機(jī)械原理電子

1、第一章 緒論   教學(xué)內(nèi)容     *本課程研究的對(duì)象和內(nèi)容      *本課程的性質(zhì)、任務(wù)及作用      *機(jī)械原理學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀    學(xué)習(xí)要求     *明確本課程研究的對(duì)象和內(nèi)容，及其在培養(yǎng)機(jī)械類高級(jí)工程技術(shù)人才全局中的地位、任務(wù)和作用。     *對(duì)機(jī)械原理學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀有所了解。    

2、;重點(diǎn)難點(diǎn)     本章的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是：本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容。本章介紹了機(jī)器、機(jī)構(gòu)、機(jī)械等名詞，并通過(guò)實(shí)例說(shuō)明各種機(jī)器的主要組成部分是各種機(jī)構(gòu)，從而明確了機(jī)構(gòu)是本課程研究的主要對(duì) 象。當(dāng)然，由于此時(shí)尚未具體學(xué)習(xí)這些內(nèi)容，故只能是一個(gè)概括的了解。   學(xué)習(xí)安排授課自學(xué)觀看機(jī)械原理電教片 1學(xué)時(shí)1.5學(xué)時(shí) 中國(guó)古代機(jī)械、工業(yè)機(jī)器人及其應(yīng)用  學(xué)習(xí)方法      如何學(xué)好本課程。     要學(xué)好本課程,首先必須對(duì)

3、機(jī)械在一個(gè)國(guó)家中的重要作用有明確的認(rèn)識(shí)， 機(jī)械現(xiàn)在是、將來(lái)仍是人類利用和改造自然界的直接執(zhí)行工具，沒有機(jī)械的支持, 一切現(xiàn)代工程(宇航工程、深海工程、生物工程、通信工程、跨江大橋、過(guò)海隧道、摩天大樓、)都將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。     了解機(jī)械原理學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，既有助于對(duì)機(jī)械原理課程的深入學(xué)習(xí)，也有助于讓我們深信機(jī)械工業(yè)將永不停歇地日新月異地迅猛發(fā)展。 第二章 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析  學(xué)習(xí)內(nèi)容     *機(jī)構(gòu)的組成(構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈及機(jī)構(gòu))     &

4、#160;*機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及其繪制      *機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件      *機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算     *計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)     *虛約束對(duì)機(jī)構(gòu)工作性能的影響及機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)     *平面機(jī)構(gòu)的組成原理、結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分析     *平面機(jī)構(gòu)中的高副低副   學(xué)習(xí)要求  

5、;     *搞清構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副、約束、自由度、運(yùn)動(dòng)鏈及機(jī)構(gòu)等重要概念。      *能繪制比較簡(jiǎn)單的機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。      *能正確計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度并能判斷其是否具有確定的運(yùn)動(dòng)；對(duì)空間機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算有所了解。      *對(duì)虛約束對(duì)機(jī)構(gòu)工作性能的影響及機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)問(wèn)題的重要性有所認(rèn)識(shí)。      *對(duì)平面機(jī)構(gòu)的組成原理有所了解。 

6、  重點(diǎn)難點(diǎn)       本章的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是：構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈及機(jī)構(gòu)等概念，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制，機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件及機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算。至于平面機(jī)構(gòu)中的高副低代則屬于拓寬知識(shí)面性質(zhì)的內(nèi)容。 學(xué)習(xí)難點(diǎn)是：機(jī)構(gòu)中虛約束的判定問(wèn)題。   學(xué)習(xí)安排本章授課本章自學(xué)作業(yè) 課外討論題綜合分析題 實(shí)驗(yàn) （2學(xué)時(shí)）4學(xué)時(shí)  6學(xué)時(shí)習(xí)題2-1、2-2、2-3、2-6、2-8、2-10 習(xí)題2-4、2-5、2-7、2-9習(xí)題2-11機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)

7、圖測(cè)繪實(shí)驗(yàn)    學(xué)習(xí)方法   本章需要搞清的概念。     首先，要把構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、機(jī)構(gòu)的自由度、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件、復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束、機(jī)構(gòu)組成原理和桿組等基本概念搞清楚。應(yīng)做到能準(zhǔn)確地解釋，并對(duì)機(jī)構(gòu)作出正確的分析和判斷。         其次，要注意構(gòu)件與零件、運(yùn)動(dòng)副與運(yùn)動(dòng)副元素、自由度與約束、高副與低副、開鏈與閉鏈、運(yùn)動(dòng)鏈與桿組以及機(jī)構(gòu)等概念之間的聯(lián)系和區(qū)別。  &#

8、160;如何正確繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖？      由于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析都是就機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖來(lái)進(jìn)行的，而且機(jī)械設(shè)計(jì)之初也首先是設(shè)計(jì)機(jī)械的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，所以對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制必須十分重視，能正確閱讀和繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖是工程技術(shù)人員必須具備的基本技能。     當(dāng)然，由于實(shí)際機(jī)械的結(jié)構(gòu)狀況及構(gòu)件形狀一般都比較復(fù)雜，所以如何用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖把它表示出來(lái)，對(duì)于初學(xué)者可能有一定的難度。但只要沿著 運(yùn)動(dòng)傳遞路線細(xì)心觀察，把運(yùn)動(dòng)在構(gòu)件間的傳遞情況，構(gòu)件數(shù)的多少，各構(gòu)件間組成了什么樣的運(yùn)動(dòng)副，以及運(yùn)動(dòng)副所在的位置搞清后

9、，就不難將其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖正 確地繪制出來(lái)。通過(guò)多作練習(xí)，就一定能逐步具備繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的能力。   何謂正確判斷機(jī)構(gòu)中的虛約束？     要正確判定機(jī)構(gòu)中的虛約束，首先要把什么是虛約束這一概念搞清楚。所謂虛約束是指對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)起重復(fù)約束作用的約束，即機(jī)構(gòu)中的一些運(yùn)動(dòng)副所帶入的約束與另一些運(yùn)動(dòng)副所帶入的約束相重復(fù)。在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)應(yīng)將虛約束除去。     但要注意，機(jī)構(gòu)中的虛約束都是在一些特定的條件下出現(xiàn)的，如果這些條件不能滿足，則原認(rèn)為是虛約束的約束就將成為實(shí)際有效的約束，而影響 到機(jī)構(gòu)運(yùn)

10、動(dòng)的可能性或靈活性。而為了滿足這些特定的條件，就要求有較高的加工精度和裝配精度，而這就意味著有較高的制造成本。一般說(shuō)，機(jī)構(gòu)的虛約束數(shù)越 多，機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)中被卡住的可能性也就越大，要求有較高精度的尺度參數(shù)也就越多，制造成本也就越高，故虛約束數(shù)的多少也是機(jī)構(gòu)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。    在機(jī)械設(shè)計(jì)中為什么要設(shè)置虛約束？     通常在機(jī)械中設(shè)置虛約束的主要目的有：     (1) 改善機(jī)構(gòu)的受力情況(參看教材圖2-23)；     (2)

11、60;增加機(jī)構(gòu)的剛度(參看教材題2-13c圖)；     (3) 使機(jī)構(gòu)能順利通過(guò)轉(zhuǎn)折點(diǎn)(參看教材圖8-7)。        在儀表機(jī)構(gòu)中，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的靈活性是十分重要的，故要盡可能避免在機(jī)構(gòu)中出現(xiàn)虛約束(參看教材圖2-28)；(題2-19圖)，另外在一些剛性較差的地方，如布置在飛機(jī)機(jī)翼上的一些機(jī)構(gòu)，在受力時(shí)易發(fā)生較大的變形，約束成為虛約束必須滿足的幾何條件易遭到破壞，故這種情況下也應(yīng)力求避免虛約束。     但要注意，正如教材中所指出的

