机械基础第一至第七章教案提纲-给学生

1各章知识要点：第0章绪论一、本课程研究的对象和内容（学什么?）(一)、研究对象------机械机械其实就是“机器”和“机构的”总称，是一个比较笼统的概念。1、※机器：通过展示内燃机模型，说明机器的特征1）人为的实物组合体2）各部分之间具有确定的相对运动3）能代替或减轻人类的劳动去完成有用的机械功或转换机械能2、※机构：结合内燃机模型，说明组成机器的各机构。并通过分析得出机构只具有机器的前两个特征。3、※构件：组成机构的各个相对运动部分称为构件，构件可以是单一的整体，也可以是几个零件组成的刚性连接。是一个独立的运动单元体。4、※零件：是制造的最小单元，我们把在各种机器中经常能用到的零件叫做通用零件，在特定类型的机器中才能用到的零件称专用零件。5、部件：通常把为完成共同任务而结合起来的一组零件称为部件。注：以后各章中※部分为重点掌握内容第一章平面机构结构分析本章教学要求：1、了解机构的组成，搞清运动副、约束和自由度等基本概念；2、能绘制常用的机构运动简图；3、能计算平面机构的自由度；4、了解平面机构的组成原理和结构分析的基本知识。问题的提出：1、平面机构是如何由构件组成的？2、平面机构具有确定运动的条件是什么？3、如何将已知机构分解为原动件、机架、杆组并确定杆组级别？§1-2运动副、运动链和机构一、构件自由度：构件所具独立运动的个数（确定构件位置所需独立坐标数）。2二、※运动副：使两构件直接接触，且允许有一定相对运动的联接。运动副的作用：传递运动和力。运动副元素：接触处的几何形状，点、线、面。运动副的分类：低副、高副、空间副。§1-3平面机构运动简图在研究机构运动时，为了使问题简化，有必要撇开那些与运动无关的构件外形和运动副具体构造，仅用简单线条和符号来表示构件和运动副，并按比例定出各运动副的位置。一、机构运动简图中的运动副表示法1、两构件组成回转副：代表转动副的小圆圈的圆心必须与相对回转中心重合。2、两构件组成移动副：代表移动副的滑快的导路方向必须与移动方向一致。3、两构件组成高副：应当画出两构件接触处的曲线轮廓。二、构件表示法1、一件两副；2、一件三副三、构件分类：固定件，原动件，从动件。四、绘制机构运动简图的方法要结合课件例题、课后习题理解平面机构、偏心轴和构件表示法三个问题。§1-4※平面机构的自由度一、平面机构的自由度及其计算：机构具有独立运动的数目。HLPPnF23二、机构具有确定运动的条件：F0,且F等于原动件个数。三、计算平面机构自由度的注意事项1、复合铰链：由于齿轮、凸轮等构件习惯用外形来表示，简图上看不出构件汇交，故这种复合铰链容易被忽略。2、局部自由度：主要出现在有滚子的场合。3、虚约束：不要求深入研究，只要求理解和熟悉课上讲的几个实例。3§1-5平面机构的组成原理和结构分析一、机构组成原理原动件组：原动件+机架+两者间连接副（包含机构自由度）杆组：不可再分且自由度为零的运动链。杆组形式：二件三副、四件六副等。杆组级别：杆组运动副单闭环形式的多边形数。机构级别：杆组的最高级别数。二、※原理应用机构由原动件组依次叠加上若干基本杆组而成，依据这一准则便于对现有机构进行结构分析或改造设计新机构。三、高副低代1、原则：低带前后机构自由度、运动（瞬时状态）不变。形式：一件两副。四、典型题解析：1、（10分）计算图示机构的自由度。确定机构所含杆组的数目和级别，并判定机构的级别。机构中的原动件如图所示。BAC4FEDHG2、10分计算图示机构的自由度，图中已给定一个原动件，依据自由度数，请判断是否还需要再给定一个原动件该机构才能具有确定的运动？如需要请正确地从连架杆（与机架相连的杆件）中选定原动件做出标记,并画出拆分后该机构的杆组图。（注意：应将杆组图画到答题纸上，而不要在题签上标注。）4第二章平面机构的运动分析§2-1运动分析目的1、掌握机构运动的轨迹、位置、速度和加速度2、确定机构总体尺寸、形态3、分析动力特性、振动、冲击和噪声本章学习要求：1、用瞬心法对高、低副机构进行速度分析确定机构总体尺寸、形态；2、用图解法和解析法对二级机构进行速度分析；3、用图解法和解析法对二级机构进行加速度分析；轨迹及位置确定：依据几何图解法§2-2利用速度瞬心进行速度分析一、瞬心1、概念：做平面运动的刚体，每一瞬时其上存在一点（速度）为零，称该点为该瞬时的瞬时速度中心，简称瞬心。