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《機械原理》*號內容 第一章 概論 第一節(jié) 本課程的研究內容 什么是機器、機構？* 機器的三特征： 1）由一系列的運動單元體所組成。 2）各運動單元體之間都具有確定的相對運動。 3）能轉換機械能或完成有用的機械功以代替或減輕人們的勞動。 具有以上1、2兩個特征的實體稱為機構。 構件——由一個或多個零件連接而成的運動單元體。 零件——機器中的制造單元體。 第二節(jié) 機構的分析與綜合及其方法 機構分析：對已知機構的結構和各種特性進行分析。 機構綜合：根據(jù)工藝要求來確定機構的結構形式、尺寸參數(shù)及某些動力學參數(shù)。 機構綜合的內容: 1.機構的結構綜合2.機構的尺度綜合3.機構的動力學綜合。 機構的結構綜合：主要研究機構的組成規(guī)律。 機構的尺度綜合（或運動學綜合）：研究已知機構如何按給定的運動要求確定其尺寸參數(shù).概括為四類： (1)剛體導引 ：當機構的原動件做簡單運動時，要求剛體連續(xù)地變換其位置。 （2）函數(shù)變換：使機構某從動件的運動參數(shù)為原動件運動參數(shù)的給定函數(shù)。 （3）軌跡復演：使連桿上某點的軌跡能近似地與給定曲線復合。 （4）瞬時運動量約束：按構件在某些特定位置時的運動量來設計機構的結構參數(shù)。 準點——符合預定條件的幾個位置。 只要求幾個位置處符合給定條件的機構綜合方法稱為準點法。 減小結構誤差的途徑是：合理確定準點的分布?？砂雌醣戎x夫零值公式配置準點。 第三節(jié) 學習本課的方法 1．注意基本理論與基本方法之間的聯(lián)系 2. 用工程觀點學習理論與基本方法 3．注意加強感性認識和實踐性環(huán)節(jié) 第二章 機構的結構分析 第一節(jié) 概述 構成機構的基本要素——構件 運動副 運動鏈 運動副：兩構件間直接接觸且能產生某些相對運動的聯(lián)接稱為運動副。 約束---對構件間運動的限制。 運動副元素—運動副參加接觸的部分?？臻g運動副和約束的關系。 平面機構中只有Ⅳ級副和Ⅴ級副。（為什么？） 低副---副元素為面接觸（如移動副、轉動副）； 高副----副元素為點（線）接觸。 運動鏈---構件由運動副連接而成的系統(tǒng)。 機構 —選定機架，給相應的原動件，其余構件作確定運動的運動鏈。 第二節(jié) 平面機構自由度 機構自由度——機構具有確定運動所必須的獨立運動參數(shù)的數(shù)目。 高副提供一個約束，低副提供兩個約束。 機構的自由度為：F=3n-（2pl+ph ）。（各符號的意義） 機構具有確定運動的條件 1, F＞0；2, F=原動件數(shù)。 （F>原動件數(shù)、F<原動件數(shù)時會出現(xiàn)什么情況？） 主動件—機構中傳入驅動力（矩）的構件。 原動件——運動規(guī)律已知的構件。其余的活動構件統(tǒng)稱從動件。 輸出構件——輸出運動或動力的從動件 復合鉸鏈——兩個以上的構件構成的同軸線的轉動副，其轉動副個數(shù)等于構件數(shù)減1。 局部自由度——與機構整體運動無關的自由度。 虛約束——對運動不起實際限制作用的約束。 第三節(jié) 機構的組成 F=0的不可再拆分的最簡單的運動鏈——基本桿組。 機構的組成原理——由若干基本桿組依次連接到原動件和機架上構成機構。 n=2;pl=3,——Ⅱ級組。 n=4;pl=6,且具有一個含三個低副的中心構件的基本組——Ⅲ級組。 n=4;pl=6,不含三個低副的中心構件的基本組——Ⅳ級組。注意：基本桿組中是沒有高副的。 機構的級別是以其中含有的桿組的最高級別確定的。 機構拆組的一般原則1.除掉虛約束和局部自由度，高副低代；2.從遠離原動件開始拆組,先Ⅱ級后Ⅲ級；3.桿與其上運動副一并拆下；4.剩余部分必為一機構，最后為機架、原動件. 第四節(jié) 平面機構的高副低代 高副低代——將機構中的高副用低副代替。 高副低代的替代條件：1，機構的自由度不變；2，機構的瞬時運動不變。 