机械原理期末考试绝版第二版课件.ppt

1、3.3 图示为凸轮机构的起始位置，试用反转法直接在图上标出：图示为凸轮机构的起始位置，试用反转法直接在图上标出：）凸轮按凸轮按方向转过方向转过45o时从动件的位移；时从动件的位移；）凸轮按凸轮按方向转过方向转过45o时凸轮机构的压力角时凸轮机构的压力角-s-45oA13?4 题图题图3?4所示为摆动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为一半径所示为摆动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为一半径为为R的偏心圆盘，圆盘的转动中心在的偏心圆盘，圆盘的转动中心在O点，几何中心在点，几何中心在C点，凸轮点，凸轮转向如图所示。试在图上作出从动件的初始位置，并在图上标出转向如图所示。试在图上作出从动件的初始位置，并在图上

2、标出图示位置时凸轮转过的转角图示位置时凸轮转过的转角?和从动件摆过的摆角和从动件摆过的摆角?。O解:(1)作出从动件的初始位置(2)从动件摆过的摆角?(3)凸轮转过的转角?(4)从动件最大摆角CB0BBOmaxAA3-5图示的对心滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际轮廓为一圆图示的对心滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际轮廓为一圆，圆心在，圆心在A点，半径点，半径40mm，凸轮转动方向如图所示，凸轮转动方向如图所示，lOA25mm，滚子半径，滚子半径rrmm，试问：，试问：（）凸轮的理论曲线为何种曲线？（）凸轮的理论曲线为何种曲线？（）凸轮的基圆半径（）凸轮的基圆半径 rb？（）在图上标出图示

3、位置从动件的位移（）在图上标出图示位置从动件的位移 s，并计算从动件的升距，并计算从动件的升距 h？（）用反转法作出当凸轮沿（）用反转法作出当凸轮沿 方向从图示位置转过方向从图示位置转过 90o时凸轮机构的时凸轮机构的压力角，并计算推程中的最大压力角压力角，并计算推程中的最大压力角 max？（）若凸轮实际廓线不变，而将滚子半径改为（）若凸轮实际廓线不变，而将滚子半径改为 15mm，从动件的运，从动件的运动规律有无变化？动规律有无变化？Bo-shAO解：解：）理论轮廓曲线为：以点为圆心，半径为）理论轮廓曲线为：以点为圆心，半径为 Rrr的圆的圆）此时所求的基圆半径为理论轮廓曲线的）此时所求的基圆

4、半径为理论轮廓曲线的 rbrbrr mm3）从动件的位移如图所示）从动件的位移如图所示升程升程hrrrb mm4）从动件导路沿）从动件导路沿 方向转过方向转过90o到到B，压力角，压力角如图中所示。如图中所示。高福低代后机构为曲柄滑块机构。当曲柄转到与机架垂直时，有高福低代后机构为曲柄滑块机构。当曲柄转到与机架垂直时，有最大压力角。最大压力角。5）实际轮廓曲线不变，滚子半径）实际轮廓曲线不变，滚子半径 rr为时，从动件的运动规律改为时，从动件的运动规律改变，因为构件变，因为构件ABo的长度改变为的长度改变为55mm。问题：问题：若将对心从动件若将对心从动件改为偏置从动件，当凸改为偏置从动件，当

5、凸轮和从动件在图示轮和从动件在图示B0B1点接触时，凸轮的转点接触时，凸轮的转角？角？Bo-AB1Os例例 在图在图3.19所示的凸轮机构中，从动件的起始上升点均为所示的凸轮机构中，从动件的起始上升点均为C点。点。(1)试在图上标注出从试在图上标注出从C点接触到点接触到D点接触时，凸轮转过的角点接触时，凸轮转过的角度度及从动件走过的位移；及从动件走过的位移；(2)标出在标出在D点接触时凸轮机构的压力角点接触时凸轮机构的压力角。rbSrb解：解：a?rr841?2?a cos?acos?acos?cos?a?1rrcos?b?r?cos?cos?（3）以上两种中心距情况下的两对节圆半径的比值相等

