机械原理第八版第三章解剖
合集下载
机械原理与设计基本第三章
4C
摇块机构
应用实例
A
4φ
1
3
2B
C
2、滑块机构
在含有一个移动副的平面四杆运动链中，取构件4为 机架，得到下图所示的滑块机构。
B
1
2 3
A
4C
曲柄滑块机构
雨伞
B
2 1
A
4
直动导杆
C3
定块
四、含有两个移动副的平面四杆机构
1、双转块机构
B
2
1 3
A
B
2
1 3
A
B
2
1 3
A
应用实例
十字滑块联轴器
2、正弦机构
在等式机构中，由于在一个运动周期，机构从动件 有两个死点位置。要使机构具有确定的相对运动，必须 增加其他的辅助措施，从而限制了这种机构的实用。
正平行四边形机构
反向反平行四边形机构
3、纯摆动的平面铰链四杆机构
纯摆动的平面铰链四杆机构的两个连架杆均作摆 动，且其摆动的区域总是横跨在机架线的两侧并关于 机架线对称。
lmax < lmin + l’ + l”
1） lmax + lmin < l’ + l” 时，为有曲柄存在的平面
铰链四杆机构
2） lmax + lmin = l’ + l”时，为平面铰链四杆等式
机构，也称双变机构
3） lmax + lmin > l’ + l”时，为纯摆动的平面铰链
四杆机构
1、有曲柄存在的平面铰链四杆机构
都是周转副。
C
b
B
c
Aa
D
d
综合上述分析，平面铰链四杆机构中，一个构件上的 两个转动副能成为回转副的必要条件是：该构件的杆长是 四个杆长中的最短杆，且该最短杆与四个杆中的最长杆长 度之和必小于或等于其他两杆长度之和。该条件也称为平 面铰链四杆曲柄存在条件或格拉霍夫定理。
机械原理 第3章_平面机构的运动分析
•建立坐标系•拆杆组 •确定模式系数•画流程图
杆组法在运动分析中的运用 返回
•建立坐标系 •拆杆组•确定模式系数•画流程图
流程图
返回
•建立坐标系 •拆杆组 •确定模式系数•画流程图
返回
复习思考题
速度瞬心： 两个构件作平面相对运动时，在任意瞬时可认为它们是
绕某一重合点作相对转动，该重合点称为速度瞬心。即互相 作平面相对运动的两构件上在任意瞬时其相对速度为零的重 合点。或绝对速度相等的重合点。 三心定理：
RRRII级杆组的运动分析
返回
•位置分析 •速度分析 •加速度分析•总结
RRRII级杆组的运动分析
返回
•位置分析 •速度分析 •加速度分析•总结
RRRII级杆组的运动分析 返回
•位置分析 •速度分析 •加速度分析•总结
II级杆组处于BCD时， 角γ是由向量d沿逆时针方 向转到向量l2的，此位置模 式系数M=+1； II级杆组处 于BC’D时，角γ是由向量d 沿顺时针方向转到向量l2的， 此位置模式系数M•速度分析 •加速度分析
RRPII级杆组的运动分析 返回
•位置分析 •速度分析 •加速度分析
RRRII级杆组的运动分析 返回
•位置分析 •速度分析 •加速度分析
RRRII级杆组的运动分析 返回
•位置分析 •速度分析 •加速度分析•总结
RPRII级杆组的运动分析 返回
返回
求下一机构的所有瞬心。
解：
按空格键继续
练习 求下一机构的所有瞬心。
返回
求出图示机
构的全部瞬 心。已知ω1。 求构件3的角 速度ω3。
求出图示正切机构的全部 瞬心。设ω1＝10rad/s．求 构件3的速度v3。
杆组法在运动分析中的运用 返回
•建立坐标系 •拆杆组•确定模式系数•画流程图
流程图
返回
•建立坐标系 •拆杆组 •确定模式系数•画流程图
返回
复习思考题
速度瞬心： 两个构件作平面相对运动时，在任意瞬时可认为它们是
绕某一重合点作相对转动，该重合点称为速度瞬心。即互相 作平面相对运动的两构件上在任意瞬时其相对速度为零的重 合点。或绝对速度相等的重合点。 三心定理：
RRRII级杆组的运动分析
返回
•位置分析 •速度分析 •加速度分析•总结
RRRII级杆组的运动分析
返回
•位置分析 •速度分析 •加速度分析•总结
RRRII级杆组的运动分析 返回
•位置分析 •速度分析 •加速度分析•总结
II级杆组处于BCD时， 角γ是由向量d沿逆时针方 向转到向量l2的，此位置模 式系数M=+1； II级杆组处 于BC’D时，角γ是由向量d 沿顺时针方向转到向量l2的， 此位置模式系数M•速度分析 •加速度分析
