机械原理3
机械原理 第三章 平面连杆机构及其设计
2
二、连杆机构的特点 优点：
• 承受载荷大，便于润滑
• 制造方便，易获得较高的精度 • 两构件之间的接触靠几何封闭实现 • 实现多种运动规律和轨迹要求
y B a A Φ b β c ψ ψ0 C B φ A D M3
3
连杆曲线
M
M1
M2
连杆
φ0
d
D
x
缺点：
• 不易精确实现各种运动规律和轨迹要求；
27
55
20
40
70
80 (b)
例2：若要求该机构为曲 柄摇杆机构，问AB杆尺寸 应为多少？
解：1.设AB为最短杆
即 LAB+110≤60+70 2.设AB为最长杆 即 LAB+60≤110+70 3.设AB为中间杆 即 110+60≤LAB+70 100≤LAB LAB≤120 A
70
C
60
B
110
FB
D
36
2、最小传动角出现的位置
C b
F VC
B
c
A
d
D
当 为锐角时，传动角 = 当为钝角时，传动角 = 180º - 在三角形ABD中：BD² =a² +d² -2adcos 在三角形BCD中：BD² =b² +c² -2bccos (1) (2)
37
由（1）=（2）得：
b2 c 2 a 2 d 2 2ad cos cos 2bc
1）当 = 0º 时，即曲柄与机架重叠共线，cos =+1， 取最小值。
min
b c (d a ) arccos 2bc
机械原理教程申永胜第三版
机械原理教程申永胜第三版
前言
机械原理是现代工程学领域中的重要基础课程之一。
它研究物体的平衡、运动和力的传递等基本原理，是各种机械装置和工程系统设计与分析
的基础。
本文档为“机械原理教程申永胜第三版”的读书导引，将为读者详细介绍本书的内容框架和主要知识点，以助于读者更好地理解和掌握机
械原理。
第一章机械原理的基础概念
1.1机械原理的定义
机械原理是研究物体静力学、运动学和动力学等基本规律的学科领域。
本节将介绍机械原理的基本概念和研究内容。
1.2机械原理的历史发展
机械原理的研究可以追溯到古代。
本节将讲述机械原理的历史发展及
其对现代工程的影响。
第二章静力学
2.1物体的平衡
本节将介绍力的平衡条件，并通过实例分析物体平衡的方法。
2.2杆件受力分析
杆件受力分析是研究杆件内力和外力作用下的平衡状态的方法。
本节
将详细介绍杆件受力分析的基本原理和应用。
...
第十章动力学
10.1物体的运动学描述
本节将介绍物体运动学描述的基本概念，如位移、速度和加速度等，并给出常见运动形式的数学模型。
10.2牛顿第二定律
牛顿第二定律是描述物体运动状态变化的基本定律。
本节将详细讲解牛顿第二定律的原理和应用。
...
结语
通过对《机械原理教程申永胜第三版》的介绍，希望读者对机械原理的基本概念、原理和应用有一个全面的认识和了解。
阅读本书，你将掌握机械原理的基础知识，为今后的学习和实践奠定坚实的基础。
祝愿读者能够通过学习机械原理的方法和技巧，在工程领域取得更大的成功！。
机械原理(第七版) 孙桓主编 第3章
二、平面机构运动分析1.图示平面六杆机构的速度多边形中矢量ed代表，杆4角速度ω4的方向为时针方向。
题1图题6图2.当两个构件组成移动副时，其瞬心位于处。
当两构件组成纯滚动的高副时，其瞬心就在。
当求机构的不互相直接联接各构件间的瞬心时，可应用来求。
3.3个彼此作平面平行运动的构件间共有个速度瞬心，这几个瞬心必定位于上。
含有6个构件的平面机构，其速度瞬心共有个，其中有个是绝对瞬心，有个是相对瞬心。
4.相对瞬心与绝对瞬心的相同点是，不同点是。
5.速度比例尺的定义是，在比例尺单位相同的条件下，它的绝对值愈大，绘制出的速度多边形图形愈小。
6.图示为六杆机构的机构运动简图及速度多边形，图中矢量cd代表，杆3角速度ω3的方向为时针方向。
7.机构瞬心的数目Ｎ与机构的构件数k的关系是。
8.在机构运动分析图解法中，影像原理只适用于。
9.当两构件组成转动副时，其速度瞬心在处；组成移动副时，其速度瞬心在处；组成兼有相对滚动和滑动的平面高副时，其速度瞬心在上。
10.速度瞬心是两刚体上为零的重合点。
11.铰链四杆机构共有个速度瞬心，其中个是绝对瞬心，个是相对瞬心。
12.速度影像的相似原理只能应用于各点，而不能应用于机构的的各点。
13.作相对运动的3个构件的3个瞬心必。
14.当两构件组成转动副时，其瞬心就是。
15.在摆动导杆机构中，当导杆和滑块的相对运动为动，牵连运动为动时，两构件的重合点之间将有哥氏加速度。
哥氏加速度的大小为；方向与的方向一致。
16.相对运动瞬心是相对运动两构件上为零的重合点。
17.车轮在地面上纯滚动并以常速v前进，则轮缘上K点的绝对加速度αK=αk n=V K n/KP。
---------------------------------------( )18.高副两元素之间相对运动有滚动和滑动时，其瞬心就在两元素的接触点。
