机械原理教案.docx

《机械原理教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械原理教案.docx（80页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、机械原理西北工业大学孙恒主编讲稿第一章绪论S1.-I本课程研究的对Jfc和内容/机构机M-机构综合一运动分析-机械动力学机器1. 1.构件一一运动单元（从运动角度来说不可再分割的部分以内燃机为例：活塞活塞体一活塞环滑环从运动角度讲：它是一个部件,将推力转化为整个元件的往复移动.同理可得：连杆-曲柄，机架簪构件。机构的定义：第一章绪论2. 2.机构定义（1） 1）多个构件的人为组合（2） 各构件间有确定的相对运动3. 3.机器除机构定义的二个特征外，另外能进行能朵的转换，4. 4.本课程研究的主要内容各种常用机构及粽合.机构的工作原理.运动分析,参数计算以及有关机涔动力学的一些基本知识.51-2

2、学习的目的本课程作为一门机械系的重点技术基础课,研究机械的运动、工作性能.以及机械动力学方面的基本理论.通过本课程的学习，为学习机械设计、机床、机械制造工艺及其它专业课程打下基础.本课程是Ijmi1.M.JP的一门堂点课程.第二章平面机构的结构分析平面机构：机构的各主要运动构件在同一剖面内（同一平面内），或在几个相互平行的平面内运动。本出的重点：了解机构的基本组成及自由度计算（2）机构具有确定运动的条件（3）掌握机构运动简图的育法52-2运动副及其分类1 .运动副定义：两构件比接接触弁能保证一定运动关系的联结得三要素：两构件、直接接触判别运动副的前提，Ur动联结/2 .运动副元素：构件上能修直

3、接参加接触以构成运动副的部分.就几何形状来说,不外乎点、雄、面三种形式.3 .分类*低副以副元素为面接触，引入移动副-相对运动为移动.转动副-相对运动为转动.J固定较活动校高刚-以点或线接触，引入一个约束.I入约束彷况：平面内件在二个自IJ度，即：二移一运动副约束了保留属于约束数1移I转I移海副1I转1移I移移动副22移1转回转副22转I移O刚性结构3I转2移不存在思考：为什么不存在最下斤这种情况？4 .结论：*平面构件组成运动刚只有三种形式（离、移、转）“将引入一个约束的称为一级制局部自由度对整个机构运动无关的自由度.如：凸轮机构中的滚子计算方法有两个：I）按起作用的构件数计除，把具有局部自

4、由度的构件除去2）直接计算：F-局部自由度数=实际自由度数3. 3.虚约束虚约束-对机岗0由度影响是曳复的约束另外注意：I）两个构件之间组成多个导路平行的移动副，只有个移动刚起作用.2两个构件之间组成多个轴雄1R合的转动副，只干一个转动副起作用。3）机性中传递运动不起独立作用的对称部分.其中i为i级运动副的约束数2-7空间机构的自由度计算公式：F=6n-5Ps4P,-3P、-2P：6-ZiE-P1.=解n=3.Ps=2.P4=IPi=IF=6n-5Ps-4P-3P5=(63)-(52)-(4X1)-31.=i如有公共约束(公共约束数m),则：F=(6-m)n-t(i-n)p1.-Mf1.例IO

5、*公共约束数m=4(不能浇三个轴状动和沿Z轴格动故:F=n-(5-m)P7Pt-3P$=6-4)2-3=IS2-8平面机构的组成原理、结构分类及结构分析图2-291:结构分析基本杆组：V3n-2P-Ph=O=也当全为低副时：3n-2P1.=0：.3它In的组合：n=2.P1.=3IIO1.n=4,P1.=6H1.级组n成为2的倍数，P1.应为3的倍数常用I【级组.n级组少用，更有级的杆组板少用.Ifi2-32I1.级组有5种基本形式（图2-32）川级组有3种基本形式（图233）:2-9平IM机构中的高副低代（略）“作心：第三章平面机构的运动分析3-1平面机构运动分析的目的和方法运动分析：就是时

6、机构的位移、速度和加速度进行分析，即根据原动件的运动规律,分析机构上其它构件某些点上的位移、轨迹、速度、加速度(或角位移、角加速度).目的：考虑运动是否干涉，行程是否足肋，计算惯性力，研究动态特性.方法：螃心法图解法解析法3-2速度解心及其在平面机构速度分析中的应用一、一、瞬心定义：两平面构件作相对运动时，在任一瞬时，郎可以认为它们是境某一理合点作相对转动，该弗合点称瞬时速度中心(简称瞬心)绝对瞬心.构件之一是固定的相对W心一-两个构件都是运动的二、瞬心的数目N个构件(包含机架，峋心总数K：“N(N-I)K=2三、瞬心位置的确定*如果两构件通过运动副连接在一起，螭心位理很容易直接观察确定,(图

