重慶大學(xué)機(jī)械原理總復(fù)習(xí)課件

一、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

運(yùn)動(dòng)鏈兩個(gè)以上構(gòu)件用運(yùn)動(dòng)副連接而成的構(gòu)件系統(tǒng)。

運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件

取運(yùn)動(dòng)鏈中一個(gè)構(gòu)件相對(duì)固定作為機(jī)架，運(yùn)動(dòng)鏈相對(duì)于機(jī)架的自由度必須大于零，且原動(dòng)件的數(shù)目等于運(yùn)動(dòng)鏈的自由度數(shù)。滿(mǎn)足以上條件的運(yùn)動(dòng)鏈即為機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)的自由度可用運(yùn)動(dòng)鏈自由度公式計(jì)算。平面運(yùn)動(dòng)鏈自由度計(jì)算公式為F3n2pL

pH

計(jì)算錯(cuò)誤的原因

例圓盤(pán)鋸機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算

解

n

7，pL

6，pH

0

F

3n

2pL

pH

3

7

2

6

9

錯(cuò)誤的結(jié)果！12345678ABCDEF兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副圓盤(pán)鋸12345678ABCDEF

●復(fù)合鉸鏈

兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。

k個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈，有(k-1)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。

正確計(jì)算

B、C、D、E處為復(fù)合鉸鏈，轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)均為2。

n

7，pL

10，pH

0

F

3n

2pL

pH

3

7

2

10

1

計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

準(zhǔn)確識(shí)別復(fù)合鉸鏈舉例

關(guān)鍵：分辨清楚哪幾個(gè)構(gòu)件在同一處用轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接12313424132312兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副1234兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副1423兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副

例

計(jì)算凸輪機(jī)構(gòu)自由度

F

3n

2pL

pH

3

3

2

3

1

2

●局部自由度

機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件所具有的僅與其自身的局部運(yùn)動(dòng)有關(guān)的自由度。

考慮局部自由度時(shí)的機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算

設(shè)想將滾子與從動(dòng)件焊成一體

F

3

2

2

2

1

1

計(jì)算時(shí)減去局部自由度FP

F

3

3

2

3

1

1(局部自由度)

1？●虛約束

機(jī)構(gòu)中不起獨(dú)立限制作用的重復(fù)約束。計(jì)算具有虛約束的機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)先將機(jī)構(gòu)中引入虛約束的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副除去。

虛約束發(fā)生的場(chǎng)合

⑴兩構(gòu)件間構(gòu)成多個(gè)運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)導(dǎo)路平行的移動(dòng)副兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)副兩構(gòu)件構(gòu)成多個(gè)接觸點(diǎn)處法線重合的高副

⑵兩構(gòu)件上某兩點(diǎn)間的距離在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持不變

未去掉虛約束時(shí)F

3n

2pL

pH

3

4

2

6

0

構(gòu)件5和其兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副E、F提供的自由度F

3

1

2

2

1即引入了一個(gè)約束，但這個(gè)約束對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不起實(shí)際約束作用，為虛約束。去掉虛約束后?3241ACBDEF5AB

CDAE

EF

F

3n

2pL

pH

3

3

2

4

1

⑶聯(lián)接構(gòu)件與被聯(lián)接構(gòu)件上聯(lián)接點(diǎn)的軌跡重合

構(gòu)件3與構(gòu)件2組成的轉(zhuǎn)動(dòng)副E及與機(jī)架組成的移動(dòng)副提供的自由度F

3

1

2

2

1即引入了一個(gè)約束，但這個(gè)約束對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不起實(shí)際約束作用，為虛約束。去掉虛約束后構(gòu)件2和3在E點(diǎn)軌跡重合3E4125ABCBE

BC=AB

EAC=90

F

3n

2pL

pH

3

3

2

4

11B342A

⑷機(jī)構(gòu)中對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱(chēng)部分

對(duì)稱(chēng)布置的兩個(gè)行星輪2

和2

以及相應(yīng)的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副D、C和4個(gè)平面高副提供的自由度F

3

2

2

2

1

4

2即引入了兩個(gè)虛約束。未去掉虛約束時(shí)F

3n

2pL

pH

3

5

2

5

1

6

1

去掉虛約束后F

3n

2pL

pH

3

3

2

3

1

2

11234ADBC2

2

虛約束的作用⑴改善構(gòu)件的受力情況，分擔(dān)載荷或平衡慣性力，如多個(gè)行星輪。⑵增加結(jié)構(gòu)剛度，如軸與軸承、機(jī)床導(dǎo)軌。⑶提高運(yùn)動(dòng)可靠性和工作的穩(wěn)定性。

注意機(jī)構(gòu)中的虛約束都是在一定的幾何條件下出現(xiàn)的，如果這些幾何條件不滿(mǎn)足，則虛約束將變成實(shí)際有效的約束，從而使機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

基本思路

驅(qū)動(dòng)桿組基本桿組

機(jī)構(gòu)由原動(dòng)件和機(jī)架組成，自由度等于機(jī)構(gòu)自由度不可再分的自由度為零的構(gòu)件組合

基本桿組應(yīng)滿(mǎn)足的條件F

3n

2pL

0

即

n

(2

3)pL

基本桿組的構(gòu)件數(shù)n

2，4，6，…基本桿組的運(yùn)動(dòng)副數(shù)pL

3，6，9，…

⑴n

2，pL

3的雙桿組(II級(jí)組)內(nèi)接運(yùn)動(dòng)副外接運(yùn)動(dòng)副R-R-R組R-R-P組R-P-R組P-R-P組R-P-P組⑵n