將高副C用具有兩個鉸鏈的構件代替，鉸鏈的中心分別位于高副接觸點的曲率中心處且與高副元素的所屬構件相連。 機構在不同位置其低副替代機構也不同——高副低代的瞬時性。 第三章 平面機構的運動分析 第一節(jié) 概述 第二節(jié)Ⅱ級機構的運動分析 運動分析的步驟： 建立機構的位置方程式；位置方程式對時間t求導一次、兩次得速度方程式、加速度方程。 一、 鉸鏈四桿機構的運動分析 將坐標逆時針方向旋轉求構件的角速度、角加速度 二、曲柄滑塊機構的運動分析 導路平行坐標軸線時不可用坐標旋轉法（為什么？） 三、導桿機構的運動分析 第七節(jié) 速度瞬心及其位置確定 瞬心——作一般平面運動的兩構件上的瞬時等速重合點或瞬時相對速度為零的重合點。 絕對瞬心——重合點的絕對速度為零. 相對瞬心——重合點的絕對速度不為零。 k=N(N-1)/2 k——瞬心的數(shù)目；N——機構的總構件數(shù)。 三心定理——彼此作平面運動的三個構件有三個速度瞬心，它們位于同一條直線上。 第四章 機構的力分析 第一節(jié) 概述 機構的靜力分析—不計慣性力的機構力分析。 機構的動力分析—考慮慣性力的機構力分析。 如將慣性力視為一般外力加于產生該慣性力的構件上，該機械視為處于靜力平衡狀態(tài)。 驅動力—凡是驅使機械產生運動的力。阻抗力—凡是阻止機械產生運動的力。 平衡力—與作用在機械上的已知外力相平衡的未知外力。 機構力分析的目的:1）求運動副反力;2）計算平衡力（矩）. 第二節(jié) 運動副反力及構件組靜定條件 不論是否楔形滑塊，R21和N21之間的夾角可表示為jv 楔面接觸較平面接觸時所產生的摩擦力大。（為什么？） 摩擦圓——以r為半徑圓。（r=rf） 對軸頸的總反力將始終切于摩擦圓。（為什么？） 靜定條件—所有未知外力都可以用靜力學的方法確定出來的條件。 其條件為：3n=2p。所有的基本桿組都是靜定桿組。 第三節(jié) 不考慮摩擦的機構力分析 一，矩陣法 RRR——Ⅱ級組的力分析 RPR——Ⅱ級組的力分析 可以直接確定移動副反力的方向，不必按X、Y分解 二，機構力分析的等功率法 機構處于平衡狀態(tài)時，作用于機構上的所有外力的瞬時功率之和為零。 用于只求平衡力（力矩）情況的簡便方法 三，首解運動副法 “首解運動副”—兩構件相連的“內運動副”,且構件上的所有外載荷均為已知。 兩構件分別對外運動副中心求矩可導出“首解運動副”反力的求解式。 四，直接求解法 應用有關二力桿和三力匯交的理論，直接求解。 第四節(jié) 考慮摩擦的機構力分析 第五節(jié) 第五節(jié) 機械效率與機械自鎖 一,機械的效率 機械正常運轉時Wd=Wr+Wf 機械效率h—表示輸入功在機械中有效利用的程度。 h=Wr/Wd=1- Wf/Wd=Pr/Pd=F0/F=M0/M。（各符號的意義） 1)Wf不可能為零，故h<1 2)為提高機械效率應盡量減小機械中的損耗。 理想機械—不存在摩擦和損耗的機械。其效率h0=1。 h=理想驅動力F0（M0）與實際 驅動力F（M）之比。 斜面機構的效率：將正行程公式中的主動力與阻力置換，摩擦角符號反向即反行程公式。 機組—由若干臺機器組成的系統(tǒng) 串聯(lián)機組的總效率等于組成該機組的各個機器的效率的連乘積。 （1） 串聯(lián)機組的總效率小于各機器的效率h1，q>0 機構有急回特性。 k =3時， q=90° 。 k>3, q為鈍角。 四、止點位置 當連桿與從動件共線時(a=900、g=0)，機構不能運動，此位置稱為止點位置。 第三節(jié)機構綜合的位移矩陣法 一、剛體平面有限位移的位移矩陣 剛體的平面轉角qj——剛體位置j對位置1的轉角； [D1j]為構件上已知點位置參數(shù)的系數(shù)矩陣，稱為剛體平面運動的位移矩陣。 位移矩陣法——用位移矩陣對機構尺寸進行綜合的一種方法。以桿長不變或角不變?yōu)榧s束條件建立方程。有較強的通用性與適用性。但無法考慮機構的運動和傳力性能。使用場合：受力很小主要實現(xiàn)位置要求的機構的綜合。 