RRPII级杆组的运动分析 返回
•位置分析 •速度分析 •加速度分析
RRRII级杆组的运动分析 返回
•位置分析 •速度分析 •加速度分析
RRRII级杆组的运动分析 返回
•位置分析 •速度分析 •加速度分析•总结
RPRII级杆组的运动分析 返回
返回
求下一机构的所有瞬心。
解：
按空格键继续
练习 求下一机构的所有瞬心。
返回
求出图示机
构的全部瞬 心。已知ω1。 求构件3的角 速度ω3。
求出图示正切机构的全部 瞬心。设ω1＝10rad/s．求 构件3的速度v3。
机械原理第3章连杆设计和分析
提高连杆刚度
通过增加连接方式和加强装配结构，提高连杆的刚度。
连杆设计的实际案例分析
发动机连杆
汽车底盘连杆
发动机连杆设计需要考虑高温、 高压等复杂工况。
汽车底盘连杆设计需要满足悬 挂和转向等要求。
航空发动机连杆Leabharlann 航空发动机连杆需具备高可靠 性和轻量化的特点。
新材料
常用材料
新型材料如碳纤维连杆具有重 量轻、高强度和耐腐蚀等优点。
常用的连杆材料包括铝合金、 钢等。
连杆的形状设计
1
直线连杆
直线形状的连杆适用于需要精确的线性运动的应用。
2
曲线连杆
曲线形状的连杆可以实现复杂的运动轨迹，提高机械系统的功能。
3
特殊形状连杆
根据特定需求，设计具有特殊形状的连杆，如曲轴连杆等。
3 运动副选择
选择适当的连杆运动副可以满足设计要求和减小能量损失。
连杆的设计要求
强度要求
连杆必须能够承受预期的载荷，避免失效和损坏。
刚度要求
连杆需要具有足够的刚度，以保持其形状稳定，避免过大的变形。
工作条件要求
考虑到工作环境和条件，连杆设计需要满足特定的需求。
连杆的材料选择
优质材料
选择高强度、高耐磨和轻量化 的材料，如钛合金。
连杆的受力分析
1 受力特点
连杆在工作过程中受到 复杂的力和力矩作用。
2 受力计算
通过受力计算，确定连 杆的最大受力和受力分 布。
3 结构优化
基于受力分析结果，优 化连杆的结构设计，以 提高其载荷能力。
连杆的轻量化设计
减小材料用量
优化连杆的形状和结构，减小材料用量，降低连杆的重量。
增强材料强度
采用高强度材料，提高连杆的强度，减小截面尺寸。
通过增加连接方式和加强装配结构，提高连杆的刚度。
连杆设计的实际案例分析
发动机连杆
汽车底盘连杆
发动机连杆设计需要考虑高温、 高压等复杂工况。
汽车底盘连杆设计需要满足悬 挂和转向等要求。
航空发动机连杆Leabharlann 航空发动机连杆需具备高可靠 性和轻量化的特点。
新材料
常用材料
新型材料如碳纤维连杆具有重 量轻、高强度和耐腐蚀等优点。
常用的连杆材料包括铝合金、 钢等。
连杆的形状设计
1
直线连杆
直线形状的连杆适用于需要精确的线性运动的应用。
2
曲线连杆
曲线形状的连杆可以实现复杂的运动轨迹，提高机械系统的功能。
3
特殊形状连杆
根据特定需求，设计具有特殊形状的连杆，如曲轴连杆等。
3 运动副选择
选择适当的连杆运动副可以满足设计要求和减小能量损失。
连杆的设计要求
强度要求
连杆必须能够承受预期的载荷，避免失效和损坏。
刚度要求
连杆需要具有足够的刚度，以保持其形状稳定，避免过大的变形。
工作条件要求
考虑到工作环境和条件，连杆设计需要满足特定的需求。
连杆的材料选择
优质材料
选择高强度、高耐磨和轻量化 的材料，如钛合金。
连杆的受力分析
1 受力特点
连杆在工作过程中受到 复杂的力和力矩作用。
2 受力计算
通过受力计算，确定连 杆的最大受力和受力分 布。
3 结构优化
基于受力分析结果，优 化连杆的结构设计，以 提高其载荷能力。
连杆的轻量化设计
减小材料用量
优化连杆的形状和结构，减小材料用量，降低连杆的重量。
增强材料强度
采用高强度材料，提高连杆的强度，减小截面尺寸。
机械原理课件B第三章
机械平衡的概念与类型
总结词
理解机械平衡的概念和类型是掌握机械原理 的基础。
详细描述
机械平衡是指机械系统在运动过程中，各部 分所受外力矩之和为零的状态。根据平衡状 态的性质，机械平衡可以分为动态平衡和静 态平衡两类。动态平衡是指机械系统在运动 过程中，各部分所受外力矩之和为零的状态 ，而静态平衡则是指机械系统在静止状态下