12、那樣，當(dāng)把平面機(jī)構(gòu)(3族機(jī)構(gòu))按平面機(jī)構(gòu)來(lái)計(jì)算其自由度的時(shí)候，往往從表面看似乎沒有虛約束，實(shí)際上絕大多數(shù)情況下都存在族別虛約束，即實(shí)際上存在虛約束。只有把機(jī)構(gòu)按空間一般機(jī)構(gòu)來(lái)看不存在虛約束時(shí)才真正沒有虛約束。     為了減少虛約束數(shù)，在工程實(shí)際中常用球面副、球銷副代替轉(zhuǎn)動(dòng)副，用圓柱副代替移動(dòng)副或轉(zhuǎn)動(dòng)副，用鼓形齒代替直齒等。    如何判斷是否為復(fù)合鉸鏈？         關(guān)于復(fù)合鉸鏈的確定一般不難掌握，但在判斷是否為復(fù)合鉸鏈時(shí)要細(xì)心。如下兩種情

13、況易發(fā)生誤解:     其一，復(fù)合鉸鏈?zhǔn)莾蓚€(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接的情形。不應(yīng)把若干個(gè)構(gòu)件匯交在一起就認(rèn)為是復(fù)合鉸鏈。例:(構(gòu)件在同一處匯交相聯(lián)接的情形)。     其二，有齒輪、機(jī)架參與的聯(lián)接是否為復(fù)合鉸鏈，常易發(fā)生混淆。例:(含有齒輪的機(jī)構(gòu)的情形)。    如何判斷齒輪副的約束？      關(guān)于齒輪副的約束，存在如下兩種情況：     其一，一般情況下兩齒輪的中心距受到約束，輪齒兩側(cè)

14、齒廓只有一側(cè)接觸,另一側(cè)存在間隙，故只提供一個(gè)約束。如圖a所示。     其二，當(dāng)兩齒輪的中心可以彼此靠近，直至輪齒兩側(cè)齒廓均接觸為止時(shí)，如圖b所示。這時(shí)因輪齒兩側(cè)接觸點(diǎn)處的法線方向并不彼此重合，故其提供兩個(gè)約束。                         在解教材題2-13時(shí)，就應(yīng)分清齒輪副約束的上述兩種情況。 

15、;   如何將機(jī)構(gòu)分解為基本桿組？      根據(jù)平面機(jī)構(gòu)的組成原理知，任何平面機(jī)構(gòu)都可以由機(jī)架、原動(dòng)件和若干個(gè)基本桿組組成。因此在對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析或動(dòng)力分析時(shí)，可就原動(dòng)件 和基本桿組來(lái)進(jìn)行，對(duì)于相同的基本桿組可采用相同的方法(可編成子程序調(diào)用)，由于基本桿組的類型不多，這就給運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析提供了很大的方便。      在將機(jī)構(gòu)分解為基本桿組時(shí)要注意：      首先應(yīng)將機(jī)構(gòu)中的虛約束和局部自由度除去。如:(精壓機(jī)機(jī)構(gòu))

16、。      再進(jìn)行拆桿組分析。在拆分基本桿組時(shí)，應(yīng)從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的地方開始拆分，先試按級(jí)組拆分，若不行再依次按級(jí)組、級(jí)組拆分。     例:(斯蒂芬森型機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析)。     基本桿組的級(jí)別是以該桿組中所構(gòu)成的封閉形（由一個(gè)或若干個(gè)構(gòu)件所構(gòu)成的）中所包含的最多運(yùn)動(dòng)副數(shù)來(lái)確定的。一般說(shuō)，桿組的級(jí)別越高，其運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析的難度也就越大。第三章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析   學(xué)習(xí)內(nèi)容     *機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析任務(wù)

17、、目的和方法       *用速度瞬心法作機(jī)構(gòu)的速度分析      *用矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析      *用綜合法作復(fù)雜機(jī)構(gòu)的速度分析      *用解析法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析    學(xué)習(xí)要求     *正確理解速度瞬心(包括絕對(duì)瞬心及相對(duì)瞬心)的概念，并能 運(yùn)用“三心定理”確定一般平面機(jī)構(gòu)各瞬心的位置

18、。      *能用瞬心法對(duì)簡(jiǎn)單高、低副機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析。      *能用矢量方程圖解法或解析法對(duì)級(jí)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。     重點(diǎn)難點(diǎn)      本章的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是：對(duì)級(jí)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。學(xué)習(xí)難點(diǎn)是：對(duì)機(jī)構(gòu)的加速度分析，特別是兩構(gòu)件重合點(diǎn)之間含有哥氏加速度時(shí)的加速度分析。   學(xué)習(xí)安排  授課自學(xué)   作業(yè)課外討論習(xí)題 大作業(yè) 

19、;4學(xué)時(shí)6學(xué)時(shí)習(xí)題3-1、3-2、3-3、3-3、3-4、3-6、3-10 習(xí)題3-5、3-9、3-12 平面六桿機(jī)構(gòu)或級(jí) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的電算分析  學(xué)習(xí)方法         為什么要進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析?     首先，要認(rèn)識(shí)到對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析的重要意義。無(wú)論在設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，或是在利用現(xiàn)有機(jī)械時(shí)，或在作反求設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析都是十分重要的。在利用現(xiàn)有機(jī)械時(shí)，許多機(jī)械只有經(jīng)過(guò)詳細(xì)的運(yùn)動(dòng)分析，我們才能很好掌握它的性能，充分發(fā)揮機(jī)械的功

20、能。如:(搖動(dòng)篩機(jī)構(gòu)教材圖3-9a)，只有知道了在一個(gè)周期中搖篩(構(gòu)件4)的速度、加速度變化情況，才能知道它是否能達(dá)到很好的篩分效果。在反求設(shè)計(jì)中，常常只有經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)分析后才能吃透原設(shè)計(jì)的意圖，也才可能進(jìn)行創(chuàng)造性的改進(jìn)和發(fā)展。     其次，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析一般說(shuō)是比較容易的，有固定程次可以遵循，而機(jī)構(gòu)的綜合，因無(wú)固定程次， 一般說(shuō)是比較難的。但因計(jì)算技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，我們可以把機(jī)構(gòu)的綜合與機(jī)構(gòu)的分析融合起來(lái)，即先選定一個(gè)適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，看是否能滿足預(yù) 期的運(yùn)動(dòng)要求，若不滿足,則對(duì)原機(jī)構(gòu)作適當(dāng)調(diào)整，再進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，如此循環(huán)迭代，直至滿足預(yù)期的

21、設(shè)計(jì)要求為止，以作到化難為易。     如何才能正確地掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法？      一些學(xué)生認(rèn)為機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，尤其是加速度分析很難掌握。其實(shí)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析(不管是速度分析還是加速度分析)是并不難掌握的，因?yàn)闄C(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析有固定的程次可以遵循，只要按照教材上所講的方法一步一個(gè)腳印的做下去，就會(huì)得到正確的結(jié)果，條理清晰，一點(diǎn)也不難。     一些學(xué)生之所以覺得很難、很亂，難于下手，是因?yàn)樗麄兺ǔ７噶巳缦碌腻e(cuò)誤：     1