6、，等于传动比。z1z3m?r?rz?z)?217.5解：解：a1212?(122mazz)?220?2 3?(232?a?a?122 3故两对齿轮传动不能都采用标准齿轮传动故两对齿轮传动不能都采用标准齿轮传动z方案一：方案一：a=a121、2齿轮采用零传动，齿轮采用零传动，2、3采用负变位传动采用负变位传动方案二：方案二：a=a231、2齿轮采用正传动，齿轮采用正传动，2、3采用零传动采用零传动,合理合理方案三：方案三：a?aa2z?212?2 31、2齿轮采用正传动，齿轮采用正传动，2、3采用负传动采用负传动例例用标淮齿条刀具用标淮齿条刀具(m=5mm(m=5mm、2020o o、c c*0

7、.250.25，haha*1)1)切制一对渐开线直齿圆柱齿轮，已知齿数比为切制一对渐开线直齿圆柱齿轮，已知齿数比为 i i4 4，Z Z1 12020，安装中心距安装中心距aa 255mm255mm。试求：。试求：（1 1）两轮的节圆半径）两轮的节圆半径r r1 1、r r2 2 和啮合角和啮合角；（2 2）两轮的分度圆半径和基圆半径；）两轮的分度圆半径和基圆半径；（3 3）小齿轮齿廓上最大曲率半径和最小压力角；）小齿轮齿廓上最大曲率半径和最小压力角；（4）该对齿轮应选何种类型的变位齿轮传动。）该对齿轮应选何种类型的变位齿轮传动。（5）如将该对齿轮采用齿数、模数、压力角完全相同的斜）如将该对齿

8、轮采用齿数、模数、压力角完全相同的斜齿轮传动，试计算该对斜齿轮的螺旋角。齿轮传动，试计算该对斜齿轮的螺旋角。解：解：该对齿轮应选正变位齿轮传动。该对齿轮应选正变位齿轮传动。a=mn(z1+z2)/2cos kArNb1O5-8 题图5-8所示轮系中，已知各轮齿数为:zl=60,z2=20,z2?=20,z3=20,z4=20,z5=100。试求传动比i41解：该轮系为解：该轮系为3K轮系轮系1，2-2，3，4，构成差动轮系，构成差动轮系iHn1?nH1?iH114?n?n?4Hi41?iH1?z2z3z?0.331z2?1，2-2，5，构成行星轮系，构成行星轮系i?1?iHz2z51H15?1

9、?z?0.671z2?代入上式即可得代入上式即可得i41iH1?1.55.10 在图所示轮系中，设已知各轮齿数为：在图所示轮系中，设已知各轮齿数为：z1，z2，z2，z3，z3和和z4，试求其传动比，试求其传动比i1H。解：该轮系为行星轮系解：该轮系为行星轮系i1Hz2z3z41H?i15?1?z1z2?z35-13在题图5-13所示双螺旋桨飞机的减速器中，已知z1=26，z2=20,z4=30,z5=18，n1=15000r/min，求螺旋桨P、Q的转速nP,、nQ及转向。5.14 图示轮系中，已知图示轮系中，已知z122，z233，z3z5。1）若）若1,2,3均为正确安装的标准齿轮传动，

10、求均为正确安装的标准齿轮传动，求z3的齿数为多少？的齿数为多少？2）求传动比）求传动比i15？解：解：1）由同心条件得：）由同心条件得：z32z2z188）,构成差动轮系，有：构成差动轮系，有：znnH31?Hi?413?nnz3?H1，构成定轴轮系，构成定轴轮系n3?z5i3?5?n5z3?4n5nH，n3n3。H12n1i15?9n55335.15 图示传动装置中，已知各轮齿数为：图示传动装置中，已知各轮齿数为：z120，z240，z330，z160，z530，z520，z444，z340，为右旋三头，为右旋三头螺杆，为蜗轮，螺杆，为蜗轮，z763。试问：当轴以。试问：当轴以 na60rm

11、in的转速按的转速按图示方向转动时，蜗轮的转速图示方向转动时，蜗轮的转速 n7为多少？转向如何？为多少？转向如何？解：，构成定轴轮系解：，构成定轴轮系z3n1i13?1.5nz13，构成定轴轮系。，构成定轴轮系。n3n340r/minn3n7nz15i?0.515nz?51n5 n5120r/minH?3 5nH3，4，5，构成差动轮系，构成差动轮系nnz?3H5i?0.5nnz?5H3n?13.33 r/minH即蜗杆的转速即蜗杆的转速n613.33r/min转向与转向与nA的转向相反的转向相反蜗杆为右旋，头数为，即蜗杆为右旋，头数为，即转向为顺时针。转向为顺时针。in6z767?n?217