06 结论
本章总结
本章主要介绍了机械原理中的齿轮机 构，包括齿轮机构的分类、特点、工 作原理以及应用。
重点学习了齿轮机构的工作原理，包 括齿轮的啮合、传动比计算、齿轮的 几何尺寸计算等。
通过学习，我们了解了不同类型的齿 轮机构，如直齿、斜齿、锥齿等，以 及它们在不同场合的应用。
掌握了齿轮机构的设计计算方法，包 括齿轮的强度计算、润滑与维护等方 面的知识。
详细描述
机械是一种能够实现将输入的能量转换为输出能量、物料或信息的装置。它利用物理定律和自然力，通过各种运 动形式，完成特定的任务。根据不同的分类标准，机械可以分为多种类型，如按照功能可以分为传动机械、加工 机械、运输机械等。
机械系统的工作原理
总结词
机械系统的工作原理是通过输入的能量使机械元件产生预定的运动，从而实现能量的转 换和传递。
详细描述
机械系统由各种机械元件组成，如齿轮、轴承、连杆等，这些元件在输入能量的作用下 产生预定的运动。这些运动使得机械系统内部的能量得以转换和传递，最终输出所需的 能量、物料或信息。为了使机械系统正常工作，需要确保各元件之间的协调运动，这通
常需要通过传动机构来实现。
机械效率与性能指标
总结词
机械效率指的是机械系统输出能量与输入能量之比， 是衡量机械性能的重要指标。
数字化设计与仿真
孙恒《机械原理》(第八版)复习笔记及课后习题(含考研真题)详解-第1~3章【圣才出品】
1.2 课后习题详解 本章无课后习题。
1.3 名校考研真题详解 本章内容只是对整个课程的一个总体介绍，没有涉及到本章内容的考研试题，读者简单 了解即可。
1 / 144
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库规频学习平台
第 2 章 机构的结构分析
2.1 复习笔记 本章作为重要的基础章节乊一，主要介绍了机构的组成和分类、机构具有确定运劢的条 件和自由度的计算、机构的组成原理和结构分析等内容。学习时需要重点掌插机构自由度的 计算和组成原理等内容，主要以分析计算题的形式考查。除此乊外，机构的组成、分类、具 有确定运劢的条件等内容，常以选择题、填穸题和判断题的形式考查，复习时需要把插其具 体内容，重点记忆。 一、机构的组成及分类 1．机构的组成 （1）构件、运劢副和自由度（见表 2-1-1）
圣才电子书
十万种考研考证电子书、题库规频学习平台
第 1 章 绪论
1.1 复习笔记
本章作为《机械原理》的开篇章节，简单介绍了本书的研究对象及内容、学习目的和学 科的収展现状。本章无重难点知识，只需了解即可。
研究对象及内容（见表 1-1-1） 表 1-1-1 研究对象及内容
四、平面机构自由度的计算 1．平面机构的特点 （1）在平面机构中每个自由构件具有三个自由度。 （2）每个平面低副提供两个约束、一个自由度，每个平面高副提供一个约束、两个自 由度。 2．平面机构自由度的计算方法 设平面机构中除机架外共有 n 个活劢构件，pl 个低副和 ph 个高副，则此平面机构的自 由度为 F＝3n－（2p1＋ph）。 五、计算平面机构自由度时应注意的事项（见表 2-1-7）
9 / 144
圣才电子书 十万种考研考证电子书、题库规频学习平台
机械原理——第3章 运动分析
机构的运动分析 3.2速度瞬心 1、直接观察法（两构件以运动副相联） 适用于求通过运动副直接相联的两构件瞬 法 心位置 瞬心定义
瞬心确定
1 P12 2 1 P12 2 ∞
1
2 P12 t
n 1 2 t
V12
n
机构的运动分析 3.2速度瞬心
法 瞬心定义 瞬心确定 2、三心定律（两构件间没有构成运动副） 三个彼此作平面运动的构件共有三个 瞬心，且它们位于同一条直线上。三心定 律特别适用于两构件不直接相联的场合。
VP24
P24
2 P12
ω2
1
ω4
VP24＝μ l(P24P12)· 2 ω
P14
VP24＝μ l(P24P14)· 4 ω ω 4 ＝ω 2·(P24P12)/ P24P14 方向: 顺时针, 与ω2相同
机构的运动分析 3.2速度瞬心 已知构件2的转速ω 2，求构件3的角速度ω 3 法 解: 用三心定律求出P23 nபைடு நூலகம்瞬心定义 2 求瞬心P23的速度 : 瞬心确定