22、) 在做題之前沒有很好復(fù)習(xí)教材相關(guān)的內(nèi)容。     2) 做題時(shí)沒有按教材上所講的程次步驟進(jìn)行，而是急于求成，跳過(guò)了一些步驟。如一些學(xué)生在用作圖法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，往往不寫出有關(guān)的矢量方程，或?qū)Ψ匠讨械拿恳豁?xiàng)的大小和方向未作計(jì)算與判斷，就急于作速度多邊形和加速度多邊形，因畫圖時(shí)缺少矢量方程的指引，而導(dǎo)致錯(cuò)誤是常見的。      3) 缺乏工程觀點(diǎn)，作為工程技術(shù)人員，其所作的分析計(jì)算，將來(lái)都要經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)，不認(rèn)真對(duì)待分析中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，都是導(dǎo)致錯(cuò)誤的根源。 

23、60;     如何掌握利用速度瞬心對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析？     利用速度瞬心對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析往往比較簡(jiǎn)便。掌握這種方法的關(guān)鍵是要正確地找出所需瞬心的位置。     當(dāng)兩構(gòu)件直接組成運(yùn)動(dòng)副時(shí)，其間的瞬心位置很容易確定，而非直接接觸的兩構(gòu)件之間的瞬心則可借助于三心定理來(lái)確定。為了便于確定機(jī)構(gòu)中各瞬心的位置，可以利用瞬心多邊形的幫助。     在瞬心多邊形中，各頂點(diǎn)的數(shù)字就代表機(jī)構(gòu)中各相應(yīng)構(gòu)件的編號(hào)，各頂點(diǎn)間的連線，就代表相應(yīng)兩構(gòu)件間的瞬

24、心，已知瞬心位置的連線用實(shí)線表 示，尚未求出其位置的瞬心用虛線表示。由三心定理知，在瞬心多邊形中任一三角形的三個(gè)邊所代表的三個(gè)瞬心應(yīng)位于一直線上。據(jù)此就不難求得未知瞬心所在位 置。     例:(平面六桿機(jī)構(gòu)的速度分析)。     還要注意：構(gòu)件的速度瞬心一般不是構(gòu)件的加速度瞬心，所以不能根據(jù)速度瞬心來(lái)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行加速度分析。       掌握機(jī)構(gòu)的速度及加速度圖解法應(yīng)注意的圖解程次。     在對(duì)機(jī)構(gòu)作速度及加速度圖

25、解時(shí)，可按如下程次進(jìn)行。     a) 選擇適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度比例尺1，并按題給的原動(dòng)件位置，準(zhǔn)確作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。      b) 弄清題意，確定解題思路，即確定求解的先后次序。     c) 列出求解所需的運(yùn)動(dòng)分析矢量方程。矢量方程有兩類，一類是同一構(gòu)件上兩點(diǎn)之間的速度及加速度關(guān)系；另一類是兩構(gòu)件重合點(diǎn)之間的速度及加速度關(guān)系。后者用在有移動(dòng)副的情況。     d) 對(duì)矢量方程中的各項(xiàng)逐項(xiàng)分析

26、其大小和方向。最好能在矢量方程各項(xiàng)的下面簡(jiǎn)要注出其大小和方向、已知(用“”號(hào))或未知(用“?”號(hào))。若一個(gè)矢量方程中只有兩個(gè)未知量，即可用作圖法求解。否則就需列出補(bǔ)充方程式，以減少未知數(shù)。     e) 選擇適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣缺壤呒?、速度及加速度圖極點(diǎn)P及P'，分別按矢量方程的指引，依次作出速度圖及加速度圖。     f) 需要的解可直接從圖中量取。      如何判斷相對(duì)速度、相對(duì)加速度和哥氏加速度的方向？   &

27、#160;  1) 據(jù)速度圖和加速度圖來(lái)判斷(相對(duì)速度及相對(duì)加速度的方向)。     2) 兩構(gòu)件組成移動(dòng)副時(shí)的:(哥氏加速度方向的判斷)。      用矢量方程解析法作級(jí)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析時(shí)應(yīng)注意的程次和事項(xiàng)?      用矢量方程解析法作級(jí)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析是比較容易的，也有很強(qiáng)的程次性，只要按著一定的步驟求解，即可很容易獲得所需的結(jié)果。     在作運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，要先作位置分析，位

28、置分析的求解可按如下步驟進(jìn)行：     a) 首先建立一直角坐標(biāo)系，并把各構(gòu)件當(dāng)作桿矢量對(duì)待。     b) 根據(jù)機(jī)構(gòu)具有的獨(dú)立封閉環(huán)數(shù)的多少，為每一獨(dú)立封閉環(huán)各建立一矢量封閉方程。     c) 從只有兩個(gè)未知量的矢量封閉方程開始求解，求解時(shí)可利用適當(dāng)?shù)氖噶奎c(diǎn)積的方法消去一個(gè)未知量，從而求得另一未知量。     在求得各桿矢未知量后，機(jī)構(gòu)的速度和加速度分析只不過(guò)是位置方程對(duì)時(shí)間的一次求導(dǎo)和二次求導(dǎo)而已。也

29、可用適當(dāng)矢量，點(diǎn)積的方法來(lái)消去一個(gè)未知量以求得另一未知量。     在用矢量方程解析法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析時(shí)應(yīng)注意如下事項(xiàng)：分析時(shí)不需要準(zhǔn)確作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，只要畫出機(jī)構(gòu)示意圖即可；各桿矢的方位角均 由 軸開始，沿逆時(shí)針?lè)较蛴?jì)量。作這樣的規(guī)定，在書寫方程和進(jìn)行運(yùn)算時(shí)具有統(tǒng)一的格式，給運(yùn)算帶來(lái)很大的方便，同時(shí)也便于確定各方位角所在的象限；用矢量 方程解析法作級(jí)以上機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，往往顯得比較困難，不如用矩陣法方便。       如何正確用矩陣法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析？   &#

30、160;  矩陣法位置分析的前一部分與矢量方程解析法相似，也要為機(jī)構(gòu)的每一個(gè)獨(dú)立的封閉環(huán)寫一個(gè)矢量封閉方程，并將其投影到X 軸 Y 軸上，得一非線性方程組。在此方程組中方程的數(shù)量應(yīng)與機(jī)構(gòu)中的未知位置變量數(shù)相等。要求得各未知位置變量，必須求解此非線性方程組，而這正是位置分析 比較難的原因。     在作機(jī)構(gòu)的速度和加速度分析時(shí)，可將求解所需公式寫成(矩陣形式)。       在機(jī)構(gòu)速度分析時(shí)，如何正確應(yīng)用速度影像關(guān)系？    &

31、#160; 如由齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)及其速度圖(教材圖3-8),可明顯看出盡管機(jī)構(gòu)中的每個(gè)構(gòu)件均與其速度圖有影像關(guān)系，但整個(gè)機(jī)構(gòu)與其速度圖無(wú)影像關(guān)系。故在速度分析時(shí)超出單個(gè)構(gòu)件范圍利用影像關(guān)系的作法是錯(cuò)誤的。對(duì)加速度分析也有同樣的結(jié)論。第四章 平面機(jī)構(gòu)的力分析   學(xué)習(xí)內(nèi)容      *機(jī)構(gòu)力分析的任務(wù)、目的和方法       *構(gòu)件慣性力的確定      *運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的確定   &#

32、160;  *不考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)的力分析       *考慮摩擦?xí)r機(jī)構(gòu)的力分析    學(xué)習(xí)要求      *了解機(jī)構(gòu)中作用的各種力的分類及機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法。      *能對(duì)幾種最常見的運(yùn)動(dòng)副中的摩擦力進(jìn)行分析和計(jì)算。      *能對(duì)級(jí)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析。    重點(diǎn)難點(diǎn)   &#

