重庆大学机械原理例题选集.pptx

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1、(2)AD杆长介于最短杆与最长杆之间(20mm lAD 50mm)机构有整转副的条件：20 50 lAD 40lAD 30mm最短杆最长杆曲柄摇杆机构aBbADdCcaBbADdCc整转副整转副第1页/共48页(3)AD杆为最长杆(50mm lAD 110mm)机构有整转副的条件：lAD 20 40 50最长杆最短杆lAD 70mm曲柄摇杆机构 当10mm lAD 30mm和70mm lAD 110mm时，由于不满足杆长条件，机构无整转副，为双摇杆机构。思考带导杆的四杆机构具有整转副的条件带导杆的四杆机构具有整转副的条件aBbADdCcaBbADdCc整转副整转副第2页/共48页BCAD 例例

2、2 已知铰链四杆机构ABCD，lAB 100mm，AB为原动件lBC 400mm，lCD 300mm，LAD 350mm，AD为机架，判断该铰链四杆机构的类型？用图解法求作从动件CD的最大角位移。解解 1)lAB lBC 500mm lCD lAD 650mm，转动副A、B是整转副，转动副C、D是摆转副。该机构是曲柄摇杆机构，AB是曲柄，CD是摇杆。(一)平面连杆机构的位移分析第3页/共48页C 1B 1C 2B 2C2B2C1B1C BC 2)选择适当的长度比例尺 l，在图纸上的适当位置水平画 出 机 架 AD(350 l)mm，以 D为 圆 心，摇 杆CD(300 l)mm为半径画圆。3)

3、以连杆与曲柄长度之和(lBC lAB)l (500 l)mm和连杆与曲柄长度之差(lBC lAB)l(300 l)mm为半径，以A为圆心画圆弧，与以摇杆长CD画的圆交于C1、C 1 和C2、C 2。得到四杆长度相同，但装配形式不同的两个曲柄摇杆机构ABCD和ABCD。AD极位夹角 摇杆摆角 第4页/共48页 例例3 已知摆动导杆机构导杆的摆角 60，机架lAD 300mm，求作该机构的机构运动简图，并计算其行程速度变化系数K之值。解解 1)在图纸上选择合适的位置作导杆摆角C DC =，得导杆摆动中心铰链位置D。2)过D作 C DC 的角平分线Da，选择适当的 l，在角平分线上作DA(lAD l

4、)mm，得曲柄AB的转动中心铰链位置A和曲柄长度lAB AB l 150mm。导杆长度应大于300 150 450mm。作出机构运动简图。a 3)极位夹角 60，行程速度变化系数 K=2。DC C B B A第5页/共48页B2C2 例例4 已知偏置式曲柄滑块机构偏距为e，曲柄与连杆长度分别为lAB、lBC，求作该机构的极位夹角 和滑块行程H。解解 1)在图纸上合适的位置确定曲柄转动中心的位置A，选择适当的长度比例尺 l作与A的距离为e l的导轨直线dd 。H 2)以A为圆心，以(lBC lAB)l和(lBC lAB)l为半径画圆弧，与直线dd 分别交于C1点和C2点。作出机构运动简图。C1A

5、C2 H=C1C2 lC1B1eAdd 第6页/共48页123465P24P13P15P25P26P35例例5 求图示六杆机构的速度瞬心。求图示六杆机构的速度瞬心。(2)直接观察求瞬心直接观察求瞬心(3)三心定理求瞬心三心定理求瞬心P46P36123456P14P23P12P16 P56P45解解 瞬 心 数 N 6(6 5)2 15 (1)作瞬心多边形圆P34 第7页/共48页例例6 图示铰链四杆机构，主动件2以 2沿顺时针方向转动，求机构在图示位置时构件4的角速度 4、3 4及C点速度vC的大小。P24 解解 瞬心数 N 4(4 3)2 6 直接观察求出4个瞬心 用三心定理确定其余2个瞬心

6、P12、P23、P13 P14、P34、P13P13 P12、P14、P24 P23、P34、P24P24 2341 2ABCDP13P12P23P34P14第8页/共48页例例6 图示铰链四杆机构，主动件2以 2沿顺时针方向转动，求机构在图示位置时构件4的角速度 4、3 4及C点速度vC的大小。瞬心P24的速度 解解 机构的传动比 机构的传动比等于主动件2与从动件4的绝对瞬心(P12，P14)至其相对瞬心(P24)之距离的反比。P242341 2ABCDP13vP24P12P23P34P14第9页/共48页例例6 图示铰链四杆机构，主动件2以 2沿顺时针方向转动，求机构在图示位置时构件4的角