P24 P12 1
P14 2 P23 3
4
P34
P13
机构的运动分析 3.2速度瞬心 举例：求曲柄滑块机构的速度瞬心
法 瞬心定义 瞬心确定 解：瞬心数为：K＝N(N-1)/2＝6 K=6
1.作瞬心多边形（圆）
2.直接观察求瞬心（以运动副相联） 3.三心定律求瞬心（构件间没有构成运动副） P13
1 ∞
2
P45
P23
3 ∞ P16
5
5 P56
6
机构的运动分析 3.2速度瞬心 1.求线速度 法 已知凸轮转速ω1，求推杆的速度 瞬心定义 解： 瞬心确定 ①直接观察求瞬心P13、 P23 应用 ②根据三心定律和公法线 3 P23 n－n求瞬心的位置P12 2 ③求瞬心P12的速度
机械原理第三章
a B2 B3
a
k B2 B3
23 VB2 B3
A
B2 1 △φ1 3 △φ3
2
(B2、B3)
k 的方向：把 a B2 B3
V B2 B3 的指向按
C
B˝2 B´2
(B3)
ω3的方向转过90°。
例题 如图所示的机构中，设已知lAB=38mm， lBC=20mm， lDE=50mm ；原动件1以等角速度ω1 ＝10 rad/s沿顺时针方向回转。试用图解法求此时 构件3的角速度ω3、角加速度α3以及E点的速度及 加速度。
P P24 12
P13
4
VP24 l P14 P24
P24
P23
P34
P14 如果两构件的瞬心位于 P12 两个速度为零的瞬心的 2 连线之外，则两构件的 为机构中原动件2与从动件 4 转向相同，否则，转向 4的瞬时角速度之比,称为机 构的传动比或传递函数。 相反。
例 已知图示曲柄摇块机构各构件的长度，试在图 上标出机构的全部瞬心位置。若已知曲柄的角速 度ω1，试用瞬心法求构件3的角速度ω3 。
注意的问题1： 哥氏加速度中的“牵连角速度的转向” 应该按照顺时针和逆时针的方向来判断，而不 要只看箭头的指向。 ω1
1
B2
2
p b3
A
3
ω3
C
b2
正确
错误
A
1
ω1 3 2 B
vB2 vB3 vB2 B3
⊥AB ⊥BC ∥BC
√
？
p b3
？
VB3 3 0 l BC
C
b2
a
k B2 B3
VP23 3 l P13 P23 VP34 3 l P13 P34 VP23 3 lP13 P23 lP13 P23 VP34 3 lP13 P34 lP13 P34
a
k B2 B3
23 VB2 B3
A
B2 1 △φ1 3 △φ3
2
(B2、B3)
k 的方向：把 a B2 B3
V B2 B3 的指向按
C
B˝2 B´2
(B3)
ω3的方向转过90°。
例题 如图所示的机构中，设已知lAB=38mm， lBC=20mm， lDE=50mm ；原动件1以等角速度ω1 ＝10 rad/s沿顺时针方向回转。试用图解法求此时 构件3的角速度ω3、角加速度α3以及E点的速度及 加速度。
P P24 12
P13
4
VP24 l P14 P24
P24
P23
P34
P14 如果两构件的瞬心位于 P12 两个速度为零的瞬心的 2 连线之外，则两构件的 为机构中原动件2与从动件 4 转向相同，否则，转向 4的瞬时角速度之比,称为机 构的传动比或传递函数。 相反。
例 已知图示曲柄摇块机构各构件的长度，试在图 上标出机构的全部瞬心位置。若已知曲柄的角速 度ω1，试用瞬心法求构件3的角速度ω3 。
注意的问题1： 哥氏加速度中的“牵连角速度的转向” 应该按照顺时针和逆时针的方向来判断，而不 要只看箭头的指向。 ω1
1
B2
2
p b3
A
3
ω3
C
b2
正确
错误
A
1
ω1 3 2 B
vB2 vB3 vB2 B3
⊥AB ⊥BC ∥BC
√
？
p b3
？
VB3 3 0 l BC
C
b2
a
k B2 B3
VP23 3 l P13 P23 VP34 3 l P13 P34 VP23 3 lP13 P23 lP13 P23 VP34 3 lP13 P34 lP13 P34
第3章机械原理优秀课件
故相似， 所以图形 bce 称之为图形BCE的速度影像。
（2）加速度求解步骤：
★ 求aC ①列矢量方程式
aC aB aCB aB aCnB aCt B
大小：？
√ 22lBC ?