12、z6n740/63（r/min）z6，用右手定则判定蜗轮的，用右手定则判定蜗轮的例例 图示为一种大速比减速器的示意图。动力由齿轮图示为一种大速比减速器的示意图。动力由齿轮1输入，输入，H输出。已知各轮齿数为：输出。已知各轮齿数为：z112，z25l，z376，z249，z412，z373。(1)试求传动比试求传动比i1H。(2)若将齿轮若将齿轮2的齿数改为的齿数改为52，则传动比，则传动比i1H又为多少又为多少?解：解：1,2,3构成定轴轮系构成定轴轮系n1z2n?z1ni12?21z2n2z1z1n1z3n3?n1i13?z3n3z12，4，3，构成差动轮系，构成差动轮系nnz?2H3i?n

13、nz?3H2H?2 3n2n2n3n3?z1zn1?nHz2?z3?1znz1?nH2?3?z1zi1H?1z2?z3?1zi1H?1z2?3i1H?394065-17 图示的轮系中，已知各轮齿数为图示的轮系中，已知各轮齿数为z132，z234，z236，z364，z432，z517，z6=24。若轴。若轴A按图按图示方向以示方向以1250rmim的转速回特，轴的转速回特，轴B按图示方向以按图示方向以600 rmin的转速回特，试确定轴的转速回特，试确定轴C的转速大小及转向。的转速大小及转向。解：解：1,2-2,3,4构成差动轮系构成差动轮系nnz z171?423i?nnzz93?41241

14、34,5,6构成定轴轮系构成定轴轮系nz64i46?0.75nz46代入即可求代入即可求n3=26.47n4?450n?1250n?60016?5-18 图所示的变速器，已知图所示的变速器，已知 z1z1z628，z3z5z380，z2z4z726。当鼓轮当鼓轮A，B，C分别被制动时，求传动比分别被制动时，求传动比 i1H。解：）鼓轮被制动时解：）鼓轮被制动时，(H)构成定轴轮系构成定轴轮系zn31i?i?2.857131H?nz31）鼓轮被制动时）鼓轮被制动时1，组成行星轮系；，组成行星轮系；，3，h组成差动轮系组成差动轮系H15z5i?1?i?1?4.8571Hz1）鼓轮被制动时，）鼓轮被

15、制动时，组成差动轮系；，组成差动轮系；，组成行星轮系，组成行星轮系znn1?Hi?5nnz?5?H1H?51nz?5?33i?1?i1?,nn?3 5?3 6?3Hnz56i1Hn1/nH3757-1 题图所示机构中，已知题图所示机构中，已知 P51000N，AB100mmBCCD2AB、CEEDDF，不计运动副中的摩擦，试用图解法求各运，不计运动副中的摩擦，试用图解法求各运动副中的反力和平衡力矩动副中的反力和平衡力矩 M1。解：首先分析各构件的受力状态解：首先分析各构件的受力状态构件构件2、4为二力杆，受压杆为二力杆，受压杆构件三、四为三力构件，三力汇交于一点构件三、四为三力构件，三力汇交于

16、一点R12R32P5R34R63R43R45R65R63R23P5+R45+R65=0R43+R63+R23=0R65R54若考虑运动副的摩擦若考虑运动副的摩擦R12R32R34R63P5R43R45R23P5+R45+R65=0R43+R63+R23=0R63R65R547-5 题图7-5所示的曲柄滑块机构中，设已知机构的尺寸(包括轴颈的直径)，各轴颈的当量摩擦系数?0,滑块与导路之间的摩擦系数?及驱动力F(回行时力F的方向向右)。设从动件1上的阻力矩为Mr。若不计各构件的质量，求?=45o,135o,225o和315o时，各运动副中总反力的作用线。B?21R12A2?231Mr?C3?4F

17、rR32R43CA31B24FrMr例例 图示为一曲柄滑块机构的三个不同位置，图示为一曲柄滑块机构的三个不同位置，F为作用在滑块上的为作用在滑块上的力，转动副力，转动副A和和B上所画的虚线圆为摩擦圆，试确定在此三个位置上所画的虚线圆为摩擦圆，试确定在此三个位置时，连杆时，连杆AB上所受作用力上所受作用力 的方向。的方向。R23R02321323344R043R43R233234R34142R23323R4334例例 图示为一平压机。巳知作用在构件图示为一平压机。巳知作用在构件 1上的主动力上的主动力F500N，转动，转动副处的圆为摩擦圆，摩擦角的大小示于右侧，要求在图示位置：副处的圆为摩擦圆，