2、瞬心类型：绝对瞬心和相对瞬心3、瞬心性质：相对性、同速点、速度分析特性4、瞬心数目：2nC(1)/2nn5、瞬心求法：1）观察法：12，12P12，12P122）根据已知速度求：P，P，P3）※三心定理求（重点）：三件三心必共线PΙP13P23P12123vαβ5二、※瞬心应用（重点）三、典型题解析：1、（10分）图示机构中，已知AB杆长为100mm，其角速度110rad/s，BD杆长为20mm,该位置时030，请标出瞬心13P、24P，并计算件2上D点及件3的该瞬时速度D?V，3?V（注意：标示瞬心时，应将图形画在答题纸上，不要直接画在题签上。）BA3C121F4D2、（10分）图示偏置曲柄滑块机构中，已知曲柄20cmAB，偏心距10cme，连杆40cmBC，主动件曲柄逆时针匀速转动，角速度10rad/s。试求：1）请标出该时刻机构的传动角并求出其大小；2）请标出瞬心13P、24P；3）计算该时刻滑块C的速度是多少?（注意：标示瞬心时，应将图形画在答题纸上，不要直接画在题签上。）Ae21BC346第三章平面连杆机构及其设计本章学习要求：1、掌握铰链四杆机构的基本型式和应用。确立行程速比系数、压力角、传动角、死点等基本概念2、掌握铰链四杆机构中曲柄存在的条件。3、了解铰链四杆机构的演化。一、需掌握的基本概念1、平面连杆机构：是许多构件用低副连接组成的平面机构。2、铰链四杆机构：全部用回转副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构。3、※三种基本型式：1）曲柄摇杆机构：a.摇杆的急回特性：001112180180ttvvKb.死点位置（摇杆为原动件）c.压力角和传动角（输出件受力与该力作用点绝对速度方向的夹角）2）双曲柄机构；3）双摇杆机构：二、※曲柄存在的条件铰链四杆机构中是否存在曲柄，取决于机构各杆的相对长度和机架的选择。最短杆对边为机架最短杆为机架最短杆邻边为机架三、铰链四杆机构的演化通过移动副取代回转副、变更杆件长度、变更机架和扩大回转副等途径，可以得到铰链四杆机构的其他演化型式。例如曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构、双滑块机构以及偏心轮机构。机构的演化方式有多种，但都要遵循“不改变构件间的相对运动状况，而只改变构件的形状或其绝对运动的原则”。1、扩大转动副：可就曲柄与连杆组成的转动副说明。2、转动副转化成移动副。3、取不同构件为机架。四、连杆机构的设计----图解法1、设计一四杆机构,实现连杆给定位置（ppt）2、设计一四杆机构,实现连架杆预定对应位置（ppt）3、按给定的K值,综合曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构（ppt）21maxminLLLL可能有曲柄双摇杆机构双曲柄机构曲柄摇杆机构考察机架不可能有曲柄21maxminLLLL7四、典型题解析：1、（10分）图示铰链四杆机构中，所标数字代表杆长，单位为cm。试求：1）通过计算判断该机构属于铰链四杆机构中的何种类型；2）欲使该机构为曲柄摇杆机构，现调整AB杆长，试确定出AB杆长的取值范围。ABD405080C602、（10分）在图示机构中，100ABlmm，400BCCDllmm。试解答：1)判断该机构属于铰链四杆机构中的何种类型。2)若改换以CD杆为机架，该机构又属于何种类型？BCD31090A213、（10分）偏置曲柄滑块机构中，曲柄AB为原动件，其长为20cm，且逆时针匀速转动。又知连杆长BC为60cm，滑块行程速比系数2K。试求：滑块行程?sBAC8第四章凸轮机构及其设计本章学习要求：1、掌握凸轮机构的类型和应用，以及从动件常用运动规律，能判断出何时出现刚性或柔性冲击。