方向：∥xx
⊥AB C→B ⊥AB 加速度多边形
②确定加速度比例尺 μa((m/s2)/mm) 极点 ③作图求解未知量：
◆通过运动副直接相联两构件的瞬心位置确定
转动副联接两构件的 瞬心在转动副中心。
若为纯滚动, 接 触点即为瞬心；
移动副联接两构件 的瞬心在垂直于导 路方向的无究远处。
若既有滚动又有滑 动, 则瞬心在高副接 触点处的公法线上。
三、机构中瞬心位置的确定 （续） ◆ 不直接相联两构件的瞬心位置确定 P13
解：1. 画机构运动简图
A
2 B
ω2
D ω4 α4
ω3 a3 3 C
x
5E (E5,E6) 6 ω6 x
a6
2. 速度分析：
(1) 求vB:
（2） 求vC: 大 小
vB l AB 2
vCvBvCB
？√？
2 B
A
动件AB的运动规律和各构件 尺寸。求：
①图示位置连杆BC的角速度
和其上各点速度。
②连杆BC的角加速度和其上 C点加速度。
解题分析：原动件AB的运动规 律已知，则连杆BC上的B点速度 和加速度是已知的，于是可以用
同一构件两点间的运动关系求解。
（1） 速度解题步骤：
★求VC
①由运动合成原理列矢量方程式
不便；速度瞬心法只限于对速度进行分析, 不能 分析机构的加速度；精度不高。
3-3 机构运动分析的矢量方程图解法
一、矢量方程图解法的基本原理和作法
（2）加速度求解步骤：
★ 求aC ①列矢量方程式
aC aB aCB aB aCnB aCt B
大小：？
√ 22lBC ?
方向：∥xx
⊥AB C→B ⊥AB 加速度多边形
②确定加速度比例尺 μa((m/s2)/mm) 极点 ③作图求解未知量：
◆通过运动副直接相联两构件的瞬心位置确定
转动副联接两构件的 瞬心在转动副中心。
若为纯滚动, 接 触点即为瞬心；
移动副联接两构件 的瞬心在垂直于导 路方向的无究远处。
若既有滚动又有滑 动, 则瞬心在高副接 触点处的公法线上。
三、机构中瞬心位置的确定 （续） ◆ 不直接相联两构件的瞬心位置确定 P13
解：1. 画机构运动简图
A
2 B
ω2
D ω4 α4
ω3 a3 3 C
x
5E (E5,E6) 6 ω6 x
a6
2. 速度分析：
(1) 求vB:
（2） 求vC: 大 小
vB l AB 2
vCvBvCB
？√？
2 B
A
动件AB的运动规律和各构件 尺寸。求：
①图示位置连杆BC的角速度
和其上各点速度。
②连杆BC的角加速度和其上 C点加速度。
解题分析：原动件AB的运动规 律已知，则连杆BC上的B点速度 和加速度是已知的，于是可以用
同一构件两点间的运动关系求解。
（1） 速度解题步骤：
★求VC
①由运动合成原理列矢量方程式
不便；速度瞬心法只限于对速度进行分析, 不能 分析机构的加速度；精度不高。
3-3 机构运动分析的矢量方程图解法
一、矢量方程图解法的基本原理和作法