机械原理作业第五章
机械原理第五章
转动副总反力方位线的确定:
Q1
12
Q1
12
Q1
1
2
R21
1
R21
2
1
2 R21
1)先确定不计摩擦时总反力的方向：R21与载荷Q大小相等，方向 相反；
2)考虑摩擦且轴转动时R21的作用线必切于摩擦圆；
3)R21产生的摩擦力矩与12转动方向相反。 注意：R21：构件2作用到构件1上的力，是构件1所受的力。
RBA
N
，
BA
M f RBA f Qr
RBA NBA Q，
M f Q f Qr
f r Const.
摩擦圆： 以轴颈中心o为圆心，以ρ 半径作圆，则此圆必为一 定圆，称为摩擦圆，ρ称 为摩擦半径。
Q b Q
M
AB oA
r
B
Mf
N BA RBA
结论：
Q b Q
RBA必切于摩擦圆，其力矩方向与 M
一、径向轴颈与轴承
Q b Q
M
AB oA
r
B
Mf
N BA RBA
A 轴；B 轴承； M 驱动力矩； Q 径向载荷； M f 摩擦力矩。
NBA Q， Ff f N BA f Q
M f Ff r f Qr，
跑合轴承：f 1.27 f 非跑合轴承：f 1.57 f
Q Q， M Qb
第五章 运动副中的摩擦和机械效率
§5.1 概述 §5.2 运动副中的摩擦和自锁 §5.3 机械的效率
§5 .1 概述
一.摩擦的存在性
摩擦存在于一切作相对运动或具有相对运动趋势的两个直接 接触的物体表面之间。
二. 研究机械中摩擦的目的 1、摩擦对机器的不利影响
机械原理第五章 连杆机构设计
4. 曲柄滑块机构存在曲柄的条件
根据曲柄摇杆机构的演化过程及曲柄摇杆机构曲柄存在的 条件，机架为无穷大+偏距e，则有： 偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件：
a
b
① a＋e≤b； ② a为最短杆。
若偏距=0，则得对心曲柄滑块机构有曲柄的条件：
① a≤b； ② a为最短杆。
例5-1 图示铰链四杆机构，lBC=50mm，lCD=35mm， lAD=30mm，AD为机架，若为曲柄摇杆机构， 试讨论lAB的取值范围。
机械原理 第五章 平面连杆机构及其设计
§5-1 平面连杆机构的应用及传动特点
§5-2 平面四杆机构的类型和应用
§5-3 平面四杆机构的一些共性问题 §5-4 平面四杆机构的设计
§5-1 平面连杆机构的应用及传动特点
应用举例 如：四足机器人（图片、动画）、内燃机中的曲柄滑块机构、 汽车刮水器、缝纫机踏板机构、仪表指示机构等。
锻压机肘杆机构
可变行程滑块机构
汽车空气泵
单侧曲线槽导杆机构
3）可用于远距离操纵、重载机构，如：自行车手闸机构，挖掘 机等。 4）连杆曲线丰富，可实现特定的轨迹要求，如：搅拌机构， 鹤式起重机等。
挖掘机
搅拌机构
鹤式起重机
二、平面连杆机构的缺点 1）运动副中的间隙会造成较大累积误差，运动精度较低。 2）多杆机构设计复杂，效率低。 3）多数构件作变速运动，其惯性力难以平衡，不适用于高速。 多杆机构大都是四杆机构组合或扩展的结果。 六杆机构及六杆机构的实际应用 本章介绍四杆机构的分析和设计。
1）最短杆长度＋最长杆长度≤其余两杆长度之和；（杆长条件） 2）组成该周转副的两杆中必有一杆为最短杆。 2. 铰链四杆机构存在曲柄的条件
1）各杆长度应满足杆长条件； 2）最短杆为连架杆或机架。
机械原理第五章
正常齿标准 ha* 1, c* 0.25 短齿标准 ha* 0.8, c* 0.3
（6）渐开线圆柱齿轮的基本（基准）齿廓（齿形）
（1）齿条同侧齿廓为平行的直线，齿廓上各点具有相同的压 力角，即为其齿形角，它等于齿轮分度圆压力角。