4，pL

6的多桿組①I(mǎi)II級(jí)組

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

有一個(gè)三副構(gòu)件，而每個(gè)內(nèi)副所聯(lián)接的分支構(gòu)件是兩副構(gòu)件。r1r2O1O2O2r2

O1高副低代

接觸點(diǎn)處兩高副元素的曲率半徑為有限值

接觸點(diǎn)處兩高副元素之一的曲率半徑為無(wú)窮大高副低代虛擬構(gòu)件虛擬構(gòu)件高副低代

例作出下列高副機(jī)構(gòu)的低副替代機(jī)構(gòu)高副低代DECBADECBA

例平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析

1.計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，并指出其中是否含有復(fù)合鉸鏈、局部自由度或虛約束；

2.該機(jī)構(gòu)如有局部自由度或虛約束，說(shuō)明采用局部自由度或虛約束的目的；

3.畫(huà)出圖示瞬時(shí)該機(jī)構(gòu)除去虛約束后的低副替代機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；取與機(jī)構(gòu)自由度數(shù)相同數(shù)目的連架桿為原動(dòng)件，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，要求畫(huà)出機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)桿組和基本桿組，并指出機(jī)構(gòu)的級(jí)別。解n

8，pL

11，pH

1，F(xiàn)

3n

2pL

pH

3

8

2

11

1

1

1。

K處為局部自由度，B處為復(fù)合鉸鏈，移動(dòng)副H、H

之一為虛約束。

高副低代14327685ABCH

GEDHKJLFI14327685ABCGEDHKLFI虛擬構(gòu)件932BCD76GHI8KL9拆分基本桿組1A45BEFII級(jí)機(jī)構(gòu)

二、平面連桿機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)基本特性

1.

四桿機(jī)構(gòu)中轉(zhuǎn)動(dòng)副成為整轉(zhuǎn)副的條件⑴轉(zhuǎn)動(dòng)副所連接的兩個(gè)構(gòu)件中，必有一個(gè)為最短桿。⑵最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。B2C2

2.急回運(yùn)動(dòng)特性

極限位置1連桿與曲柄拉伸共線極限位置2連桿與曲柄重疊共線

極位夾角

—機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件處于兩極限位置時(shí)，輸入構(gòu)件在對(duì)應(yīng)位置所夾的銳角。

工作行程(慢行程)

曲柄轉(zhuǎn)過(guò)180o

，搖桿擺角

，耗時(shí)t1，平均角速度

m1

t1

180o

180o

返回行程(快行程)

曲柄轉(zhuǎn)過(guò)180o

，搖桿擺角

，耗時(shí)t2，平均角速度

m2

t2ADB1C1

常用行程速比系數(shù)K來(lái)衡量急回運(yùn)動(dòng)的相對(duì)程度。

設(shè)計(jì)具有急回要求的機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)先確定K值，再計(jì)算

。B2C2

B1C1AD

180o-

180o+

180o

180o

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的極位夾角

180o

180o

擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的極位夾角

擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

慢行程快行程

慢行程快行程ABDC

3.傳力特性

壓力角和傳動(dòng)角

有效分力F

Fcos

Fsin

徑向壓力F

Fsin

=Fcos

角越大，F(xiàn)

越大，F(xiàn)

越小，對(duì)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)越有利。連桿機(jī)構(gòu)中，常用傳動(dòng)角的大小及變化情況來(lái)衡量機(jī)構(gòu)傳力性能的優(yōu)劣。

F

F

F

壓力角

—作用在從動(dòng)件上的力的方向與著力點(diǎn)速度方向所夾銳角。

傳動(dòng)角

—壓力角的余角。

傳動(dòng)角

出現(xiàn)極值的位置及計(jì)算C1B1abcdDA

1

2

min為

1和

2中的較小值者。

思考：對(duì)心式和偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)出現(xiàn)

min的機(jī)構(gòu)位置？傳動(dòng)角總?cè)′J角B2C2

4.死點(diǎn)位置不管在主動(dòng)件上作用多大的驅(qū)動(dòng)力，都不能在從動(dòng)件上產(chǎn)生有效分力的機(jī)構(gòu)位置，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)。這是機(jī)構(gòu)在以做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件為主動(dòng)件時(shí)所具有的一種現(xiàn)象。

=0

F

4.死點(diǎn)位置不管在主動(dòng)件上作用多大的驅(qū)動(dòng)力，都不能在從動(dòng)件上產(chǎn)生有效分力的機(jī)構(gòu)位置，稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)。這是機(jī)構(gòu)在以做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件為主動(dòng)件時(shí)所具有的一種現(xiàn)象。F

=0

連桿與曲柄在兩個(gè)共線位置時(shí)，主動(dòng)件搖桿通過(guò)連桿作用于從動(dòng)件曲柄上的力F通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心，

0

，曲柄不能轉(zhuǎn)動(dòng)。平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

理論基礎(chǔ)

點(diǎn)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)是牽連運(yùn)動(dòng)與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成

步驟●選擇適當(dāng)?shù)淖鲌D比例尺

l,繪制機(jī)構(gòu)位置圖●列出機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)參數(shù)待求點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)參數(shù)已知點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)分析矢量方程式●根據(jù)矢量方程式作矢量多邊形●從封閉的矢量多邊形中求出待求運(yùn)動(dòng)參數(shù)的大小或方向同一構(gòu)件兩點(diǎn)間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系(1)同一構(gòu)件上兩點(diǎn)間的速度和加速度關(guān)系

