系。 10、移动副的自锁条件是；转动副的自锁条件是。 11、铰链四杆机构中传动角 为，传动效率最大。 12、平面低副具有个约束，个自由度。
一.填空题（本大题共7小题，每空1分， 共15分） 1. 按照两连架杆可否作整周回转，平面连杆机构分为 、 和 。 2. 平面连杆机构的 角越大，机构的传力性能越好。 3. 运动副按接触形式的不同，分为 和 。 4．直齿圆柱齿轮正确啮合条件是两齿轮的 和 分别相等。 5. 凸轮从动件按其端部的形状可分为 从动件、 从动件和 从动件动件。 6. 机构具有确定运动的条件是： 。 7．通过将铰链四杆机构的转动副之一转化为移动副时，则可得到具有移动副的 机构、 机构、摇块机构和 机构。 二．选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分） 1. 要实现两相交轴之间的传动，可采用 传动。 A ．直齿圆柱齿轮 B ．斜齿圆柱齿轮 C ．直齿锥齿轮 D ．蜗杆蜗轮 2. 我国标准规定，对于标准直齿圆柱齿轮，其ha*= 。 A ．1 B ．0.25 C ．0.2 D ．0.8 3. 在机械传动中，若要得到大的传动比，则应采用 传动。 A. 圆锥齿轮 B. 圆柱齿轮 C. 蜗杆 D. 螺旋齿轮 4. 当四杆机构处于死点位置时，机构的压力角为 。 A ．0° B ．90° C ．45° D ．15° 5. 一般情况凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成的 机构。 A ．转动副 B ．移动副 C ．高副 D ．空间副 6. 齿轮的渐开线形状取决于它的 直径。 A ．齿顶圆 B ．分度圆 C ．基圆 D ．齿根圆 7. 对于滚子从动件盘形凸轮机构，滚子半径 理论轮廓曲线外凸部分的最小曲率半径。 A ．必须小于 B ．必须大于 C ．可以等于 D ．与构件尺寸无关 8. 渐开线直齿圆柱齿轮中，齿距p ，法向齿距n p ，基圆齿距b p 三者之间的关系为 。 A.p p p n b <= B.p p p n b << C.p p p n b >> D. p p p n b => 9. 轻工机械中常需从动件作单向间歇运动，下列机构中不能实现该要求的是 。 Ａ．棘轮机构 Ｂ．凸轮机构 Ｃ．槽轮机构 Ｄ．摆动导杆机构 10. 生产工艺要求某机构将输入的匀速单向转动，转变为按正弦规律变化的移动输出，一种可供选择的机构是 。
哈工大机械原理课程—产品包装线方案9
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 课程设计说明书（论文） 课程名称：机械原理课程设计 设计题目：产品包装生产线（方案9） 院系：机电工程学院 班级： 设计者： 学号： 指导教师：陈明 设计时间：2013.07.01-2013.07.05
哈尔滨工业大学 目录 一．题目要求 (3) 二．题目解答 1.工艺方法分析 (3) 2.运动功能分析及图示 (4) 3.系统运动方案的拟定 (8) 4.系统运动方案设计 (13) 5.运动方案执行构件的运动时序分析 (19) 6.运动循环图 (21)
产品包装生产线(方案9) 1.题目要求 如图1所示，输送线1上为小包装产品，其尺寸为长*宽*高=500*200*200，采取步进式输送方式，将第一包和第二包产品送至托盘A上（托盘A上平面与输送线1的上平面同高），每送一包产品至托盘A上，托盘A下降200mm。当第三包产品送到托盘A上后，托盘A上升405mm、顺时针旋转90°，把产品推入输送线2。然后，托盘A逆时针回转90°、下降5mm恢复至原始位置。原动机转速为1430rpm，产品输送量分三档可调，每分钟向输送线2分别输送6、12、18件小包装产品。 图1功能简图
2.题目解答 （1）工艺方法分析 由题目和功能简图可以看出，推动产品在输送线1上运动的是执行机构1，在A处使产品上升、转位的是执行构件2，在A处把产品推到下一个工位的是执行构件3，三个执行构件的运动协调关系如图所示。 下图中T1为执行构件1的工作周期，T2是执行构件2的工作周期，T3是执行构件3的工作周期，T3’是执行构件3的动作周期。由图2可以看出，执行构件1是作连续往复移动的，而执行构件2则有一个间歇往复运动和一个间歇转动，执行构件3作一个间歇往复运动。三个执行构件的工作周期关系为：3T1= T2= T3。执行构件3的动作周期为其工作周期的1/20。 图2 运动循环图 （2）运动功能分析及运动功能系统图 根据前面的分析可知，驱动执行构件1工作的执行机构应该具有运动功能如