（2）与齿顶线平行的任一直线上具有相同的齿距p m 。
（7）斜齿齿轮齿条机构
斜齿轮斜齿条啮 合传动应用较少。
（8）非圆齿轮机构
轮齿分布在非圆柱体上，可实现一对齿轮的变 传动比。需要专用机床加工，加工成本较高， 设计难度较大。
这是利用非圆齿轮变传动比的工作原理，设计的 一种容积泵。现已获得实用新型专利。
2、相交轴之间传递运动 (1) 直齿圆锥齿轮机构
s pb a
公
式
d1=mz1 d2=mz2
db1=mz1cos、
ha = ha*m
db2=mz2cos
hf = (ha* + c* )m
da1 d1 2ha m( z1 2ha* )
da2 d2 2ha m( z2 2ha* )
*
*
d f 1 d1 2h f m(z1 2ha 2c )
3.渐开线方程
如右图所示，以OA为极坐标轴， 渐开线上的任一点K可用向径rK和 展角θK来确定。根据渐开线的性 质，有
rb(K +K ) = AN = KN = rbtanK
故 K = tan K － K
式中K称为渐开线在K点的压力角，它是K点作用力F的方
向(K点渐开线的法线方向)与该点速度VK方向的夹角。
两螺旋角数值不等的斜齿轮啮合时， 可组成两轴线任意交错传动，两轮 齿为点接触，且滑动速度较大，主 要用于传递运动或轻载传动。
机械原理第5章 例题精选及答题技巧
则 ，
3.用范成法加工斜齿轮不发生根切的最小齿数为
而 ，由式 求得
因
故用范成法滚刀加工此斜齿轮时不会发生根切。
4.这两个齿轮的当量齿数
例5-19设计一对外啮合圆柱齿轮机构，用于传递中心距为138mm的两平行轴之间的运动。要求其传动比 ，传动比误差不超过 。已知： ， ， ， ，两轮材质相同。若要求两轮的齿根磨损情况大致相同，重合度 ，顶圆齿厚 ，试设计这对齿轮传动。
小齿轮齿顶厚为
可见上面的设计方案是可用的，但必须指出的是：上面的方案不是唯一的设计方案，更不是最佳方案。
例5-12设一外啮合直齿圆柱齿轮传动， ， ， ， ， ，试设计这对齿轮。
解题要点：
故本题只能选择变位齿轮正传动。对于角度变位齿轮传动，其齿数的条件不受限制。
解：1.选择传动类型
标准中心距
安装中心距
例5-13在一对外啮合的渐开线直齿圆柱齿轮传动中，已知： ， ， ， , 。要求小齿轮刚好无根切，试问在无侧隙啮合条件下：
1．实际中心距 时，应采用何种类型的齿轮传动，变位系数 各为多少？
2．实际中心距 时，应采用何种类型的齿轮传动，变位系数 各为多少？
解题要点：
1.当实际中心距 时，由齿数条件确定传动类型和变位系数。
解题要点：
本题设计步骤可分为三步：1.选择传动类型和变位系数；2.齿轮几何尺寸计算；3.验算（包括齿顶不变尖、不根切、重迭系数应大于 等）。
解：1.选择传动类型和变位系数
标准中心距
；
选择传动类型为：高度变位齿轮传动
所以选择变位系数为
2.计算两只齿轮的各部分尺寸
按高度变位齿轮传动计算公式进行计算。
机械原理第五章机械效率及自锁
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第五页，编辑于星期五：十一点 九分。
例2 螺旋机构
G/2
G/2
F
s =n p
G
α
α d2 G
已知：拧紧时 M ＝ Gd2tan(α＋φv)/2 放松时 M′＝Gd2tan(α－φv)/2
现求：η及η ′
解: 采用上述类似的方法，可得
拧紧时 η ＝ M0/M ＝ tanα/ tan(α＋φv) 放松时 η′＝G0/G ＝ tan(α－φv)/ tanα