---( )19.在图示机构中，已知ω1及机构尺寸，为求解C 2点的加速度，只要列出一个矢量方程a C2=a B2+a n C2B2+a t C2B2就可以用图解法将a C2求出。
北航机械原理三凸轮
47．在图示直动平底从动件盘形凸轮机构中，请指出：（1 ）图示位置时凸轮机构的压力角α。
（2 ）图示位置从动件的位移。
（3 ）图示位置时凸轮的转角。
（4 ）图示位置时从动件与凸轮的瞬心。
48．图示偏心圆盘凸轮机构，圆盘半径R=50mm，偏心距e=25mm，凸轮以rad/s 顺时针方向转过时，从动件的速度mm/s。
试问：（1）在该位置时，凸轮机构的压力角为多大？（2）在该位置时，从动件的位移为多大？该凸轮机构从动件的行程h 等于多少？49．图示凸轮机构从动件推程运动线图是由哪两种常用的基本运动规律组合而成？并指出有无冲击。
如果有冲击，哪些位置上有何种冲击？从动件运动形式为停-升-停。
50．在图示直动尖顶从动件盘形凸轮机构中，凸轮转向如图所示。
试写出该位置时从动件压力角计算公式，并说明从动件相对凸轮轴心的配置是否合理，为什么？51．在图示的凸轮机构中，画出凸轮从图示位置转过时从动件的位置及从动件的位移s。
52．画出图示凸轮机构的基圆半径r0及机构在该位置的压力角。
53．在图示凸轮机构中，画出凸轮从图示位置转过时凸轮机构的压力角。
54．某凸轮机构直动从动件的位移线图如图所示，且凸轮以等角速度转动，要求：（1）定性地画出推程阶段的速度及加速度线图；（2）说明此运动规律的名称及特点（v、a 的大小及冲击性质等）。
55．图示摆动从动件盘形凸轮机构中，已知机构尺寸和凸轮转向。
当凸轮转过时，从动件摆动多大角度？并标出该位置凸轮机构的压力角。
56．按图示的位移线图设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮的部分廓线。
已知凸轮基圆半径r0＝25mm，滚子半径rr=5mm，偏距e=10mm，凸轮以等角速度逆时针方向转动。
设计时可取凸轮转角＝0 ，30 ，60 ，90 ，120 ，=0.001m/mm 。
57．试画出图示凸轮机构中凸轮1的理论廓线，并标出凸轮基圆半径、从动件2的行程。
58．图示凸轮机构，偏距e=10mm，基圆半径=20mm，凸轮以等角速逆时针转动，从动件按等加速等减速运动规律运动，图中B点是在加速运动段终了时从动件滚子中心所处的位置，已知推程运动角，试画出凸轮推程时的理论廓线（除从动件在最低、最高和图示位置这三个点之外，可不必精确作图），并在图上标出从动件的行程h。
机械原理第七版第三章
（二）、用解析法对平面连杆机构进行运动分析 用解析法对平面连杆机构进行运动分析又可分为：矢 量方程解析法、杆组法和矩阵法等。 矢量方程法是将机构中各种构件视为矢量，并构成封 闭矢量多边形，列出矢量方程，进而推导出未知量的表达 式。
复数矢量法 图示四杆机构，已知机构各构 件尺寸及原动件1的角位移θ 1和 角速度ω 1 ，现对机构进行位置、 速度、加速度分析 1、位置分析 矢量方程式：
第三章
平面机构的运动分析
§3-1 机构运动分析的任务、目的和方法 §3-2 用速度瞬心法作机构的速度分析
§3-3 用矢量方程图解法作机构的速度及 加速度分析
§3-4 综合运用瞬心法和矢量方程图解法 对复杂机构进行速度分析 §3-5 用解析法作机构的运动分析 返回
§3-1 机构运动分析的任务、目的和方法
i
2
l33e
i
3
l11 cos 1 l22 cos 2 l33 cos 3 l11 sin 1 l22 sin 2 l33 sin 3
3l3 sin( 3 2 ) 1l1 sin( 1 2 )
1L1 sin( 1 2 ) 3 L3 sin( 3 2 )
1L1 sin( 1 3 ) 2 L2 sin( 2 3 )
1L1 sin( 1 3 ) 2 L2 sin( 2 3 )
3、加速度分析
l11e i l22e i l33e i
1 2
3
2 i il1 1 e1
1
i l2 2e 2
1．任务 根据机构的尺寸及原动件已知运动规律，求构件中从动件上 某点的轨迹、位移、速度及加速度和构件的角位移、角速度及角 加速度。 2．目的 了解已有机构的运动性能，设计新的机械和研究机械动力性 能的必要前提。 3．方法 主要有图解法和解析法。图解法又有速度瞬心法和矢量方程 图解法（又称相对运动图解法）。 图解法： 形象、直观，用于平面机构简单方便，但精度 和求解效率较低。 解析法： 计算精度和求解效率高。可借助计算机计算。
机械原理+阶段练习三及答案
华东理工大学网络教育学院机械原理课程阶段练习三（第7章）第七章齿轮机构及其设计一：选择题1、渐开线直齿圆柱齿轮传动的可分性是指（B）不受中心距变化的影响。
A 节圆半径；B 传动比；C 啮合角。