牽連速度相對(duì)速度ABC平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件

vCA基點(diǎn)絕對(duì)速度

1.機(jī)構(gòu)各構(gòu)件上相應(yīng)點(diǎn)之間的速度矢量方程vC

vA

vCAaC

aA

aCA

aA

aCA

aCAnt

atCA絕加對(duì)速度牽連加速度相對(duì)法向加速度相對(duì)加速度相對(duì)切向加速度移動(dòng)副中兩構(gòu)件重合點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系

(2)組成移動(dòng)副兩構(gòu)件重合點(diǎn)間的速度和加速度關(guān)系

B(

B1，B2)牽連速度相對(duì)速度絕對(duì)速度21

vB2

vB1

vB2B1aB2

aB1

aB2B1

aB2B1kr哥氏加速度相對(duì)加速度牽連加速度絕對(duì)加速度vB2B1akB2B1

c

2.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法舉例

解

1)速度分析大小方向√√水平?

選速度比例尺

v，在任意點(diǎn)p作矢量pb，使vB

v

pb。

由圖解法得到C點(diǎn)的絕對(duì)速度vC

v

pc，方向p→c。C點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)的速度vCB

vbc，方向b→c。

例

圖示平面四桿機(jī)構(gòu)，已知各構(gòu)件尺寸及vB、aB，求

2、

2及vC、vE、aC、aE。1

1

1ABCE23vBaB?pb

2

vCB

lBC

v

bc

lBC，逆時(shí)針?lè)较颉?/p>

2vCvC

vB

vCB

BC相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法舉例（速度分析續(xù)）

由圖解法得到

E點(diǎn)的絕對(duì)速度vE

v

pe，方向p→e。大小方向

可以證明：△bce∽△BCE。

E點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)的速度vEB

vbe，方向b→e。

E點(diǎn)相對(duì)于C點(diǎn)的速度vEC

vce，方向c→e。1

1

1ABCE23vBaB

2vCcpbe速度極點(diǎn)(速度零點(diǎn))速度多邊形？？√√

BE

2lBE√√

CE

2lCEvE

vB

vEB

vC

vEC相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法舉例（速度分析續(xù)）e1

1

1ABCE23vBaB

2vCcpb速度極點(diǎn)(速度零點(diǎn))速度多邊形速度影像

●

由極點(diǎn)p向外放射的矢量，代表機(jī)構(gòu)中相應(yīng)點(diǎn)的絕對(duì)速度。

●△bce∽△BCE，稱(chēng)△bce為機(jī)構(gòu)圖上△BCE的速度影像，兩者相似且字母順序一致，前者沿

方向轉(zhuǎn)過(guò)90o。

●

速度極點(diǎn)p代表機(jī)構(gòu)中所有速度為零的點(diǎn)的影像。

速度多邊形的性質(zhì)vCBbc

●

連接兩絕對(duì)速度矢端的矢量，代表構(gòu)件上相應(yīng)兩點(diǎn)間的相對(duì)速度，例如

代表

。常用相對(duì)速度來(lái)求構(gòu)件的角速度。相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法舉例（速度分析續(xù)）e1

1

1ABCE23vBaB

2vCcpb速度極點(diǎn)(速度零點(diǎn))速度多邊形速度影像

例如當(dāng)bc作出后，以bc為邊作△bce∽△BCE，且兩者字母的順序方向一致，即可求得e點(diǎn)和vE，而不需要再列矢量方程求解。

速度影像的用途

對(duì)于同一構(gòu)件，由兩點(diǎn)的速度可求任意點(diǎn)的速度。加速度分析c

2)加速度分析

由圖解法得到C點(diǎn)的絕對(duì)加速度aC

a

p

c

，方向p

→c

。

2=atCB

lBC=

a

n

c

lBC，逆時(shí)針?lè)较颉?/p>

大小方向√√水平?

22lBCC→B

BC?

選加速度比例尺

a，在任意點(diǎn)p

作矢量p

b

，使aB

ap

b

，anCB=

ab

n

。C點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)的加速度aCB

ab

c

，方向b

→c

。p

1

1

1ABCE23vBaBb

n

2aC

aC

aB

aCB

aCBnt

由圖解法得到E點(diǎn)的絕對(duì)加速度aE

ap

e

，方向p

→e

。大小方向

E點(diǎn)相對(duì)于B點(diǎn)的加速度aEB

ab

e

，方向b

→e

。

E點(diǎn)相對(duì)于C點(diǎn)的加速度aEC

ac

e

，方向c

→e

。

可以證明：△b

c

e

∽△BCE。1

1

1ABCE23vBaB

2aCc

b

p

n

？？√√

22lBEE→B

2lBE⊥BE√√

22lCEE→C

2lCE⊥CEe

加速度多邊形加速度極點(diǎn)(加速度零點(diǎn))

aE

aB

aEB

aEB

aC

aEC

aECntnt1

1

1ABCE23vBaB

2aC

加速度多邊形的性質(zhì)

●由極點(diǎn)p

向外放射的矢量，代表機(jī)構(gòu)中相應(yīng)點(diǎn)的絕對(duì)加速度。

●△b

c

e

∽△BCE，稱(chēng)△b

c

e

為△BCE的加速度影像，兩者相似且字母順序一致。

●

加速度極點(diǎn)p

代表機(jī)構(gòu)中所有加速度為零的點(diǎn)的影像。c

b

p

n

e

加速度極點(diǎn)(加速度零點(diǎn))加速度多邊形加速度影像

●連接兩絕對(duì)加速度矢端的矢量，代表構(gòu)件上相應(yīng)兩點(diǎn)間的相對(duì)加速度，如

代表

。常用相對(duì)切向加速度來(lái)求構(gòu)件的角加速度。b

c

aCB1

1

1ABCE23vBaB

2aCc

b

p

n

e

加速度影像的用途

對(duì)于同一構(gòu)件，由兩點(diǎn)的加速度可求任意點(diǎn)的加速度。

例如當(dāng)b

c

作出后，以b

c

為邊作△b

c

e

∽△BCE，且兩者字母的順序方向一致，即可求得e

點(diǎn)和aE，而不需要再列矢量方程求解。加速度極點(diǎn)(加速度零點(diǎn))加速度多邊形加速度影像六桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析（機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖）45

