机械原理复习.docx
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机械原理复习
《机械原理》复习
第二章机构的结构分析
内容:
1.掌握运动副的概念和各种平面运动副的一般表示方法,能较熟练地看懂一般的平面结构运动简图,初步掌握平面机构运动简图的绘制方法。
2.掌握平面移动副、转动副和高副及其约束数。
能够识别机构简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束,并在自由度计算时加以适当处理。
3.熟练掌握平面机构自由度的计算公式,正确应用该公式对给定的平面机构进行自由度计算,并判断机构运动是否确定。
4.平面机构的组成原理,拆分基本杆组,机构的结构分类
重点:
1、平面高副、平面低副
2、自由度的计算(公式、复合铰链、局部自由度、虚约束)
3、机构有确定运动的条件
4、拆分基本杆组,机构的结构分类
第三章平面机构的运动分析
内容:
1.速度瞬心的定义,速度瞬心的个数,速度瞬心位置的确定;
2.用速度瞬心法作机构的速度分析;
3.用矢量方程图解法作机构的速度及加速度分析,具体包括:
(1)同一构件上两点间的速度、加速度
(2)两构件重合点间的速度、加速度
建立矢量方程、绘制速度多边形、加速度多边形,求解未知量,会用速度影像和加速度影像。
重点:
1、用矢量图解法对机构进行速度分析和加速度分析。
第四章平面机构的力分析
内容:
1、移动副、转动副、平面高副摩擦力的确定;
2、考虑摩擦时机构的受力分析。
重点:
1、考虑摩擦时机构的受力分析。
第五章机械的效率和自锁
内容:
1、机械效率的三种计算方法(注意力的表示方法);
2、并联、串联、混联机械系统效率的计算;
3、什么是机械的自锁,产生的根本原因是什么;
4、计算机械发生自锁的条件(有四种方法),建立力平衡矢量方程,绘制力多边形,力之间的函数关系;
重点:
1、建立力平衡矢量方程,绘制力多边形,力之间的函数关系,计算机械发生自锁的条件
第八章平面连杆机构及其设计
内容:
1.了解平面连杆机构的特点、应用和分类。
2.掌握铰链四杆机构的组成和三种基本类型,了解它们的应用。
了解含有一个移动副的平面四杆机构的类型及其应用,知道它们是怎样演化而来的。
3.熟练掌握铰键四杆机构中曲柄存在的条件,并能应用该条件确定机构中某构件的取值范围和机构类型。
4.了解平面四杆机构的急回特性及其应用,掌握行程速比系数与极位夹角的关系,能熟练地作出曲柄摇杆机构或曲柄滑块机构的极限位置,并由极位夹角
求得行程速比系数K,了解压力角和传动角。
5、了解机构死点的概念和出现的条件、位置。
6、平面四杆机构的设计
重点:
1、存在曲柄的条件
2、压力角、传动角
3、平面四杆机构的极限位置、平面四杆机构最小传动角的位置
4、什么时候出现死点
5、、极位夹角,急回特性,行程速比系数
6、平面四杆机构的设计
第九章凸轮机构及其设计
内容:
1.了解凸轮机构的组成、特点、应用和分类。
2.了解盘形凸轮轮廓的反转设计方法,尖顶接触或滚子接触的对心移动从动件盘形凸轮设计。
了解偏置移动从动件、摆动从动件和平底接触从动件凸轮机构设计。
3.能在已知凸轮轮廓曲线上标出指定点的转角和压力角,或者凸轮的推程角。
远停程角、回程角、近停程角等。
4.掌握运动失真的概念和不产生运动失真的条件。
了解基圆半径与压力用的关系。
重点:
1、基圆半径和压力角的定义及其相互影响关系
2、掌握反转法,转角、压力角、行程的表示(分别为尖顶、滚子和平底的对心直动推杆,偏置直动推杆,摆动推杆)
3、凸轮机构的失真现象,如何避免
第十章齿轮机构及其设计
内容:
1.了解齿轮机构的特点和类型。
掌握齿轮啮合基本定律,渐开线的形成和性质,渐开线齿廊的特性和啮合特点。
2.熟练掌握齿轮各部分名称、主要参数和标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算,记住有关的计算公式。
3.理解并掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合传动的正确啮合条件、标准中心距计算和啮合角的概念及其与分度圆压力角的关系。
