合肥工大機械原理考研內(nèi)部輔導課件

1、合肥工業(yè)大學考研答疑課件第一章 平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析一. 基本概念1. 機械: 機器與機構(gòu)的總稱。機器: 具有三個共性。機構(gòu): 只具有機器的前兩個共性。2. 構(gòu)件與零件零件 制造單元構(gòu)件 運動單元構(gòu)件可以由一個零件或多個零件剛接而成3. 運動副: 兩構(gòu)件通過表面直接接觸而形成的可動聯(lián)接。運動副元素: 兩構(gòu)件表面直接接觸的點、線、面。4. 運動副的分類：平面運動副：兩構(gòu)件在同一平面內(nèi)作相對運動平面低副 兩構(gòu)件以面接觸構(gòu)成的可動聯(lián)接平面高副 兩構(gòu)件以點或線接觸構(gòu)成的可動聯(lián)接平面低副：轉(zhuǎn)動副聯(lián)接的兩構(gòu)件只能作相對轉(zhuǎn)動移動副聯(lián)接的兩構(gòu)件只能作相對移動空間運動副：兩構(gòu)件在不同平面內(nèi)作相對運動5. 運動鏈:

2、 多個構(gòu)件以運動副聯(lián)接而成的系統(tǒng)分類：空間運動鏈、平面運動鏈閉式運動鏈、開式運動鏈6. 機構(gòu)：有機架并有確定運動的運動鏈分類：平面機構(gòu)、空間機構(gòu)二. 基本知識和技能1. 機構(gòu)運動簡圖的繪制與識別圖在機構(gòu)運動簡圖中：運動副 按國家標準所規(guī)定的代表符號畫出構(gòu)件 用線段、小方塊等簡單圖形畫出尺寸 按選定的比例畫出2.平面機構(gòu)的自由度的計算及機構(gòu)運動確定性的判別F = 3n - 2P L- P Hn 活動構(gòu)件數(shù)P L 低副數(shù)P H 高副數(shù)自由度計算時須注意:(1) K個構(gòu)件在同一處構(gòu)成的復(fù)合鉸鏈中有( K - 1 )個轉(zhuǎn)動副(2) 局部自由度應(yīng)去除（通常每個滾子有一局部自由度）(3) 虛約束應(yīng)去除。（

3、注意虛約束出現(xiàn)的場合）機構(gòu)具有確定運動的條件F > 0 能動原動件數(shù)< F 機構(gòu)運動不確定原動件數(shù)= F 機構(gòu)運動確定原動件數(shù)> F 機構(gòu)運動相互干涉F 0 不能動，為剛性構(gòu)架3. 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析（1）高副低代：用一個構(gòu)件，兩個低副代替一個高副須滿足：代替前后機構(gòu)的自由度不變代替前后機構(gòu)的瞬時運動不變高副低代必須遵循一定的方法：曲線對曲線的高副低代點對曲線的高副低代曲線對直線的高副低代點對直線的高副低代2. 機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析（1）基本桿組及桿組的級別自由度為零的，不能再拆分的構(gòu)件組級桿組：二桿三低副組級桿組：四桿六低副組含有一個帶三低副的中心構(gòu)件（2）機構(gòu)的拆組及機構(gòu)的級別從遠

4、離原動件的構(gòu)件開始拆分桿組機構(gòu)的級別由機構(gòu)中桿組的最高級別所決定（3）機構(gòu)的組成原理把桿組依次與機架和原動件相聯(lián)得到機構(gòu)第二章 平面機構(gòu)的運動分析一. 基本概念:（一）瞬心1. 瞬心的定義瞬心是兩構(gòu)件的瞬時等速重合點2. 機構(gòu)中的瞬心數(shù)目機構(gòu)中，每兩個構(gòu)件有一個瞬心。機構(gòu)中的瞬心數(shù)N = k（k-1）/23. 機構(gòu)中各瞬心的位置（1）以運動副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心位置以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)：瞬心在轉(zhuǎn)動中心以移動副相聯(lián)：瞬心在垂直于導路的無窮遠處以純滾動的高副相聯(lián)：瞬心在高副接觸點處以一般高副相聯(lián)：瞬心在高副接觸點的公法線(2) 不以運動副直接相聯(lián)的兩構(gòu)件的瞬心位置用三心定理（證明）確定 常需借助於瞬心多