7、3-2)两构件不直接接触.则它Q的瞬心位置要借助于“三心定理”图3-2(图3-31、K通过运动副I1.接相联的两构件的脱心*转动副：RJ3-2（八）移动副：图3-2(b)高刚接触：作纯滚动：图3-2(C)既滚动口滑动：图3-2(d)2、心定理三个彼此作平面运动的构件共有三个瞬心，必位于同一直雄上。如图33速度瞬心在机构速度分析中的应用例I图3-3铁链四杆机构，设各构件的尺寸均己知，原动件2的回转方向见图，求图示位置从动件4的角速度.解：/P为构件2、4的瞬心.处&匕=口气匕叱=FA或用匕即：两构件传动比等于该两构件的绝对瞬心(P2PN)至相对脱心P24之间即离的反比.例2图3K凸轮机构.求从动

8、件3的移动速度。过高副元素的接触点K的公法规”，则”与瞬心连筏PuP”的交点即为瞬心P”，P”即为2、3两构件的等速双合点,.vvp2j,2P1.2P21.利用断心法对机构进行速度分析虽较简便，但杆件多，瞬心多时就不方便,M心法不能用于机构的加速度分析。3.3用矢量方程图解法作机构的速度和加速度分析K矢量方程图解法的基本原理基本原理：-依据运动合成原理.矢量方程图解法乂称相对运动图解法.方法：-列出机构运动矢城方程：按方程作图求解，求速度、加速度(1.(1) 构件上两点间的速度、加速度关系(花点法)图3-3如图35,设已知各构件的尺寸及原动件I的运动规律，求各点速度和加速度。解：（1）速度分析

9、a）求C点速度匕=匕+%大小？V?方向VVy其中匕=/小，C点速度可由作图法求出,任选一点P.作速度矢量如图3-5（1）所示。b）求D点速度大小V?V?方向VVVV所以D点速度也可由作图法求出：分别过b点作直战bd事出于规段BDC点作H戏Cd垂H于城段CD两线相交得d点,连pd.即得VD同时可褥两相对速度Vr）B和V1.K的大小和方向.（VDe在速度图中方向应bfd.VDC在速度图中方向应Cd,将代衣Viw的矢Iftbd移到D点，可知构件2的-2应为逆时针方向,将代表Vx的矢求cd移到D点，也可知构件2的3?应为逆时针方向）归纳：各速度矢仪构成的图形称为速度笠边形（速度图）：P极点由P向外放射

10、的矢量代表构件相应点的绝对速度；而连接绝对速度端的矢盘代衣相对速度：bed与ZXBCD相似.字母符号的航序也一致.只是前者的位置是后拧沿3方向转过W.称Abcd为CBCDfiO;-当己知构件上两点的速度时，则该构件上其它任一点的速度便可用速度影像原理求出。构件3的求法：例：大小：=VcsIm-方向：将代衣匕W矢量的胸移至机构图的C点,根据的方向可知3为逆时针方向。（2）加速度分析a）求C点加速度=ac+a=aR+a）B+aB=f1.（+f1.D.加速度关系中也存在影像原理,因此D点的加速度也可以直接从加速度影像中求得.1 .2两构件重合点间的逑度和加速度分析.（重合点法）例如.求图3-5中构件5的角速度和角加速度.蟀：考虑构件4和5,将构件4上的D点作为牵连点，假定将构件5犷大,并把构件5上与D点柬合的点作为动点，即d为牵连点，D,为动点.I）速度分析：匕”=匕4+匕”“4大小？V?方向VVV所以D3点的速度可由作图法求出，并且3s=Vd1.Ot2）加速度分析：ats=a+3aS+DS=ai4+aDSD44aDSIH大小V?V?V方向VVVVV其中=（。；EaDi=aD1.aDSD=4,zd54（注意：木胭=3S）所以D5点的加速度也可由作图法求出。2 .用矢收方程图解法求机构的速度和加速僮例3：34统合运用瞬心法和矢状方程图解法对复杂机构进行速度分析例32求