题目部分 1．(2分)在铰链四杆机构中，当最短构件和最长构件的长度之和大于其他两构件长度之和时，只能获得机构。 2．(2分)盘形凸轮的基圆半径是上距凸轮转动中心的最小向径。3．(2分)刚性转子的平衡中，当转子的质量分布不在一个平面内时，应采用方法平衡。其平衡条件为。 4．(2分)h a *, ==? 120 α 的渐开线标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数为。 5．(2分)设计滚子从动件盘形凸轮机构时，滚子中心的轨迹称为凸轮的廓线；与滚子相包络的凸轮廓线称为廓线。 6．(2分)平面机构中传动角 γ和压力角α之和等于。 7．(2分)在认为摩擦力达极限值条件下计算出机构效率 η后，则从这种效率观点考虑，机器发生自锁的条件是。 8．(2分)速度比例尺的定义是，在比例尺单位相同的条件下，它的绝对值愈大，绘制出的速度多边形图形愈小。 9．(2分)在平面机构中，具有两个约束的运动副是副，具有一个约束的运动副是副。 10．(2分)对静不平衡的回转构件施以平衡措施的过程称为_________________________过程。 11．(2分)连杆机构的急回特性用表达。 12．(2分)圆锥齿轮用于传递两轴线的运动，蜗杆传动用于传递两轴线的运动。13．(2分)标准直齿轮的基本参数是。 14．(2分)一对渐开线直齿圆柱齿轮传动,其啮合角的数值与圆上的压力角总是相等。 15．(4分)在移动副摩擦中，总反力是和的合力。16．(4分)写出两种实现间歇运动的机构名称 _______________________ 、。 17．(4分)在用齿条形刀具加工直齿圆柱变位齿轮时，刀具远离轮坯中心的变位方式叫_______________；刀具移近轮坯中心的变位方式叫____________________________。18．(2分)在拟定机械传动系统方案时，采用尽可能的运动 链。 二、选择题(26小题,共51.0分) 1．(2分)范成法切制渐开线齿轮时，齿轮根切的现象可能发生在的场合。 A、模数较大； B、模数较小； C、齿数较多； D、齿数较少 2．(2分)为了减小机器运转中周期性速度波动的程度，应在机器中安装。 A、调速器； B、飞轮； C、变速装置。 3．(2分)计算机构自由度时，若计入虚约束，则机构自由度就会。 A、增多； B、减少； C、不变。 4．(2分)压力角是在不考虑摩擦情况下作用力和力作用点的方向所夹的锐角。 A、法线； B、速度； C、加速度； D、切线 5．(2分)齿轮渐开线在上的压力角最小。
班级 1013102 学号 101310216机械原理大作业说明书 题目 1、连杆机构运动分析 2、凸轮机构设计 3、齿轮传动设计 学生姓名
1连杆机构运动分析1.设计题目： 一、先建立如下坐标系：
二、划分杆组如下，进行结构分析： 该机构由I级杆组RR（如图1）、II级杆组RPR（如图2、3）和II级杆组RRP（如图4）组成。 （1）（2） （3）（4）
三、运动分析数学模型： （1）同一构件上点的运动分析： 如右图所示的原动件1,已知杆1的角速度=10/rad s ω，杆长1l =170mm,A y =0，A x =110mm 。可求得下图中B 点的位置B x 、B y ，速度xB v 、yB v ，加速度xB a 、yB a 。 θcos 1l xB =，θsin 1l yB = θωυsin 1l xB -=，θωυcos 1l yB =， 222B 2 ==-cos =-B xB i d x a l x dt ω?ω 2222 ==-sin =-B yB i B d y a l y dt ω?ω。 （2）RPRII 级杆组的运动分析： a. 如右图所示是由2个回转副和1个移动副 组成的II 级组。已知两个外运动副C 、B 的位置（B x 、B y 、c x =110mm 、C y =0） 、速度（xB υ，yB υ，xC υ=0，yC υ=0）和加速度（0,0,,==yC xC yB xB a a a a ）。可确定下图中D 点的位置、速度和加速度。确定构件3的角位移1?、角速度1ω、角加速度1α。 1sin 31..??l x dt dx C B -= 1sin 131cos 13.....2????l l x dt x d C B --= 1cos 31..??l y dt dy C B += 1cos 131sin 13.....2????l l y dt y d C B +-= 根据关系：11 11d 122..11. α??ω??====dt d dt ， 故可得出： D x =)1cos(4β?++l x C D y =) 1sin(4β?++l y C
