天津理工大学机械原理期末考试复习纲要

总复习

第一章 平面机构的结构分析

基本要求:

1. 2.

掌握运动链成为机构的条件。 熟练掌握机构自由度的计算方法。能自如地运用平面机构自由度计算公式计算机构自由度。能准确识别出机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束，并作出正确处理。

2.1机构自由度的计算及具有确定运动的条件

平面机构自由度计算的一般公式 F 3n 2pl ph

3．计算平面机构自由度的注意事项 (1)复合铰链

(2)局部自由度：局部自由度经常发生的场合：滑动摩擦变为滚动摩擦时添加的滚子。

解决的方法：计算机构自由度时，设想将滚子与安装滚子的构件固结在一起，视为一个构件。 (3)虚约束

虚约束经常发生的场合：

4．机构具有确定运动的条件：机构的自由度数等于机构的原动件数。

2.2 平面机构的组成原理分析 1. 平面机构的组成原理

平面机构=原动件+机架+若干个基本杆组

重点复习“机械原理辅导与习题” P13例题1.3 ，P18 题1.2 (b)、(c) P22 题1.5(c)

第二章 连杆机构

基本要求:

1.了解平面四杆机构的基本型式。 2. 掌握平面四杆机构的工作特性。

2.1 平面四杆机构的基本型式

四杆机构分为3种基本型式。 (1)曲柄摇杆机构 (2)双曲柄机构 (3)双摇杆机构

2.2 平面四杆机构的基本知识

1.平面四杆机构有曲柄存在的条件

铰链四杆机构有曲柄存在的条件为：

（1）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和。（2）边架杆和机架中必有一杆是最短杆。 2．压力角和传动角

3．急回运动和行程速比系数

极位夹角θ：摇杆位于两极限位置时曲柄两位置所夹的锐角。

机构具有急回特性必有K > 1，则极位夹角 0。

=180°×（K-1）/（K +1）

4．死点位置

提出问题：四杆机构中是否存在死点位置，决定于什么？ 答：从动件是否与连杆共线。

2.3 机构速度分析的瞬心法

1．速度瞬心的概念

当两构件1，2作平面相对运动时，在任一瞬时，都可以认为它们是绕某一重合点作相对转动，而该重合点则称为瞬时速度中心，简称瞬心，以P12（或P21表示)。瞬心是相对运动两构件上相对速度为零的重合点。

任意两个构件无论它们是否直接形成运动副都存在一个瞬心。 2．求瞬心的方法

求瞬心的方法有两种：通过直接观察和利用三心定理。

三心定理：作平面运动的三个构件的三个瞬心位于同一条直线上。

3.要求能求出曲柄滑块机构，铰链四杆机构、导杆机构等的所有速度瞬心。

重点复习“机械原理辅导与习题”—P36 题2.2、题2.3

重点复习“机械原理辅导与习题”—P24 2.平面连杆机构的工作特性；

—P35 2.4 复习思考 5、7题，并会举例分析。

第三章 凸轮机构

3．2从动件的运动规律

常用运动规律特点

等速运动规律特点：速度曲线不连续，从动件运动起始和终止位置速度有突变，会产生刚性冲击。适用场合：低速轻载。

等加速等减速运动规律特点：速度曲线连续，不会产生刚性冲击；因加速度曲线在运动的起始、中间和终止位置有突变，会产生柔性冲击。适用场合：中速轻载。 简谐运动规律特点：速度曲线连续，故不会产生刚性冲击，但在运动的起始和终止位置加速度曲线不连续，故会产生柔性冲击。适用场合：中速中载。 摆线运动规律特点：速度曲线和加速度曲线均连续无突变，故既无刚性冲击也无柔性冲击。适用场合：高速轻载。

3．3凸轮轮廓设计

1．反转法原理

凸轮机构的型式多种多样，反转法原理适用于各种凸轮廓线的设计。 2．反转法的灵活运用

凸轮廓线设计的反转法原理是本章的重点内容之一，读者应通过以下几方面的练习灵活运用这一原理。

1）已知从动件的运动规律，能熟练地运用反转法原理绘制出凸轮廓线。 2）已知凸轮廓线，能熟练地运用反转法原理反求出从动件运动规律的位移曲线。

3）已知凸轮廓线，能熟练地运用反转法原理求出凸轮从图示位置转过某一给定角度时，从动件走过的位移量。

4）已知凸轮廓线，能熟练地运用反转法原理求出当凸轮从图示位置转过某一角度时，凸轮机构压力角的变化。

5）已知凸轮廓线，能熟练地运用反转法原理求当凸轮与从动件从某一点接触到另一点接触时，凸轮转过的角度。

3．4凸轮机构基本参数的确定

无论是用作图法还是解析法，在设计凸轮廓线前，除了需要根据工作要求选定从动件的运动规律外,还需确定凸轮机构的一些基本参数，如基圆半径rb、偏

距e、滚子半径rr等。这些参数的选择除应保证使从动件能准确地实现预期的运动规律外，还应使机构具有良好的受力状况和紧凑的尺寸。

1．凸轮机构的压力角

压力角：在不计摩擦的情况下，凸轮对从动件作用力的方向线与从动件上力作用点的速度方向之间所夹的锐角。

2．压力角与机构尺寸的关系

压力角与基圆半径的关系：

压力角 越大，基圆半径越小，即凸轮尺寸越小。 3．滚子半径的选择

滚子从动件盘形凸轮的实际廓线，是以理论廓线上各点为圆心作一系列滚子圆，然后作该圆族的包络线得到的。因此，凸轮实际廓线的形状将受滚子半径大小的影响。若滚子半径选择不当，有时可能使从动件不能准确地实现预期的运动规律。