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第九页，编辑于星期五：十一点 九分。
例 设已知某机械传动装置的机构的效率和输出功率，
求该机械传动装置的机械效率。
P＇ P＇ P＇=5 kW
η3＇3＇ η4＇4
Pd P P η11 η22
0.98 0.98
0.96 0.96
P＇＇ P＇＇ P＇＇ P＇＇=0.2 kW η3＇＇3 4η＇4＇ 5η＇5＇
螺旋副
G/2
G/2
s =n p
G
α
α d2 G
放松时 M′＝Gd2tan(α－φv)/2
结论：螺旋副的自锁条件是螺旋升角≤当量摩擦角，即
α≤ φv
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2. 从所能克服的生产阻力≤0的条件来确定
所能克服的生产阻力≤0 意味着只有阻抗力反向变为驱动 力后，才能使机械运动，此时机械已发生自锁。
• 减小因惯性力引起的动载荷
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第十一页，编辑于星期五：十一点 九分。
§5-2 机械的自锁
一、机械的自锁现象
机械中存在着使其运动的驱动力和阻碍其运动的摩 擦力。如果由于摩擦力的存在，驱动力无论多么大， 都不能使机械运动，称这种现象为自锁。
第五章凸轮机械原理典型例题
推程
r0
O
ω
S,V, a 是确定的
B
B
S
B
α
S0 δ
S δ
S
S0
α1
O’ e O ω
O
α2
δ ω e O’
S0
O
ω
P
tan OP / OB (ds / d ) / (r0 s)
P
P
tan (OP e) / O ' B ((ds / d ) e) / ( r02 e 2 s)
A'
φ Cr B -ω O' A B' V
C' O
α
滚子中心C，半径r 理论轮廓，R=LO'C 基园R0， 推杆中心位置园， R=LOA 凸轮逆时90，推杆 中心A'，推杆位置 接触点B' 摆动角φ 压力角α
2 2 tan 假设凸轮轮廓已经做出，要求在凸轮转过δ角时， (OP e) / O ' B ((ds / d ) e) / ( r0 e s) 位移为S，速度为V， V=ω×Lop ，压力角为α。 适当偏距e（左移），使凸轮转过δ角，此时应有 可知：采用适当的偏距且使推杆偏向凸轮轴心 的左侧，可使推程压力角减小，从而改善凸轮 相同位移S，相同速度V。此时压力角为α1； 的受力情况，但使回程的压力角增大，由于回 P为瞬心位置，相同的速度即瞬心P位置是固定的。程的许用压力角很大，故对机构的受力情况影 响不大。 右移，使凸轮转过δ角，此时压力角为α2；
基本概念题
1.选择题
（1）对于远、近休止角均不为零的凸轮机构，当从动件推程按简谐运动 C 规律运动时，在推程开始和结束位置______。 A.不存在冲击 B.存在刚性冲击 C.存在柔性冲击 （2）已知一滚子接触摆动从动件盘形凸轮机构，因滚子损坏，更换了一 个外径与原滚子不同的新滚子，则更换滚子后________。 D A. 从动件运动规律发生变化，而从动件最大摆角不变 B. 从动件最大摆角发生变化，而从动件运动规律不变 C. 从动件最大摆角和从动件运动规律均不变 D. 从动件最大摆角和从动件运动规律均发生变化 (3)已知一滚子接触偏置直动从动件盘形凸轮机构，若将凸轮转向由顺 时针改为逆时针，则_________。 D A. 从动件运动规律发生变化，而从动件最大行程不变 B. 从动件最大行程发生变化，而从动件运动规律不变 C. 从动件最大行程和从动件运动规律均不变 D. 从动件最大行程和从动件运动规律均发生变化