掌握齿轮连续传动的条件。
4.理解齿轮的加工原理,了解齿条型刀具的刀刃形状和特点。
了解根切现象,掌握不根切的最少齿数。
5.了解斜齿圆柱齿轮机构的形成与啮合特点,掌握其主要参数和几何尺寸计算。
理解当量齿轮和当量齿数,计算当量齿数。
6.了解圆锥齿轮机构的类型,掌握传动比和主要几何尺寸的计算。
理解当量齿轮和当量齿数,计算当量齿数。
7、了解蜗杆蜗轮机构的组成、类型、特点;掌握主要参数和主要几何尺寸计算。
8.变位齿轮:
什么是正变位齿轮、负变位齿轮,与标准齿轮相比,有何不同(加工,几何尺寸),表征变位齿轮的参数x的意义
9.变位齿轮传动:
中心距变动系数、齿顶高降低系数、变位齿轮传动类型(标准齿轮传动、等变位齿轮传动、不等变位齿轮传动(其中包括正传动、负传动)的定义、传动特点)。
重点:
1、直、斜、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆:
几何尺寸的计算、正确啮合条件、标准值在哪个面上
2、斜、圆锥齿轮:
当量齿轮和当量齿数
3、加工齿轮方法,根切现象,如何避免
4、变位齿轮和变位齿轮传动
第十一章齿轮系及其设计
内容:
1、熟练掌握各种定轴轮系的传动比计算,
2、熟练掌握周转轮系(行星轮系、差动轮系)传动比计算。
3、熟练掌握复合轮系的传动比计算。
重点:
1、判定齿轮系的组成,并熟练地运用相应的传动比计算公式进行计算。
第六章机械的平衡
内容:
1、什么是刚性转子的静平衡和动平衡,他们之间的关系如何?
掌握刚性转子的静平衡计算和动平衡计算(配重)。
2、什么是机构的平衡,平衡的方法?
重点:
1、刚性转子的动平衡计算
第七章机械的运转及其速度波动的调节
内容:
1、了解机械运动方程式的一般表达式
2、掌握等效构件、等效转动惯量、等效质量、等效力矩、等效力,建立等效构件(转动和移动)的动力学方程
3、掌握稳定运转状态下机械的周期性速度波动及其调节方法:
(1)计算等效驱动力矩或等效阻力矩
(2)计算盈功和亏功
(3)绘制能量指示图找出最大动能(速度最大)和最小动能
(4)计算最大盈亏功
(5)速度不均匀系数、平均速度、最大速度、最小速度之间的关系
(6)根据许用速度不均匀系数计算飞轮的转动惯量
重点:
1、根据许用速度不均匀系数,用飞轮进行周期性速度波动的调节,计算飞轮的转动惯量
I.概念
A.所谓机构就是用来传递与变换运动和力的可动装置。
B.所谓机器是根据某种使用要求而设计的一种执行机械运动的装置,可用来变换或传递能量、物料和信息。
C.结论:
机器,就其组成部分而言,乃是一种可用来变换或传递能量、物料和信息的机构的组合体。
D.零件是机器中独立制造的单元体,而构件是机器中一个独立运动的单元体。
构件可以是一个零件或者由若干个零件刚性地联接在一起的一个运动整体。
因此,从运动的观点来看,任何机器都是由若干个构件组合而成的。
E.由两构件直接接触而组成的可动的联接称为运动副。
而把两构件上能够参与接触而构成运动副的表面称为运动副元素。
F.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
G.具有固定构件的运动链称为机构。
机构中这个固定构件称为机架;按给定的已知运动规律独立运动的构件称为原动件;而其余活动构件则称为从动件。
II.计算题
A.自由度做题步骤:
1.列出自由度公式
2.计算运动副(三种特例)
3.去除局部自由度(一种)
4.虚约束(三种特例)。
5.高副低代(四种代替)
Ch3
I.概念
A.速度瞬心(简称瞬心)
1.定义:
是互作平面相对运动两构件上瞬时相对速度为零、或者说绝对速度相等的重合点,故瞬心可定义为两构件上的瞬时等速重合点。
若该点的绝对速度为零,为绝对瞬心,否则为相对瞬心。
2.瞬心的确定(五种特例)
a.以转动副相联接的两构件,其瞬心就在转动副的中心处;
b.以移动副相联接的两构件,其瞬心位于垂直于导路方向的无穷远处;
c.以作纯滚动高副相联接的两构件,其瞬心就在接触点处;
d.以作滚动兼滑动高副相联接的两构件,其瞬心在过接触点高副元素的公法线上。