2、熟练掌握按给定位移曲线绘制盘型凸轮轮廓的反转法。3、定性地了解选择滚子半径的原则，压力角与自锁的关系以及基园半径对压力角和曲率半径的影响。一、凸轮机构的组成：凸轮、从动件、机架二、类型：1、按形状分：盘型凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮。2、按从动件的型式分：1）尖顶从动件，磨损快。2）滚子从动件，耐磨损。3）平底从动件，传动效率高。三、从动件的运动规律1、等速运动：在开始和终止时有刚性冲击。2、等加速、等减速运动：从动件在开始、前后半程转换处、终止时能引起柔性冲击。3、简谐运动：从动件始点、终点有柔性冲击。四、※图解法设计凸轮轮廓1、已知从动件的运动规律，能熟练地运用反转法原理绘制凸轮机构。2、已知凸轮廓线，能熟练地运用反转法原理反求出从动件运动规律的位移曲线。3、已知凸轮廓线，能熟练地运用反转法原理求出当凸轮从图示位置转到某一给定角度时，从动件走过的位移。4、已知凸轮廓线，能熟练地运用反转法原理求出当凸轮从图示位置转过某一给定角度时，凸轮机构压力角的变化。5、已知凸轮廓线，能熟练地运用反转法原理求出当凸轮与从动件从某一点接触到另一点接触时，凸轮转过的角度。五、解析法设计凸轮轮廓六、设计凸轮应注意的有关问题1、压力角的校核：凸轮机构和连杆机构一样，从动件运动方向和接触轮廓法线方向（即从动件受力方向）之间所夹的锐角称为压力角。2、基圆半径对凸轮机构的影响：在其他条件都不变的情况下，基圆半径minr越小，压力角越大。3、滚子半径的选择：Trmin4、设计滚子从动件凸轮轮廓时，先将滚子中心视为尖点，作出理论廓线，在在理论廓线上画一系列滚子圆，最后作这些滚子圆的包络线得实际轮廓。实际廓线与理论廓线是一对法向等距曲线。应注意，切不可从理论轮廓上沿相应反转道路截取线段等于滚子半径取点，然后将这些点连接起来得到实际廓线，因为实际廓线与滚子的接触点并不在导路上。度量基圆半径、压力角等参数应在理论廓线上进行。9七、典型题解析：1、（10分）一偏置直动尖项从动件盘形凸轮机构如图所示。已知凸轮为一偏心圆盘，圆盘半径30mmR，几何中心为A，回转中心为O，从动件偏距10mmODe，10mmOA。凸轮以等角速度逆时针方向转动。当凸轮在图示位置，即ADCD时，试求：（1）凸轮的基圆半径0r；（2）图示位置的凸轮机构压力角；（3）图示位置的凸轮转角；（4）图示位置的从动件的位移s；（5）该凸轮机构中的从动件偏置方向是否合理，为什么？eAORBCD2、（10分）图示凸轮机构按逆时针方向转动，旋转中心为O，基圆半径015cmr，凸轮廓线是以A为圆心（A在基圆上），半径15cmR的圆弧。试求：1）凸轮推程运动角?远休止角?s近休止角?s；2）当凸轮从图示位置转过30时，从动件位移?s，从动件与廓线接触点处压力角?。10第五章齿轮机构及其设计本章学习要求：1、掌握齿廓啮合基本定律和渐开线特性，理解渐开线齿轮啮合中的啮合线、重合度和可分性等概念。知道渐开线齿轮传动的正确啮合条件和渐开线齿轮不根切的最少齿数。2、熟练掌握正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何计算。3、了解斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮的特点。能够根据教材上的公式计算它们的几何尺寸。4、初步了解变位齿轮。第一节齿轮机构的特点和类型一、特点：优点、缺点。二、类型：按照两轴的相对位置和齿向，齿轮机构可分类如下。第二节齿廓实现定角速比传动的条件一、齿轮传动的基本要求：1122(iconst常数）由于齿轮传动的转速比较高，传动比变化会产生惯性冲击，引起机器的震动和噪声。二、为了阐明一对齿廓实现定角速比的条件，我们就探讨一下角速比与齿廓间有何关系，首先引入教材中的瞬心、相对瞬心、绝对瞬心以及三心定理的概念。三、※齿廓啮合基本定律：1、公法线与连心线21OO的交点C称为节点。2、根据三心定理可得：constrrCOCOi'1'2122112，因此要求C为连心线上的定点