7、速度 4、3 4及C点速度vC的大小。公式的推广公式的推广 平面机构中任意两构件平面机构中任意两构件i与与j的角速度关系的角速度关系P242341 2ABCDP13vP24P12P23P34P14 C点的速度即为瞬心点的速度即为瞬心P34的速度的速度第10页/共48页例例7 已知凸轮转速 1，求从动件速度v2。解解 瞬心数 N 3(3 2)2 3 (1)直接观察求出P13、P23(2)根据三心定理和公法线n n求瞬心P12的位置(3)瞬心P12的速度 v2 vP12 l(P13P12)1长度P13P12直接从图上量取。P23 1123P13nnP12v2第11页/共48页 用瞬心法解题步骤用瞬

8、心法解题步骤 绘制机构运动简图绘制机构运动简图 确定瞬心位置确定瞬心位置 求构件绝对速度求构件绝对速度v 或角速度或角速度 瞬心法的优缺点瞬心法的优缺点 适合于求简单机构的速度，机构复杂时因瞬心数急剧增适合于求简单机构的速度，机构复杂时因瞬心数急剧增加而使求解过程复杂加而使求解过程复杂 有时瞬心点落在纸面外，造成求解困难有时瞬心点落在纸面外，造成求解困难 不能用于机构加速度分析不能用于机构加速度分析第12页/共48页45 400400180lAB 140lBC 420lCD 420ABCDEF123456 1 图示六杆机构，已知各构件尺寸和原动件1的角速度 1，求机构在图示位置时的速度vC、v

9、E5，加速度aC、aE5，角速度 2、3及角加速度 2、3。解解(1)作机构运动简图 选取长度比例尺 l lAB/AB m/mm，作出机构运动简图。第13页/共48页cABCDEF123456 1 (2)速度分析求求vC 点C、B为同一构件上的两点大小 方向 1lAB AB CD?BC?选速度比例尺 v(m s)mm，作速度多边形图b vC v pc m s，方向pc 求求vE2 根据速度影像原理，在bc线上，由be2 bc BE2/BC得e2点e2 vE2 v pe2 m s，方向pe2p第14页/共48页e4(e5)ABCDEF123456 1求求vE5 点E4与E2为两构件上的重合点大小

10、 方向EF?BC?选同样的速度比例尺 v，作其速度图 vE4 vE5 vpe4 m s，方向pe4 求求 2 、3 2 vCB/lBC vbc/lBC rad/s，逆时针 2 3 vC/lCD v pc/lCD rad/s，逆时针 3cbe2p第15页/共48页anCc ABCDEF123456 1(3)加速度分析 求求aC 大小 方向 23lCDCD BC?2 3?CD 21lABBA 22lBCCB aC a p c m s2，方向p c 求求aE2 根据加速度影像原理，在b c 线上，由b e 2 b c BE2/BC得 e 2点aE2 a p e 2 m s2，方向p e 2c b e

11、 2atCatCBp anCBc 选加速度比例尺 a(m s2)mm，作加速度多边形图第16页/共48页e 4(e 5)k ABCDEF123456 1求求aE5 大小 方向?EF BC?2 3 2 2vE4E2BC 选同样的加速度比例尺 a，作其加速度图 aE5 aE4 a p e 4 m s2，方向p e 4 求求 2 2、3 3 2 atCB/lBC a c c/lBC rad s，顺时针anCc c b e 2atCatCBp anCBc 2 3 atC/lCD a c c/lCD rad s，逆时针 3e2e4第17页/共48页例例8图示六杆机构，已知：lAB=80mmlBC=260

12、mmlCD=300mmlDE=400mmlEF=460mm 1=40rad/s，逆时针转动求该机构在一个运动循环中180mmC3 11A6BED 190mm 242F5 4 3sF、vF、aF、2、3、4、2、3、4第18页/共48页解解(1)建立坐标系(2)拆分杆组，确定计算步骤原原动动件件曲曲柄柄1、机机架架6，驱动杆组，驱动杆组构件构件2、3，RRR组组构件构件4、5，RRP组组(3)确定装配模式(4)画出计算流程图，编制计算程序。Oyx180mmC3 11A6BED 190mm 242F5 4 3第19页/共48页等效动力学参数例题1 例例 1 图示机床工作台传动系统，已知各齿轮的齿数