400400180lAB140lBC420lCD420ABCDEF123456

1

例圖示六桿機(jī)構(gòu)，已知各構(gòu)件尺寸和原動(dòng)件1的角速度

1，求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)的速度vC、vE5，角速度

2、

3及加速度aC，角加速度

2、

3。

解

(1)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖選取長(zhǎng)度比例尺

l

lAB/ABm/mm，作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。六桿機(jī)構(gòu)速度分析cABCDEF123456

1

(2)速度分析

求vC

點(diǎn)C、B為同一構(gòu)件上的兩點(diǎn)方向大小

AB

1lAB

CD?

BC?

選速度比例尺

v[(m

s)

mm]，作速度多邊形圖b

vC

v

pcm

s，方向p→c

求vE2

根據(jù)速度影像原理，在bc線上，由be2

bc

BE2/BC得e2點(diǎn)e2

vE2

v

pe2

m

s，方向p→e2p六桿機(jī)構(gòu)速度分析（續(xù)）e4(e5)ABCDEF123456

1

求vE5

點(diǎn)E4與E2為兩構(gòu)件上的重合點(diǎn)，且vE5

vE4。方向大小√√∥EF?

∥BC?選同樣的速度比例尺

v，作其速度圖

vE4

vE5

vpe4

m

s，方向p→e4

求

2

、

3

2

vCB/lBC

vbc/lBC

rad/s，逆時(shí)針

2

3

vC

/lCD

vpc/lCDrad/s，逆時(shí)針

3cbe2p六桿機(jī)構(gòu)速度分析ABCDEF123456

1

(3)加速度分析

求aC

點(diǎn)C、B為同一構(gòu)件上的兩點(diǎn)大小方向

23lCDC→D?

⊥CD√√

22lBCC→B

⊥BC?

選加速度比例尺

a，作加速度多邊形。

aC

a

p

c

m

s2，方向p

→c

c

anCc

b

p

anCBc

atCatCB

求aE2

根據(jù)加速度影像原理，在b

c

線上，由b

e

2

b

c

BE2/BC得e

2點(diǎn)。aE2

a

p

e

2

m

s2，方向p

→e

2e

2六桿機(jī)構(gòu)速度分析ABCDEF123456

1

求

2、

3

2

atCB/lBC

a

c

c/lBC

rad

s，順時(shí)針。

3

atC/lCD

a

c

c/lCD

rad

s，逆時(shí)針。c

anCc

b

p

anCBc

atCatCBe

2

平面連桿機(jī)構(gòu)的三類(lèi)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)問(wèn)題

⑴實(shí)現(xiàn)剛體給定位置的設(shè)計(jì)

⑵實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì)⑶

實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡的設(shè)計(jì)

圖解法直觀易懂，能滿(mǎn)足精度要求不高的設(shè)計(jì)，能為需要優(yōu)化求解的解析法提供計(jì)算初值。

平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)

3P3

1.實(shí)現(xiàn)剛體給定位置的設(shè)計(jì)

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)A、D點(diǎn)固定不動(dòng)，而B(niǎo)、C點(diǎn)在圓周上運(yùn)動(dòng)，所以A、D點(diǎn)又稱(chēng)為中心點(diǎn)，B、C點(diǎn)又稱(chēng)為圓周點(diǎn)。DAB1C1

1P1

2P2

剛體運(yùn)動(dòng)時(shí)的位姿，可以用標(biāo)點(diǎn)的位置Pi以及標(biāo)線的標(biāo)角

i給出。

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其鉸鏈點(diǎn)A、D為固定鉸鏈點(diǎn)。鉸鏈點(diǎn)

B、C為活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)。

剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以歸結(jié)為求平面運(yùn)動(dòng)剛體上的圓周點(diǎn)和與其對(duì)應(yīng)的中心點(diǎn)的問(wèn)題。中心點(diǎn)中心點(diǎn)圓周點(diǎn)圓周點(diǎn)B2C2B3C3

2.具有急回特性機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

有急回運(yùn)動(dòng)要求機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以看成是實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì)的一種特例。

設(shè)計(jì)步驟

行程速比系數(shù)K極位夾角

機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)其它輔助條件

有急回運(yùn)動(dòng)平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的圖解法BB140

例

設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K

1.4，搖桿長(zhǎng)度lCD已知，擺角

60

，當(dāng)搖桿處于C2D位置時(shí)，其傳動(dòng)角

40，試設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。解

=180(K1)/(K+1)=30P60

40

C2C160

DAB2ClAD

AD

l，lAB

AB

l，lBC

BC

l了解凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)

、

S、

、

S

、s、v、a、j，了解凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸rb、l、L、rr、b、e，熟練應(yīng)用反轉(zhuǎn)法原理對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。

三、凸輪機(jī)構(gòu)分析

例

圖示偏置式移動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪為一偏心圓，圓心在O點(diǎn)，半徑R