连杆的运动的分析 一．连杆运动分析题目 图1-13 连杆机构简图 二．机构的结构分析及基本杆组划分 1.。结构分析与自由度计算 机构各构件都在同一平面内活动，活动构件数n=5, PL=7,分布在A、B、C、E、F。没有高副，则机构的自由度为 F=3n-2PL-PH=3*5-2*7-0=1 2．基本杆组划分 图1-13中1为原动件，先移除，之后按拆杆组法进行拆分，即可得到由杆3和滑块2组成的RPR II级杆组，杆4和滑块5组成的RRP II级杆组。机构分解图如下：
图二 图一 图三 三．各基本杆组的运动分析数学模型 图一为一级杆组， ? c o s l A B x B =， ? sin lAB y B = 图二为RPR II 杆组， C B C B j j B E j B E y y B x x A A B S l C E y x S l C E x x -=-==-+=-+=0000 )/a r c t a n (s i n )(c o s )(?? ? 由此可求得E 点坐标，进而求得F 点坐标。 图三为RRP II 级杆组， B i i E F i E F y H H A l E F A l E F y y l E F x x --==+=+=111)/a r c s i n (s i n c o s ??? 对其求一阶导数为速度，求二阶导数为加速度。
lAB=108; lCE=620; lEF=300; H1=350; H=635; syms t; fai=(255*pi/30)*t; xB=lAB*cos(fai); yB=lAB*sin(fai); xC=0; yC=-350; A0=xB-xC; B0=yB-yC; S=sqrt(A0.^2+B0.^2); zj=atan(B0/A0); xE=xB+(lCE-S)*cos(zj); yE=yB+(lCE-S)*sin(zj); a=0:0.0001:20/255; Xe=subs(xE,t,a); Ye=subs(yE,t,a); A1=H-H1-yB; zi=asin(A1/lEF); xF=xE+lEF*cos(zi); vF=diff(xF,t); aF=diff(xF,t,2); m=0:0.001:120/255; xF=subs(xF,t,m); vF=subs(vF,t,m); aF=subs(aF,t,m); plot(m,xF) title('位移随时间变化图像') xlabel('t(s)'),ylabel(' x') lAB=108; lCE=620; lEF=300; H1=350; H=635; syms t; fai=(255*pi/30)*t; xB=lAB*cos(fai); yB=lAB*sin(fai); xC=0;
《机械原理》试卷参考答案 开课单位：机械工程学院，考试形式：闭卷，允许带 计算器、绘图仪器 入场 题序 一 二 三 四 五 六 七 八 总 分 得分 评卷人 一、是非题（共10分，每小题2分，对者在括号内打“√”，错者打“×”）得分︳ 1、(× ) 当机构的自由度数小于机构的原动件数时，机构将具有确定的相对运动。 2、(√ ) 不论刚性转子上有多少个不平衡质量，也不论它们如何分布，只需在任意选定的两个平面内，分别 适当地加一平衡质量，即可达到动平衡。 3、(× ) 在其他参数不变的前提下，槽面摩擦较平面摩擦的摩擦力较大，是因为前者摩擦系数较大。 4、(√ ) 在移动副中，当驱动力作用线在摩擦锥之内，则发生自锁。 5、(√ ) 对于单自由度的机械系统，若选定等效构件为移动件时，其等效质量是按等效前后动能相等的条 件进行计算的。 二、填空题（共10分，每空1分）得分︳ 1、飞轮主要用以调节 周期性 速度波动，若不考虑其他因素，只为了减小飞轮尺寸和重量，应将其安装 在 高速 轴上。 2、刚性转子的静平衡就是要使 惯性力 之和为零；而刚性转子的动平衡则要使 惯性力 之和及 惯性力偶矩 之和均为零。 3、三个彼此作平面相对运动的构件共有 3 个瞬心，且必位于 同一直线 上。 4、在机构运动分析的速度多边形中，机架的速度影像是 极点 。速度影像和加速度影像原理只适用 于 同一构件 。 5、当机械的效率0≤η时，机构则发生 自锁 。 三、（共10分）计算图1所示机构的自由度，并判断机构的运动确定性，如机构中存在复合铰链、局部自由度和虚约束，请在图上示出。得分︳ 图1 虚约束 局部自由度 复合铰链 复合铰链 b) a)