二、按連桿給定位置設計鉸鏈四桿機構 若已知Pj (xpj,ypj)，（j=1,2…n）, qj (j=2,3…n)設計此機構。 根據(jù)桿的長度不變求解。 三、按給定連桿位置設計曲柄滑塊機構 已知Pj（j=1,2…n); qj (j=2,3…n).求一帶有滑塊的機構，實現(xiàn)該剛體導引。 按滑塊導路的斜率不變求解。 四、按兩連架桿對應位置設計鉸鏈四桿機構 剛體的相對旋轉矩陣的平面轉角qj=fj -yj。 第四節(jié) 機構綜合的代數(shù)式法 代數(shù)式法的優(yōu)點：可以用人工計算完成；可考慮機構的某種運動和傳力方面的特殊要求。使用場合：實現(xiàn)的點位數(shù)較少或要求實現(xiàn)某些性能。 1）按連桿給定位置的機構綜合 已知帶鉸鏈B，C的連桿的三位置 桿長不變約束：（x1-x2+（y1-y）2=（x2-x）2+（y2-y）2 （x1-x）2+（y1-y）2=（x3-x）2+（y3-y）2 2）按兩連架桿的對應位置的機構綜合 a)鉸鏈四桿機構： p0=c/a;p1=-c;p2= (a2+c2+1-b2)/(2a). 得： p0 Cos(b+yi)+ p1 Cos(yi -fi + b- a)+ p2= Cos(a+fi) 將yi 、 fi (i=1,2,3) 代如上式可求得p0 、 p1 、 p2 。 最后求得a、b、c. b)曲柄滑塊機構： 已知 si=f(fi)，求機構的尺寸a、b、e。 p0siCosfi+p1Sinfi+p2=s2i fi、Si （i=1，2，3）代入，可求得p0、 p1、 p2.最后解得a、b、e. 3）按行程速比系數(shù)K設計四桿機構： 已知：y、g 2、k。求機構的尺寸:a、b、c、d。 q=(k-1)1800/(k+1) tanq0 =(sing2 sinq)/（sing1 -sing2 cosq） a=(A-B)/N; b=(A+B)/N; c=sinq0 /sing2. 其中 A=cos(q0+q)sin(g2+q0 ); B=sing2 +sinq0 cos(g1+q+q0 ); N=2sing2 cos(q+q0 ). 4）按力矩比設計擺塊機構：已知條件k、f0 、y。求機構的尺寸b1、b2、c、 （如何確定？） 第 八 章 凸 輪 機 構 第一節(jié) 概述 凸輪機構 ——由凸輪、從動件和機架構成的三桿高副機構。 凸輪機構的優(yōu)點：可獲得從動件任意的預定運動規(guī)律,機構簡單緊湊。 缺點：易于磨損，用于傳遞動力不大的場合 分類：按從動件的運動：直動、擺動； 按從動件的形狀：滾子、尖頂、平底； 按凸輪的形狀：盤形、移動（板狀）、圓柱、圓錐 按高副維持接觸的方法：力封閉、形封閉。 第二節(jié) 從動件常用運動規(guī)律及其選擇 基圓（rb）——以最短向徑所作的圓。升程h——推桿的最大位移；j0——推程角；j0′——回程角；js——遠停角；js￠——遠停角； 1）等速運動規(guī)律：位移方程S=hj/j0；速度方程v=hw/j0；加速度方程a=0。速度突變處慣性力為無窮大，產生強烈的沖擊—剛性沖擊。適用于轉速很低的場合。 2）等加速、等減速運動規(guī)律（二次多項式運動規(guī)律）： 有限慣性力的突變，產生有限沖擊—柔性沖擊。適用于中、低速的場合。 3）五次多項式運動規(guī)律：a為連續(xù)曲線，不會形成沖擊?？捎糜诟咚賵龊?。 4）余弦加速度運動規(guī)律：有柔性沖擊，故用于中低速場合 5）正弦加速度運動規(guī)律：無沖擊，其振動、噪聲和磨損都小，可用在中高速場合。 選擇推桿的運動規(guī)律應考慮的因素：滿足工藝對機器的要求；凸輪機構具有良好的動力特性；設計的凸輪便于加工。 第二節(jié)凸輪的輪廓曲線設計 一、偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機構 輪廓曲線設計的依據(jù)：s=f(j)；y=f(j)。 反轉法-----機構按（-w1）轉動，凸輪不動，從動件沿凸輪廓線相對運動。