80mm，凸輪以角速度

10rad/s逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，LOA

50mm，滾子半徑rr

20mm，從動(dòng)件的導(dǎo)路與OA垂直且平分OA。⑴在圖中畫(huà)出凸輪的理論輪廓曲線和偏距圓；⑵計(jì)算凸輪的基圓半徑rb并在圖中畫(huà)出凸輪的基圓；⑶在圖中標(biāo)出從動(dòng)件的位移s、升程h和機(jī)構(gòu)該位置的壓力角

；⑷在圖中標(biāo)出從動(dòng)件從圖示位置時(shí)候上升s1后凸輪的轉(zhuǎn)角

；

⑸凸輪的轉(zhuǎn)向可否改為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)？為什么？RAO

rrs1RAO

rr解⑴凸輪的理論輪廓曲線和偏距圓；⑵rb

RLOA

rr80502050mm；rbesh

⑶從動(dòng)件的位移s、升程h和機(jī)構(gòu)該位置的壓力角

如圖示；⑷從動(dòng)件從圖示位置時(shí)候上升s1后凸輪的轉(zhuǎn)角

如圖示；⑸若凸輪改為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則在推程階段，機(jī)構(gòu)的瞬心與從動(dòng)件軸線不在同一側(cè)，將會(huì)增大推程壓力角。

s1

熟練掌握漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)參數(shù)以及斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)部分參數(shù)的計(jì)算，了解變位齒輪傳動(dòng)的概念，會(huì)計(jì)算分度圓直徑d

mz

中心距a1/2(d1

d2)m/2(z1

z2)a

acos

/cos

齒頂高

ha

ha

m

齒根高

hf

(ha

c

)m

齒全高

h(2ha

c

)m

齒頂圓直徑da

d2ha

齒根圓直徑df

d2hf分度圓齒厚s

m/2基圓齒距pb

mcos

四、齒輪機(jī)構(gòu)參數(shù)計(jì)算

例一對(duì)漸開(kāi)線外嚙合正常齒標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知傳動(dòng)比i=2，模數(shù)m=4mm，壓力角

=20

，中心距a

120mm，試求：⑴兩齒輪的齒數(shù)z1、z2；⑵兩齒輪的分度圓直徑d1、d2；⑶兩齒輪的基圓直徑db1、db2，齒頂圓直徑da1、da2和齒根圓直徑df1

、df2；

⑷兩齒輪齒頂圓壓力角

a1、

a2；⑸若兩輪的實(shí)際中心距a

127mm，模數(shù)和傳動(dòng)比均不改變，試確定較優(yōu)的傳動(dòng)類(lèi)型，并確定相應(yīng)的最佳齒數(shù)z1，計(jì)算節(jié)圓半徑r

1和嚙合角

；⑹若兩輪的實(shí)際中心距a

127mm，模數(shù)、壓力角和傳動(dòng)比均不改變，齒數(shù)與(1)的正確計(jì)算結(jié)果相同，擬采用標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，確定其螺旋角

及不根切的最少齒數(shù)zmin。

解⑴a

0.5m(z1

z2)，且z2=iz1，z1=20，z2=40⑵d1

mz1

80mm，d2

mz2

160mm，⑶db1

d1

cos

80

cos20

75.18mmdb2

d2

cos

160

cos20

150.35mm

da1

d1+2ha

80

2

1.0

4

88mmda2

d2+2ha

160

2

1.0

4

168mm

df1

d1

2hf

80

2

1.25

4

70mm

df2

d2

2hf

160

2

1.25

4

150mm⑷

a1

cos1(db1/da1)

cos1(75.18/88)31.32

a2

cos1(db2/da2)

cos1(150.35/168)26.50

解⑸正傳動(dòng)，a

r

1+r

2

r

1(1+i)

3r

1r

1

a3

42.33mm，取z1

21，r1

42mm，小齒輪取正變位

cos

1(acos

/a

)

cos

1(120

cos20

/127)

27.39

⑹

cos

1[0.5mn(z1

z2)/a

]

cos

1[0.5

4(2040)/

127]

19.11

zmin17cos3

14.34(圓整為zmin

15)

輪系的類(lèi)型輪系定軸輪系所有齒輪幾何軸線位置固定空間定軸輪系平面定軸輪系周轉(zhuǎn)輪系行星輪系(F

1)差動(dòng)輪系(F

2)復(fù)合輪系由定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系組合而成某些齒輪幾何軸線有公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

五、輪系周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

1.周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算的基本思路周轉(zhuǎn)輪系假想的定軸輪系原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)

轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)各構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變

轉(zhuǎn)化方法給整個(gè)機(jī)構(gòu)加上一個(gè)公共角速度(

H)轉(zhuǎn)化H321O1O3O2OH

H

H

1

3

2O1O3O2321

3H

2H

1H3H12O1OHO3O23H12O1OHO3O2

周轉(zhuǎn)輪系中所有基本構(gòu)件的回轉(zhuǎn)軸共線，可以根據(jù)周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)寫(xiě)出三個(gè)基本構(gòu)件的角速度與其齒數(shù)之間的比值關(guān)系式。已知兩個(gè)基本構(gòu)件的角速度向量的大小和方向時(shí)，可以計(jì)算出第三個(gè)基本構(gòu)件角速度的大小和方向。H321在轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中的角速度(相對(duì)于系桿的角速度)原角速度構(gòu)件代號(hào)周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的角速度

1H

1

H

2H

2

H

3H

3

H

HH

H

H

1

3

2

H2.