机械原理第五章作业答案
第五章 5-1眼镜用小螺钉(10.25M ⨯)与其他尺寸螺钉(例如8 1.25M ⨯)相比，为什么更易发生自动松脱现象(螺纹中径=螺纹大径-0．65×螺距)? 【解答】10.25M ⨯螺钉的螺纹中径'2(10.650.25)0.8d m m m m =-⨯= 螺纹升角''0'20.25arctan arctan 5.430.8375P d α=== 8 1.25M ⨯螺钉的螺纹中径''2(80.65 1.25)7.1875d mm mm =-⨯= 螺纹升角''''0'''2 1.25arctan arctan 3.177.1875P d αα===〈结合螺旋副的自锁条件可知，眼镜用小螺钉较其他尺寸螺钉更易发生自动松脱现象。
5—2 当作用在转动副中轴颈上的外力为一单力，并分别作用在其摩擦圆之内、之外或相切时，轴颈将作何种运动?当作用在转动副中轴颈上的外力为一力偶矩时，也会发生自锁吗?【解答】 (1)当外力作用在其摩擦圆之内时，因外力对轴颈中心的力矩始终小于它本身所引起的最大摩擦力矩，故出现自锁现象；当外力作用在其摩擦圆之外时，因外力对轴颈中心的力矩大于它本身所引起的最大摩擦力矩，故轴颈将加速运动；当外力与其摩擦圆相切时，因外力对轴颈中心的力矩等于它本身所引起的摩擦力矩，故轴颈处于临界状态，将作等速运动(若轴颈原来是转动的)或静止不动(若轴颈原来是静止的)。
(2)当作用在转动副中轴颈上的外力为一力偶矩时，若该力偶矩小于它本身所引起的摩擦力矩，也会发生自锁。
5—3 自锁机械根本不能运动，对吗?试举2～3个利用自锁的实例。
【解答】不对，因为白锁机械本身是可以运动的，机械的自锁只是在一定的受力条件和受力方向下发生的。
例如，飞机的起落架和斜面压榨机中均运用了自锁现象。
＜机械原理＞第五章_齿轮机构及其设计
1:22 PM
第五章 齿轮机构及其设计
二、共轭齿廓
凡是满足齿廓啮合基本定律的一 对齿廓叫共轭齿廓。 只要给出一条齿廓曲线，就可以 根据齿廓啮合基本定律求出与其 共轭的另一条齿廓曲线。 理论上满足一定传动比规律的共 轭曲线有很多。如：渐开线、摆 线、变态摆线、圆弧曲线、抛物 线等。
两头牛背上的架子 称为轭,轭使两头牛 同步行走。 共轭即为按一定的 规律相配的一对。
但啮合角≡齿形角
意味着：同1把齿条形刀具制造的齿轮（无论标准或变位、无论 齿数多少）压力角都相同。
1:22 PM 第五章 齿轮机构及其设计
中心距
侧隙 无 有 无 有
顶隙 标准 >标准 标准 >标准
节圆(线) =分度圆 >分度圆
啮合角 =压力角 >压力角
标准 标准齿 安装 轮与标 准齿轮 非标 安装
第五章 齿轮机构及其设计
渐开线的 极坐标参 数方程式
1:22 PM
二、渐开线齿廓
1、渐开线齿廓能满足定传动比的要求
公 两 公 法线是 基圆 切线 通过连心线上 定点 节点 = 一对齿轮传动比
1 O2 P r '2 rb 2 i Const 2 O1P r '1 rb1
第五章 齿轮机构及其设计
标准齿 标准 轮与标 安装 准齿条 非标 安装
标准中心距 >标准中心距 标准中心距 >标准中心距
1:22 PM
第五章 齿轮机构及其设计
§5-5 渐开线直齿圆柱 齿轮的啮合传动
渐开线齿轮的啮合过程
主动轮与从动轮 啮合起始：主动轮齿根部 接触从动轮齿顶 啮合终止：主动轮齿顶接 触从动轮齿根部 啮合点
机械原理第五章
2.缺点
高副机构,推杆与凸轮是点 接触或线接触,所以,承载能 力低,易磨损. 推杆行程不宜过大.