導路的反轉角即凸輪的轉角。 凸輪理論廓線方程：x=eCosj+(S+S0)Sinj；y=(S+S0)Cosj-eSinj。 二，偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構 實際廓線—理論廓線的等距曲線：X'=x-rrCosq；y'=y-rrSinq。 （q角的意義？） 三、對心平底推桿盤形凸輪機構 AP=ds/dj （如何推導？） 四、擺動滾子推桿盤形凸輪機構 第三節(jié)凸輪機構的結構尺寸 一、凸輪機構的壓力角 壓力角a—力的方向線與從動件受力點速度方向線間所夾的銳角。 壓力角與從動件運動規(guī)律有關外，還與機構的尺寸(rb、e、a、l)有關。 機構的壓力角愈小傳力效果愈好。 一般規(guī)定: amax￡[a]。[a] ---許用壓力角 推程值： 移動從動件 [a]=30 ~°38° 擺動從動件 [a]=40 ~°45° 回程值：[a]=70 ° ~80° 二） 直動從動件凸輪機構的基本尺寸 A)偏距值可改變機構的壓力角; B)偏置置位與P點位于凸輪軸心A的同側,壓力角小. （P點的意義？） 基圓半徑應考慮的因素：工作行程中滿足:a max不大于[a]時最小的結構尺寸，同時考慮安裝和強度。 三）擺動從動件凸輪機構的基本尺寸 四）平底從動件凸輪機構尺寸的確定 平底從動件凸輪機構基圓半徑的確定的條件——廓線不出現(xiàn)尖點：曲率半徑rmin>0。 L=2|(ds/dj)max|+(5~7mm)。 五）滾子半徑rr的確定 外凸的凸輪理論廓線：ra=rmin-rr rr < rmin，可作出實際廓線；rr= rmin 出現(xiàn)尖點；rr> rmin，推桿運動失真。 通常取: rr￡0.8rmin 第九章直齒圓柱齒輪機構 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 漸開線及其特性 第三節(jié) 漸開線：在基圓上純滾動的發(fā)生線上點的軌跡。 展角 qi —漸開線起始點A與K點兩向徑間的夾角。 共軛齒廓—滿足予定傳動比的一對齒廓。 漸開線的特性： 1）發(fā)生線在基圓上滾過的長度等于基圓被滾過的弧長； 2）漸開線在任意點的法線恒切于基圓； 3）漸開線離基圓越近其曲率半徑越?。? 4）同一基圓上的任意兩條漸開線間的距離相等； 5）漸開線的形狀取決于基圓； 6）基圓內無漸開線。 ai——壓力角：力作用線與受力點速度方向線間所夾的銳角。 漸開線方程：ri=rb/CosaI；invai=qi=tanai-aI 第四節(jié) 齒輪的基本參數(shù) 第五節(jié) 分度圓——計算的基準圓，其上的模數(shù)和壓力角為標準值。 齒條： e=s的節(jié)線稱為分度線（也稱為中線）。 P=pm; e=s= pm/2; ha=mha*; hf=mhf*. 第三節(jié) 齒廓嚙合基本定律 第四節(jié) 齒廓嚙合基本方程： VK2K1 · n =0 齒廓嚙合基本定律：任一位置的傳動比等于連心線o1o2被齒廓公法線分成的兩段長度的反比。 P點稱為嚙合節(jié)點或稱節(jié)點.若要求i12=常數(shù)，即無論齒廓在何處嚙合，接觸點的法線必交于連心線于定點P. P點(P1和P2)隨1、2齒廓運動的軌跡分別為兩個圓。 節(jié)圓——瞬心P在兩輪平面上的軌跡 i12=常數(shù)的一對齒廓的傳動，相當于它們的一對節(jié)圓的純滾動。 齒廓公法線為兩基圓的內公切線。 第五節(jié) 漸開線齒廓傳動的特性 第六節(jié) 漸開線齒廓傳動的特性:1)漸開線齒廓的兩齒輪其傳動比為常數(shù);2)漸開線傳動的嚙合線是一條直線。即兩基圓的內公切線N1-N2.3)具有中心距的可分性，即 當中心距a稍有變化時其傳動比不變的特性 第七節(jié) 漸開線齒輪的嚙合傳動 第八節(jié) 接觸（嚙合）點K在固定平面上的軌跡——嚙合線 嚙合角a￠——節(jié)圓的切線與嚙合點的公法線間的夾角嚙合角a'為常數(shù)，其值等于節(jié)圓上的壓力角a' . pn法向齒距——相鄰兩齒同側齒廓的法向距離 正確嚙合的表達式： pn1 = pn2 pb=pcosa 正確嚙合條件：兩輪的模數(shù)和壓力角分別相等。