13、分别为：z1=20，z2 60，z2 20，z3 80。齿轮3与齿条4啮合的节圆半径为r 3，各轮转动惯量分别为J1、J2、J2 和J3，工作台与被加工件的重量和为G，齿轮1上作用有驱动力矩M1，齿条的节线上水平作用有工作阻力Fr。求以齿轮1为等效构件时系统的等效转动惯量和等效力矩。132r 32 M1Fr4 解解 等效转动惯量等效转动惯量第20页/共48页例题（续）代入已知值等效驱动力矩Md M1，整个传动系统的等效力矩为 系统的等效转动惯量为常数，高速运动构件的转动惯量在等效转动惯量中占的比例大。等效阻力矩为132r 32 M1Fr4第21页/共48页 例例1 已知机构各构件的尺寸、各转动

14、副的半径r和当量摩擦系数fv、作用在构件3上的工作阻力G及其作用位置，求作用在曲柄1上的驱动力矩Md(不计各构件的重力和惯性力)。MdBAGABCD1234Md 14 21 23G FR21FR41FR23FR43 14 34 34FR12FR32解解 根据已知条件作摩擦圆 作二力杆反力的作用线 分析其它构件的受力状况第22页/共48页FR23 cl GbaFR43解解 根据已知条件作摩擦圆 作二力杆反力的作用线 分析其它构件的受力状况 列力平衡向量方程大小大小?方向方向 选比例尺选比例尺 F(N mm)作图作图FR23 F bcMd=F bc l FR21 FR23MdBAGABCD1234

15、Md 14 21 23G FR21FR41FR23FR43 14 34 34FR12FR32第23页/共48页21 3 ABC 4 例例2 已知机构各构件的尺寸、各转动副的半径r和当量摩擦系数fv、作用在构件3上的工作阻力Fr，求作用在曲柄1上的平衡力Fb 的大小(不计各构件的重力和惯性力)。解解 根据已知条件作摩擦圆 作二力杆反力的作用线 14Fr 21 23Fbv3490 FR23FR21FR41FR43 FR12FR32 分析其它构件的受力状况第24页/共48页 解解 根据已知条件作摩擦圆 作二力杆反力的作用线 分析其它构件的受力状况dFbcFR23FR21FR41FR43Frba 列出

16、力平衡向量方程大小大小?方向方向 选比例尺选比例尺 F(N mm)作图作图大小大小?方向方向 Fb=F da21 3 ABC 4 14Fr 21 23Fbv3490 FR23FR21FR41FR43 FR12FR32 第25页/共48页1DA3O2F 解解若总反力FR23与摩擦圆相割，则夹具发生自锁。FR23Bss1 自锁条件 s s1 在直角 ABC中Cs1 AC ACB (Dsin )2 在直角 OEA中Ees OEEO esin()称为楔紧角。反行程自锁条件esin()(Dsin)2 例例 9 已知偏心夹具的几何尺寸，偏心轴颈的摩擦圆半径为，摩擦角为，分析该夹具反行程的自锁条件。第26页

17、/共48页 简单机械传动效率计算步骤 确定总反力的实际作用方向；建立力分析方程，确定驱动力及其它力；由 0 0求理想机械驱动力P P0 0，确定正行程效率；用 代替，确定反行程时力的关系式；由 0 0求理想机械生产阻力P P0 0，确定反行程效率 ；自锁条件由驱动力位于摩擦角内(移动副)或位于摩擦圆内(转动副)确定。机构静力分析图解法解题步骤小结 准确画出机构运动简图及各基本杆组图；从二力构件入手，判断其受力状况；判断构件之间的相对速度、相对角速度；根据考虑摩擦时运动副总反力的判定准则，确定构件之间的作用力方向；利用三力平衡条件或力偶平衡条件，确定相关构件的受力方向；选择合适的力比例尺 F F

18、(N(N mm)mm)，列出力平衡向量方程，并根据该方程作构件受力的力封闭多边形，确定未知力的大小和方向。第27页/共48页【教师例5-1】已知z1=100,z2=101,z2=100,z3=99，求求iH1。【解】若 z3=100H与1转向相同。H与1转向相反。1223H第28页/共48页【解解】1(25)2(30)3(30)24(90)3(20)n1n4(25)H【教师例教师例5-2】已知主动轮已知主动轮1的转速为每分钟的转速为每分钟1转转、主、主动轮动轮4的转速为每分的转速为每分2转转，转向如图所示。试求输出构，转向如图所示。试求输出构件件H的转速和转向。的转速和转向。第29页/共48页