33、160;  本章的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是：構(gòu)件慣性力的確定及質(zhì)量代換法；幾種常見運(yùn)動(dòng)副中摩擦力及總反力的確定；用圖解法和解析法對(duì)平面機(jī)構(gòu)作動(dòng)態(tài)靜力分析。 學(xué)習(xí)難點(diǎn)是：轉(zhuǎn)動(dòng)副中總反力作用線的確定。   學(xué)習(xí)安排  本章授課本章自學(xué)作業(yè) 綜合練習(xí)題 實(shí)驗(yàn) 4學(xué)時(shí)6學(xué)時(shí)習(xí)題4-1、4-3、4-4、 4-5、4-6習(xí)題4-2、4-7   學(xué)習(xí)方法   應(yīng)將力分析與前一章的運(yùn)動(dòng)分析聯(lián)系起來(lái)學(xué)習(xí)     對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析的理論基礎(chǔ)是理

34、論力學(xué)中已介紹過(guò)的達(dá)朗伯爾原理，本課程在應(yīng)用該原理時(shí)，為便于其在工程實(shí)踐中的應(yīng) 用，增加了一些便于為工程實(shí)踐應(yīng)用的方法，如質(zhì)量代換法、圖解法等。同時(shí)本章的力分析與前一章的運(yùn)動(dòng)分析有許多相同之處，都是矢量方程的建立和求解，所不 同的僅是建立矢量方程所依據(jù)的原理一個(gè)是力的平衡條件，一個(gè)是運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，故將兩者聯(lián)系起來(lái)學(xué)習(xí)既可相互借鑒和補(bǔ)充，又便于我們擴(kuò)展思路。   工程上常用的計(jì)算方法-質(zhì)量代換法      質(zhì)量代換是一種很有用的工程計(jì)算方法。工程上用得較多的是兩點(diǎn)質(zhì)量代換(三點(diǎn)和四點(diǎn)質(zhì)量代換在工程上也有用的，但應(yīng)用較 少，其應(yīng)滿

35、足的代換條件與兩點(diǎn)代換相似)，其又分為動(dòng)代換和靜代換。靜代換由于使用上較自由，雖然在靜代換后在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量上有一些誤差，但在工程上的應(yīng)用仍 最多。   為什么說(shuō)研究機(jī)器中的摩擦主要是研究運(yùn)動(dòng)副中的摩擦？     摩擦在機(jī)器中是一個(gè)普遍存在的重要問(wèn)題。摩擦對(duì)機(jī)器的工作有其不利的一面(摩擦引起能量的損耗，使運(yùn)動(dòng)副元素遭到磨損，摩 擦發(fā)熱改變了機(jī)器的尺寸精度、配合性質(zhì)和潤(rùn)滑劑的性能)；也有有利的一面(許多傳動(dòng)和裝置是靠摩擦來(lái)工作的，如帶傳動(dòng)、螺紋聯(lián)接、制動(dòng)器、摩擦焊接機(jī) 等)。機(jī)器中摩擦主要發(fā)生在運(yùn)動(dòng)副中，因運(yùn)動(dòng)副中有產(chǎn)生摩擦的全部必需條件，故

36、研究機(jī)器中的摩擦也就主要是研究運(yùn)動(dòng)副中的摩擦。   如何確定運(yùn)動(dòng)副中摩擦力的大小和總反力的方向？     研究運(yùn)動(dòng)副中的摩擦力主要是要確定其中摩擦力的大小和總反力的方向。     （1） 移動(dòng)副 移動(dòng)副中的摩擦力大小為                      

37、0;                  FG        式中G  為外載荷；      為當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值取決于接觸面的幾何形狀和實(shí)際摩擦系數(shù)f。如對(duì)于槽面摩擦=f/sin,為槽面的槽形半角。  當(dāng)量摩擦系數(shù)是一個(gè)假想的摩擦系數(shù)，引入當(dāng)量摩擦系數(shù)的目的，是為了簡(jiǎn)化

38、計(jì)算，即不管相互接觸的兩運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀如何，只需引入適當(dāng)?shù)漠?dāng)量摩擦系數(shù)，均可按平面摩擦來(lái)計(jì)算其摩擦力。與當(dāng)量摩擦系數(shù)相對(duì)應(yīng)的當(dāng)量摩擦角為=arctan。  移動(dòng)副中總反力的方向確定：      其總反力的方向應(yīng)與法向反力偏斜一摩擦角；      總反力與法向反力偏斜的方向與構(gòu)件1相對(duì)于構(gòu)件2的相對(duì)速度的方向相反。     例:一相對(duì)移動(dòng)滑塊副中總反力方向的確定。     （2） 轉(zhuǎn)動(dòng)副 如圖

39、4-2所示，當(dāng)軸頸1在驅(qū)動(dòng)力偶矩Md的作用下,相對(duì)于軸承2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸承2作用于軸頸1上的摩擦力Ff21=fvG，對(duì)軸頸中心O之矩為阻止軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力矩Mf=fvGr。摩擦力Ff21與法向反力FN21的合力FR21為軸承作用給軸頸的總反力。                             由軸頸的力平衡條件，有FR21=

40、-G。由于法向反力對(duì)軸頸中心O之矩為零，故Mf=fvGr=FR21，由之得=fv,為FR21對(duì)軸頸中心O的力臂。以O(shè)為圓心，以為半徑所作的圓稱為摩擦圓，為摩擦圓半徑。由圖可見，總反力將切于轉(zhuǎn)動(dòng)副中的摩擦圓。     轉(zhuǎn)動(dòng)副中總反力方向的確定一些同學(xué)認(rèn)為較難。其實(shí)并不難，它有很強(qiáng)的規(guī)律性，只需按下述步驟確定即可。  在不考慮摩擦的情況下，根據(jù)構(gòu)件的力的平衡條件初步確定總反力的方向；  只要軸頸與軸承之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，總反力應(yīng)切于摩擦圓；  總反力對(duì)軸頸中心之矩的方向必與相對(duì)角速度的方向相反。 例:一動(dòng)滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)副中的總反力的方向

41、確定。     （3）軸端摩擦 機(jī)器中推力滑動(dòng)軸承中的摩擦，螺母端面中的摩擦，單片、多片摩擦離合器或制動(dòng)器中的摩擦等均屬端面摩擦，根據(jù)軸端工作情況的不同，將軸端分為新軸端和跑合軸端。 對(duì)于新制成的軸端或像螺母端面等很少有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軸端，屬新軸端。這時(shí)可假設(shè)軸端接觸面上的壓強(qiáng)處處相等，p=即常數(shù)，由之可推得新軸端的摩擦力矩為                   

42、0;  Mf=2fG(R3-r3)/3(R2-r2)     對(duì)于常有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軸端，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的工作(跑合)之后(跑合是機(jī)器工作初期，運(yùn)動(dòng)副元素彼此磨合，相互適應(yīng)的過(guò)程)，這時(shí)較符合實(shí)際的假設(shè)是軸端和軸承接觸面間處處等磨損，也即假設(shè)常數(shù)，由之可推得跑合軸端的摩擦力矩為                      Mf=fG(R

43、+r)/2     在機(jī)器設(shè)計(jì)和研究中，對(duì)于復(fù)雜受力和應(yīng)力狀況常需作一些假設(shè)，以簡(jiǎn)化計(jì)算。合理的假設(shè)既可簡(jiǎn)化計(jì)算，又可獲得所必需的計(jì)算精度。要能作出合理的簡(jiǎn)化假設(shè)，必須深入觀察和仔細(xì)分析，才能作到。    在對(duì)機(jī)構(gòu)作力分析時(shí)拆出基本桿組的方法     在對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析時(shí)，若需同時(shí)求得作用在機(jī)構(gòu)上的平衡力和各運(yùn)動(dòng)副中的反力，則需將機(jī)構(gòu)拆分為各基本桿組，然后對(duì)各基本桿組逐個(gè)進(jìn)行 受力分析?？梢宰C明，各基本桿組同時(shí)也都是靜定桿組。所謂靜定桿組是指桿組中包含的未知量的個(gè)數(shù)恰與桿組所能列出的