a1=a2=a ； m1=m2=m 齒輪傳動的重合度：ea=B1B2/pb ea31是保持齒輪連續(xù)定傳動比傳動的條件. 重合度ea=1.3表示，在一個基圓齒距內單對齒嚙合的嚙合線度占70%，兩對齒嚙合的嚙合線度占30%。 重合度ea表明了同時參加嚙合的齒對數(shù)的多少. 第六節(jié) 齒輪加工 第七節(jié) 用齒條刀具加工標準齒輪齒輪的分度圓與刀具的中線相切，s=e=p/2=pm/2. 標準齒輪——s=e，且ha、hf為標準值的齒輪. 兩個標準齒輪傳動時有什么特性? 標準齒輪傳動兩分度圓相切.a= r1 + r2= r￠1 + r￠2.其頂隙c為標準值c*m。 第八節(jié) 根切現(xiàn)象及避免根切的條件 根切——用范成法加工齒輪時漸開線根部被切去的現(xiàn)象。 當?shù)毒叩凝X頂線與嚙合線交點B點在N之外時，必發(fā)生根切. 標準齒輪不發(fā)生根切的條件為：z 3Zmin .Zmin = 2 h*a/（ Sin2 a ） Zmin稱為最少齒數(shù)，即用范成法加工標準齒輪時，剛剛不發(fā)生根切的齒數(shù)。當h*a =1.0， a=200時， Zmin =17 變位齒輪不發(fā)生根切的條件為：x 3xmin其中 xmin = h*a （ Zmin -Z）/ Zmin. 不論是否標準齒輪均按下式判斷x 3xmin 第九節(jié) 無側隙嚙合方程式 第十節(jié) 側隙為零:△=e￠1-S￠2=e￠2-S￠1=0 inva ' =2tana (x1+x2)/(z1+z2)+ inv a該方程稱為無側隙嚙合方程式. a'=acosa/cosa'; d￠=dcos a/cos a' ?x0=0: a￠= a, r￠= r,a￠= a = r1+ r2 ?x>0 ,a￠>a 說明兩齒輪的分度圓分離 ?x<0 ,a￠< a 說明兩齒輪的分度圓相交。 第十一節(jié) 齒輪傳動的幾何尺寸計算 第十二節(jié) 確定齒輪傳動的中心距必須滿足兩個條件 1)保證無側隙嚙合:先計算無側隙的嚙合角a'再根據(jù)a'求出實際中心距a' 2)保證頂隙為標準值 C = C *m: 保證頂隙為標準值應降低齒頂高?頂高降低系數(shù)：s=(x1+ x2)- y 。(a￠- a)/m=y----稱為分離系數(shù) 第十一節(jié) 齒輪傳動設計 按其變位系數(shù)單個齒輪分:正變位齒輪（x>0）;負變位齒輪（x<0）;零變位齒輪（x=0）：標準齒輪——頂高為標準值零變位非標準齒輪——頂高不是標準值 齒輪傳動：標準齒輪傳動(x1=x2=0)；等變位齒輪傳動(x1=-x2)；正傳動:(?x>0 )；負傳動:(?x < 0) 選擇齒輪傳動類型的齒數(shù)條件： 1）標準齒輪傳動:z 1>z min；2）等變位齒輪傳動: z 1+ z 232 z min；3）正傳動: 任何齒數(shù)和均能采用正傳動；4）負傳動?x < 0: z 1+ z 2>2 z min。 一般應采用正傳動,正傳動的優(yōu)點較多.湊配中心距才采用負傳動,缺點較多. 兩種不同傳動類型的齒輪傳動設計 1．已知Z1、Z2、m、a、 a′及ha* 1)由a′、a確定傳動類型；2)由嚙合角a￠?變位系數(shù)之和. 2．已知m、a、ha*、a′及兩輪的傳動比 i12 首先計算兩輪的齒數(shù)：按Z10=2a/[m(1+i12)]計算Z10。若Z10為整數(shù)?標準齒輪傳動及等變位齒輪傳動。若Z10不為整數(shù)，取小于Z°1的整數(shù)以得到正傳動。 第十章 其他齒輪傳動 第一節(jié) 斜齒圓柱齒輪傳動 一、斜齒圓柱齒輪的傳動特點:1).端面齒廓均為漸開線；2)齒廓與圓柱的交線: 直齒輪----直線;斜齒輪-----螺旋線.3)接觸情況：直齒輪---同時進入、分離；（e< 2 ）. 