周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法求轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比iH“

”號(hào)表示轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中齒輪1和齒輪3轉(zhuǎn)向相反周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算的一般公式中心輪1、n，系桿HO1O3O2321

3H

2H

1H轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)

是轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中1輪主動(dòng)、n輪從動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)比，其大小和符號(hào)完全按定軸輪系處理。正負(fù)號(hào)僅表明在該輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中，齒輪1和齒輪n的轉(zhuǎn)向關(guān)系。

注意事項(xiàng)⑴

⑵齒數(shù)比前的“

”、“

”號(hào)不僅表明在轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中齒輪1和齒輪n的轉(zhuǎn)向關(guān)系，而且將直接影響到周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的大小和正負(fù)號(hào)。⑶

1、

n

和

H是周轉(zhuǎn)輪系中各基本構(gòu)件的真實(shí)角速度，且為代數(shù)量。i1nH行星輪系其中一個(gè)中心輪固定(例如中心輪n固定，即

n

0)

差動(dòng)輪系

1、

n

和

H三者需要有兩個(gè)為已知值，才能求解。

定義正號(hào)機(jī)構(gòu)—轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比符號(hào)為“

”。負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)—轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比符號(hào)為“

”。

2K

H型周轉(zhuǎn)輪系稱(chēng)為基本周轉(zhuǎn)輪系。既包含定軸輪系又包含基本周轉(zhuǎn)輪系，或包含多個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系的復(fù)雜輪系稱(chēng)為復(fù)合輪系。

復(fù)合輪系的組成方式串聯(lián)型復(fù)合輪系(Seriescombinedgeartrain)前一基本輪系的輸出構(gòu)件為后一基本輪系的輸入構(gòu)件封閉型復(fù)合輪系(Closedcombinedgeartrain)

輪系中包含有自由度為2的差動(dòng)輪系，并用一個(gè)自由度為1的輪系將其三個(gè)基本構(gòu)件中的兩個(gè)封閉雙重系桿型復(fù)合輪系(Combinedgeartrainwithdoubleplanetcarrier)主周轉(zhuǎn)輪系的系桿內(nèi)有一個(gè)副周轉(zhuǎn)輪系，至少有一個(gè)行星輪同時(shí)繞著3個(gè)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)

復(fù)合輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法⑴正確區(qū)分基本輪系；⑵確定各基本輪系的聯(lián)系；⑶列出計(jì)算各基本輪系傳動(dòng)比的方程式；⑷求解各基本輪系傳動(dòng)比方程式。區(qū)分基本周轉(zhuǎn)輪系的思路基本周轉(zhuǎn)輪系行星輪中心輪中心輪系桿幾何軸線與系桿重合幾何軸線與系桿重合支承嚙合嚙合

例1

圖示輪系，各輪齒數(shù)分別為z1

20，z2

40，z2

20，z3

30，z4

80，求輪系的傳動(dòng)比i1H。解區(qū)分基本輪系行星輪系

2

、3、4、H定軸輪系

1

、2組合方式串聯(lián)定軸輪系傳動(dòng)比行星輪系傳動(dòng)比復(fù)合輪系傳動(dòng)比系桿H與齒輪1轉(zhuǎn)向相反復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)算舉例42

21H3行星輪系

例2

圖示電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)減速器，已知各輪齒數(shù)分別為z1

24，z2

33，z2

21，z3

78，z3

18，z4

30，z5

78，求傳動(dòng)比i15。解區(qū)分基本輪系差動(dòng)輪系

2

2

、1、3、5(H)定軸輪系

3

、4、5組合方式封閉定軸輪系傳動(dòng)比22

13

435差動(dòng)輪系差動(dòng)輪系

2

2

、1、3、5(H)定軸輪系

3

、4、5組合方式封閉定軸輪系傳動(dòng)比差動(dòng)輪系傳動(dòng)比復(fù)合輪系傳動(dòng)比齒輪5與齒輪１轉(zhuǎn)向相同22

13

435復(fù)合輪系傳動(dòng)比計(jì)算－例6

例6圖示輪系中，已知1和5均為單頭右旋蝸桿，各輪齒數(shù)為z1

101，z2

99，z2

z4，z4

100，z5

100，n1

1r

min，方向如圖。求nH的大小及方向。

差動(dòng)輪系解區(qū)分基本輪系差動(dòng)輪系

2

、3、4、H定軸輪系

1、2、1

、5

、

5、4

組合方式封閉定軸輪系傳動(dòng)比蝸輪2轉(zhuǎn)動(dòng)方向向下1234H5

4

2

1

5n1例6（續(xù)）差動(dòng)輪系

2

、3、4、H定軸輪系

1、2、1

、5

、

5、4

組合方式封閉定軸輪系傳動(dòng)比蝸輪2轉(zhuǎn)動(dòng)方向向下蝸輪4轉(zhuǎn)動(dòng)方向向上1234H5

4

2

1

5n1例6（續(xù)）差動(dòng)輪系傳動(dòng)比差動(dòng)輪系

2

、3、4、H定軸輪系

1、2、1

、5

、

5、4

組合方式封閉1234H5

4

2

1

5n1定軸輪系傳動(dòng)比例6（續(xù)）差動(dòng)輪系傳動(dòng)比差動(dòng)輪系

2

、3、4、H定軸輪系

1、2、1

、5

、

5、4

組合方式封閉1234H5

4

2

1

5n1系桿H與蝸輪2轉(zhuǎn)向相同定軸輪系傳動(dòng)比

輪系的功能一、實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比傳動(dòng)二、實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)三、實(shí)現(xiàn)換向傳動(dòng)四、實(shí)現(xiàn)分路傳動(dòng)五、實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動(dòng)六、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)合成與分解熟練掌握考慮摩擦的機(jī)構(gòu)靜力分析以及機(jī)械系統(tǒng)等效動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算。研究機(jī)械系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，必須分析系統(tǒng)的功能關(guān)系，建立作用于系統(tǒng)上的外力與系統(tǒng)動(dòng)力參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的關(guān)系式，即機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程。