Harbin Institute of Technology 机械原理设计说明书 课程名称：机械原理 设计题目：连杆机构运动分析 指导老师：陈明丁刚 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：
一、运动分析题目 如图1-6所示是曲柄滑块机构，各构件长度分别为a 、b ，偏距为e ，连杆BC 上一点到铰链B 的距离为l m ，试研究各构件长度a 、b 、l m 及偏距e 的变化对点m 的轨迹的影响规律。 二、机构结构分析及基本杆组划分 1.除去虚约束力和局部自由度，计算机构的自由度并确定原动件 本机构中无虚约束或局部自由度。机构各杆件都在同一平面运动，活动构件数n=3，P L =4，P H =0，则机构的自由度为：F=3n-2P L -P H =33-24-10=1。原动件为曲柄AB 。 2.拆分杆组 从远离原动件（即杆AB ，如图1）进行拆分，可得到由杆BC 和C 点处滑块组成的RRP Ⅱ级杆组（如图2），剩下的就是Ⅰ级机构杆AB 。 3.确定机构的级别 由上可知，机构为Ⅱ级机构 三、各基本杆组的运动分析数学模型 （1）原动件AB （Ⅰ级杆组） ?????
原动件AB 的转角为：i ?=0~2π；角速度为：s rad /101=ω 角加速度为：01=ε 假定运动副A 的位置坐标为：x A =0,y A =0 A 点与机架相连，即该点的速度和加速度都为0。原动件AB 长度为l i ，从而可求得运动副B 点的位置坐标： i ?cos l x x i A B +=，i i A B l y y ?sin += （2）杆BC 和C 点的滑块（RRP Ⅱ级杆组） RRP Ⅱ级杆组是由两个构件两个转动副及一个外移动副组成的。 已知两杆长为l i 和l j （l j 杆垂直于滑块导路），外回转副B 的参数，滑块导路方向角和计算位移时的参考点K 的位置和导路的运动参数，求内运动副C 的运动参数。 位置方程：内回转副C 的位置方程为： j j j K i i B C j j j K i i B C l s y l y y l s x l x x ??????cos sin sin sin cos cos ++=+=-+=+= 消去s 可得：j i j i l l A ??++=0a r c s i n 其中 j K B j K B y y x x A ??c o s )(s i n )(0---= 为保证机构的存在，应满足装配条件i j l l A ≤+0，求得 i ?后，可求得x C 和y C ，而后求得滑块的位移s ： j j j K C j j j K C l y y l x x s ????sin /)cos (cos /)sin (--=+-= 滑块D 点的位移方程为： j K D j K D s y y s x x ??sin cos +=+= （3）求M 点位置坐标 要画出点m 的轨迹图，需要求出点m 的位置坐标。假定以A 点为原点，则点B 的位置坐标为： 1 1sin cos ααa y a x B B == 点C 的位置坐标为： e y b a x C C =+=21cos cos αα 而点m 是杆BC 上的一点，且到B 点的 距离为l m ，则B,C,m 三点满足关系：C B m B B C B m m y y y y x x x x b l --=--= 从而求得m 点的位置
哈工大机械原理大作业——凸轮——11号
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 大作业设计说明书 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮机构 院系：机电工程学院 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：
哈尔滨工业大学 一、 设计题目 图 1 () 二、 推杆升程，回程运动方程 1. 推杆升程方程（式中0 0?φ≤≤） 0012sin()2s h ?π?φπφ?? =-?? ?? 10021cos()h v ωπ?φφ??= -???? 2 12 00 22sin( )h a πωπ ?φφ=