斜齒輪----逐漸進入、分離（ e--） 斜齒輪傳動平穩(wěn)，減少了沖擊，振動和噪音。 二、幾何參數(shù):法面參數(shù)（mn 、an、han*）?標準值;端面參數(shù)?尺寸計算. 計算公式——將直齒輪計算公式中的參數(shù)改為端面參數(shù). 參數(shù): tan bb = tan b cosat;mn= mtcosb.;tanan= tan atcosb. 系數(shù): h*at = h*an cosb;c*t = c*n cosb;xt = xn cosb;st = sn cosb 法面系數(shù)為標準值;端面系數(shù) = 法面系數(shù)乘cosb. 改變螺旋角b調整中心距; 不一定用變位 . 正確嚙合條件及重合度: mn1=mn2=m;an1= an2=a; |b1|=|b1|=b eg=ea+eb=L/pbt+ΔL/pbt, eb=ΔL/pbt=Btanbb/ pbt =Bsinb / (pmn ) eb隨B的加大而增加 當量齒輪?與斜齒輪的法面齒形相當?shù)奶摂M的直齒輪。 當量齒數(shù)ZV。ZV = Z/(cos3 b) 當量齒數(shù)的用處：1，選取齒輪銑刀的刀號；2，計算輪齒的強度時， 用到當量齒數(shù)的概念 傳動特點: 1，嚙合性能好(逐漸進入和脫離嚙合，無沖擊，傳動平穩(wěn)、噪聲小) 2，重合度大(e隨-B--，承載能力-，傳動平穩(wěn));3，機構更加緊湊(Zmin小). 缺點：產生軸向推力螺旋角不宜過大,取 b=70~150. 第二節(jié) 蝸輪蝸桿傳動 第三節(jié) 蝸輪蝸桿的形成及傳動特點:兩軸空間交錯兩螺旋角之和為900;b1 +b2= ?= 9 蝸桿: b1大d1小，B大螺旋線繞一周以上一般;Z1=1~4. 蝸輪:直徑d2大，齒數(shù)Z2多，b2小 蝸輪蝸桿傳動的特點:1, 傳動比大(一般i12=10~100，在分度機構中甚至可以達到500以上);2 ,可具有自鎖性(l￡ fv 時);3 ,結構緊湊、傳動平穩(wěn)噪聲小。4 ,缺點:械效率較低，磨損大，成本較高(蝸輪常用耐磨材料如錫青銅) 阿基米德蝸桿?軸面齒形為直線 蝸輪：采用對偶加工,即用與蝸桿完全相同的刀具加工蝸輪. 主截面——過蝸桿軸線、垂直于蝸輪軸線的平面a-a。 主截面中,蝸桿?齒條;蝸輪?漸開線齒輪.蝸桿蝸輪傳動相當于齒輪齒條傳動 正確嚙合條件：ma1=mt2=m;aa1=at2=a; ?=900蝸桿和蝸輪螺旋線的旋向一致 d1=q m ；d2 =Z2m；tanl1=Z1/ q. 允許q值在一定范圍內變動，但d1應為規(guī)定的標準值. 一般應選取較小的q值。 第四節(jié) 圓錐齒輪機構 第五節(jié) 兩相交軸。交角多為?=900。大端參數(shù)為標準值.兩個節(jié)圓錐截錐體無滑動的摩擦傳動與圓錐齒輪傳動相同。大端齒廓曲線為球面漸開線,到錐頂?shù)染嗟狞c才能相互嚙合. 背錐——過兩分度圓錐的底圓與球面相切的圓錐。 齒廓向背錐的錐面上投影，作為其近似齒形。(可展成平面圖形,便于計算) 當量齒輪——將背錐近似齒形展開的扇形齒輪補全的直齒輪.當量齒數(shù)ZV> Z（實際齒數(shù)）(當量齒輪的m和a大端的模數(shù)和壓力角) zv= z/cosd .zv> z;且不是整數(shù)。 正確嚙合條件按其當量齒輪確定：m1=m2=m;a1=a2=a. d 1+d2=?. (滿足兩節(jié)錐錐頂重合) ZV的用處:1)按其當量齒輪傳動計算重合度(ZV)；2)避免根切:ZV3Zmin;3)選擇銑刀的刀號: ZV i12=sin d2 / sin d1. 兩輪各錐頂重合,稱為正常收縮圓錐齒輪傳動 等頂隙圓錐齒輪傳動: 一輪的齒頂線與另一輪的齒根線平行。 第十一章 齒輪系 齒輪系——由一系列齒輪組成的傳動系統(tǒng).簡稱 輪系 第一節(jié) 定軸輪系及其傳動比計算 第二節(jié) 各輪軸線相對于機架位置不變的輪系——定軸輪系 各輪運動共面的定軸輪系—平面定軸輪系 各輪運動不共面的定軸輪系—空間定軸輪系 傳動比（或速比）是指兩輪的角速度（或轉速）之比。