5、邊形。在瞬心多邊形中：每一個點代表一個構(gòu)件；每兩點間的連線代表該兩構(gòu)件的瞬心；每個三角形的三條邊所代表的三個瞬心在一直線上；每兩個三角形的公共邊所代表的瞬心為兩三角形中另兩個瞬心連線的交點二. 基本知識和基本技能（一） 用瞬心法作機構(gòu)的速度分析(不能作加速度分析)（二） 用矢量方程圖解法作機構(gòu)的運動分析1. 運動學原理（1）同一構(gòu)件上兩點間的速度和加速度的關(guān)系用剛體平面運動原理求解（2）兩構(gòu)件的重合點間速度和加速度的關(guān)系用點的復(fù)合運動原理求解2. 矢量加法的圖解法則從原動件開始，按運動傳遞的路線，根據(jù)運動學原理寫出規(guī)范的矢量方程，按方程圖解。(三) 用解析法作機構(gòu)的運動分析1. 建立坐標系。2

6、. 畫出桿矢量。3. 列出矢量方程。4. 寫出位置方程由矢量方程投影而得；由復(fù)數(shù)矢量方程分別取實部、虛部相等而得。5. 解出各構(gòu)件的位置關(guān)系。6. 對位置方程求導數(shù)并解出速度關(guān)系。7. 對速度方程求導數(shù)并解出加速度關(guān)系。第三章 平面連桿機構(gòu)一. 基本概念（一）平面四桿機構(gòu)類型與演化1. 類型（1）鉸鏈四桿機構(gòu)基本類型曲柄搖桿機構(gòu)，雙曲柄機構(gòu)，雙搖桿機構(gòu)。（2）含一個移動副的四桿機構(gòu)曲柄滑快機構(gòu)，轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)，擺動導桿機構(gòu)，移動導桿機構(gòu)，搖塊機構(gòu)。（3）含兩個移動副的四桿機構(gòu)正弦機構(gòu)，正切機構(gòu)，雙轉(zhuǎn)塊機構(gòu)，雙滑快機構(gòu)等（4）偏心輪機構(gòu)2. 演化方法（1） 改變構(gòu)件形狀（2） 改變構(gòu)件相對尺寸（3

7、） 改變轉(zhuǎn)動副尺寸（4） 機構(gòu)的倒置（取不同的構(gòu)件作機架）由四桿機構(gòu)的演化理解各種四桿機構(gòu)間的內(nèi)在聯(lián)系，從而把曲柄搖桿機構(gòu)的性質(zhì)分析結(jié)論直接用于分析其他四桿機構(gòu)。（二）平面四桿機構(gòu)的性質(zhì)1. 整轉(zhuǎn)副存在的條件 有曲柄的條件（證明）必要條件 桿長和條件充分條件 帶整轉(zhuǎn)副的構(gòu)件作機架2. 急回作用（1）存在的機構(gòu) 一般的三類機構(gòu)（2）產(chǎn)生的條件 0（3）極位夾角的概念（4）行程速比系數(shù)K 的定義計算式3. 傳力性能（1）壓力角和傳動角定義，標注（2）許用壓力角和許用傳動角（3）機構(gòu)最小傳動角的位置原動曲柄與機架的兩個共線位置之一4. 死點位置（1）存在的機構(gòu) 往復(fù)運動構(gòu)件作原動件的機構(gòu)（2）機構(gòu)的

