机械笔记-PowerPointPresentation

试卷结构考试时间180分钟，满分150分1、题型结构：1）填空题20分2）简答题20分3）分析计算题90分4）结构设计题20分2、内容结构：1）机械原理部分70分2）机械设计部分80分参考书目1、《机械原理》王知行等高等教育出版社2、《机械原理》（第4版）孙桓高等教育出版社连杆机构分析与设计唐德威2004年11月5日本章节考试大纲平面机构运动分析的解析法；平面机构速度分析的速度瞬心法；运动副中的摩擦、机械效率的计算、机械的自锁；平面机构的动态静力分析；平面四杆机构的基本形式、演化及其基本知识；平面四杆机构的设计。1、铰链四杆机构中有曲柄的条件一、基本知识与概念2、压力角与传动角最小传动角γ最大压力角α3、极位夹角4、急回运动曲柄和连杆处于两次共线位置时所夹的锐角θ在曲柄等速回转情况下，通常把摇杆往复摆动速度快慢不同的运动称为急回运动。5、行程速比系数为了衡量摇杆急回作用的程度，通常把从动件往复摆动平均速度的比值（大于1）称为行程速比系数，并用K来表示，即度从动件慢速行程平均速度从动件快速行程平均速K极位夹角为18011KK6、机构的死点位置所谓机构的死点位置就是指从动件的传动角γ=0时机构所处的位置。7、速度瞬心的定义相对作平面运动的两构件上瞬时相对速度等于零的点或者说绝对速度相等的点（即等速重合点）称为速度瞬心。又把绝对速度为零的瞬心称为绝对瞬心，不等于零的称为相对瞬心。8、机构中速度瞬心数目具有m个构件的机构，其速度瞬心的数目K为Kmm()129、机构中速度瞬心位置的确定有运动副相连接的两个构件无运动副相连接的两个构件采用三心定理10、三心定理三个作平面运动的构件的三个速度瞬心必在同一条直线上11、移动副的摩擦和自锁总反力Rij（即Fij和Nij的合力）与导路法线方向成角φ，称为摩擦角tgFNfijij结论：1）只要驱动力作用在摩擦角之外（βφ）时，滑块不能被推动的唯一原因是驱动力不够大，不能克服工作阻力，而不是自锁；2）而当驱动力P作用在摩擦角之内（βφ）时，无论P力有多么大，都不能推动滑块运动，产生自锁，称为移动副的自锁条件。12、转动副轴颈的摩擦和自锁当量摩擦系数fffv12frv摩擦圆半径若以轴颈中心O为圆心，以ρ为半径作圆，则称该圆为摩擦圆，ρ称为摩擦圆半径。对于一个具体轴颈，当其受力平衡时，总反力总是切于摩擦圆的，其方向应使Rij对轴心O之矩阻止轴颈j相对轴承i的运动，即与ωji反向。结论：1）当e=ρ时，即P力切于摩擦圆，M=Mf，轴颈作匀速转动或将开始转动；2）若当eρ时，P力在摩擦圆以外，MMf，轴颈则加速转动；3）而当eρ时，P力作用在摩擦圆以内，无论驱动力P力增加到多大，轴颈都不会转动，这种现象称为转动副的自锁。转动副的自锁条件为：驱动力作用线在摩擦圆以内，即eρ。13、机械效率输出功和输入功的比值，反映了输入功在机械中的有效利用程度，称为机械效率，通常以η表示，即WWrdWWWWWdfdfd1NNrd11NNfdNNfd称为机械损失系数理想驱动力实际驱动力理想驱动力矩实际驱动力矩理想工作阻力矩实际工作阻力矩理想工作阻力实际工作阻力14、机械自锁机器发生自锁的条件为0例1如图所示铰链四杆机构中，已知各杆长度mmlAB20mmlBC60mmlCD85mmlAD501、说明该机构为什么有曲柄，指明哪个构件为曲柄；2、以曲柄为原动件作等速转动时，是否存在急回运动，若存在，确定其极位夹角，计算行程速比系数；3、若以构件AB为原动件，试画出该机构的最小传动角和最大传动角的位置；4、回答：在什么情况下此机构有死点位置？二、例题分析解1、AB为最短杆，且其为连架杆，满足曲柄存在的一个条件：最短杆为机架或连架杆。mmllCDAB1058520mmllBCAD1105060满足曲柄存在的另一个条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和。因此，该四杆机构存在曲柄，并AB为曲柄。2、取μ=1mm/mm作摇杆CD处两极位时机构位置图AB1C1D和AB2C2D如下图所示，图中∠C1AC2=θ为极位夹角，且由图量得θ=59°，故此机构有急回运动，行程速比系数K为98.1)59180/()59180()180/()180(K3、若曲柄AB为原动件，则机构在曲柄AB与机架AD共线的两位置时存在最小传动角和最大传动角。