2
三、凸轮机构的应用
1。配汽机构
3
2。刀架移动机构
4
3。凸轮绕线机构
5
四、凸轮机构的类型和分类方法
1。按凸轮形状分
2。按推杆形状分 3。按推杆运动形式分
4。按锁合方式分
6
1。按凸轮形状分
29
(4)应用: 低速、轻载场合下
30
(2)二次多项式运动规律
1。运动方程
s=c0+c1+c2 2 v=ds/dt= c1 +2 c2
a=dv/dt=2 2 c2
又称为等加速等减速运动规律
31
推程： 前半段：始点： =0， s=0, v=0 终点：= 0/2，s=h/2 带入得：
a=－4h2/02 (0/2, 0)
33
回程： 前半段： s=h－2h2/ 0`2 v=－4h / 0 ` 2 a=－4h2/0 ` 2 后半段： s=2h (0`－ )2/ 0`2 v=－4h (0`－ )/ 0 ` 2 a=－4h2/0`2 (0`/2, 0`)
27
回程运动方程: S= h(1-/ 0` ) v=-h/ 0` a=0
28
(2)运动线图
推程运动方程:S= h/ 0 v=h/ 0 a=0
(3)特性
在行程的开始和终止处存在速度 突变,理论上加速度加速度无穷大, 引起的惯性力无穷大,引起刚性冲 击. 刚性冲击:因速度突变,理论上加 速度无穷大引起的冲击
机械原理005第五章摩擦
第五章运动副中的摩擦和机械效率5.1 概述1. 摩擦的产生：摩擦存在于一切作相对运动或者具有相对运动趋势的两个直接接触的物体表面之间。
机构中的运动副是构件之间的活动联接，同时又是机构传递动力的媒介。
因此，运动副中将产生阻止其相对运动的摩擦力。
2. 摩擦的两重性：有益和有害。
3. 摩擦、效率、自锁的关系：摩擦大，效率低，低到一定程度,产生自锁。
5.2 移动副中的摩擦5.2.1. 水平面滑块的摩擦如图5-1(a)所示，滑块A 在驱动力F 的作用下，沿水平面B 向左作匀速运动。
设F 与接触面法线成α角，则F 的切向分力和法向分力分别为：sin ,cos x y F F F F αα==。
平面B 对滑块A 产后法向反力n R和磨擦反力，它们的合力R 称为总反力。
tan fn F f R ϕ==，其中为磨擦系数，称为摩擦角。
如图5-1(b)所示，以R 的作用线绕接触面法线而形成的一个以为锥顶角的圆锥称为摩擦锥。
cos ,cos tan sin ,sin cos tan sin tan tan n y f n x x x f f x R F F F fR F F F F F F F F F ααϕαααϕαϕα======∴==当力F 的作用线在该锥以内或正在该锥上时，即αϕ≤，则有x f F F ≤，所以不论F 有多大，滑块都不会运动，此时滑块发生自锁现象。
自锁条件为αϕ≤(1) 摩擦角ϕ的大小由摩擦系数f 的大小决定，与驱动力F 的大小及方向无关；(2) 总反力R 与滑块运动方向总是成90ϕ+ 角。
5.2.2 斜面平滑块的摩擦一、滑块等速上升如图5-2(a)所示，平滑块置于倾斜角为的斜面上，为作用在滑块上的铅垂载荷（包括滑块自重），为摩擦角。
滑块在水平驱动力作用下沿斜面等速上升，斜面对滑块的总反力为 ，根据平衡条件，可作如图5-2(b)所示的力三角形，从图可得，分析该式可知：等速上升的自锁条件为2πθϕ≥- 。
机械原理课后答案第四、五章作业
4-5 图示为一曲柄滑块机构的三个位置，F为作用在活塞上的力， 转动副A及B上所画的虚线小圆为摩擦圆，试决定在此三个位 置时，作用在连杆AB上的作用力的真实方向（各构件的重量 及惯性力略去不计）。
4-6 图示为一摆动推杆盘形凸轮机构，凸轮1沿逆时针方向回转，F 为作用在推杆2上的外载荷，试确定各运动副中总反力（R31、 R12、R32）的方位（不考虑构件的重量及惯性力，图中虚线小 圆为摩擦圆，运动副B处摩擦角为ψ=10°）。