8、死點位置連桿與從動曲柄的兩個共線位置二. 基本知識和基本技能幾種平面四桿機構(gòu)的設(shè)計（一）圖解法1. 按給定連桿二、三個位置的設(shè)計2. 按給定連架桿二、三組對應(yīng)位置的設(shè)計3. 按給定行程速比系數(shù)的設(shè)計（二）解析法會列出數(shù)學模型第四章 凸輪機構(gòu)一. 基本知識（一）名詞術(shù)語1. 基圓、基圓半徑；滾子、滾子半徑。2. 推程、推程運動角；遠休止、遠休止角；回程、回程運動角；近休止、近休止角。3. 升程h；角升程。4. 偏距5. 壓力角6. 理論廓線、實際廓線（工作廓線）（二）從動件常用運動規(guī)律的特性及選用原則1. 等速運動在運動過程開始與終止的兩個瞬時有剛性沖擊2. 等加速等減速運動在運動過程開始、中間

9、與終止的三個瞬時有柔性沖擊3. 五次多項式運動 無沖擊4. 簡諧運動 余弦加速度運動在運動過程開始與終止的兩個瞬時有柔性沖擊5. 擺線運動（正弦加速度運動） 無沖擊從動件常用運動規(guī)律的特性基本方程（三）凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定1. 壓力角與自鎖壓力角：凸輪給從動件的正壓力的方向線與從動件上力作用點的速度方向間所夾的銳角. ,有效分力Ft，有害分力Fn，當 加大到一定值時，F(xiàn)n造成的摩擦力Ff > Ft，機構(gòu)自鎖。為保證機構(gòu)的傳力性能，設(shè)計時應(yīng)使機構(gòu)的。推程時：直動從動件=30° 38°擺動從動件=40° 50°回程時： =70° 80

10、76;幾種凸輪機構(gòu)的壓力角：4. r與廓線曲率半徑r， ； r ， 當過小，廓線出現(xiàn)尖點時可加大r。在平底從動件凸輪機構(gòu)中，廓線出現(xiàn)內(nèi)凹時可加大r，直至廓線全部外凸。在滾子從動件凸輪機構(gòu)中，實際廓線內(nèi)凹部的而造成運動失真時，可加大r。5. 滾子半徑rT在保證結(jié)構(gòu)、強度的前提下，取較小的滾子半徑6. 平底尺寸應(yīng)保證凸輪廓線上的每一點都能與平底相切二. 基本技能（一）根據(jù)反轉(zhuǎn)原理作凸輪廓線的圖解設(shè)計圖4-10、4-11、4-131.按已知條件設(shè)計凸輪廓線畫出基圓、畫出偏距圓或擺桿擺動中心的反轉(zhuǎn)軌跡圓。畫出推程起始時的導路位置線（或擺桿起始線）。在基圓上以 的方向分出各運動角的范圍并作若干等分。過各

11、等分點畫出導路位置線（或擺桿起始線），各導路位置線須與偏距圓相切且偏移方向一致。從基圓開始，在各導路位置線上畫出對應(yīng)的位移點（或角位移點）。以平滑的曲線連接各位移點（或角位移點）得理論廓線以理論廓線的各點為圓心，以滾子半徑為半徑畫出滾子圓族，包絡(luò)出實際廓線。2. 已知凸輪某一位置的機構(gòu)運動簡圖求對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角、位移S 或角位移 等（二）根據(jù)反轉(zhuǎn)原理作凸輪廓線的解析設(shè)計1. 建立坐標系。2. 找出廓線上點的坐標與已知參數(shù)的幾何關(guān)系，得凸輪廓線的解析方程。會寫出滾子（直動、擺動）和平底從動件盤形凸輪的理論和實際輪廓方程。例4-1（三）其他1. 根據(jù)給定的確定基圓半徑r0。2. 根據(jù)給出的部分運動線

12、圖，補齊全部運動線圖。3. 根據(jù)給出的基本運動規(guī)律的運動方程，寫出組合運動規(guī)律的運動方程。第五章 齒輪機構(gòu)一. 基本知識（一）嚙合原理1. 齒廓嚙合基本定律P 節(jié)點， r 節(jié)圓半徑2. 漸開線及其性質(zhì)漸開線方程：3. 漸開線齒廓漸開線齒廓能滿足定傳動比要求漸開線齒廓的嚙合特點：兩輪基圓的內(nèi)公切線N1N2 ，兩輪節(jié)圓的公切線t-t嚙合線 齒廓嚙合沿N1N2 進行、嚙合角 N1N2與t-t所夾的銳角N1N2 四線合一兩齒廓基圓的內(nèi)公切線齒廓嚙合點的軌跡線 嚙合線兩齒廓嚙合點處的公法線齒廓嚙合點間正壓力的方向線漸開線齒廓嚙合具有可分性（二）漸開線齒輪 直齒圓柱齒輪1. 基本參數(shù)齒數(shù)z，（分度圓）模數(shù)