2. 推杆回程方程（式中' 00s s φ φ?φφφ+≤≤++） ()3 4 5 110156s h T T T ??=--+?? 221 ' 30(12) h v T T T ωφ =- -+ 2 21'20 60(132) h a T T T ωφ =- -+ 其中90h mm =，0 2 π φ= ，1118 s φπ= ，'0 49 φ π=。 并且取1 ω=1 三、 推杆的位移、速度和加速度图像 （1）推杆位移图 图 2 （2）推杆速度图 图 3 （3）推杆加速度图
图4 三、确定凸轮基圆半径和偏距 （1）凸轮机构的ds s d? -线图 图 5 （2）确定凸轮的基圆半径r0和偏距e ①理论依据 设以从动件的位移s为纵坐标（相当于从动件 运动导路），以类速度ds d? 为横坐标。当给定一系列的凸轮转角?，则根据已知的运动规律，可以 求得s和ds d?的值，从而作出() ds s d ? ? -曲线。由于题 目为左偏置凸轮机构，故推程在s轴左边，回程
产品包装生产线(方案7) 1.设计课题概述 如图1所示，输送线1上为小包装产品，其尺寸为长*宽*高=600*200*200，采取步进式输送方式，送第一包产品至托盘A上（托盘A上平面与输送线1的上平面同高）后，托盘A下降200mm，第二包产品送到后，托盘A上升205mm、顺时针旋转90°，把产品推入输送线2，托盘A逆时针回转90°、下降5mm回复到原始位置。原动机转速为1430rpm，产品输送量分三档可调，每分钟向输送线2分别输送10、16、22件小包装产品。 图1功能简图 2.设计课题工艺分析 由题目和功能简图可以看出，推动产品在输送线1上运动的是执行机构1，在A处使产品上升、转位的是执行构件2，在A处把产品推到下一个工位的是执行构件3，三个执行构件的运动协调关系如图所示。 T T1 执行构件运动情况 执行构件1 进退进退停 执行构件2 停降停升停降 停转+90o 停转-90o 停 执行构件3 停进退停 图2 运动循环图 图1中T1为执行构件1的工作周期，T2是执行构件2的工作周期，T3是执行构件3的工作周期，T3’是执行构件3的动作周期。由图2可以看出，执行构
件1是作连续往复移动的，而执行构件2则有一个间歇往复运动和一个间歇转动，执行构件3作一个间歇往复运动。三个执行构件的工作周期关系为：2T1= T2= T3。执行构件3的动作周期为其工作周期的1/20。 3.设计课题运动功能分析及运动功能系统图 根据前面的分析可知，驱动执行构件1工作的执行机构应该具有运动功能如图3所示。该运动功能把一个连续的单向转动转换为连续的往复移动，主动件每转动一周，从动件（执行构件1）往复运动两次，主动件的转速分别为5、8、11 rpm。 5、8、11 rpm 图3 执行机构1的运动功能 由于电动机转速为1430rpm，为了在执行机构1的主动件上分别得到5、8、11 rpm的转速，则由电动机到执行机构之间的传动比i z有3种分别为： 总传动比由定传动比i c与变传动比i v组成，满足以下关系式： i z1 = i c i v1 i z2=i c i v2 i z3=i c i v3 三种传动比中i z1最大，i z3最小。由于定传动比i c是常数，因此3种传动比中i v1最大，i v3最小。若采用滑移齿轮变速，其最大传动比最好不要大于4，即： i v1=4 则有： i c= 故定传动比的其他值为： = = 于是，有级变速单元如图4： i = 4, 2.5, 1.818
机械原理大作业（一） 作业名称：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： 设计时间： 2014年6月3日 哈尔滨工业大学机械设计
连杆机构运动分析 （12）题：图1-12所示的六连杆机构中，各构件尺寸分别为：AB l =200mm ，BC l =500mm ，CD l =800mm ，F x =400mm ，D x =350mm ， D y =350mm ，1 =100rad/s ，求构件5上的F 点的位移、速度和加速度。 1.建立直角坐标系 以F 点为直角坐标系的原点建立直角坐标系X-Y ,如下图所示。
2.机构结构分析 该机构由I级杆组RR（原动件AB）、II级杆组RRR（杆2、3）、II级杆组PRP（杆5、滑块4）组成。 3.各基本杆组运动分析 1.I级杆组RR（原动件AB） 已知原动件AB的转角 ?2 π = ~ 原动件AB的角速度 ω = 10 rad/ s
