机械学基础一轮复习(作业向)

发布于 2020-06-18  62 次阅读


暂时跳过的内容:瞬心

绪论简述

  • 这一段全文背诵】机器是执行机械运功的装置,用来变换或传递能量、物料、信息。实现以上功能的一个或多个机构可称为机器。机械是机器和机构的总称。
  • 原动机从其他形式的能量获取机械能。
  • 工作机使用机械能
  • 构件是运动的单元。构件要么是单一整体,要么由多零件组成刚性结构。零件是制造的单元

机械设计基础只需要掌握常用机构(平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系、间歇运动机构)和常用的通用零件(轴、弹簧)的工作原理,也包括基本的连接方式、传动方式(螺旋传动、齿轮传动、蜗杆传动、带传动、链传动


第1章 平面机构的自由度和速度分析

作业题好像和速度分析没有啥关系,本章的速度分析仅讨论利用数度瞬心对平面机构进行速度分析的方法。

作业题型:

1.指出机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束,计算各机构的自由度。

  • 机构运动简图是怎样的?
    实际机构外形、结构都很复杂,所以用简单线条和符号来绘制机构运动简图来分析机构运动情况。运动简图自然是针对于研究运动的图。
  • 复合铰链是什么?
    一种特殊情况。需要重复计算低副。
  • 局部自由度怎么计算?
    多余的自由度,如果计算出来的自由度大于主动件个数,则很可能有局部自由度。
  • 虚约束是什么?
    重复的约束,如果计算出来的自由度小于主动件个数,则很可能有虚约束。
  • 自由度怎么计算?
    使用公式1

一轮正纲:

运动副

平面上构件有3种独立运动:
1. A沿x轴运动
2. A沿y轴运动
3. 绕A旋转

运动副由两个构件组成。

平面机构运动简图

转动副用圆圈⚪表示,圆心代表了相对转动的轴线。
作为机架的构件上要加上阴影线。
移动副的导路(嵌在构件内或紧贴构件表面)必须与相对移动方向一致。
高副在简图中应画出两构件接触处的曲线轮廓。
构件分为机架、输入构件、输出构件。

平面机构的自由度

有以下计算公式

公式1F=3n-2P_L-P_H
其中:P_L是低副数,P_H是高副数,n是活动构件数。

从动件不能独立运动,只有原动件才能独立运动,一般机构的自由度应与原动件的数目相等(可以作为检验手段,如果符合则大概率做对了),如果不等,则机构不具有确定运动。

!!!特殊情况!!!
1. 复合铰链:复合铰链的转动副数目重复计算,K个构件构成则转动副有K-1个。
2. 局部自由度:局部自由度是多余的自由度,和输出构件运动无关。比如滚子的转动。计算自由度时要减掉。
3. 虚约束:
- 两构件之间组成多个导路平行的移动副时,只有一个移动副起作用,其余都是虚约束【这种非常常见!!!】
- 两个构件之间组成多个轴线重合的转动副,只有一个转动副起作用,其余都是虚约束【其实就是两个转动副可以合二为一,一般运动简图里就只会有一个】
- 机构中传递运动不起独立作用的对称部分。

速度瞬心及其在机构速度分析上的应用


第2章 平面连杆机构

作业题型:

1.根据注明的尺寸判断各铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。

  • 什么是曲柄摇杆机构
    机架上转动副只有一个整转副
  • 什么是双曲柄机构
    机架上转动副有两个整转副
  • 什么是双摇杆机构
    机架上转动副没有整转副

2.试运用铰链四杆机构有整转副的结论,推导图中所示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件。

  • 什么是整转副?
    能做整周相对转动的转动副,否则为摆动副。
  • 什么是转动导杆机构?
    在常规导杆机构中,改曲柄为机架。

3.已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动,极位夹角θ为30°,摇杆工作行程需时7s。试问:(1)摇杆空回行程需时几秒?(2)曲柄每分钟转数是多少?