13、m， （分度圓）壓力角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)（徑向間隙系數(shù)） 2. 各部分的名稱及幾何尺寸分度圓（d）：唯一同時具有標準模數(shù)和標準壓力角的圓基圓（db） ：決定齒廓形狀的圓齒頂圓（da） 齒根圓（df ）齒頂高（ha） 齒根高（hf） 齒全高（h）（分度圓）齒距（p）（分度圓）齒厚（s ） （分度圓）齒槽寬（e）3. 嚙合傳動正確嚙合條件：m1 = m2 ；中心距與嚙合角標準中心距安裝中心距連續(xù)傳動條件：實際應(yīng)用中4. 齒輪的變位修正根切不根切的最少齒數(shù)齒輪的變位加工齒輪時范成運動不變，刀具不變，僅刀具的安裝位置改變。不根切的最小變位系數(shù)變位齒輪與標準齒輪的異同：用范成法加工齒輪時：刀具的頂刃

14、滾切出被加工齒輪的齒根圓刀具的刀齒滾切出被加工齒輪的齒槽刀具的齒槽容留出被加工齒輪的輪齒刀具的側(cè)刃滾切出被加工齒輪的齒加工變位齒輪時：所用刀具不變 被加工齒輪的m、 不變范成運動不變 被加工齒輪的齒數(shù)z 不變，由于刀具的安裝位置的改變，使被加工齒輪的某些尺寸發(fā)生了改變。與標準齒輪相比：（三）其它齒輪機構(gòu)，應(yīng)知道：1. 齒輪的標準參數(shù)（1）斜齒圓柱齒輪的標準參數(shù)在法面（2）蝸桿的標準參數(shù)在軸面與其嚙合的蝸輪的標準參數(shù)在端面（3）直齒圓錐齒輪的標準參數(shù)在大端2. 正確嚙合條件（1）斜齒圓柱齒輪機構(gòu)：（2）蝸桿、蝸輪機構(gòu)（3）直齒圓錐齒輪機構(gòu)3. 當量齒數(shù)（1）斜齒圓柱齒輪（2）直齒圓錐齒輪4. 幾

15、個特殊點（1）斜齒圓柱齒輪機構(gòu)（2）蝸桿的直徑系數(shù)q（3）圓錐齒輪的分度圓錐角二. 基本技能（一）直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算在知道各部分的名稱的基礎(chǔ)上，能熟練應(yīng)用表5 1 中的計算公式。（二）齒輪的傳動設(shè)計1.根據(jù)齒數(shù)條件和中心距條件確定傳動類型2.根據(jù)算出（x1+x2）3.恰當分配x1，x2分配時須保證： x1 x1 min， x2 x2 min典型題目：作業(yè)5-14，5-15，5-16第六章 輪系一. 定軸輪系的傳動比主、從輪轉(zhuǎn)向關(guān)系的確定：1.在圖上畫箭頭表示。這是通用方法，適用于各種輪系。（2）在齒數(shù)比前加(±) 號（3）在齒數(shù)比前加此法只適用于平面輪系，即所有齒輪的軸線都平

16、行的輪系。m 為輪系中外嚙合的次數(shù)。含有圓錐齒輪等的空間輪系不能使用。二.基本周轉(zhuǎn)（差動）輪系的傳動比這是周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算的基礎(chǔ)公式，必須掌握。行星輪系的傳動比設(shè)K 為固定中心輪，則有：活動中心輪J 對轉(zhuǎn)臂H 的絕對傳動比等于1 減去活動中心輪J 對固定中心輪K 的相對傳動比三點注意事項：（1） 齒數(shù)比前必須要有“±”號（2）代入已知絕對轉(zhuǎn)速時須同時代入它們的轉(zhuǎn)向。先設(shè)定某個轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)速為“+”值，則: 與所設(shè)轉(zhuǎn)向相同的轉(zhuǎn)速以“+”值代入，與所設(shè)轉(zhuǎn)向相反的轉(zhuǎn)速以“ - ” 值代入。（3) 待求絕對轉(zhuǎn)速的方向由計算結(jié)果是“+”值還是“-”值來確定?！?”值表示與設(shè)定轉(zhuǎn)向方向相同?！?”

