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1、华中科技大学,机 械 原 理复 习题型：设计（创新设计）计算（自由度 齿轮 轮系）慨念（是非 简答，连杆 凸轮 齿轮 机构平衡 飞轮）,华中科技大学,0 绪论：,机构的组成要素（构件和运动副）,1 平面机构具有确定运动的条件,机构自由度数 F1原动件数目等于机构自由度数F.,机械、机器、机构定义机械系统特点，设计的原则,华中科技大学,2 连杆机构及其设计,基本机构,华中科技大学,3 凸轮机构及其设计,华中科技大学,4 齿轮机构及其设计,华中科技大学,5 齿轮系及其设计,华中科技大学,6 其他机构,间歇机构的种类及特点锁止弧的作用,槽轮机构,机构的组合的概念螺旋机构与万向联轴节的特点,棘轮机构动
2、停比的调节方法,华中科技大学,执行机构运动规律设计方法及机构的运动循环图的作用举例说明：采用不同的功能原理，必然导致采用不同的工艺动作工艺动作设计的 不相同，设计出的机构运动方案也就不相同；不同的机构可实现同一工艺动作，满足同样的使用要求；采用不同的工艺动作，可满足相同的功能原理。,7 机构系统运动方案设计,华中科技大学,机构选型,1）满足工艺动作及其运动规律的要求。高副机构、低副机构、注意约束在机构中的作用、适当设置调整环节。2）机构的运动链要短。3）机构的传力性能要好。传动角（压力角）、防止自锁、惯性力平衡。4）动力源的选择应有利于简化机构和改善运动质量。电机（交流电机、直流电机、伺服电机
3、、步进电机、交流变频电机）、内燃机、液压马达、气动马达。,8 机构创新设计,华中科技大学,机构构型的创新设计方法,机构构型的变异创新设计机构的扩展机构局部结构的改变机构的移植与模仿,华中科技大学,基于组成原理的机构创新设计,基本杆组：把机构中最后不能再拆的自由度为零的构件组称为机构的基本杆组。,平面机构的高副低代,拆分基本杆组方法除去局部自由度、虚约束，计算机构的自由度，指定主动件。拆杆组。先试拆级杆组，如不可能，再试拆杆组。杆组的增减不应改变机构的自由度。根据所拆杆组的最高级别，确定该机构的级别。,机构的结构分析就是将已知机构分解为主动件、机架和基本杆组。,华中科技大学,9 机构系统的动力学
4、设计,绕定轴转动的构件，在运动中所产生的惯性力和惯性力矩可以在构件本身加以平衡。而对机构中作往复运动和平面复合运动的构件，在运动中产生的惯性力和惯性力矩则不能 在构件本身加以平衡，必须对整个机构设法平衡。,机构平衡的原理：在对机构进行平衡时，就是运用增加平衡质量的方法使机构的质心 S落在机架上并且固定不动。完全平衡是使机构的总惯性力恒为零。为此需使机构的质心恒固定不动，而达到完全 平衡的目的。措施：利用机构对称平衡;利用平衡质量平衡,完全平衡与部分平衡的特点与应用,机构平衡,华中科技大学,飞轮转动惯量的计算,当 过小时，JF很大，飞轮过于笨重当Nmax及 一定时，JF与 2m成反比，因此飞轮应
5、尽量安装在高速轴上，以减小JF。最大盈亏功的求法,周期性速度波动的调节方法（安装飞轮）机械出现盈功时，飞轮以动能的形式存储能量；机械出现亏功时，飞轮释放其存储的能量。,机构具有确定运动,因为主动件数等于机构自由度数F。,第一章机构确定运动条件,F=372 9 1=2,题1-2(a),机构具有确定运动,因为主动件数等于机构自由度数F。,F=362 8 1=1,题1-2(b),F=39212 2=1,题1-3：,F=3527=1,F=39212 2=1,题1-3：,F=3527=1,题1-3：,F=38211 1=1,(f)F=3527=1,第二章连杆机构,2-2（1）曲柄摇杆机构AB的尺寸范围:
6、0lAB15mm,（2）双曲柄机构AB的尺寸范围:45lAB55mm,（3）双摇杆机构AB的尺寸范围:15lAB45mm,55 lAB115mm,2-4（1）机构有急回特性，因为滑块是往复运动，0，前提 是AB等速转动，滑块工作行程，AB转1=180+，滑块回程，AB转2=180，滑块回程速度大于滑块工作行程速度。,（2）滑块的工作行程方向是正确的，如上所说有急回，另外机构的最大压力角在回程。,习题3-8,题3-9(a)：改为=60,若使从动件位移为S时，求 凸轮转过的转角。,齿轮思考题,手动剃须刀采用了齿轮传动吗?是增速还是减速?,非圆齿轮是匀速转动吗?,洗衣机中有齿轮传动吗?用在何处?,汽