兩輪的轉向相同,取正號；兩輪的轉向相反,取負號。 輪系的傳動比等于各對齒輪的傳動比的乘積 第三節(jié) 周轉輪系及其傳動比計算 第四節(jié) 軸線固定的齒輪——中心輪（太陽輪）；軸線轉動的齒輪——行星輪；支承行星輪的構件H——系桿。中心輪和系桿稱為基本構件（中心輪和系桿常作為輸出或輸入構件） 周轉輪系——存在某齒輪軸線繞固定軸線轉動的輪系。自由度等于2的周轉輪系稱為差動輪系；自由度等于1的周轉輪系稱為行星輪系。 各構件相對系桿運動的假想定軸輪系? 周轉輪系的轉化機構。 行星機構中活動輪對系桿的速比等于1減去轉化機構中原活動輪對原固定輪的速比。 第三節(jié) 復合輪系及其傳動比計算 第四節(jié) 由幾個基本輪系構成的輪系稱為復合輪系。 復合輪系的傳動比計算步驟： 1， 區(qū)分基本輪系。2，分別計算各基本輪系的傳動比；3，找出各基本輪系間的聯(lián)系，聯(lián)立求解。 2， 第四節(jié) 輪系的功用 1．實現(xiàn)分路傳動；2．獲得較大的傳動比；3．實現(xiàn)變速傳動；4，實現(xiàn)換向傳動；5，實現(xiàn)運動的合成與分解；6．在重量較小的條件下實現(xiàn)大功率傳動。 第十三章 機械運轉及調速 第一節(jié) 概述 穩(wěn)定運轉階段：wm=常值且周期變化。一個運動循中Wd = Wr，EK=0。 交流異步電動機特性曲線：AB段——非穩(wěn)定運轉段，Mr-wˉ,Mˉ易發(fā)生停車； BC段——穩(wěn)定運轉段 Mr-wˉ,M -，使機器在某一速度下穩(wěn)定運轉。 第二節(jié) 機器運動的等效量及其動力學模型 機器的總瞬時功率?（M iwi+Fivicosa i）等于某構件的瞬時功率M w；機器的總動能?（mi vsi 2+Jiwi2）/2等于某構件的動能：Jw2/2 該構件稱為等效構件。其J稱為等效轉動慣量；其M稱為等效力矩。 第九節(jié) 機械的運動方程式 第十節(jié) 一、能量微分形式的運動方程式 ； 二、能量積分形式的運動方程式 ； 二、 力（力矩）形式的運動方程式。 三、 第五節(jié) 機械系統(tǒng)周期性速度波動的調節(jié) 第六節(jié) 機器運轉不均勻系數(shù)d:d=（ wmax - wmin ）/ wm wmax = wm （1+d/2）；wmin = wm （1- d /2 ）； w2max -w2min =2 d ww2m 一個運動循環(huán)中的盈虧功代數(shù)和為零。 最大盈虧功Amax：即wmin和wmax區(qū)間內盈虧功的代數(shù)和。 最大盈虧功Amax：Amax = J(w2max-w2min)/2 J= Amax /（d w2m） J= 900Amax /（pd2 n2） JF= 900Amax /（[d]p2n2） - Jc 飛輪的作用：1，飛輪即儲能器，A>0時，儲能（w-）；A<0時，放能（ˉw）； 1， 由于飛輪有儲能、放能的作用，可按平均載荷選取原動機的功率。 第十四章 機械的平衡 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 附加的動壓力—構件慣性力在運動副中產生的壓力 機械的平衡的目的：合理地分配構件中的質量，消除或減少附加動壓力以及機座的振動。 1）剛性轉子的平衡 剛性轉子---無顯著地彈性變形的剛性轉動構件 平衡原理--力系的平衡原理 2)撓性轉子的平衡 撓性轉子-----在慣性力的影響下產生彎曲變形的轉子 3)機械在機座上的平衡 第二節(jié) 剛性轉子的平衡原理 剛性轉子的靜平衡：所有質量的質量矩矢量和為零。 剛性轉子的動平衡條件：?F=0 ,?M=0 。 《機械原理》必修內容和要求 一.緒論 構件、機構、機器、機械； 什么是機構分析、機構綜合（結構、尺度、動力綜合）？機構的尺度綜合分為哪些類型？ 什么是機構綜合的準點法及其結構誤差？減小結構誤差的有效途徑是什么？ 