17、值表示與設(shè)定轉(zhuǎn)向方向相反。三.復(fù)合輪系的傳動比（一）分出其中的基本輪系1.分出2K-H 型的基本周轉(zhuǎn)輪系找行星輪。找支持該行星輪的H 桿。找同時與該行星輪相嚙合、且與H 桿同軸線的兩個中心輪。2.剩余的定軸齒輪分成1 到2 個定軸輪系（二）寫出每個輪系的傳動比計算式（三）聯(lián)立求解典型例題：例6-7，例6-8，例6-9第七章 其它機構(gòu)應(yīng)知道的基本知識各種機構(gòu)所能實現(xiàn)的運動轉(zhuǎn)換1.萬向聯(lián)軸節(jié)：把原動軸的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成從動軸的轉(zhuǎn)動（1）單萬向聯(lián)軸節(jié)：原動軸作勻速轉(zhuǎn)動，從動軸作周期變速轉(zhuǎn)動。當主動軸與從動軸間的夾角為 時：（2）雙萬向聯(lián)軸節(jié)：原動軸作勻速轉(zhuǎn)動，從動軸作等速轉(zhuǎn)動。實現(xiàn)等速傳動的條件(證明)（

18、a）從動軸與中間軸的夾角等于原動軸與中間軸的夾角。（b）中間軸兩端的叉在同一平面內(nèi)。2.螺旋機構(gòu)通常，把螺母或螺桿的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成移動。（1）從動螺母或螺桿固定不動，原動螺桿或螺母一面轉(zhuǎn)動，一面沿軸線移動。（移動方向由左、右手法則確定）（2）原動螺母或螺桿原地轉(zhuǎn)動，從動螺桿或螺母沿軸向移動。（移動方向與原動件應(yīng)有的移動方向相反）位移與轉(zhuǎn)角的關(guān)系：（1）單螺旋： s = p /2（2）差動螺旋（兩段螺紋的螺旋方向相同）s = （PA PB） /2（3）復(fù)式螺旋（兩段螺紋的螺旋方向相反）s = （PA + PB） /23.棘輪機構(gòu)通常，把原動搖桿的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)換成從動棘輪的間歇轉(zhuǎn)動。（1）棘爪自動嚙緊棘

19、輪齒根的條件（棘輪的齒面傾角） > （棘爪與棘輪材料的摩擦角）。另：圖7-17，7-18的分析（2）調(diào)節(jié)棘輪轉(zhuǎn)角的方法原動搖桿的擺角設(shè)計成可調(diào)在棘輪上加遮板4. 槽輪機構(gòu)通常，把原動撥盤的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成從動槽輪的間歇轉(zhuǎn)動外槽輪機構(gòu)的運動特性運動系數(shù)動停比對于間歇運動機構(gòu)由此可得：（1）z 3（2）z 與K 須匹配圖7-26的運動分析5. 不完全齒輪齒條機構(gòu)把原動齒輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成從動齒條的間歇往復(fù)移動6. 不完全齒輪機構(gòu)、凸輪式間歇運動機構(gòu)把原動件的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成從動件的間歇轉(zhuǎn)動。7. 組合機構(gòu)當機械所要實現(xiàn)的運動較為復(fù)雜，單一基本機構(gòu)不能滿足要求時，可將基本機構(gòu)有機組合成為“組合機構(gòu)