理論依據(jù)機(jī)械系統(tǒng)在時(shí)間

t內(nèi)的動(dòng)能增量

E應(yīng)等于作用于該系統(tǒng)所有外力的元功

W。

微分形式

dE

dW對(duì)于單自由度機(jī)械系統(tǒng)，只要知道其中一個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其余所有構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就可隨之求得。因此，可以把復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)化成一個(gè)構(gòu)件，即等效構(gòu)件，建立最簡(jiǎn)單的等效動(dòng)力學(xué)模型。

六、機(jī)械動(dòng)力學(xué)

機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生波動(dòng)的原因作用在機(jī)械上的外力或外力矩的變化。

機(jī)械速度波動(dòng)類(lèi)型

周期性速度波動(dòng)非周期性速度波動(dòng)

周期性速度波動(dòng)采用飛輪進(jìn)行調(diào)節(jié)，其基本原理是利用飛輪的儲(chǔ)能作用?？紤]構(gòu)件慣性力的重要性

1.考慮摩擦的機(jī)構(gòu)靜力分析速度波動(dòng)的有害影響考慮構(gòu)件慣性力的重要性對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行靜力分析考慮摩擦?xí)r，轉(zhuǎn)動(dòng)副中的反力不是通過(guò)回轉(zhuǎn)中心，而是切于摩擦圓；移動(dòng)副中的反力不是與移動(dòng)方向垂直，而是與接觸面的法向偏斜一個(gè)摩擦角。對(duì)于受力比較簡(jiǎn)單的平面連桿機(jī)構(gòu)，掌握了轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副中總反力的確定方法，就不難對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)作計(jì)及摩擦?xí)r的靜力分析。考慮運(yùn)動(dòng)副摩擦的靜力學(xué)分析例題1

例

已知機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸、各轉(zhuǎn)動(dòng)副的半徑r和當(dāng)量摩擦系數(shù)fv、作用在構(gòu)件3上的工作阻力G及其作用位置，求作用在曲柄1上的驅(qū)動(dòng)力矩Md(不計(jì)各構(gòu)件的重力和慣性力)。

解

(1)根據(jù)已知條件作摩擦圓A23GCBD41Md考慮運(yùn)動(dòng)副摩擦的靜力學(xué)分析例題1

例

已知機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸、各轉(zhuǎn)動(dòng)副的半徑r和當(dāng)量摩擦系數(shù)fv、作用在構(gòu)件3上的工作阻力G及其作用位置，求作用在曲柄1上的驅(qū)動(dòng)力矩Md(不計(jì)各構(gòu)件的重力和慣性力)。

解

(2)作二力桿反力的作用線A23GCBD41Md

14

21

23R12R32考慮運(yùn)動(dòng)副摩擦的靜力學(xué)分析例題1

例

已知機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸、各轉(zhuǎn)動(dòng)副的半徑r和當(dāng)量摩擦系數(shù)fv、作用在構(gòu)件3上的工作阻力G及其作用位置，求作用在曲柄1上的驅(qū)動(dòng)力矩Md(不計(jì)各構(gòu)件的重力和慣性力)。

解

(3)分析其它構(gòu)件的受力狀況AB1Md

14R21R41R233GCDR43A23GCBD41Md

14

21

23R12R32考慮運(yùn)動(dòng)副摩擦的靜力學(xué)分析例題1

(4)列力平衡矢量方程

G

R23

R430大小√？

？方向√√√選力比例尺

F(N

mm)作圖R43GabR23cAB1Md

14R21R41R233GCDR43A23GCBD41Md

14

21

23R12R32考慮運(yùn)動(dòng)副摩擦的靜力學(xué)分析例題1R43GabR23cAB1Md

14R21R41R233GCDR43A23GCBD41Md

14

21

23R12R32R23

F

bcN，R21

R23NMd

F

bc

lN

ml考慮運(yùn)動(dòng)副摩擦的靜力學(xué)分析例題2

例

已知機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸、各轉(zhuǎn)動(dòng)副的半徑r和當(dāng)量摩擦系數(shù)fv以及摩擦角

，作用在構(gòu)件3上的工作阻力為Fr，求作用在曲柄1上的平衡力Fb

(不計(jì)各構(gòu)件的重力和慣性力)。解

(1)根據(jù)已知條件作摩擦圓213ABC4FrFb考慮運(yùn)動(dòng)副摩擦的靜力學(xué)分析例題2

例

已知機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸、各轉(zhuǎn)動(dòng)副的半徑r和當(dāng)量摩擦系數(shù)fv以及摩擦角

，作用在構(gòu)件3上的工作阻力為Fr，求作用在曲柄1上的平衡力Fb

(不計(jì)各構(gòu)件的重力和慣性力)。解

(2)作二力桿反力的作用線213ABC4FrFb

14

21

23考慮運(yùn)動(dòng)副摩擦的靜力學(xué)分析例題2

(3)分析其它構(gòu)件的受力狀況3CFrR231ABFb

14R21R41v34

R43

例

已知機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸、各轉(zhuǎn)動(dòng)副的半徑r和當(dāng)量摩擦系數(shù)fv以及摩擦角