  • 空回行程时间怎么算?
    工作行程除以行程速度变化系数K。
  • 曲柄转速怎么算?
    计算周期时间,再算频率,在换算成转速。

4.设计一曲柄滑块机构,如图所示。已知滑块的行程s=50mm,偏距e=16mm,行程速度变化系数K=1.2,求曲柄和连杆的长度。

  • 什么是曲柄滑块机构?
    基本的一移动副的平面四杆机构。
  • 偏距是什么?
    曲柄转动中心到移动副移动轨迹延长线的距离。
  • 行程速度变化系数怎么使用?
    可以计算极位夹角。
  • 曲柄长度怎么计算?
    列方程
  • 连杆长度怎么计算?
    列方程

一轮正纲:

平面四杆机构是最简单的平面连杆机构

平面四杆机构的基本类型

铰链四杆机构

全部用转动副相连的平面四杆机构称为平面铰链四杆机构。一般四杆有一杆是机架,剩下三杆分为连架杆和连杆。
连架杆按是否是整转副分为曲柄和摇杆。铰链四杆机构因此分为三种形式:
1. 曲柄摇杆机构
2. 双曲柄机构:用的最多的是平行四边形结构
3. 双摇杆机构

含一个移动副的滑块机构

  1. 曲柄滑块机构
    滑块运动轨迹和曲柄转动中心若有偏距则构成偏置曲柄滑块机构。
  2. 导杆机构(改变曲柄滑块机构的机架得到的变形)
    曲柄滑块机构、转动导杆机构、曲柄摆动导杆机构。
  3. 摇块机构、定块机构

含两个移动副的四杆机构——双滑块机构

  1. 正切机构
  2. 正弦机构
  3. 滑块联轴器
  4. 椭圆仪

具有偏心轮的四杆机构

曲柄很小时可以做成偏心轮。

平面四杆机构的基本特性

铰链四杆机构有整转副的条件

  1. 最短+最长不比另外两个长
  2. 最短的杆的转动副是整转副

最短杠不唯一时,要么是平行四边形机构,要么没有整转副,成为双摇杆机构。

急回特性

曲柄摇杆机构根据极位夹角θ角会产生急回现象。行程速度变化系数K=\frac{180°+θ}{180°-θ}

压力角和传动角

压力角是从动件驱动力及其驱动力作用点绝对速度方向的夹角。压力角的余角是传动角。

死点位置

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平面四杆机构的设计

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第3章 凸轮机构

作业题型

如图所示的偏置直动滚子盘形凸轮机构,凸轮廓线为一个圆,圆心为O’,凸轮的转动中心为O,图示处滚子和凸轮的切点为A。

  • 在图中作出图示位置处凸轮和推杆的瞬心;
    需要学习第一章的瞬心
  • 在图中作出图示位置处机构的压力角α;
    需要学习第二章的压力角
  • 请回答凸轮设计采用什么原理;
    相对运动原理
  • 请在图中标出合理的凸轮转向ω;
    要施加压力
  • 在图中作出凸轮的理论廓线β、偏距圆和基圆;
    懂的都懂
  • 绘出凸轮从A点接触到B点接触时凸轮的转角δ;
    我是在偏距圆上表示的
  • 在图中标出B点接触时从动件的位移s。
    懂的都懂

一轮正纲

凸轮机构的应用和类型

按凸轮形状区分

  1. 盘状凸轮
  2. 移动凸轮
  3. 圆柱凸轮

按从动件形状区分

  1. 尖顶从动件(任意预期,易磨损)
  2. 滚子从动件(耐莫顺)
  3. 平底从动件(传动效率高)

从动件的运动规律

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凸轮机构的压力角

压力角与作用力的关系

压力角会产生有用分力和有害分力。

压力角与凸轮机构尺寸的关系

公式2:\frac{\frac{\rm ds}{\rm d\varphi} \pm e}{s + \sqrt{r_0^2-e^2}}

图解法设计凸轮轮廓

跳过,简单看了一下。要画偏距圆。
又看了一下,基本会了(

解析法设计凸轮轮廓

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第5章 轮系

作业题型:

1.在图中的双极蜗轮传动中,已知右旋蜗杆的转向,试判断蜗轮2和蜗轮3的转向,用箭头表示。

  • 什么是双极蜗轮传动?
    就是有两个蜗轮蜗杆机构
  • 如何判断蜗轮的转向?
    先判断蜗杆的移动方向,然后用螺杆螺母类比。

2.在图中所示轮系中,已知所有的z和n,求齿条6线速度v的大小和方向。

  • 什么是z,有什么用?
    z是齿数,计算传动比。
  • 什么是n,有什么用?
    n是转速,直接计算传动比。
  • 齿条6线是什么?
    不是齿条6线,是齿条6的线速度。
  • v的大小和方向怎么求?
    根据齿距*单位时间内转过的齿数来求v,方向一看就知。

3.在图中所示的差动轮系中,已知各轮的齿数,齿轮1、3的转速和方向已知,求行星架转速和方向。

  • 什么是差动轮系?
    自由度在两个或两个以上的轮系。
  • 什么是行星架?
    行星轮的支架。也是构件。
  • 行星架转速和方向怎么求?
    列方程表示传动比。在试图表示n_H

4.在图中所示的机构中,已知各齿数,已知一些转速,求另一些转速。

  • 怎么计算这个问题?
    计算传动比,列方程。

一轮正纲:

轮系的类型

有定轴轮系和周转轮系。

定轴轮系及其传动比

传动比是输入轴与输出轴角速度之比。

公式3i_{1K}=\frac{轮1至轮K间所有从动轮齿数的乘积}{轮1至轮K间所有主动轮齿数的乘积}
方向独立分析,转向相反则加一个负号。

周转轮系及其传动比

在周转轮系中,既作自转又作公转的齿轮,称为行星轮,轴线固定的齿轮作为中心轮(太阳轮),支持行星轮的构件称为行星架
行星轮个数不影响周转轮系运动,机构简图里只需画一个。

公式4i_{GK}^H=\frac{转化轮系从G至K所有从动轮齿数的乘积}{转化轮系从G至K所有主动轮齿数的乘积}
方向独立分析,转向相反则加一个负号。

复合轮系及其传动比

就上面两个结合起来,区分开来,分别列方程。我们只需掌握只含一个周转轮系的情况。

轮系的应用

相距较远的两轴之间的传动

实现变速传动

获得大传动比(利用行星轮系)【但是主要用来减速,一般不用来加速】

合成运动、分解运动

几种特殊的行星转动简介

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第10章 连接

这一章特殊对待一下,不写正纲

作业题型:

1.用12英寸扳手拧紧M8螺栓。已知螺栓力学性能等级为4.8级,螺纹间摩擦系数f=0.1,螺母与支承面间摩擦系数为f_c=0.12,手掌中心至螺栓轴线的距离l=240mm。试问当手掌施力125N时,该螺栓所产生的拉应力为多少?螺栓会不会损坏?(由设计手册可查得M8螺母d_w=11.5mm,d_0=9mm)。

  • 什么是螺栓的力学性能等级?

  • 拉应力是什么,怎么计算?

  • 什么情况下螺栓会顺坏?

2. 抄网上答案了

螺栓 10.6-10.8
10.6 螺栓连接的强度计算
螺栓的主要失效形式有:
1. 螺栓杆拉断
2. 螺纹的压溃和剪断
3. 经常装卸导致磨损发生滑扣现象
松螺栓连接:许用拉应力为轴向工作载荷除以螺纹小径对应的面积。
紧螺栓连接:许用拉应力近似为1.3倍的轴向工作载荷除以螺纹小径对应的面积。
别的暂时跳过
太难了,但是很重要
10.7 螺栓的材料和许用应力
关于性能等级应该可以查表,4.8对应的公称强度极限为400(4100)MPa,公称屈服极限320(48*10)MPa,布什硬度124HBS。
10.8 提高螺栓连接强度的措施
不写了。

接下来我就copy 答案了qaq


此夜亭下花落英,雁栖湖畔琴奏新。