44、獨(dú)立的力平衡方程式的個(gè)數(shù)相等。     拆出基本桿組的方法與機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析時(shí)基本相同，但不是由遠(yuǎn)離原動(dòng)件的地方開始拆分桿組，而是從遠(yuǎn)離作用有未知平衡力的構(gòu)件開始，在拆出的桿組中不應(yīng)包含有未知的外力。通過(guò)對(duì)各桿組的受力分析，最后才分析作用有未知平衡力的構(gòu)件，以求出平衡力。     利用矩陣法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行力分析，可同時(shí)求出各運(yùn)動(dòng)副中的反力和所需的平衡力，而不必按靜定桿組逐一進(jìn)行推算。且矩陣運(yùn)算有標(biāo)準(zhǔn)子程序可資利用，這是利用矩陣法的優(yōu)點(diǎn)。   進(jìn)行受力分析時(shí)，什么情況下必須考慮摩擦？  

45、0;   在對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析時(shí)，在一般情況下可不考慮摩擦，所帶來(lái)的誤差也不會(huì)太大。但當(dāng)機(jī)構(gòu)處于某些特殊位置時(shí)(如第八章將會(huì) 講到的死點(diǎn)、極位等)，這時(shí)若不考慮摩擦將會(huì)帶來(lái)巨大誤差，故在確定沖壓類設(shè)備所能產(chǎn)生的最大沖壓力、鋼筋剪類設(shè)備的實(shí)際增力倍數(shù)時(shí)，就不能不考慮摩擦。 對(duì)一些較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)在考慮摩擦的情況下作受力分析時(shí)，常只有采用逐步逼近的方法才能得解。   參考書目     1. 張世民編著.平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，1983     &#

46、160;2. (美)R.L.諾頓(Robert L.Norton)著，陳立周，韓建友，李威，邱立芳譯.機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)器和機(jī)構(gòu)綜合與分析（原書第二版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003 第五章 機(jī)械的效率和自鎖   學(xué)習(xí)內(nèi)容     *機(jī)械的效率      *機(jī)械的自鎖     學(xué)習(xí)要求      *能確定簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率及自鎖條件。   重點(diǎn)難點(diǎn)  &

47、#160;  本章的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是：機(jī)械效率的計(jì)算，機(jī)械的自鎖現(xiàn)象和自鎖條件的確定。 學(xué)習(xí)難點(diǎn)是：某些機(jī)械自鎖條件的確定。    學(xué)習(xí)安排  授課自學(xué) 作業(yè)討論練習(xí)題可選修實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)3學(xué)時(shí)習(xí)題5-1、5-3、5-6、5-9 5-2、5-5、5-8蝸桿傳動(dòng)等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效 率的測(cè)定（1學(xué)時(shí)）  學(xué)習(xí)方法    確定簡(jiǎn)單機(jī)械效率時(shí)要注意的問(wèn)題:     1) 用功或功率之比表示的機(jī)械效率的計(jì)算是大家都比較熟悉的。在此基

48、礎(chǔ)上，本課又推導(dǎo)了以力或力矩之比的形式(F0F 或M0M)表達(dá)的效率計(jì)算式。此式對(duì)機(jī)構(gòu)效率的計(jì)算具有普遍性、有效性和簡(jiǎn)便性。因?yàn)樵谟?jì)及摩擦的情況下，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析可求得F或M，再令式中的 摩擦系數(shù)及摩擦角為零或摩擦圓的半徑為零，即可求得F0或M0，從而即可求得機(jī)構(gòu)的效率。     2) 在使用公式=F0/F=MoM 時(shí)要注意，式中的F及F0為驅(qū)動(dòng)力，M 及Mo為驅(qū)動(dòng)力矩。而一個(gè)力或力矩是否為驅(qū)動(dòng)力或驅(qū)動(dòng) 力矩，不是由我們主觀假定的，而是看該力或力矩與構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系如何來(lái)確定的，如圖5-1所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，設(shè)構(gòu)件1沿

49、逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，因M1與 1方向相反故為阻力矩，而F 與v3的方向一致，故F 為驅(qū)動(dòng)力。     3) 在推導(dǎo)公式=F0/F=MoM 時(shí)，是根據(jù)F0F/(GG)=1，以及=GG/(FF)求得的，故要求Fo與F作用 于同一點(diǎn)且方向不變，且對(duì)應(yīng)于同一個(gè)阻抗力G；對(duì)于Mo與M 則要求其作用在同一個(gè)構(gòu)件上，且方向不變，并對(duì)應(yīng)于同一個(gè)阻抗力矩M' 。     機(jī)械效率的計(jì)算很簡(jiǎn)單，并不難掌握，而由之得出的結(jié)論也很簡(jiǎn)單明確，但它們對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)機(jī)械卻有重要的指導(dǎo)意

50、義。   什么是機(jī)械的自鎖？     機(jī)械的自鎖是一個(gè)重要的概念，對(duì)機(jī)械的性能有重要影響。有時(shí)我們需要克服自鎖，有時(shí)我們又需要利用自鎖。因此必須正確理解什么是機(jī)械的自鎖，所謂機(jī)械的自鎖是指：自由度F1，從機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)來(lái)講原本可以運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，在驅(qū)動(dòng)力任意增大的情況下，都不能使之運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。   如何判斷機(jī)械是否自鎖和自鎖存在的條件？     為了判斷機(jī)械是否自鎖和在什么條件下自鎖，可根據(jù)已知條件和具體情況，采用下列方法之一來(lái)確定機(jī)械的自鎖條件。    

51、 a）根據(jù)運(yùn)動(dòng)副的自鎖條件來(lái)確定機(jī)械的自鎖條件：      對(duì)于移動(dòng)副，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力作用在移動(dòng)副的摩擦角之內(nèi)時(shí)，將發(fā)生自鎖。例:一人在爬墻。       對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)副，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力為一單一力，并作用在摩擦圓之內(nèi)時(shí)，將發(fā)生自鎖。例:偏心夾具。      對(duì)于螺旋副，當(dāng)螺紋導(dǎo)程角將發(fā)生自鎖。例:螺紋聯(lián)接。      b）計(jì)算所得的機(jī)械的生產(chǎn)阻力當(dāng)驅(qū)動(dòng)力任意增大時(shí)均0，該機(jī)械發(fā)生自鎖。因?yàn)檫@說(shuō)

52、明當(dāng)驅(qū)動(dòng)力任意增大時(shí)，機(jī)械都不能運(yùn)動(dòng)，要生產(chǎn)阻力反向變?yōu)轵?qū)動(dòng)力才能促使機(jī)械運(yùn)動(dòng)。      c）當(dāng)驅(qū)動(dòng)力任意增大時(shí)若機(jī)械的效率恒等于小于零(0)，機(jī)械發(fā)生自鎖。其理由與上者相似。后面第十一章在講到行星輪系的自鎖條件時(shí)，就要用到這種方法。這時(shí)若要用其他的方法來(lái)判斷行星輪系是否自鎖都較困難。     d）可根據(jù)作用在構(gòu)件上的有效驅(qū)動(dòng)力是否始終等于或小于由其所能引起的同方向上的最大摩擦力(FtFfmax)的條件來(lái)確定。     例1:凸輪推桿自鎖條件的確定。  