，作用在構(gòu)件3上的工作阻力為Fr，求作用在曲柄1上的平衡力Fb

(不計(jì)各構(gòu)件的重力和慣性力)。解

213ABC4FrFb

14

21

23考慮運(yùn)動(dòng)副摩擦的靜力學(xué)分析例題2

(4)列力平衡矢量方程

Fr

R43

R23

0大小√

？

？

方向√√√選力比例尺

F(N

mm)作圖FrabcR43R23213ABC4FrFb

14

21

233CFrR231ABFb

14R21R41v34

R43考慮運(yùn)動(dòng)副摩擦的靜力學(xué)分析例題2

(4)列力平衡矢量方程

R21

R41

Fb

0大小√？

？方向√√√

Fb=

FdaNR21dR41FbFrabcR43R23213ABC4FrFb

14

21

233CFrR231ABFb

14R21R41

R43v34力分析圖解法解題步驟

考慮摩擦的機(jī)構(gòu)靜力分析圖解法解題步驟小結(jié)

(1)準(zhǔn)確畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及各基本桿組圖；

(2)從二力構(gòu)件入手，判斷其受力狀況；

(3)判斷構(gòu)件之間的相對(duì)速度、相對(duì)角速度；

(4)根據(jù)考慮摩擦?xí)r運(yùn)動(dòng)副總反力的判定準(zhǔn)則，確定構(gòu)件之間的作用力方向；利用三力平衡條件或力偶平衡條件，確定相關(guān)構(gòu)件的受力方向；

(5)選擇合適的力比例尺

F(N

mm)，列出力平衡矢量方程，并根據(jù)該方程作構(gòu)件受力的力封閉多邊形，確定未知力的大小和方向。xy123OAB

1F3v2

2.機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型S2S1S3M1

1

v3

2

例圖示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知各構(gòu)件角速度、質(zhì)量、質(zhì)心位置、質(zhì)心速度、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,驅(qū)動(dòng)力矩為M1，阻力F3。動(dòng)能增量外力所做元功之和dW

Ndt

(M1

1

F3v3cos

3)dt

(M1

1

F3v3)dt運(yùn)動(dòng)方程

選曲柄1為等效構(gòu)件，曲柄轉(zhuǎn)角

1為獨(dú)立的廣義坐標(biāo)，改寫(xiě)公式具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的量綱

Je具有力矩的量綱

Me定義Je

等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Je

Je(

1)Me

等效力矩，Me

Me(

1，

1，t)

結(jié)論對(duì)一個(gè)單自由度機(jī)械系統(tǒng)(曲柄滑塊機(jī)構(gòu))的研究，可以簡(jiǎn)化為對(duì)一個(gè)具有等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je(

1)，在其上作用有等效力矩Me(

1，

1，t)的假想構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)的研究。

等效構(gòu)件JeO

1Me

1

xy123OAB

1F3v2S2S1S3M1

1

v3

2

概念

等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(Equivalentmomentofinertia)—等效構(gòu)件具有的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。等效構(gòu)件具有的動(dòng)能等于原機(jī)械系統(tǒng)所有構(gòu)件動(dòng)能之和。

等效力矩(Equivalentmomentofforce)—作用在等效構(gòu)件上的力矩。等效力矩所產(chǎn)生的瞬時(shí)功率等于作用在原機(jī)械系統(tǒng)上所有外力在同一瞬時(shí)產(chǎn)生的功率之和。具有等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，其上作用有等效力矩的等效構(gòu)件稱(chēng)為等效動(dòng)力學(xué)模型。

選滑塊3為等效構(gòu)件,滑塊位移s3為獨(dú)立的廣義坐標(biāo)，改寫(xiě)公式具有質(zhì)量的量綱

me具有力的量綱

Fe定義me

等效質(zhì)量，me

me(s3)Fe

等效力，

Fe

Fe(s3，v3，t)

結(jié)論對(duì)一個(gè)單自由度機(jī)械系統(tǒng)(曲柄滑塊機(jī)構(gòu))的研究，也可以簡(jiǎn)化為對(duì)一個(gè)具有等效質(zhì)量me(s3)，在其上作用有等效力Fe(s3，v3，t)的假想構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)的研究。

mev3

Fes3xy123OAB

1F3v2S2S1S3M1

1

v3

2等效構(gòu)件

概念

等效質(zhì)量(Equivalentmass)—等效構(gòu)件具有的質(zhì)量。

等效構(gòu)件具有的動(dòng)能等于原機(jī)械系統(tǒng)所有構(gòu)件動(dòng)能之和。

等效力(Equivalentforce)—作用在等效構(gòu)件上的力。等效力所產(chǎn)生的瞬時(shí)功率等于作用在原機(jī)械系統(tǒng)上所有外力在同一瞬時(shí)產(chǎn)生的功率之和。具有等效質(zhì)量，其上作用有等效力的等效構(gòu)件也稱(chēng)為等效動(dòng)力學(xué)模型。

單自由度機(jī)械系統(tǒng)等效動(dòng)力學(xué)參數(shù)的一般表達(dá)

取轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件為等效構(gòu)件取移動(dòng)構(gòu)件為等效構(gòu)件

例1

圖示推鋼機(jī)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，齒輪1、2的齒數(shù)分別為z1=20，z2=40，lAB0.1m，lBC0.25m，

90

，滑塊質(zhì)量m4

50kg，構(gòu)件1、2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為JS10.25kgm2，JS21kgm2，忽略其他構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，作用在滑塊4上的生產(chǎn)阻力Fr2000N，以齒輪1為等效構(gòu)件，求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je和等效阻力矩Mr。解等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量M112

BAS1S22C34Fr

1解等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量M112

BAS1S22C34Fr

1Je0.625kgm2

等效阻力矩