用作图法作出机构在这两个位置DCBADCBA由图可知：55maxDCB15minDCB4、若以曲柄AB为原动件，则从动件摇杆CD与连杆BC所夹的锐角为机构的传动角γ（即∠BCD）。因不存在γ=0°的位置，故机构无死点位置。若以摇杆CD为原动件，则从动件曲柄AB与连杆BC所夹的锐角为机构的传动角γ。此时，机构存在曲柄AB与连杆BC共线两位置即传动角γ=0°的位置，故此时机构存在两个死点位置。例2设计如图所示一曲柄滑块机构，已知滑块的行程速比系数K=1.5，滑块的冲程lc1c2=50mm,导路的偏距e=20mm,求曲柄的长度lAB和连杆的长度lBC。解极为夹角3615.115.118011180KK取比例尺μl=1mm/mm如下图所示，按滑块的冲程作线段21CC过C1点作5436909021COC过C2点作549012COC得OC1与OC2的交点O。以点O为圆心，以OC1或OC2为半径作圆弧，它与直线C1C2的平行线（距离为e=20mm）相交于点A（应该有两个交点，现只取一个交点），即为固定铰链中心。由图量可得mmAClllLABBCAC6822mmAClllLABBCAC2511BClABl所以=46.5mm=21.5mm例3如图所示为一摇动导杆机构，已知该机构的原动件为构件1，且AB=a，BC=b，DE=c，AD=d，ba，BC与CE垂直。ABCDE1234试求：1、从动件3的两个极限位置（画图表示）2、机构的极位夹角θ（写出表达式）3、机构的行程速比系数K（写出表达式）FGDE3C2B1A4B1B2C1C2E1E2112233θψ解：1、机构的两个极限位置如图粉色与蓝色线的位置如示。即：AB1C1E1D与AB2C2E2D的两个位置，其画图方法如下：以D为圆心，以c为半径画圆M，由几何关系可知，E点应始终在M这个圆上。以A为圆心，以a+b为半径画圆N，则一个极限位置的C点应在N这个圆上。由几何关系可知，在此极限位置时，E点与C点应分别为这两个圆M和N公切线的切点。由于所画出的两个圆不相切，也不相交，所以E点只能在圆M的下方。由此机构原图如示的位置可知，C点只能在圆N的上方。因此，在这个极限位置时，E、C点应在圆M和N的一条内公切线上，该公切线应分别切于M圆的下方与N圆的上方，其两个切点就分别为E点和C点，记此极限位置时的E点与C点分别为E1点与C1点，并在图中以粉色线条画出。连接C1点与A点，交以A为圆心，以a为半径的圆P于B1点，连接E1点与D点，则AB1C1E1D即为一个极限位置。以A点为圆心，以b-a为半径作圆Q，则另一个极限位置的C点应在圆Q上。由几何关系可知，在此极限位置时，E点与C点应分别为这两个圆M和Q公切线的切点。由于所画出的两个圆不相切，也不相交，所以E点只能在圆M的下方。由此机构原图如示的位置可知，C点只能在圆Q的上方。因此，在这个极限位置时，E、C点应在圆M和Q的一条内公切线上，该公切线应分别切于M圆的下方与Q圆的上方，其两个切点就分别为E点和C点，记此极限位置时的E点与C点分别为E2点与C2点，并在图中以蓝色线条画出。连接C2点与A点，并延长C2A交圆P于B2点，连接E2点与D点，则AB2C2E2D即为一个极限位置。2、由图中的几何关系可知，机构的极位夹角θ=∠C2AG-∠C1AF令AF长度为e，由于ΔDFE1∽ΔAFC1，所以AFDFCBABDE1111eedbaccbadbae)(dcbaAFCBABAFC1111cos)arccos(1dcbaAFC令AG长度为f，由于ΔDGE2∽ΔAGC2，所以AGDGACDE22ffdabcacbdabe)(dacbAGACAGC22cos)arccos(2dacbAGCAFCAGC12)arccos()arccos(dcbadabc3、行程速比系数K)arccos()arccos()arccos()arccos(dcbadabcdcbadabcK例4图示的曲柄滑块机构，若已知各杆件的尺寸和各转动副的半径r，以及各运动副的摩擦系数f，作用在滑块上的水平阻力为Q，试通过对机构图示位置的受力分析（不计各构件重量及惯性力），确定作用在点B并垂直于曲柄的平衡力P的大小和方向。