重点复习“机械原理辅导与习题”—P57例3.1

重点复习“机械原理辅导与习题”—P64 题3.7,3.8(a) P68题3-2

第四章 齿轮机构

4．1渐开线标准齿轮的参数和尺寸

1．齿轮各部分的名称和代号

分度圆：人为选定的设计齿轮的基准圆。半径用r、直径用 d 表示 齿顶圆：过所有轮齿顶端的圆。半径 用 ra、直径用 da表示。 齿根圆：过所有齿槽底部的圆。半径 用 rf 、直径用 df 表示。 基圆：产生渐开线的圆。半径用 rb、直径用db 表示。 2．基本参数

知道了齿轮各部分的定义及名称，齿轮各部分的关系是怎样的？如何进行计算？为此，规定了以下五个基本参数： （1）齿数 Z； （2）分度圆模数 （3）分度圆压力角 （4）齿顶高系数 （5）顶隙系数

3．几何尺寸计算公式 两个重要定义：

分度圆——－齿轮中具有标准模数和标准压力角的圆；

标准齿轮—－除m、、ha*、c* 四个基本参数为标准值外，还有两个特征： （1）分度圆齿厚与槽宽相等，即

（2）具有标准齿顶高和齿根高，即, 不具备上述特征的齿轮是非标准齿轮。

4．2渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动

1．正确啮合条件

2．连续传动条件

3．标准安装

一对外啮合标准直齿圆柱齿轮，它的中心距是两轮分度圆半径之和，此中心距称为标准中心距。

两个标准齿轮如果按照标准中心距安装，就能满足无齿侧间隙啮合条件，能实现无齿侧间隙啮合传动。

一对标准齿轮按照标准中心距安装，我们称之为标准安装。

4．6斜齿圆柱齿轮机构

1．斜齿轮的基本参数： 斜齿轮的法面参数为标准值。 2．斜齿轮的几何尺寸及传动中心距 3．斜齿圆柱齿轮的当量齿数 4．斜齿圆柱齿轮的啮合传动 （1）正确啮合条件：

4．7蜗轮蜗杆机构

1．

2．蜗轮蜗杆传动的类型

本节着重介绍普通圆柱蜗杆机构中最简单的阿基米德蜗杆机构。阿基米德蜗杆的端面齿形为阿基米德螺线。

3．蜗轮蜗杆的啮合传动 蜗杆传动的中间平面：

过蜗杆轴线作一垂直于蜗轮轴线的平面。在该平面内蜗杆与蜗轮的啮合传动相当于齿条与齿轮的传动。 正确啮合条件:

（

力角;且蜗杆与蜗轮旋向相同。

4．蜗轮蜗杆传动的基本参数与几何尺寸 蜗杆头数和蜗轮齿数：

蜗杆直径系数：蜗杆分度圆直径

分别为蜗杆的轴面模数和压力角；

分别为蜗轮的端面模数和压

与模数

的比值，用

表示。

4．8锥齿轮机构

直齿圆锥齿轮大端模数

的值为标准值，压力角

。

第五章 轮 系

掌握混合轮系传动比的计算 重点复习“机械原理辅导与习题” —P111题5.6、题5.10、题5.17

第十章 机械动力学

10．1机械系统的等效力学模型

1．等效动力学模型的建立

转化的原则：使该系统转化前后的动力学效果保持不变。 即：

a. 等效构件的质量或转动惯量所具有的动能，应等于整个系统的总动能；

b. 等效构件上的等效力、等效力矩所做的功或所产生的功率，应等于整个系统的所有力、所有力矩所做功或所产生的功率之和。

满足这两个条件，就可将等效构件作为该系统的等效动力学模型。

2．等效量的计算

（1）等效力矩和等效力

（2）等效转动惯量和等效质量 ：

10．2机械系统速度波动及调节方法

1．周期性性速度波动产生的原因 2．周期性速度波动的调节方法

如何减少机械运转时的周期性速度波动呢？ 最常用的方法是安装飞轮，即在机械系统中安装一个具有较大转动惯量的盘状零件。

3．飞轮的设计

若将上式中的平均角速度用平均转速 n (r/min) 取代，则有

4．非周期性速度波动的调节方法

对于非周期性速度波动，安装飞轮是不能达到调节目的的，这是因为飞轮的作用只是"吸收"和"释放"能量，它既不能创造出能量，也不能消耗掉能量。 对于没有自调性的机械系统（如采用蒸汽机，汽轮机或内燃机为原动机的机械系统），就必须安装一种专门的调节装置 - 调速器，来调节机械出现的非周期性速度波动。

重点复习“机械原理辅导与习题”—P148 例 4 “机械原理”教材P286 例题1

第十一章 机械的平衡

熟练掌握刚性转子平衡的设计方法和条件。

第十二章 机械的效率

1．移动副中的摩擦； 2．螺旋副中的摩擦； 3．转动副中的摩擦； 4．机械效率及自锁。