原动件AB 的角加速度 =α 运动副A 的位置 0,400=-=A A y x 运动副A 的速度 0,0==A A v v 运动副A 的加速度 0,0==A A a a 可得： )cos(?AB A B l x x += )sin(?AB A B l y y += 速度和加速度分析： )sin(???-=AB xA xB l w v v ) sin(???+=AB yA yB l w v v )sin()cos(2??AB AB xA xB el l w a a --= )()s i n (2??c o a el l w a a AB AB yA yB +-= 2.II 级杆组RRR （杆2、3） 杆2的角位置、角速度、角加速度
机械原理（课程名）期末考试试卷(A 卷) （闭卷） 一、填空选择题（共18分） 1、(2分)对于绕固定轴回转的构件，可以采用 的方法使构件上所有质量的惯性力形成平衡力系，达到回转构件的平衡。 2、(2分)渐开线圆锥齿轮的齿廓曲线是 ，设计时用 上的渐开线来近似地代替它。 3、(2分)斜齿圆柱齿轮的重合度将随着 和 的增大而增大。 4、（4分）在图示a 、b 、c 三根曲轴中，已知44332211r m r m r m r m ===，并作轴向等间隔布置，且都在曲轴的同一含轴平面内，则其中 轴已达静平衡， 轴已达动平衡。 5、（2分）反 行 程 自 锁 的 机 构， 其正 行 程 效 率 ， 反 行 程 效 率 。 A) η＞;1 B) η=1; C) 01＜＜;η D) η≤0; 6、 (3分)图 示 轴 颈1 在 驱 动 力 矩d M 作 用 下 等 速 运 转，Q 为 载 荷， 图 中 半 径 为ρ的 细 线 圆 为 摩 擦 圆，则 轴 承2作 用 到 轴 颈1 上 的 全 反 力21R 应 是 图 中 所 示 的 作 用 线。 1) A ； 2) B ； 3) C ； 4) D ； 5) E 7、(3分)下图两对蜗杆传动中，a 图蜗轮的转向为 。b 图蜗杆的螺旋方向为 。
(请将所有答案写在答题纸上) 二、（10分）试求图示机构的自由度，进行高副低代和结构分析，并判别机构级别。 三、（10分）图示为一铰链四杆机构的运动简图、速度多边形和加速度多边形。要求： (1)根据两个矢量多边形所示的矢量关系，标出多边形各杆所代表的矢量，并列出相应的矢量方程； (2)求出构件2上速度为零的点以及加速度为零的点。 四、（12分）在图示铰链四杆机构中，已知各构件的长度25=AB l mm ，55=BC l mm ，40=CD l mm ，50=AD l mm 。 （1）问该机构是否有曲柄，如有，指明哪个构件是曲柄； （2）该机构是否有摇杆，如有，用作图法求出摇杆的摆角范围；
例2-10 在例2-10图所示中，已知各构件的尺寸及机构的位置，各转动副处的摩擦圆如图 中虚线圆，移动副及凸轮高副处的摩擦角为?，凸轮顺时针转动，作用在构件4上的工作阻力为Q 。试求该图示位置： 1． 各运动副的反力（各构件的重力和惯性力均忽略不计）； 2． 需施加于凸轮1上的驱动力矩1M ； 3． 机构在图示位置的机械效率η。 例2-10 解题要点： 考虑摩擦时进行机构力的分析，关键是确定运动副中总反力的方向。为了确定总反力的方向，应先分析各运动副元素之间的相对运动，并标出它们相对运动的方向；然后再进行各构件的受力分析，先从二力构件开始，在分析三力构件。 解：选取长度比例尺l μ(m/mm)作机构运动简图。 1． 确定各运动副中总反力的方向。如例2-10(a)图，根据机构的运动情况和力的平衡条件，先确定凸轮高副处的总反力12R 的方向，该力方向与接触点B 处的相对速度21 B B v 的方向成 90?+角。再由51R 应切于运动副A 处的摩擦圆，且对A 之矩的方向与1ω方向相反，同 时与12R 组成一力偶与1M 平衡，由此定出51R 的方向；由于连杆3为二力构件，其在D ，E 两转动副受两力23R 及43R 应切于该两处摩擦圆，且大小相等方向相反并共线，可确定出23R 及43R 的作用线，也即已知32R 及34R 的方向线；总反力52R ，应切于运动副C 处的摩擦圆，且对C 之矩的方向应与25ω方向相反，同时构件2受到12R ，52R 及32R 三个力，且应汇交于一点，由此可确定出52R 的方向线；滑块4所受总反力54R 应与45v 的方向成0 90 ?+角， 同时又受到34R ，54R 及Q 三个力，也应汇交于一点，由此可确定出54R 的方向线。 2． 求各运动副中总反力的大小。 分别取构件2，4为分离体，列出力平衡方程式 构件2 1232520R R R ++= 构件4 34540R R Q ++=
班级 1013102 学号 6 机械原理大作业说明书 题目 1、连杆机构运动分析 2、凸轮机构设计 3、齿轮传动设计 学生姓名