2、齿轮经过正变位修正后，其分度圆同未修正时相比，是（A）。
A 相同；B 减少；C 增大。
3、对于渐开线齿轮而言，其模数决定齿轮的（C），而其分度圆上的压力角，确定了轮齿的（D）。
A 长短；B 厚度；C 大小；D 形状。
4、蜗杆传动的正确啮合条件中，应除去（C）。
A ma1= mt2； B αa1= αt2； C β1 =β 2 ； D螺旋方向相同5、直齿圆柱齿轮的齿根圆（B）大于基圆。
A 一定；B 不一定；C 一定不。
6、渐开线直齿圆柱外齿轮轮廓根切发生在（C）场合。
A 模数较大；B 模数较小；C 齿数较少；D 齿数较多7、现要加工两只正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮，其中齿轮1：m1=2mm,z1 =５０；齿轮２：m２=４mm, z２=２５。
这两只齿轮（C）加工。
A 可用同一把铣刀；B 可用同一把滚刀；C 不能用同有把刀具。
8、一对平行轴斜齿轮传动，起传动比i12（A）等于zv2/ zv1.A 一定；B 不一定；C 一定不。
9、模数m=2mm，压力角∝=20o，齿数z=20，齿顶圆直径da =,齿根圆直径 df=的渐开线直齿圆柱齿轮是（C）齿轮。
A 标准；B 变位；C 非标准。
10、斜齿圆住齿轮基圆柱上的螺旋角βb与分度圆上的螺旋角β相比（B）。
A βb >βB βb <βC βb =β11、一对相啮合传动的渐开线齿轮，其压力角为（C），啮合角为（B）。
A 基圆上的压力角；B 节圆上的压力角；C 分度圆上的压力角；D 齿顶圆上的压力角。
12、在减速蜗杆传动中，用（D）来计算传动比i是错误的。
A i=ω1/ω2;B i=z1/z2;C i= n1/n2;D i=d2/d1. 13、蜗杆的标准模数是指（ C ）模数。
机械原理 第03章 连杆机构
平面四杆机构具有急回特性的条件： （1）原动件作等速整周转动；
（2）输出件作往复运动；
（3）
0
B2
2.曲柄滑块机构中，原动件AB以 1等速转动 B 2 b B 1 C2 C3 a b 2 1 1 1 a B1 C2 C 3 C1 B1 H A
A
C1
4
4
H
B2
偏置曲柄滑块机构
对心曲柄滑块机构 H=2a, 0 ,无急回特性。
一.平面四杆机构的功能及应用
1 .刚体导引功能 2.函数生成功能 3.轨迹生成功能 轨迹生成功能 是指连杆上某点通过某一 预先给定轨迹 的功能。 连杆
§2-4 平面四杆机构运动设计的基本问题与方法
一.平面四杆机构的功能及应用
1 .刚体导引功能 3.轨迹生成功能 2.函数生成功能 4.综合功能 O1 D1 上剪刀 D2 下剪刀
(b>c) (2b)
'
B
1
a
A
b
c
d
4
D r 3
C b 3 c
a-d
B2
r2
d c a b （2a ）
d b a c (2b')
由(1)及（2a' ）(2b')可得
d+a
d a , d b, d c
铰链四杆机构的类型与尺寸之间的关系：
在铰链四杆机构中： （1）如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其它两杆 长度之和 ——满足杆长和条件 且： 1 以最短杆的相邻构件为机架，则此机构为以最短杆 为曲柄的曲柄摇杆机构； 2 以最短杆为机架，则此机构为双曲柄机构；
2 4
摆动导杆 机构
导杆:
C 3
机械原理第2、3、4、6章课后答案西北工业大学(第七版)
第二章 机构的结构分析题2-11 图a 所示为一简易冲床的初拟设计方案。
设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(图2-11a)2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构的自由度。
尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A 上，只能作为一个活动件，故 3=n 3=l p 1=h p01423323=-⨯-⨯=--=h l p p n F原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。
分析：因构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架。
故需增加构件的自由度。
3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。
(1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-11b)。
(2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-11c)。