7、车有那些地方用了齿轮传动,例 已知一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮的参数为：z1=40,z2=60,m=5mm，=20,h*a=1,c*=0.25。(1)求这对齿轮标准安装时的重合度；(2)若将这对齿轮安装得刚好能够连续传动，求这时的啮合角；节圆半径r1和r2；两轮齿廓在节圆处的曲率半径1和2。,解：分析：a)标准齿轮标准安装时，啮合角等于压力角。由此可求出重合度，而重合度的大小实质上表明了同时参与啮合的轮齿对数的平均值。b)刚好能够连续传动时，为=1，则可利用重合度计算公式求出啮合角及节圆半径。,(1)求重合度 齿顶圆压力角为：a1=arccos(db1/da1)=arccos(40cos2
8、0/40+21)=26.49a2=arcco(db2/da2)=arccos(60cos20/60+21)=24.58重合度为：=(1/2)z1(tga1-tg)+z2(tga2-tg)=(1/2)40(tg26.49-tg20)+60(tg24.58-tg20)=1.75,(2)在刚好能够连续传动时 求啮合角：刚好能够连续传动时，即=1 则=(1/2)z1(tga1-tg)+z2(tga2-tg)=1tg=(z1tga1+z2tga2-2（z1+z2)=(40tg26.49+60tg24.58-2（40+60）=0.411啮合角=22.35,求节圆半径r1r2，由渐开线性质中任意圆上压力角的
9、公式可得：r1=rb1/cos=(540cos20/2cos22.35)=101.6mmr2=rb2/cos=(560cos20/2cos22.35)=152.4mm 求节圆半径处的曲率半径1、2，由渐开线曲率半径的性质可得：1=r1sin=101.6sin22.35=38.63mm2=r2sin=152.4sin22.35=57.95mm,例 用齿条刀具加工齿轮，刀具的参数如下：m=2mm,=20，h*a=1,c*=0.25，刀具移动的速度v刀=7.6mm/s，齿轮毛坯的角速度=0.2rad/s,毛坯中心到刀具中线的距离L=40mm。试求：(1)被加工齿轮齿数z；(2)变位系数;,解：分析：
10、a)齿条刀具范成齿轮时的运动条件为：v刀=r，可求被加工齿轮的齿数。b)用齿条刀具范成齿轮时的位置条件为：L=r+m，可求被加工齿轮的变位系数。,(1)求齿数z v刀=r=mz/2z=2 v刀/(m)=27.6/(20.2)=38(2)求变位系数 r=mz/2=238/2mm=38mm=(L-r)/m=(40-38)/2=1,例 在一对外啮合的渐开线直齿圆柱齿轮传动中，已知：z1=12,z2=28,m=5mm,h*a=1,=20。要求小齿轮刚好无根切，试问在无侧隙啮合条件下：实际中心距a=100mm时，应采用何种类型的齿轮传动，变位系数1、2各为多少?,解：分析：如实际中心距a=a标准中心距时
11、，传动类型为等移距齿轮传动，则可用最小变位系数公式确定变位系数。标准中心距a=m(z1+z2)/2=5(12+28)/2mm=100mm标准中心距 a=实际中心距a且z1+z22zmin,z1zmin，故可采用等移距齿轮传动。1=(17-z1/17=(17-12)/17=0.2942=-0.294,例 某机器上有一对标准安装的外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮机构，已知：z1=20,z2=40,m=4mm,h*a=1。为了提高传动的平稳性，用一对标准斜齿圆柱齿轮来替代，并保持原中心距、模数(法面)、传动比不变，要求螺旋角20。试设计这对斜齿圆柱齿轮的齿数z1、z2和螺旋角，并计算小齿轮的齿顶圆直径d