二. 機構的結構分析 運動副、運動鏈、機構； 如何對運動副進行分類？ 機構的自由度、機構具有確定運動的條件、局部自由度、復合鉸利鏈、虛約束； 桿組、機構及其分類的方法。 高副低代及其條件、方法。 三.平面機構的運動分析 II級機構的運動分析:畫出矢量多邊形?列出矢量方程?寫出坐標方程?對時間求導得速度、加速度方程?能用坐標轉動法求角速度、角加速度。 速度瞬心：定義、相對瞬心、絕對瞬心、三心定理；應用。 四.機構的力分析 機構的力分析的目的、什么是平衡力、力分析的靜定條件、摩擦角、摩擦圓的概念； 能對II級組熟練地寫出力平衡方程及其對應的矩陣式；能對簡單受力的機構進行力分析求解； 什么是機械效率、寫出其表達式；什么是機械自鎖、寫出其表達式；對簡單受力的機構能計算其機械效率、分析其機械自鎖。 五.機構的型綜合 能根據(jù)運動鏈代號畫出其結構圖或根據(jù)運動鏈結構圖寫出其代號；確定運動鏈各類連桿、計算其機構的自由度；能由運動鏈變換機構。 六.平面連桿機構 有曲柄條件、低副運動的可逆性、壓力角、傳動角、極位夾角、行程速比系數(shù)； 位移矩陣?平動矩陣、轉動矩陣；[Q J]=[D][Q 1]的意義；用位移矩陣法求轉動構件和移動構件運動副坐標時各采用什么約束條件？ 機構綜合的代數(shù)式法：能理解、運用公式對簡單機構進行設計。 七.優(yōu)化方法及機構優(yōu)化設計 目標函數(shù)、設計變量、約束條件、設計點、設計空間、最優(yōu)點、最優(yōu)值、最優(yōu)解、可行區(qū)、數(shù)學模型等概念； 搜索迭代的一般格式式，復合形法或隨機法的搜索方向的計算方法； 能根據(jù)機構的簡單設計要求寫出優(yōu)化設計的數(shù)學模型表達式。 八.凸輪機構 什么是凸輪機構？按從動件型式、凸輪的形狀如何對凸輪機構進行分類？ 凸輪機構從動件的常用運動規(guī)律中的等速、等加速等減速、正弦加速、余弦加速等運動規(guī)律的動力性能各有什么特點？ 能根據(jù)公式計算凸輪實際廓線上點的坐標值。能根據(jù)公式分析壓力角、基圓半徑、偏距方位間的關系；如何建立平底從動件凸輪機構的凸輪廓線點的坐標方程及平底尺寸的計算式。 九.直齒圓柱齒輪機構 漸開線的形成、特性及漸開線方程；什么是分度圓、節(jié)圓？齒輪傳動的節(jié)點有什么運動特性？什么是壓力角、嚙合角？能寫出齒頂高和齒根高的一般計算公式，并解釋其中各符號的意義及計算方法（9-21、9-22）。 什么是齒廓嚙合基本定律？什么是齒輪傳動的可分性、重合度？ 什么是標準齒輪、正變位齒輪、負變位齒輪、零變位非標準齒輪？什么是正傳動、負傳動、等變位齒輪傳動？它們的嚙合參數(shù)各有什么特點？ 什么是齒輪的根切？什么是最少齒數(shù)、最小變位系數(shù)？判斷齒輪是否根切的條件是什么？ 能根據(jù)給出的公式計算齒輪的幾何尺寸，進行齒輪傳動設計。 十. 其它齒輪機傳動 斜齒圓柱齒輪的哪個面的參數(shù)為標準參數(shù)? 斜齒圓柱齒輪傳動的哪個面的計算公式與直齒圓柱齒輪傳動相當? 斜齒與直齒圓柱齒輪傳動比較有什么優(yōu)缺點?什么是斜齒圓柱齒輪的當量齒輪、當量齒數(shù)？ 蝸輪蝸桿傳動的傳動特點是什么？什么是蝸輪蝸桿傳動的主截面，其齒形有什么特點？設計蝸輪蝸桿的尺寸時為什么要提出蝸桿直徑系數(shù)？ 圓錐齒輪傳動用于何種運動傳遞？什么是圓錐齒輪的背錐、當量齒輪、當量齒數(shù)？ 十一.齒輪系 什么是平面定軸輪系、空間定軸輪系、周轉輪系、行星輪系、差動輪系、復合輪系？什么是周轉輪系的轉化機構？如何列出轉化機構的速比公式、其速比特性是什么？能對復合輪系進行速比計算。 十三.機械運轉及調速 什么是機器的等效量、等效動力學模型？求解等效量的原理是什么？ 飛輪的作用是什么？它適用于哪種運轉類型的機器？ 什么是周期性運轉機器的最大盈虧功？能根據(jù)給出的圖形計算飛輪轉動慣量。 十四.機械的平衡 什么是剛性轉子的靜平衡、動平衡？各需幾個平衡面？平衡條件是什么？ 能進行剛性轉子的動平衡計算。 22