《机械原理》讲义.doc

绪 论 一、研究对象 1、机械：机器和机构的总称 机器（三个特征）：①人为的实物组合（不是天然形成的）；②各运动单元具有确定的相对；③必须能作有用功，完成物流、信息的传递及能量的转换。 机器的组成：原动机、工作机、传动部分、自动控制工作机 机构：有①②两特征。 很显然，机器和机构最明显的区别是：机器能作有用功，而机构不能，机构仅能实现预期的机械运动。两者之间也有联系，机器是由几个机构组成的系统，最简单的机器只有一个机构。 2、概念 零件：制造单元体 构件可由一个或几个零件组成。 机架：机构中相对不动的构件 原动件：驱动力（或力矩）所作用的构件。→输入构件 从动件：随着原动构件的运动而运动的构件。→输出构件 机构：能实现预期的机械运动的各构件（包括机架）的基本组合体称为机构。 二、研究内容： 1、机构的结构和运动学： ①机械的组成；②机构运动的可能性和确定性；③分析运动规律。 2、机构和机器动力学：力——运动的关系·F=ma 功——能 3、要求：解决二类问题： 分析：结构分析，运动分析，动力分析 综合（设计）：①运动要求，②功能要求。新的机器。 第一章 平面机构的结构分析 （一）教学要求 1、了解课程的性质与内容，能根据实物绘制机构运动简图 2、熟练掌握机构自由度计算方法。了解机构组成原理 （二）教学的重点与难点 1、 2、1-1 机构结构分析的目的 §1-2 机构的组成 一、运动副： 构件间的可动联接。（既保持直接接触，又能产生一定的相对运动） 高副：点线接触 低副：面接触 运动副元素 自由度：构件含有独立运动的数目 约束：对独立运动的限制 低副：2个约束，1个自由度 1个约束，2个自由度 ①转动副：两个构件间不能作旋转运动的运动副； ②移动副：两个构件间不能作移动运动的运动副。 高副：①齿轮副；②凸轮副。 二、运动链、机构 1、运动链：两个以上构件通过运动副联接而成的系统 ①平面运动链；②空间运动链 （根据各构件间的相对运动为平面运动还是空间运动分类） 2、机构（从运动链角度）： 1、对一个运动链 2、选一构件为机架 3、确定原动件（一个或数个） 4、原动件运动时，从动件有确定的运动。 1-3 平面机构运动简图 1、运动副的符号 移动副： 齿轮副： 凸轮副： 2、构件（杆）： 3、机构运动简图的绘制，（模型，鄂式破碎机） 1）分析机构，观察相对运动； 2）找出所有的构件与运动副； 3）选择合理的位置，即能充分反映机构的特性； 4）确定比例尺， 5）用规定的符号和线条绘制成间图。（从原动件开始画） 1-4 平面机构的自由度 一、计算机构自由度（设n个活动构件，PL个低副，PH个高副） （原动件数F，机构破坏） 铰链五杆机构： 原动件数机构自由度数，机构运动不确定（任意乱动） 构件间没有相对运动机构→刚性桁架 （多一个约束）超静定桁架 F≤，构件间无相对运动，不成为机构。 F0, 原动件数=F，运动确定 原动件数F，运动不确定 原动件数F，机构破坏 三、计算F时注意问题 （1）复合铰链 m-1 例： （2）局部自由度 （与输出件运动无关的自由度称局部自由度） （3）虚约束： 在特殊的几何条件下，有些约束所起的限制作用是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。 图1-15 作业：P498，题1-1，1-2，1-3，1-4。 平面机构的虚约束常出现于下列情况： （1）不同构件上两点间的距离保持恒定…… （2）两构件构成各个移动副且导路互相平行 （3）两构件构成各个转动副且轴线互相重合…… （4）在输入件与输出件之间用多组完全相同的运动链来传递运动……（见课本P14） 例：计算自由度 （先看有无注意事项，复合铰链……，再看有几个构件） 1、 2、，其中B、C为复合铰链。 第二章 平面机构的运动分析 （一）教学要求 1、能根据实物绘制机构运动简图 2、熟练掌握机构自由度计算方法。了解机构组成原理 3、了解平面机构运动分析的方法，掌握瞬心法对机构进行速度分析 4、熟练掌握相对运动图解法 （二）教学的重点与难点 1、机构及运动副的概念、绘机构运动简图 2、自由度计算，虚约束，高副低代 3、瞬心的概念及求法 4、矢量方程，速度和加速度多边形，哥氏加速度，影像法 （三）教学内容 §2-1 研究机构运动分析的目的和方法 一、目的：在设计新的机械或分析现有机械的工作性能副，都必须首先计算其机构的运动参数。 二、方法： 图解法：形象直观，精度不高，速度瞬心法，相对运动图解法 解析法：较高的精度，工作量大 实验法： §2-2 速度瞬心法及其在机构速度分析上的应用 瞬时绝对