e.借助三心定理确定瞬心的位置:
对于不通过运动副直接相联的两构件间的瞬心位置,可借助三心定理来确定;而三心定理是说:
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
II.计算
A.用瞬心求速度加速度
B.用矢量方程图解法作机构的速度和加速度分析
1.同一构件上两点间的速度、加速度的矢量关系
2.两构件重合点间的速度、加速度的矢量关系
3.例子用矢量方程图解法作柱塞唧筒六杆机构的速度和加速度分析
4.例子用矢量方程图解法作凸轮机构的运动分析
Ch4
I.概念
A.根据力对机械运动影响的不同,可将其分为两大类。
1.驱动力即驱使机械运动的力。
其特征为:
与其作用点的速度方向相同或成锐角;其所作的功为负功,称为阻抗功。
2.阻抗力即阻止机械运动的力。
其特征为:
与其作用点的速度方向相反或成钝角;其所作的功为负功,称为阻抗功。
B.阻抗力又可分为如下两种:
1.有效阻力,即工作阻力。
它是机械在生产过程中为了改变工作物的外形、位置或状态等所受到的阻力。
克服有效阻力所完成的功称有效功或输出功。
2.有害阻力,即机械在运转过程中所受到的非生产阻力。
克服这类阻力所作的功是一种纯粹的浪费,故称为损失功。
例如摩擦力、介质阻力等,一般就常为有害阻力。
C.运动副中的反力运动副反力,是运动副两元素接触处彼此作用的正压力(法向力)和摩擦力(切向力)的合力。
运动副反力对于整个机械来说是内力,而对于一个构件来说则是外力。
D.机械上的平衡力(或平衡力偶),平衡力(或平衡力偶)是指机械在已知外力作用下,为了使该机械能按给定的运动规律运动,还必须加于机械上的未知外力(或外力矩)。
E.移动副中摩擦力的计算为了简化移动副中摩擦力的计算,不论移动副的两运动副元素的几何形状如何,均可将两构件不同几何形状的接触当量成沿单一平面的接触的移动副,而将其摩擦力的计算式表达为如下统一的计算公式
式中f为摩擦系数,而fv称为当量摩擦系数。
1.当为单一平面接触时,fv=f;
2.当为槽面接触时,fv=fG/sinθ;
3.当为半圆柱面接触时,fv=kf
F.机械的输出功与输入功之比称为机械效率
G.机械的损失功与输入功的比称为机械损失系数(损失率),常以ξ表示
H.某些机械,就其结构情况分析,只要加上足够大的驱动力,按常理就应该能够沿着有效驱动力作用的方向运动,而实际上由于摩擦的存在,却会出现无论这个驱动力如何增大,也无法使它运动的现象,这种现象就叫作机械自锁。
1.首先,机械发生自锁是有条件的,也是有方向性的,即机械只是在一定的受力条件和受力方向下发生自锁,而在另外情况下却是可动的;
2.其次,机械发生自锁的实质是机械中所含的运动副发生了自锁。
3.1)移动副的自锁条件:
在移动副中,如果作用于滑块上的驱动力作用在其摩擦角之内(即驱动力的传动角≤摩擦角),则发生自锁,这就是移动副发生自锁的条件。
2)转动副的自锁条件:
在转动副中,如果作用在轴颈上的驱动力为一单力F,且作用于摩擦圆之内(即驱动力对轴颈中心的力臂长度a≤摩擦圆半径ρ),则发生自锁,这就是转动副发生自锁的条件。
II.计算
A.例5―2斜面压榨机构的自锁条件确定
例5―3偏心夹具的自锁条件确定
例5―4凸轮机构推杆自锁条件的确定
Ch8
I.概念
A.其原动件的运动都要经过一个不直接与机架相联的中间构件才能传动从动件,中间构件称为连杆。
这些机构统称为连杆机构。
这些机构中的运动副一般均为低副。
故连杆机构也称低副机构。
连杆机构的三种形式:
曲柄摇杆机构,双曲柄机构,双摇杆机构。
B.两构件与机架相连称为连架杆,而在连架杆中,能作整周回转者称之为曲柄,只能在一定范围内摆动者称为摇杆,铰链四杆机构中,各运动副都是转动副。
如组成转动副的两构件能相对整周转动,则称其为周转副,不能作相对整周转动者,则称为摆转副。
例子铰链四杆机构。
C.平面四杆机构有曲柄的条件:
1.各杆的长度应满足杆长条件(最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆长度之和,此条件称为杆长条件。
)
2.其最短杆为连架杆或机架.(例含有移动副的四杆机构的曲柄条件)
D.