18、摩擦角的大小示于右侧，要求在图示位置：（1）画出各构件上的作用力）画出各构件上的作用力(画在该简图上画在该简图上)。（2）用）用F10 Nmm的比例尺，画出力多边形，求出压紧力的比例尺，画出力多边形，求出压紧力 Q的大小。的大小。R012R12?21R32R032R21R41R21Ro410R21R410Ro4121RFFF23R430v3R4323R21R41FR43QR23RQR7-9 如题图7-9所示的六杆机构中，已知滑块5的质量m5=20kg,lAB=lED=100mm,lBC=lCD=lEF=200mm，?1=?2=?3=90?，作用在滑块5上的力P=500N。当取曲柄AB为等效构件

19、时，求机构在图示位置的等效转动惯量和力P的等效力矩。1122v1?m55解：解：2Je?2?v5?Je?m5?1?2在图示位置，构件在图示位置，构件2作瞬时平动作瞬时平动?1?3?v5?Mer?P?1?v?5?led17-10 题图7-10所示的轮系中，已知各轮齿数:z1=z2?=20,z2=z3=40,J1=J2?=0.Olkg?m2,J2=J3=0.04kg?m2。作用在轴?3上的阻力矩M3=40N?m。当取齿轮1为等效构件时，求机构的等效转动惯量和阻力矩M3的等效力矩。解：解：等效转动惯量等效转动惯量12121212?J?J?J?J?J?e1?11222332222?32?JJ?JJ?J

20、?e?12?23?1?1?222?z?z z?112?J?JJ?J?12?23?z z?z?2?23?2?z?z?31 2?M?M等效阻力矩为：等效阻力矩为：Mer33?z1?23?z7-15 题图7-15所示为某机械以主轴为等效构件时，等效驱动力矩Mrd在一个工作循环中的变化规律。设计主轴转速为n=750r?min；等效阻力矩Mrp为常数；许用速度波动系数?=0.01。若忽略机械中其余各构件的等效转动惯量，试确定最大盈亏功Amax，并计算装在主轴上的飞轮转动惯量JF。Mvd(N?m)5000500?2?2?3?4?(rad)Mvd(N?m)解解 取主轴为等效构件取主轴为等效构件(1)求等效阻

21、力矩求等效阻力矩Md5000一个一个T内等效驱动力短内等效驱动力短 Md所做功所做功等于等效阻力矩等于等效阻力矩Mr所消耗功：所消耗功：MdMr500?2?2?3?t0Mrd?t4?(rad)4500*?500*4?2?1062.5N.m4?(2)求最大盈亏功求最大盈亏功在图中画出等效阻力矩在图中画出等效阻力矩 Md1062.5Nm的直线，它与的直线，它与 Md曲线之曲线之间所夹的各单元面积所对应的盈功或亏功分别为间所夹的各单元面积所对应的盈功或亏功分别为Mvd(N?m)f1?43.275000f2?5385.29f3?5342.021062.5Mr绘出能量指示图绘出能量指示图500最大盈亏功

22、最大盈亏功即即:A?2?3?4?max5385.292?(3)求飞轮的转动惯量求飞轮的转动惯量将将Af2max代人飞轮转动惯量计算式，代人飞轮转动惯量计算式，可得：可得：JF?900?Amax900*5385.2922n2?0.05*?2*7502?17.478kg.mf1?(rad)f3例例 在图示定轴轮系中，已知各轮齿数分别为在图示定轴轮系中，已知各轮齿数分别为z1z2,20，z2z340；各轮对其轮心的转动惯量分别为；各轮对其轮心的转动惯量分别为J1J20.01kgm2，J2J30.04kgm2；作用在轮；作用在轮1上的驱动力矩上的驱动力矩Md60 Nm，作用在轮，作用在轮3上的阻力矩上