1连杆机构运动分析1.设计题目：
一、先建立如下坐标系： 二、划分杆组如下，进行结构分析： 该机构由I级杆组RR（如图1）、II级杆组RPR（如图2、3）和II级杆组RRP（如图4）组成。 （1）（2） （3）（4）
三、运动分析数学模型： （1）同一构件上点的运动分析： 如右图所示的原动件1,已知杆1的角速度=10/rad s ω，杆长1l =170mm,A y =0，A x =110mm 。可求得下图中B 点的位置B x 、B y ，速度xB v 、yB v ，加速度xB a 、yB a 。 θcos 1l xB =，θsin 1l yB = θωυsin 1l xB -=，θωυcos 1l yB =， 222B 2==-cos =-B xB i d x a l x dt ω?ω 222 2 ==-sin =-B yB i B d y a l y dt ω?ω。 （2）RPRII 级杆组的运动分析： a. 如右图所示是由2个回转副和1个移 动副组成的II 级组。已知两个外运动副C 、B 的位置（B x 、B y 、c x =110mm 、C y =0）、速度（xB υ，yB υ， xC υ=0， yC υ=0）和加速度 （0,0,,==yC xC yB xB a a a a ）。可确定下图中D 点的位置、速度和加速度。确定构件3的角位移1?、角速度1ω、角加速度1α。 1sin 31..??l x dt dx C B -= 1sin 131cos 13.....2????l l x dt x d C B --= 1cos 31..??l y dt dy C B += 1cos 131sin 13.....2????l l y dt y d C B +-= 根据关系：1111d 122..11. α??ω??====dt d dt ， 故可得出： D x =)1cos( 4β?++l x C
机械原理 期末考试试题与答案 一、问答题（15分） 1．什么是连杆机构的压力角、传动角？（2分） 答：不考虑运动副中的摩擦力、构件的惯性力，运动副中力的作用线与受力点速度方向所夹的锐角称为压力角，压力角的余角称为传动角。 2．什么是基本杆组？机构的组成原理是什么？（2分） 答：机构中，结构最简单、不可再分的、自由度为零的构件组称为基本杆组。任一机构都可以看作是由若干个基本杆组依次连接于原动件和机架上所组成的，这就是机构的组成原理。 3．常用的间歇运动机构有几种？其主动件与从动件的运动转换各有什么特点？（2分） 答：常用的间歇运动机构有：棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构。棘轮机构把一个往复摆动转换为间歇单向转动；槽轮机构把一个连续单向转动转换为间歇单向转动；不完全齿轮机构把一个连续单向转动转换为间歇单向转动。 4．什么是槽轮机构的运动系数？（2分） 答：槽轮的运动时间与拨盘的运动时间的比值称为槽轮机构的运动系数。 5．通常，机器的运转过程分为几个阶段？各阶段的特征是什么？（3分） 答：机器的运转过程分为三个阶段：启动阶段，稳定运转阶段和停车阶段。启动阶段的特点：原动件速度由零上升到稳定运转速度，系统驱动力所做的功大于阻抗力所消耗的功。 稳定运转阶段的特点：在一个周期内，系统驱动力所做的功等于阻抗力所消耗的功。 停车阶段的特点：系统驱动力所做的功小于于阻抗力所消耗的功，原动件速度由稳定运转速度下降为零。 6．利用飞轮进行机器的周期性速度波动调节时，飞轮一般安装在高速轴还是低速轴上？为什么？（2分） 答：安装在高速轴上。这样可以使飞轮的质量减小。（2分） 7．平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是什么？ 答：模数相等、压力角相等、螺旋角大小相等旋向相反。 二、下图机构中，已知NO LM JK ////，并且NO LM JK ==，FG GH EG ==，FH EF ⊥，求该机构的自由度。若有复合铰链、局部自由主及虚约束，请说明。（10分） 解：I 处为局部自由度，LM 构件引入虚约束，FG 构件或者H 构件引入虚约束，C 、E 、O 处为复合铰链，Q 或R 处为虚约束。n =12，L 17P =，H 1P =，则自由度： L H 3231221711F n P P =--=?-?-= 三、如图所示导杆机构中，A D l a =，AB l d =，导杆的偏距为BE l e =，?=∠90BED 。如果使该导杆机