曲柄AB为原动件,在其转动一周的过程中,有两次与连杆共线。
所处的这两个位置称为极位。
机构在两个极位时,原动件AB所在两个位置之间所夹的角θ称为极位夹角。
E.急回运动的急回程度,行程速比系数或行程速度变化系数K衡量:
-
F.了解压力角和传动角,最小传动角的确定:
对于曲柄摇杆机构,其最小传动角出现在主动曲柄与机架共线的两位置之一。
G.死点
1.概念在曲柄摇杆机构中,若以摇杆CD为主动件,当连杆与从动曲柄共线时,机构的传动角γ=0,这时主动件CD通过连杆作用于从动件AB上的力恰好通过其回转轴心,所以出现了不能使构件AB转动的“顶死”现象,机构的这种位置称为死点。
对于曲柄摇杆机构,当以摇杆为主动件时,机构将存在死点位置;
对于曲柄滑块机构,当以滑块为主动件时,机构将存在死点位置;
对于摆动导杆机构,当以导杆为主动件时,机构将存在死点位置。
2.克服方法
a.采用两组以上相同机构组合并以互相错开排列的方法使用,如机车车轮驱动机构;
b.采用安装飞轮加大惯性的方法。
3.机构的极位和死点实际上是机构的同一位置,所不同的仅是机构的原动件不同。
当原动件与连杆共线时为极位。
在极位附近,由于从动件的速度接近于零,故可获得很大的增力效果(机械利益)。
当从动件与连杆共线时为死点。
机构在死点时本不能运动,但如因冲击、振动等原因使机构离开死点而继续运动时,这时从动件的运动方向是不确定的,既可能正转也可能反转,故机构的死点位置也是机构运动的转折点。
H.在设计连杆机构时,如果要求其从动件在两个不连通的可行域内连续运动,这是不可能的。
我们把连杆机构的这种运动不连续称为错位不连续。
I.在连杆机构的运动过程中,其连杆所经过的给定位置,一般是有顺序的。
当原动件按同一方向连续转动时,若其连杆不能按顺序通过给定的各个位置,这也是一种运动不连续,称为错序不连续。
II.计算,作图题
A.四杆机构的设计:
作图法
例1按预定的连杆两活动铰链的三个位置设计四杆机构
(2)已知固定铰链中心的位置
其设计作图方法为:
根据机构倒置原理,将已知固定铰链中心的位置设计四杆机构的问题转化成了前述问题来进行设计。
机构倒置原理设改取四杆机构的连杆为机架,则原机构中的固定铰链A、D将变为活动铰链,而活动铰链B、C将变为固定铰链。
为此,先选定原机构连杆的某一位置作为机架(即视为固定铰链B、C的一边),而将原机构其余位置的构型均视为刚体进行移动,使原连杆的各边相重合,从而即可求得活动铰链A、D中心在倒置机构中的各个位置,便实现了机构的倒置。
这样,就将已知固定铰链中心的位置设计四杆机构的问题转化成了前述问题。
例2按预定的连杆上标线的三个位置设计四杆机构
说明:
按连杆预定的位置设计四杆机构的求解条件讨论
3.2按两连架杆预定的对应位置设计四杆机构
同样,此类设计问题也要利用机构的倒置原理,先将待求的活动铰链变为固定铰链,而将已知的固定铰链变为活动铰链,然后再作活动铰链中心各位置连线的中垂线以获得求解。
例1按两连架杆预定的三对对应位置设计四杆机构
例2按两连架杆预定的四对对应位置设计四杆机构
3.3按给定的行程速比系数设计四杆机构
当给定四杆机构的行程速比系数K时,先由式(K-1)/(K+1)计算得角的值;然后再根据角和给定的从动件的两极位(即C1、C2的位置),作出曲柄固定铰链A所在的圆;最后由其他辅助条件确定出固定铰链A的位置,由此可求得四杆机构中曲柄及连杆的长度。
例1按给定的行程速比系数设计曲柄摇杆机构
例2按给定的行程速比系数设计偏置曲柄滑块机构
例3按给定的行程速比系数设计导杆机构
。
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- 机械 原理 复习