哈工大机械原理总结课电子教案(焦映厚)

1机械原理总结课教案主讲焦映厚2014年6月6日21.机构的组成要素；2.机构自由度的计算；3.机构自由度的意义及机构具有确定运动的条件；4.平面机构的组成原理。本章重点要求掌握的内容机构自由度的计算第二章机构的结构分析3一、基本知识与概念1、研究机构结构的目的2、机构的组成要素3、构件4、构件与零件的区别5、运动副6、运动副元素7、约束8、运动链9、开式运动链与闭式运动链10、机构4一、基本知识与概念11、机架12、主动件（原动件）13、从动件14、运动副的分类15、机构运动简图16、机构示意图17、机构自由度的含义18、平面机构自由度计算公式（平面机构的结构公式）19、机构自由度、机构原动件的数目与机构运动的关系5一、基本知识与概念20、机构具有确定运动的条件21、计算机构自由度时应注意的事项22、基本杆组（阿苏尔杆组）23、平面机构的组成原理24、基本杆组的分类25、平面机构的结构分类26、平面机构的结构分析6二、例题分析ADECHGFIBK123456789例1如图所示，已知：DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，且相互平行；DH=EI，且相互平行。计算此机构的自由度(若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。7ADECHGFIBK123456789局部自由度复合铰链虚约束1111283231;11;8HHLPPnFPPnL8ADECHGFIBK123456789局部自由度复合铰链虚约束1111283231;11;8HHLPPnFPPnL9二、例题分析例2计算下图所示机构自由度(若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。456789JHGIABCD123EF111128323HLPPnF10二、例题分析例2计算下图所示机构自由度(若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。456789JHGIABCD123EF111128323HLPPnF11二、例题分析123456789例3计算下图所示机构的自由度。并确定机构的杆组及机构的级别。32392131LHFnPP12二、例题分析23456789112345678913二、例题分析7AC12B3EFGHI56D例4计算下图所示机构自由度(若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。147AC12B3DEFGHI456局部自由度虚约束118263231;8;6HHLPPnFPPnL15二、例题分析C21AB67891011GHIJKLEDF345例5如图所示,已知HG=IJ，且相互平行；GL=JK，且相互平行。计算此机构的自由度(若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。161111283231;11;8HHLPPnFPPnLC21AB67891011GHIJKLEDF345局部自由度复合铰链虚约束17二、例题分析例6计算图示机构的自由度(若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出）。1234567CEABD32372101LHFnPP181）平面机构速度分析的速度瞬心法；2）运动副中的摩擦、机械效率的计算、机械的自锁；3）平面四杆机构的基本形式、演化及其基本知识；4）平面四杆机构的设计。第三章连杆机构分析与设计本章重点要求掌握的内容瞬心法；四杆机构基本概念；考虑摩擦机构的受力分析；四杆机构设计。19一、基本知识与概念1、平面四杆机构的基本类型2、平面四杆机构的演化方法3、铰链四杆机构中有曲柄的条件20一、基本知识与概念4、压力角与传动角cos()cos()minmaxbcdabcbcadbc22222222minminminmax18021一、基本知识与概念5、极位夹角18011KK22一、基本知识与概念6、急回运动23一、基本知识与概念7、行程速比系数8、机构的死点位置9、速度瞬心的定义10、机构中速度瞬心数目11、机构中速度瞬心位置的确定12、三心定理24一、基本知识与概念13、移动副的摩擦和自锁25一、基本知识与概念14、转动副轴颈的摩擦和自锁2615、平面四杆机构的设计（1）函数机构的设计RRR1203000cos()cos()cos[()()]27（2）按从动件急回运动设计四杆机构28（2）轨迹机构的设计UVW222Ugxdyxyeaexxdygc[()cossin]()[()]22222222Vgxdyxyeaeyxdygc[()sincos]()[()]22222222Wgexxdydy22sin[()cot]arccos[()/]egbge222229二、例题分析例1如图所示铰链四杆机构中，已知各杆长度为：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？mmlAB20mmlBC60mmlCD85mmlAD5030二、例题分析2221()cos2cdbaADCcd2222()cos2cdbaADCcdmax21ADCADC2212max2cosCCcccc22212()()cos2()()babaCCbaba222min222max()cos2()cos2bcdabcbcadbcminminminmax180180180K31二、例题分析例题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。