12、 a1和当量齿数 Zv1。,解：分析：a)根据已知条件，可求出直齿轮传动的中心距。b)在保持原中心距、模数、传动比不变的条件下，由螺旋角20求出齿数。,(1)确定z1、z2、直齿轮传动的中心距 a=(m(z1+z2)/2=120mm斜齿轮传动的中心距 a=(mn(z1+z2)/（2cos）=120mm 通过分析可知,要保持原中心距，则 z120(且为整数)，i12=z2/z1=2 z1=19,18,17 z2=38,36,34 当z1=19,z2=38时：=18.195当z1=18,z2=36时：=25.84当z1=17,z2=34时：=31.788由于20，则这对斜齿圆柱齿轮的z1=19,z
13、2=38,=18.195。,(2)计算d a1、zv1d a1=d1+2ha=（m n z1/cos)+2h*an m n=88mmzv1=(z1/cos3)=22.16,齿轮传动特点齿廓啮合基本定律的作用渐开线的性质分度圆与节圆差别齿轮中的五圆三角一条线,r1=r1,r2=r2,=,C=c*m,为有侧隙传动,a=60mm时,解 a=180mm,rb1=56.38mm,rb2=112.76mm,ra1=64mm,ra2=124mm,题4-9,Pb=mcos=11.8mm,题4-14,（1）L=r=32mm，=v刀/r=1/16=0.0625 rad/s；,（2）L=36.8mm，=1/16=0
14、.0625 rad/s；,rf=31.8mm，rb=30.07mm,ra=40.8mm,第五章齿轮系,题5-1,滚刀左旋,解,题5-2,解,题5-4,解,题5-6,解,由2、3、3、4组成F=2的行星轮系，,由1、2组成定轴轮系，,由1、5组成定轴轮系，,题5-9,典型例题分析,例 计算图示轮系的传动比iH1，并确定哪个构件是输出杆H 及其转向。已知各轮齿数z1=1，z2=40，z2=24，z3=72，z3=18，z4=114，蜗杆左旋，转向n1如图示。,图7-2,图7-2,解：(1)定轴轮系,(2)周转轮系 B 为系杆H,(3)混合轮系,例 图示轮系中，已知z1=z3=z 4=z 4=20，
15、z2=80，z5=60，求：i1B，并确定B 的转向。,图7-3,(2),(3),B 的转向为。,例如图所示，已知n3=200r/min，nH=12r/min，z1=80，z2=25，z2=35，z3=20和n1的转向，试计算图示的周转轮系中轴1与轴3的传动比。,例 已知各轮齿数，求传动比i1H,1、分析轮系的组成,1，2，2，3定轴轮系,1，4，3，H周转轮系,2、分别写出各轮系的传动比,定轴轮系：,周转轮系：,3、找出轮系之间的运动关系,4、联立求解：,例：,电动卷扬机减速器Z1=24，Z2=48，Z2=30，Z3=90,Z3=20，Z4=30，Z5=80,求i1H,（H，5为一整体）,（
16、一）1，2-2，3，H周转轮系,3，4，5定轴轮系,（二）,（三）,（四）联立,得,解：将各已知量代入式有,上式中，负号表明n1与n3的转向相反。,例图示为组合机床动力滑台中使用的差动轮系，已知：zl=20、z2=24、z2=20、z3=24，转臂H沿顺时针方向的转速为16.5 r/min。欲使轮1 的转速为940 r/min，并分别沿顺时针或反对针方向回转，求轮3的转速和转向。,解：（1）当转臂H与轮1均为顺时针回转时：将nH=16.5，n1=940；代入式有,解得n3=657.82 r/min。,（2）当转臂H为顺时针回转，轮1为逆时针回转时：将nH=16.5，n1=-940；代入式有,解
17、得n3=-647.74 r/min。,例所示为一搅拌器中使用的一齿差行星减速器，其中内齿轮2固定不动，动力从偏心轴H输人，而行星轮的转动则通过十字滑块联轴器4从轴3输出。已知zl=99，z2=100。试求iH3。,图 一齿差行星减速器,解：因n2=0，由式写出,式中，负号表示n1与nH的转向相反。,又因为n1=n3，从而有,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