(3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-11d)。
题2-11讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b ）（c ）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。
用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d ）所示。
题2-12 图a 所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。
试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
《机械原理》(于靖军版)第3章习题答案
3-2 计算题图3-1所示各机构（或运动链）的自由度。
并判断其中是否含有复合铰链、局部自由度或虚约束？如有，请指出。
(b)(d)(g)题图3-1答：（a ）064===H L p ,p ,n ，0624323=⨯-⨯=-=L p n F 。
因为 0=F ，所以不能成为机构。
（b ）143===H L p ,p ,n ，01423323=-⨯-⨯=--=H L p p n F 。
因为0=F ，所以不能成为机构。
（c ）032===H L p ,p ,n ，0322323=⨯-⨯=-=L p n F 。
因为0=F ，所以不能成为机构。
（d ）01410===H L p ,p ,n ，214210323=⨯-⨯=-=L p n F 。
因为 2F ==原动件数，所以能成为机构。
（e ）075===H L p ,p ,n ，123=--=H L p p n F 。
D 处有一个复合铰链。
（f ）186===H L p ,p ,n ， 32362811L H F n p p =--=⨯-⨯-=，I 处有一个局部自由度；B 或C 处的移动副为虚约束；I 处的两个高副之一为虚约束。
（g ） 滚子B 和M 为局部自由度，没有复合铰链和虚约束，因此9=n ，12=L P ，2=H P ，于是该运动链的自由度为：121229323=-⨯-⨯=--=H L P P n F 。
由于该运动链的自由度等于原动件数目，因此具有确定的运动。
3-3 题图3-2所示为一回转式三缸内燃发动机的机构简图。
其中A 、B 、C 处三个活塞，它们依次点火推动从动件绕O 2转动。
（1） 计算机构的自由度。
并指出存在的复合铰链、局部自由度或冗余约束。
（2） 说明该发动机是由哪种四杆机构组成的。
题图3-2解：机构的自由度为1。
O 1处有复合铰链。
曲柄滑块机构。
无局部自由度和冗余约束。
注：O 1O 2有一个杆。
3-6 试计算题图3-4所示两种8杆机构的自由度，并进行ADAMS 模型运动仿真。
机械原理试卷 (3)
29．(5分)一对渐开线标准直齿圆柱齿轮，按标准中心距安装时，其顶隙和侧隙分别为、.两轮的圆将分别与其圆相重合；两轮的啮合角将等于角.
30．(5分)一对渐开线直齿圆柱齿轮传动，已知其中心距 ，传动比 ，则其节圆半径
二、是非题(19小题,共38.0分)
1．(2分)一对外啮合的直齿圆柱标准齿轮，小轮的齿根厚度比大轮的齿根厚度大.
2．(2分)一对渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是 .
3．(2分)一对能正确啮合传动的渐开线直齿圆柱齿轮，其啮合角一定为20.
4．(2分)一对直齿圆柱齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大.
19．(2分)用成形铣刀加工 的渐开线直齿圆柱齿轮时，一定会发生根切现象.
三、图解题(1小题,共20.0分)
1．(20分)图示为一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为偏心圆盘.其直径D=42mm，滚子半径rr=5 mm，偏距e=6 mm，试：
（1）确定基圆半径，并画出基圆；
（2）画出凸轮的理论轮廓曲线；
43．(5分)有两个模数、压力角、齿顶高系数及齿数相等的直齿圆柱齿轮，一个为标准齿轮1，另一个为正变位齿轮2，试比较这两个齿轮的下列尺寸，何者较大或较小或相等：
______ ； ______ ； ______ ； ______ ； ______ ； .
44．(5分)一个负变位渐开线直齿圆柱齿轮同除变位系数外的其它基本参数均相同的标准齿轮相比较，其________圆及________圆变小了，而________圆及________圆的大小则没有变.
19．(10分)试求导摆动平底从动件盘形凸轮的廓线方程.已知凸轮基圆半径为r0，中心距为L,凸轮和从动件推程时的转向如图示，从动件的运动规律为 .