53、   例2:雜技演員爬竿的自鎖要求。第六章 機(jī)械的平衡   學(xué)習(xí)內(nèi)容     *機(jī)械平衡的目的及內(nèi)容       *剛性轉(zhuǎn)子的平衡計(jì)算      *剛性轉(zhuǎn)子的平衡實(shí)驗(yàn)      *轉(zhuǎn)子的許用不平衡量      *平面機(jī)構(gòu)的平衡    學(xué)習(xí)要求   &

54、#160;  *掌握剛性轉(zhuǎn)子靜、動(dòng)平衡的原理和方法，明確轉(zhuǎn)子許用不平衡量的意義。      *了解平面四桿機(jī)構(gòu)的平衡原理。    重點(diǎn)難點(diǎn)     本章的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是：剛性轉(zhuǎn)子靜平衡和動(dòng)平衡的原理及計(jì)算方法。    學(xué)習(xí)安排  授課自學(xué)作業(yè)大作業(yè) 必修實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)3學(xué)時(shí)習(xí)題6-1、6-2、6-4、6-5剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)（1學(xué)時(shí)）  學(xué)習(xí)方法   機(jī)械平衡要解決的問(wèn)題是什

55、么？     機(jī)械平衡要解決的問(wèn)題是設(shè)法消除或減小在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中構(gòu)件所產(chǎn)生的不平衡慣性力和慣性力偶矩。關(guān)于構(gòu)件慣性力和慣性力偶矩的 確定,在理論力學(xué)課程中和教材第四章中都研究過(guò)了，關(guān)于力平衡的概念我們也很熟悉,所以本章的學(xué)習(xí)在理論基礎(chǔ)上是不會(huì)有什么困難的。而重點(diǎn)在于如何在工程 實(shí)際中應(yīng)用這些知識(shí)來(lái)達(dá)到完全或部分消除不平衡慣性力對(duì)機(jī)械工作的不良影響的目的。   如何正確理解兩類不同的平衡問(wèn)題？      根據(jù)構(gòu)件的不同運(yùn)動(dòng)形式，其所產(chǎn)生的慣性力的平衡方法也不同。對(duì)于繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)構(gòu)件(

56、即轉(zhuǎn)子),可以在構(gòu)件本身上用 增減平衡質(zhì)量的方法來(lái)使構(gòu)件獲得平衡；對(duì)于作往復(fù)移動(dòng)或平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件則不能作到這一點(diǎn)，而只能在機(jī)座上進(jìn)行平衡,使各不平衡慣性力在機(jī)座上獲得平衡，而 不致傳到地基上去。故對(duì)于轉(zhuǎn)子的平衡和機(jī)構(gòu)在機(jī)座上的平衡這兩類不同的平衡問(wèn)題應(yīng)有正確理解。    何謂剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子？     根據(jù)轉(zhuǎn)子剛度大小的不同，將轉(zhuǎn)子分為剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子兩類。當(dāng)轉(zhuǎn)子剛度大時(shí)其一階臨界轉(zhuǎn)速nc1自然也大；而當(dāng)轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速n高時(shí)，轉(zhuǎn)子軸線產(chǎn)生的動(dòng)撓度也就大。故將n<(06075)nc1的轉(zhuǎn)子稱為剛性轉(zhuǎn)子，在作平衡計(jì)算時(shí)

57、，不考慮轉(zhuǎn)子軸線的彈性變形；而將n(06075)nc1的轉(zhuǎn)子稱為撓性轉(zhuǎn)子，在作平衡計(jì)算時(shí)，必須考慮轉(zhuǎn)子軸線的彈性變形。本課程重點(diǎn)討論前者。   何謂動(dòng)平衡和靜平衡？     剛性轉(zhuǎn)子根據(jù)其相對(duì)長(zhǎng)度的不同又可分為兩種。     當(dāng)其長(zhǎng)徑比bD0.2時(shí)，因轉(zhuǎn)子的相對(duì)長(zhǎng)度很短,可近似認(rèn)為轉(zhuǎn)子中各偏心質(zhì)量位于垂直于回轉(zhuǎn)軸線的同一平面內(nèi)，這樣處理實(shí)際上是略去 了相對(duì)較小的慣性力偶矩的影響，而只考慮慣性力的平衡問(wèn)題。即認(rèn)作是一個(gè)平面匯交力系的平衡問(wèn)題，故其只要在該平面內(nèi)適當(dāng)?shù)募訙p平衡質(zhì)量就可作到構(gòu)件的平 衡

58、，我們稱這樣的平衡為靜平衡。     當(dāng)bD0.2時(shí)，因構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度較大，慣性力偶矩的影響已不能忽視，故必須把各偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力按空間力系來(lái)處理，但其可以用兩個(gè)平衡基面上的匯交力系來(lái)代替。這種既平衡慣性力又平衡慣性力偶矩的平衡稱為動(dòng)平衡，它需兩個(gè)平衡平面。     顯然，已動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)子必然是靜平衡的，而已靜平衡的轉(zhuǎn)子，卻不一定是動(dòng)平衡的。   如何處理好實(shí)際轉(zhuǎn)子的平衡問(wèn)題？      轉(zhuǎn)子的平衡尤其是高速轉(zhuǎn)子的平衡必須認(rèn)真對(duì)待，在設(shè)計(jì)

59、時(shí)需經(jīng)過(guò)平衡計(jì)算，推薦用解析法，因用作圖法一般難以達(dá)到所需的計(jì)算精度。轉(zhuǎn)子做好后還需作平衡試驗(yàn)。在轉(zhuǎn)速較高的轉(zhuǎn)子零件圖上，應(yīng)明確提出動(dòng)平衡要求，即應(yīng)在圖紙上標(biāo)注出允許的殘余不平衡量的大小。   要注意區(qū)別機(jī)械的平衡和機(jī)械的調(diào)速概念。      機(jī)械經(jīng)過(guò)平衡后，如果其運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生波動(dòng)，即有角加速度存在，仍會(huì)產(chǎn)生動(dòng)載荷，但此動(dòng)載荷的方向在轉(zhuǎn)子周向。所以，機(jī)械的平衡和機(jī)械的調(diào)速(在教材第七章中介紹)，雖然都是為了減輕機(jī)械中的動(dòng)載荷，但卻是兩類不同性質(zhì)的問(wèn)題，不能互相混淆。第七章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)   

60、;學(xué)習(xí)內(nèi)容      *概述      *機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式      *機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式的求解      *穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)條件下機(jī)械的周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)      *機(jī)械的非周期性速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié)    學(xué)習(xí)要求      *了解建立單自由度機(jī)械系統(tǒng)等效動(dòng)力學(xué)模型及運(yùn)動(dòng)方程的

61、方法。      *能求解運(yùn)動(dòng)方程式。      *了解飛輪調(diào)速原理，掌握飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的簡(jiǎn)易計(jì)算法。      *了解機(jī)械非周期性速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的基本概念和方法。      *對(duì)考慮構(gòu)件彈性時(shí)的機(jī)械動(dòng)力學(xué)有所了解。    重點(diǎn)難點(diǎn)     本章的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是：關(guān)于等效質(zhì)量、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效力、等效力矩的概念及其計(jì)算方法；單自由度機(jī)