32二、例题分析11801KKabAC1abesinsinsin1HACsin22eHabcos)(2)()(22222abababH21)sincos1(212HeHa121cos12()2sinHebH33CDl3090ABlBCl例题如图所示，设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD的行程速比系数K=1，摇杆的长度150mm，摇杆的极限位置与机架所成的角度=和，求曲柄的长度和连杆的长度34315060tancd222222300)3150(150dcab2222222cos303150(1503)215015031502bacdcd＝300ba150ba－75amm225bmm解法（1）解法（2）35二、例题分析例4图示的曲柄滑块机构，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。36二、例题分析例5如下图所示的齿轮连杆机构中，已知构件1的角速度为ω1，利用速度瞬心法求图示位置构件3的角速度ω3。15432137二、例题分析13P12P1543215P14P45P34P35P23P112345131131531335PvPPPP3113151335/PPPP38二、例题分析例6在下图所示夹具中，已知偏心盘半径R，其回转轴颈直径d，楔角λ，尺寸a，b及l，各接触面间的摩擦系数f，轴颈处当量摩擦系数fv。试求：1.当工作面需加紧力Q时，在手柄上需加的力P；2.夹具在夹紧时的机械效率η；3.夹具在驱动力P作用下不发生自锁，而在夹紧力Q为驱动力时自锁的条件。39二、例题分析401)从动件运动规律的选择和凸轮轮廓的设计原理；2)尖顶、滚子直动从动件盘形凸轮设计；3)尖顶、滚子摆动从动件盘形凸轮设计；4)平底直动从动件盘形凸轮设计；5)盘形凸轮基本尺寸的确定。本章重点要求掌握的内容反转法及凸轮机构的设计第四章凸轮机构及其设计41一、基本知识与概念1、凸轮基圆2、偏距3、偏距圆4、从动件行程5、从动件推程6、从动件回程7、从动件远(近)休程8、刚性冲击9、柔性冲击10、无冲击42一、基本知识与概念11、凸轮轮廓设计的基本原理12、凸轮的理论轮廓13、凸轮的工作轮廓（实际轮廓）14、凸轮机构的压力角及其许用值15、直动从动件盘形凸轮机构16、摆动从动件盘形凸轮机构17、平底直动从动件盘形凸轮机构18、凸轮机构的压力角与基圆半径的关系19、偏置凸轮机构的偏置方向的确定43二、例题分析例1图示直动滚子盘形凸轮机构，其凸轮实际廓线为一以C点为圆心的圆形，O为其回转中心，e为其偏距，滚子中心位于B0点时为该凸轮的起始位置。试画图（应有必要的说明）求出：1、凸轮的理论轮廓；2、凸轮的基圆；3、凸轮的偏距圆；eCOB2B0B1ω44二、例题分析4、当滚子与凸轮实际廓线在B1点接触时，所对应的凸轮转角φ1；5、当滚子中心位于B2点时，所对应的凸轮机构的压力角α2及从动件推杆的位移（以滚子中心位于B0点时为位移起始参考点）；6、凸轮的最大压力角αmax。45二、例题分析AMeCOB2B0B1ωAPMeCOB2B0B1ω1.2.46二、例题分析NAPMeCOB2B0B1ωFEAMeCOB2B0B1φ1ω3.4.47二、例题分析HGFEDNAPMeCOα2B2B0B1φ1ωQIsωφ1B1B0B2OCe2maxmin5.6.481)齿廓啮合基本定律、共轭齿廓的形成、渐开线的性质；2)渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算；3)渐开线齿廓的加工原理、根切与变位；4)一对渐开线齿轮的啮合传动；5)斜齿圆柱齿轮传动。本章重点要求掌握的内容直齿圆柱齿轮传动的几何参数的计算第五章齿轮机构及其设计49一、基本知识与概念1、齿廓啮合基本定律2、节点3、节圆4、共轭齿廓5、渐开线的形成6、渐开线的性质7、渐开线的方程8、渐开线函数KKKKbKrrtan=invcos/=kKKKtan=50一、基本知识与概念9、渐开线齿廓啮合传动的特点10、齿轮的各部分名称齿顶圆，齿根圆，齿厚，齿槽宽，齿距(周节)，分度圆，齿顶高，齿根高，全齿高。51一、基本知识与概念11、渐开线齿轮的基本参数齿数Z；模数m；分度圆压力角；齿顶高系数；径向间隙系数。ha*,.1025c*3.0c,8.0**ah正常齿标准：短齿标准：*ah*c52一、基本知识与概念12、渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸可参见CAI或教材中的渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸公式表。53一、基本知识与概念13、渐开线齿廓的加工原理54一、基本知识与概念13、渐开线齿廓的加工原理b）变位齿轮加工：55一、基本知识与概念14、渐开线齿轮加工中的几个问题根切产生的原因：56一、基本知识与概念14、渐开线齿轮加工中的几个问题用齿条刀加工渐开线标准齿轮不产生根切的最少齿数zmin为：当、=20°时，zmin=17。因此，齿数小于17的渐开线标准齿轮会产生根切。zhamin*sin22ha*157一、基本知识与概念14、渐开线齿轮加工中的几个问题避免根切的方法：不产生根切的最小变位系数xmin：避免根切的方法可有：a）选用的齿数；b）采用的变位齿轮；c）改变齿形参数，如减小或加大均可使zmin减小，以避免根切，但是这要更换刀具，增加生产成本，故不宜采用。xhzzzamin*minmin()minzzminxxha*58一、基本知识与概念14、渐开线齿轮加工中的几个问题避免根切的方法可有：1.当zzmin时，为了避免根切，必须采用正变位，即x0；2.当zzmin时，允许有一定的负变位(x