20、”，以實現(xiàn)所需的復(fù)雜運動。機構(gòu)的組合方式：（1）串聯(lián)式（2）并聯(lián)式（3）復(fù)合式（4）反饋式（5）疊聯(lián)式第九章 平面機構(gòu)的力分析一. 基本概念（一）作用在機械上的力1. 驅(qū)動力 驅(qū)使機械運動的力特征：該力的方向與力作用點的速度方向相同或成銳角，其所作的功為正值，稱為驅(qū)動功或輸入功（Wd）。2. 阻抗力 阻礙機械運動的力特征：該力的方向與力作用點的速度方向相反或成鈍角，其所作的功為負值，統(tǒng)稱為阻抗功。（1）：生產(chǎn)阻力 其所作的功稱為有益功（Wr）（2）：有害阻力 其所作的功稱為損耗功（Wf）（二） 構(gòu)件的慣性力當構(gòu)件作加速運動時構(gòu)件將給施力物體以慣性力和慣性力矩（三） 運動副中的摩擦力（摩擦力矩）

21、與總反力的作用線1. 移動副中的摩擦2. 轉(zhuǎn)動副中的摩擦（1）軸頸中得摩擦（2）止推軸承中的摩擦（軸踵摩擦）Q 軸向載荷f 摩擦系數(shù)r 當量摩擦半徑二. 基本技能（一）考慮摩擦時的運動副總反力的確定（二）用矢量方程圖解法作機構(gòu)的動態(tài)靜力分析（三）考慮摩擦時用矢量方程圖解法作簡單機構(gòu)的靜力分析第十章 平面機構(gòu)的平衡一、基本概念（一）剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡條件由平面共點力系的平衡條件推得校正面內(nèi)質(zhì)徑積的矢量和為零：（二）剛性轉(zhuǎn)子的動平衡條件由一般力系的平衡條件推得在選定得兩個校正面內(nèi)徑積的矢量和都為零：（三） 許用不平衡量及平衡精度1. 許用偏心距e, 單位 m用于衡量平衡精度e越小，轉(zhuǎn)子要求的平衡精度

22、越高。2. 許用不平衡質(zhì)徑積m·r：常用工程單位 g·cm用于平衡操作3. 換算關(guān)系：m·e / 10000 = m·r（四）機構(gòu)的平衡（機架上的平衡）機架上的總慣性力的平衡1. 完全平衡法用質(zhì)量代換法確定各構(gòu)件上應(yīng)加的質(zhì)量和位置，使機構(gòu)的總質(zhì)心位于機架上的某固定點。2. 近似平衡法（不完全平衡法、局部平衡法）二. 基本技能（一） 剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡計算1. 根據(jù)轉(zhuǎn)子的靜平衡條件建立矢量方程2. 用圖解法或解析法求解方程（二）剛性轉(zhuǎn)子的動平衡計算1. 選定兩個平衡基面2. 把各已知不平衡量分別向兩選定的平衡基面分解3. 分別建立兩平衡基面的矢量平衡方程4.

23、 求解方程第十一章 機器的機械效率一、基本知識（一）機械的效率1. 機械的平均效率功形式：功率形式：2. 機械的瞬時效率（1）在同樣的阻力或阻力矩下（2） 在同樣的驅(qū)動力或驅(qū)動力矩下3. 機組的效率（1）串聯(lián)機組的效率串聯(lián)的總效率必小于任一局部效率；串聯(lián)的機器越多，則總效率越低。（3） 并聯(lián)機組的效率總效率不僅與各機器的效率有關(guān)，而且與輸入功率的分配有關(guān)；總效率的值在各機器的最大效率值與最小效率值之間即（3）混聯(lián)機組的效率弄清由輸入功（功率）至輸出功（出功率）的傳遞路線，然后分別計算出總的輸入功 Wd（功率 Pd ）和總的輸出功 Wr （功率 Pr），則其總效率 = Wr / Wd = Pr / Pd（二）機械的自鎖1. 自鎖現(xiàn)象2. 正、反行程3. （不）自鎖條件的確定（1）自鎖的力學本質(zhì)在單一驅(qū)動力的作用下，驅(qū)動力的有效分力或有效力矩小于由驅(qū)動力引起的摩擦力或摩擦力矩。（2）自鎖時驅(qū)動力的作用線