解：取2为分离体：三力杆 F + R12 + R32 = 0 √ 方向：
F
η= F0/F = tan(α-ψ)/ tanα
令η≤0，得自锁条件： α≤ψ。 ∴ 不自锁条件为： α> ψ。
FQ
正行程：F = FQ· cot (α-ψ) 2、反行程（恢复原位）： FQ为驱动力 F ′ = FQ· cot (α+ψ)
F
∴ FQ = F′·tan (α+ψ)
FQ0 = F′·tan α η′ = FQ0/FQ = tanα/tan (α+ψ) 令η′≤0，得自锁条件： α+ψ ≥90° ∴ 不自锁条件为： α< 9+ R12 + R42 = 0 方向： √ √V21 √V24 大小：√ ？ ？ 2）取1为分离体：三力杆
FQ
FQ
F + R21 + R31 = 0 方向： √ √ R12 √v13
大小： ？
√
？
机械原理课后习题答案-第五章
*
d a mz 2m
1; c
*
mz d
f
2 ha
*
0 . 25
2m
(2)r=mz/2=96mm;rb=rcosα=87.01mm ra=r+ha*m=96+1×8=104mm αa=arccos(rb/ra)=33°13′ ra sa s 2 ra ( inv a inv ) ∴ Sa=4.24mm; r Sk=0,
题5-15解
1.选择传动类型 2. 求 和 x
arccos(
a a
a
m 2
( z 1 z 2 ) 120 mm a
cos ) 29 5 0 2 8
x
( z 1 z 2 )( inv inv ) 2 tg
1 . 2505
20 . 26
73 . 75 60
题5-15解
1
1 2
[ z 1 ( tg a 1 tg ) z 2 ( tg a 2 tg )]
z 1 ( tg a 1 tg )
1 . 03
题5-16解 用等变位修复，小正变位；大负变位
则 inv k s inv 0 . 095426
αk=35°42′
2r
rk=rb/cosαk=107.14mm
题5-8解
αa1=arccos(rb/ra1) =arccos[(z1cosα)/(z1+2ha*)] =31°46′
α
P
N2
O1
B2
N1
αa2=26°14′10″
B1P=B1N1-N1P =mz1/2· cosα(tgαa1-
机械原理第五章 机械的效率和自锁.
机械的效率(2/10)
2.机械效率的确定 （1）机械效率的计算确定 1）以功表示的计算公式
实际机械装置 理论机械装置
F0 vF
h0
h＝Wr/Wd＝1－Wf/Wd
2）以功率表示的计算公式
G0
vG
h = Pr /Pd=GvG /FvF
h＝Pr/Pd＝1－Pf/Pd
3）以力或力矩表示的计算公式 h＝F0/F＝M0/M=G/G0=Mr/Mr0 即
2）实验方法 实验时，可借助于磅秤测定出定子平衡杆的压力F来确定出 主动轴上的力矩M主， 即 M主＝Fl。 同时，根据弹性梁上的千分表读数（即代表Q力）来确定 制动轮上的圆周力Ft＝Q－G， 从而确定出从动轴上的力矩M从，
M从＝FtR＝(Q－G)R 该蜗杆的传动机构的效率公式为 η ＝P从/P主 ＝ω从M从/(ω主M主) ＝M从/(iM主) 式中 i为蜗杆传动的传动比。 对于正在设计和制造的机械，虽然不能直接用实验法测定其 机械效率，但是由于各种机械都不过是由一些常用机构组合而成 的，而这些常用机构的效率又是可通过实验积累的资料来预先估 定的（如表5-1 简单传动机构和运动副的效率）。 据此，可通过 计算确定出整个机械的效率。
0.94 0.94 0.42
解 机构1、2、3′ 及4′串联的部分