62、械系統(tǒng)等效動(dòng)力學(xué)模型的建立； 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生周期性和非周期性速度波動(dòng)的根本原因及其調(diào)節(jié)方法的基本原理。 學(xué)習(xí)難點(diǎn)是：最大盈虧功的確定及機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程的求解。   學(xué)習(xí)安排授課 自學(xué)作業(yè) 大作業(yè)必修實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)6學(xué)時(shí)習(xí)題7-1、7-2、7-3、7-5機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)測(cè) 定及飛輪調(diào)速（1學(xué)時(shí)）  學(xué)習(xí)方法   搞清楚機(jī)器動(dòng)力學(xué)研究的主要內(nèi)容是什么？     機(jī)器動(dòng)力學(xué)研究的主要內(nèi)容是兩類基本問(wèn)題：     其一,是分析機(jī)

63、器在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中其各構(gòu)件的受力情況,以及這些力的作功情況,教材第四、五兩章介紹的內(nèi)容就是這方面的問(wèn)題；     其二,是研究機(jī)器在已知外力作用下的運(yùn)動(dòng),這是本章將要研究的主要問(wèn)題之一。      機(jī)器的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律是由其各構(gòu)件的尺寸、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和作用在各構(gòu)件上的力等許多因素決定的。由于這些因素的變動(dòng)，機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度一般是 波動(dòng)的，這種速度波動(dòng)將直接影響到機(jī)械的工作，所以必須設(shè)法加以調(diào)節(jié)，使其速度波動(dòng)控制在許可的范圍之內(nèi)，這就是調(diào)速問(wèn)題。這是本章將要研究的另一主要問(wèn) 題。    

64、; 在學(xué)習(xí)本章時(shí),對(duì)上述將要研究的兩個(gè)主要問(wèn)題,思想必須明確,并對(duì)研究的方法多加注意。   如何建立機(jī)械的等效動(dòng)力學(xué)模型？      依據(jù)：一般機(jī)械的自由度為1,對(duì)于自由度為1的機(jī)械,只要能確定其某一構(gòu)件的真實(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)律,其余構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也就相應(yīng)的確定了。     方法：在我們研究機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)情況時(shí),可就機(jī)械中某一選定的構(gòu)件來(lái)進(jìn)行研究,但為了保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),要把其余所有構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 都等效的轉(zhuǎn)化(即折算)到這個(gè)選定的構(gòu)件上去,并把各構(gòu)件上所作用的力、力矩也都等效的轉(zhuǎn)

65、化到這個(gè)構(gòu)件上去。然后列出此構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)方程式，研究其運(yùn)動(dòng)規(guī) 律。這一過(guò)程，就是建立等效動(dòng)力學(xué)模型。     顯然，這里關(guān)于質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、力及力矩的等效轉(zhuǎn)化的概念是非常重要的。所以必須把質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、力及力矩等效轉(zhuǎn)化的條件和方法搞清楚。    注意構(gòu)件的質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與等效質(zhì)量及等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的區(qū)別。     機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量雖然一般都是定值，但轉(zhuǎn)化后的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因和各構(gòu)件與轉(zhuǎn)化構(gòu)件的傳動(dòng)比有關(guān)，所以除非這些傳動(dòng)比均為定值，否則等效質(zhì)量及等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)。

66、  飛輪和調(diào)速器的調(diào)速原理不同，解決的問(wèn)題也不同。     飛輪的作用是當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)盈功時(shí)用動(dòng)能的形式把多余的能量吸收和儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)虧功時(shí)又把儲(chǔ)存的能量釋放出來(lái)以彌補(bǔ)能 量之不足，從而降低機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)程度，即在機(jī)器內(nèi)部起轉(zhuǎn)化和調(diào)節(jié)功能的作用，而其本身并不能產(chǎn)生新的能量使機(jī)器在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的能量增加或減少。     而調(diào)速器的作用則不同，它是從機(jī)器的外部來(lái)調(diào)節(jié)輸入(或輸出)機(jī)器的能量，使機(jī)器恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。兩者的調(diào)速原理不同，解決的問(wèn)題也不同。    &#

67、160;正因如此，所以在同一部機(jī)器中可能既裝有飛輪又裝有調(diào)速器，這也是一個(gè)必須搞清楚的概念。   要注意機(jī)械的周期性速度波動(dòng)和非周期性速度波動(dòng)有著本質(zhì)的區(qū)別。      機(jī)械的周期性速度波動(dòng)和非周期性速度波動(dòng)是兩種性質(zhì)完全不同的現(xiàn)象。     機(jī)械的等速運(yùn)轉(zhuǎn)只有在等效驅(qū)動(dòng)力矩和等效阻抗力矩隨時(shí)相等(亦即驅(qū)動(dòng)功率和阻抗功率隨時(shí)相等)的情況下才能實(shí)現(xiàn)。否則，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的速度便將發(fā)生波動(dòng)。而機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)有兩種不同的形態(tài)。     一種是周期性的速度

68、波動(dòng)。產(chǎn)生這種速度波動(dòng)的條件是：在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)機(jī)械的等效驅(qū)動(dòng)力矩和等效阻抗力矩的平均值是相等的(亦即其驅(qū)動(dòng)功和阻抗功是相等的)，所以機(jī)械處于變速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。     另一種則是非周期性速度波動(dòng)。這時(shí)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)功和阻抗功已失去平衡，機(jī)械已不再是穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的速度將持續(xù)升高或持續(xù)下降，如不加以調(diào)節(jié)就不可能恢復(fù)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。     因此，機(jī)械的周期性速度波動(dòng)和非周期性速度波動(dòng)是兩種性質(zhì)完全不同的現(xiàn)象。學(xué)習(xí)時(shí)必須把它們發(fā)生的原因、速度波動(dòng)的形態(tài)以及調(diào)節(jié)的方法分別搞清，不要混淆。   飛輪設(shè)計(jì)的

69、基本問(wèn)題是什么？     飛輪設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題是根據(jù)機(jī)器的平均角速度m和許可的運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)來(lái)確定飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF。     我們可就機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期任一運(yùn)動(dòng)循環(huán)來(lái)進(jìn)行研究，設(shè)E0表示相應(yīng)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)開始時(shí)機(jī)器所具有的動(dòng)能,表示從一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)開始到其中任一位置時(shí)機(jī)器動(dòng)能的增量,Je表示除飛輪外機(jī)器所有其余運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，則飛輪在運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)任一瞬時(shí)所具有的動(dòng)能為：            

70、0;          JF2/2=E0+E-Je2/2                             (a) 上式為確定飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF的基本方程。 而    

71、0;當(dāng)把Je、JF均看作常數(shù)時(shí)，這時(shí)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF計(jì)算是不精確的，稱為:飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的簡(jiǎn)易計(jì)算法。但其計(jì)算結(jié)果已能滿足一般工程的需要。     當(dāng)計(jì)及等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je中的變量部分求JF時(shí)，稱為精確法。其具體算法又有多種，但因其計(jì)算復(fù)雜，一般工程上很少采用。   計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的關(guān)鍵是要正確確定機(jī)械系統(tǒng)的最大盈虧功。     計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的關(guān)鍵是確定該機(jī)械系統(tǒng)的最大盈虧功，而為了確定最大盈虧功，需先確定機(jī)械最大動(dòng)能及最小動(dòng)能出現(xiàn)的位置。     對(duì)于

72、一些比較簡(jiǎn)單的情況，最大動(dòng)能及最小動(dòng)能出現(xiàn)的位置可直接由Me-圖中看出；     對(duì)于復(fù)雜的情況，則可借助于教材中介紹的“能量指示圖”來(lái)確定。值得注意的是,不要簡(jiǎn)單地以為在Me-圖中,Med與Mer之間所包圍的諸面積之中，面積最大的一塊面積之值就代表最大盈虧功Wmax的大小。     例:某一機(jī)械最大盈虧功的確定。   關(guān)于考慮構(gòu)件彈性時(shí)的機(jī)械動(dòng)力學(xué)說(shuō)明。     考慮構(gòu)件彈性時(shí)的機(jī)械動(dòng)力學(xué)部分是屬于擴(kuò)展知識(shí)面性質(zhì)的內(nèi)容,隨著機(jī)械日益向高速、高精度、輕巧方