23、的阻力矩Mr120Nm。设该轮。设该轮系原来静止，试求在系原来静止，试求在Md和和Mr作用下，运转到作用下，运转到t1.5s时，轮时，轮1的角速度的角速度1和角加速度和角加速度1。解：解：等效转动惯量等效转动惯量12121212?J?J?J?J?J?e1?11222?332222?23?JJ?JJ?J?e?12?23?1?1?222?zzz?112?J?J?J?J?0.025?1223?zz z?2?23?2J?Me1e?3?MMe?Md?r?30?1?1201?t?18001?0?1例例 已知一机械系统的等效力矩已知一机械系统的等效力矩Me对转角对转角的变化曲线如图所的变化曲线如图所示。各块

24、面积为别为示。各块面积为别为f1340mm 2，f2810mm2，f3600 mm2，f49l0 mm2，f5555mm2，f6470 mm2，f7695mm2，比例尺，比例尺M7000，1o/mm,平均转速平均转速n m800rmin，运转不均匀系数，运转不均匀系数0.02。若忽略其它构件的。若忽略其它构件的转动质量，求飞轮的转动惯量转动质量，求飞轮的转动惯量JF。并指出最大、最小角速度。并指出最大、最小角速度出现的位置。出现的位置。解：先求作能量指示图。解：先求作能量指示图。egcfxamAahdb图中最高点和最低点分别表示机图中最高点和最低点分别表示机械系统动能最高和最低时的位置械系统动

25、能最高和最低时的位置a-b:-f1=-340a-c:-f1+f2=470a-d:-f1+f2-f3=-130a-e:-f1+f2-f3+f4=780a-f:-f1+f2-f3+f4-f5=225a-g:-f1+f2-f3+f4-f5+f6=695a-h:-f1+f2-f3+f4-f5+f6-f7=0aabcdefgh1）求最大盈亏功）求最大盈亏功 AmaxAmax(780+340)FSA112070000.0174136833.82）求）求JF令令Jc0900A900*136833.8maxJ?22?974.8F22?n0.02*?*800例例 如图所示的齿轮传动，如图所示的齿轮传动，z1=2

26、0，z2=60，轮，轮1为主动，驱动力矩为主动，驱动力矩Md常数，加在轮常数，加在轮 2上的阻力矩上的阻力矩Mr的变化规律如图所示。两齿轮绕的变化规律如图所示。两齿轮绕回转中心的转动惯量分别为回转中心的转动惯量分别为 J10.01Kgm 2，J2=0.03kgm2，轮，轮1的平均角速度的平均角速度m100rads，若不均匀系数，若不均匀系数=0.02。试回答：。试回答：（1）画出以构件）画出以构件1为等效构件时的等效阻力矩为等效构件时的等效阻力矩 Mer图，并求出图，并求出等效驱动力矩等效驱动力矩Med=?（2）求出飞轮转动惯量）求出飞轮转动惯量 Jf=?并说明飞轮应装在并说明飞轮应装在 轴上

27、还是轴上还是轴上轴上为好。为好。解（解（1）等效构件）等效构件1上的等效阻力矩为上的等效阻力矩为Mer：?1?z21?M?M?M?M30erf?f?f?z12?3?z21?JJ?J?J?J?0.0133e?1212?z?1?2?22由于由于i123，故等效构件，故等效构件1上的等效驱动力矩的一个上的等效驱动力矩的一个运动循环为运动循环为6，等效阻力矩作用时间为，等效阻力矩作用时间为3。MMer3036一个一个T内等效驱动力短内等效驱动力短Md所做功等于等效阻力矩所做功等于等效阻力矩Mr所作功：所作功：Med?t0Mrd?f?f?(30?15)*3?45?12即即:Amax45M?t30*3?15N.m6?绘出能量指示图，最大盈亏功即为绘出能量指示图，最大盈亏功即为 f1。f2f1Mer30153f1Medf26(3)求飞轮的转动惯量求飞轮的转动惯量将将Amax代人飞轮转动惯量计算式，可得代人飞轮转动惯量计算式，可得A45?maxJ?2?J?0.0133?0.694Fe2?0.02*100当当Amax与与?一定时，一定时，JF与与的平方成反比，故为了减的平方成反比，故为了减少飞轮的转动惯量，最好将飞轮安装在高速轴上。少飞轮的转动惯量，最好将飞轮安装在高速轴上。飞轮应装在飞轮应装在1轴上为好。轴上为好。