19、【教师例教师例5-3】：已知：已知 z1=z2=z3,求求 i1H。1123H【解解】1与与H转向相同转向相同第30页/共48页【教师例教师例5-4】计算图示轮系传动比计算图示轮系传动比 i16。【解解】1.区分轮系区分轮系12 组成定轴轮系；组成定轴轮系；2345(h)组成周转轮系；组成周转轮系；56 组成定轴轮系。组成定轴轮系。2h654321第31页/共48页2.列方程列方程3.联立求解。联立求解。i16 0，1与与6转向相反。转向相反。2h654321第32页/共48页【例例5-5】已知已知 z1=26，z2=50，z2=18，z3=94，z3=18，z4=35，z5=88,求传动比求

20、传动比i15 。【解解】1-2-2-3-5(H)组成差动轮系；组成差动轮系；1.区分轮系区分轮系3-4-5 组成定轴轮系。组成定轴轮系。1543223第33页/共48页2.2.列方程列方程差动轮系：差动轮系：定轴轮系：定轴轮系：3.联立求解1、5转向相同。1543223第34页/共48页531234【教师例教师例5-6】已知已知z1=35，z3=97，z3=35，z5=97，求传，求传动比动比i15 。【解解】1-2-3-5 组成差动轮系；组成差动轮系；1.区分轮系区分轮系3-4-5 组成定轴轮系。组成定轴轮系。第35页/共48页2.列方程差动轮系：定轴轮系：3.联立求解531234第36页/

21、共48页【教师例教师例10-1】图示轮系各构图示轮系各构件的质心均在其转轴上，件的质心均在其转轴上，3轮有轮有3个，轮个，轮1上作用有驱动力矩上作用有驱动力矩M1，轮轮4上作用有阻力矩上作用有阻力矩M4，又知各，又知各构件的齿数和转动惯量，以构件构件的齿数和转动惯量，以构件1为等效构件，求为等效构件，求Je 及及Me。【解解】1.求求Je42213第37页/共48页42213第38页/共48页2.求求Me：第39页/共48页Mer【例教师例教师10-2】牛头刨床牛头刨床：切削行程：切削行程H=0.5m，切削，切削力力F=4000N，切削行程对应的曲柄转角，切削行程对应的曲柄转角 1=1.2 (

22、K=1.5)，曲柄角速度曲柄角速度=8.38，若飞轮装在曲柄上，若飞轮装在曲柄上，电机的等效力矩为常数，求电机的等效力矩为常数，求JF 。T 内内:Med的功的功=Mer的功的功【解解】切削功切削功=Mer 的功的功Medff1.2 T=2 M 第40页/共48页总结总结任何情况下任何情况下:Me的功的功=所有外力功所有外力功=剩余功剩余功=E。T内内:Med的功的功=Mer的功。的功。盈盈(亏亏)功是指功是指Med 曲线与曲线与Mer曲线所夹的面积。曲线所夹的面积。最大盈亏功是剩余功曲线最大值与最小值的差最大盈亏功是剩余功曲线最大值与最小值的差:W=Amax-Amin。飞轮计算的飞轮计算的3

23、个简化个简化:忽略系统忽略系统Je中的变量部分甚至常量部分中的变量部分甚至常量部分;m=(max-min)/2;Me不是不是 的函数。的函数。第41页/共48页MdFR 1324【教师例教师例12-1】已知机构简图、各摩擦角已知机构简图、各摩擦角、摩擦园摩擦园半径半径、阻力阻力FR。试画出各运动副静力图。试画出各运动副静力图。第42页/共48页 21 23MdFR 1324【解解】1.1.从从二力杆（连杆）入手，二力杆（连杆）入手，注意拉压杆。注意拉压杆。第43页/共48页 21 23MdFR 1324 21 23MdFR1324第44页/共48页MdFR 1324R12R322.分析滑块，注

24、意分析滑块，注意三力汇交三力汇交。90o+R43 34R41【解解】1.从二力杆（连杆）入手，从二力杆（连杆）入手，注意拉压杆注意拉压杆。3.分析曲柄，注意分析曲柄，注意力偶平衡力拒力偶平衡力拒。第45页/共48页MdFR 4231 21 23V34R41R12R32R43第46页/共48页321 1、MdFR 【教师例教师例12-2】图示平底摆动从动件盘状凸轮机构的图示平底摆动从动件盘状凸轮机构的凸轮为圆盘，摩擦圆、摩擦角、驱动力矩凸轮为圆盘，摩擦圆、摩擦角、驱动力矩Md、阻力、阻力FR如图所示。试画出图示机构的静力分析图。如图所示。试画出图示机构的静力分析图。R12R32R31【解解】第47页/共48页感谢您的观看！第48页/共48页