73、向發(fā)展,其重要性也日益顯露出來(lái)。但因此方面的內(nèi)容涉及較深的數(shù)學(xué)及振動(dòng)方面的知識(shí),故教材中只作了非常膚淺的簡(jiǎn)介,若有需要可參考專門的文獻(xiàn)。 第八章 連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)   學(xué)習(xí)內(nèi)容     *連桿機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)特點(diǎn)      *平面四桿機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用      *平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)      *平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)      &#

74、160;*多桿機(jī)構(gòu)    學(xué)習(xí)要求      *了解連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特點(diǎn)及其主要優(yōu)缺點(diǎn)。     *了解平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式、演化型式及平面四桿機(jī)構(gòu)的一些應(yīng)用實(shí)例。     *對(duì)四桿機(jī)構(gòu)一些基本知識(shí)(如四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件，行程速比系數(shù)及急回運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)角及死點(diǎn)，以及運(yùn)動(dòng)連續(xù)性等)應(yīng)有明確的認(rèn)識(shí)。     *能按連桿的三個(gè)位置，兩連架桿的三個(gè)對(duì)應(yīng)位置，及行程速比系數(shù)等條件設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)。 

75、0;   *了解實(shí)現(xiàn)預(yù)定連桿曲線的平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。      *對(duì)多桿機(jī)構(gòu)有所了解。    重點(diǎn)難點(diǎn)      本章的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是：平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化，有關(guān)四桿機(jī)構(gòu)的一些基本知識(shí)，以及平面四桿機(jī)構(gòu)的一些基本設(shè)計(jì)方法。學(xué)習(xí)難點(diǎn)是：按兩連架桿多對(duì)對(duì)應(yīng)位置、或連桿的多個(gè)精確位置、或軌跡的多個(gè)精確點(diǎn)的設(shè)計(jì)。   學(xué)習(xí)安排  授課自學(xué)作業(yè)討論題實(shí)驗(yàn)5學(xué)時(shí)7.5學(xué)時(shí)習(xí)題8-1、8-2、8-3、8-5、

76、8-6、 8-8、8-9、8-12、8-15 習(xí)題8-4、8-7、 8-10、8-16  學(xué)習(xí)方法   如何掌握好四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化這部分內(nèi)容？     連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用非常廣泛，在日常生活和生產(chǎn)中經(jīng)常遇到各種型式的連桿機(jī)構(gòu)，盡管連桿機(jī)構(gòu)的外形千變?nèi)f化，但通過(guò)用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) 簡(jiǎn)圖來(lái)表示及機(jī)構(gòu)的演化知識(shí)，可將其歸為少數(shù)幾種基本類型，這就為連桿機(jī)構(gòu)的分析和綜合提供了方便，也為將來(lái)連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了很大的自由度。所 以，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，對(duì)四桿機(jī)構(gòu)的基本型式及其演化這部分內(nèi)容要特別注意。  

77、60;  為了幫助同學(xué)們掌握這部分內(nèi)容，這里再著重說(shuō)明幾點(diǎn)：     其一，由改變構(gòu)件的形狀及運(yùn)動(dòng)尺寸所作的機(jī)構(gòu)演化可知，移動(dòng)副可認(rèn)為是轉(zhuǎn)動(dòng)副的一種特殊情況，即轉(zhuǎn)動(dòng)中心位于垂直于移動(dòng)副導(dǎo)軌的無(wú)限遠(yuǎn)處的一個(gè):轉(zhuǎn)動(dòng)副(圖8-1)。從工程實(shí)際的角度來(lái)看，我們往往可以把無(wú)限遠(yuǎn)理解為足夠遠(yuǎn)的一個(gè)有限值，這樣就可把含有移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)與全轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)完全統(tǒng)一起來(lái)了。由全轉(zhuǎn)動(dòng)副 四桿機(jī)構(gòu)得出的結(jié)論可直接推廣到含移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)中去。     其二，由改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸所作的機(jī)構(gòu)演化可知，偏心輪滑塊

78、機(jī)構(gòu)與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)學(xué)上是完全等效的。當(dāng)然從強(qiáng)度的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，偏心輪的強(qiáng) 度要高得多；而從摩擦的觀點(diǎn)，由于Mf=frG，因偏心輪的半徑r大得多，故其摩擦損耗也就大得多。這些知識(shí)一般分散在全書各處，甚至分散在不同的學(xué)科 中，但在解決工程實(shí)際的問(wèn)題時(shí)，必須聯(lián)系在一起綜合考慮，統(tǒng)籌兼顧，才能作出正確的決策。     其三，選用不同構(gòu)件作為機(jī)架的演化(機(jī)構(gòu)的倒置)是相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理在機(jī)械學(xué)中的應(yīng)用。利用機(jī)構(gòu)的倒置，可將已知機(jī)架位置求連桿上鉸鏈的位置的設(shè)計(jì)，以及已知兩連架桿對(duì)應(yīng)位置的設(shè)計(jì)均可化為簡(jiǎn)單的已知連桿位置求機(jī)架上鉸鏈位置的設(shè)計(jì)問(wèn)題。   

79、  其四，由低副的副元素可以逆換知，導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和搖塊機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)學(xué)上是完全等效的。   如何掌握好四桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)？      有關(guān)四桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)是深入了解四桿機(jī)構(gòu)性能的重要基礎(chǔ)，應(yīng)給以足夠的重視。     其一，在判斷平面四桿機(jī)構(gòu)是否存在曲柄時(shí)，首先要判斷其是否滿足桿長(zhǎng)條件。滿足桿長(zhǎng)條件且有最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副為周轉(zhuǎn)副，否則為(擺轉(zhuǎn)副)。進(jìn)一步再看以何桿為機(jī)架，就可知道有無(wú)曲柄和有幾個(gè)曲柄存在。例:(一運(yùn)動(dòng)鏈和(收放式折疊機(jī)構(gòu))。判斷四桿機(jī)構(gòu)是否存在曲柄，對(duì)為

80、四桿機(jī)構(gòu)選擇原動(dòng)機(jī)的類型是重要的，因?yàn)橐云胀妱?dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)時(shí)，拖動(dòng)曲柄最為方便。      其二，急回運(yùn)動(dòng)和行程速比系數(shù)是一對(duì)重要的概念。行程速比系數(shù)K和極位夾角之間的關(guān)系為                     K=(180°+)/(180°-)       &#

81、160;             =180°(K-1)/(K+1) 應(yīng)記住。此時(shí)要注意兩點(diǎn)。一是:急回運(yùn)動(dòng)有方向性，一般機(jī)械大多利用慢進(jìn)快退的特性，以節(jié)約輔助時(shí)間；但在破碎礦石、焦炭等的破碎機(jī)中，則有利用其快進(jìn)慢退特性的，使礦石有充足的時(shí)間下落，以避免礦石因被多次破碎而形成過(guò)粉碎。由此可見機(jī)械工程的要求的多樣性，故在設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)我們的思路一定要放開。另一是:兩個(gè)不具有急回特性的四桿機(jī)構(gòu)經(jīng)適當(dāng)組合后，也可能產(chǎn)生急回特性，且往往可獲得較大的行程速比系數(shù)。      例:(導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的組合)。由