′ 4 )′ ＝5 kW/(0.982×0.962)＝5.649 kW P′d＝P′r /(η1η2η3 η 机构1、2、3" 、4"及5"串联的部分 " ＝Pr"/(η1η2η3 " "5 )" ＝0.2 kW/(0.982×0.942×0.42)＝0.561 kW Pd η4 η 故该机械的总效率为 η ＝ ∑Pr /∑Pd ＝(5+0.2) kW/(5.649+0.561) kW=0.837
机械原理第05章
ω：0↗ωm，
2、稳定运转阶段
1) ω=const——等速稳定运转 W=∆E=0，即在任一时间间隔内，Wd=Wc ； 条件：作用于机械上的力或力矩均为常矢。 2) ω= ω(t)= ω(t+T)——周期性的稳定运转 T——周期：完成一个运动循环所需的时 间。 运动循环：机器的运动状态（包括位移、 速度和加速度等）从某一原始值开始， 经过一个运动过程又变回到该原始值。 这个运动过程称为机器的一个运动循环。
上海海运大学专用
v
b、轴颈自锁的条件：α≤ρ 其中，α为作用于轴颈1上的外主动力
系的合力F离轴颈中心的O的距离； ρ为摩擦圆半径，如图5-9所示。 几何意义：轴颈自锁 的条件是：作用于 轴颈1上的外主动力 系的合力F的作用 线切于或割于摩擦 圆。
上海海运大学专用
图5-9
例1a
例1推导图5-10所示偏心夹具的自锁条件。 解 要求在夹紧工件并撤去 手柄力F后，保证偏心盘 不能松转。 显然，使偏心盘发生松转 的力是FR23 ，而FR23 是作 用在轴颈O上的主动外 力。由轴颈的自锁条件 知，应保证： a=s－s1≤ρ
1、串联 2、并联 3、混联
上海海运大学专用
1、串联
如图5-3所示为k个机器串联组成的机组。 设各机器的效率分别为η1、η2、…、ηk， 机组的输入功率为Pd，输出功率为Pr=Pk。 串联特点：前一机器的输出功率为后一机 器的输入功率。
图5-3
上海海运大学专用
＜min(η1、η2、…、ηk)
P P P P 1 2 r η= = ⋅ ⋅ ⋅ k =η1η2 ⋅ ⋅ ⋅ηk P P P P −1 1 d d k
上海海运大学专用
3、停车阶段
Wc，输入功小于阻抗功。 为加速制动，一般都要撤去驱动力；有时， 还需另加制动力，以缩短停车时间。 机器运转三个阶段的主轴角速度的变化曲 线如图5-1所示。
机械原理第五章5-4,5,6
2. 渐开线齿轮传动的啮合线及啮合角
轮 齿 的 啮 合 过 程
1主动
开始啮合点 B2（A）：由主动轮的齿根部分与从动轮的齿顶接触点即由从动轮的 齿顶圆与啮合线N1 N2的交点B2（A）开始进入啮合。 终止啮合点 B1（E）：主动轮的齿顶圆与啮合线N1 N2的交点B1（E）。 实际啮合线段 B2 B1（AE）：线段B2 B1（AE）为啮合点的实际轨迹即啮合点实际走 过的轨迹。 理论啮合线段N1 N2 ：啮合线N1 N2 为理论上可能达到的最大啮合线段，称为理论 啮合线段。点N1 、N2 称为啮合极限点。
O1 rb1 N1 P K’ N2 rb2 O2 K M1
擦时的受力线，
四线合一!位置不变!传动必然 稳定。
2. 渐开线齿轮传动的啮合线及啮合角 齿轮1是主动轮 观察一对齿的啮合过程： 开始啮合时，必为主 动轮1的齿根推动从动轮2 的齿顶。
啮合过程 动画
N2
O1
rb1
N1
K
P
rb2 O2
渐开线齿轮的啮合过程
三、渐开线齿轮连续传动的条件
O2
从动轮2 从动轮2
主动轮1
主动轮1
O1
B1 B2 pb
B1 B2 pb
B1 B2 pb
所以：连续传动的条件是： B1 B2 pb
主动轮
从动轮
当 B2 B1 Pb
当 B2 B1 Pb
当 B2 B1 Pb
当 B2 B1 Pb
重合度的概念
[]
1.4
1.1~1.2
1.3
1
O 1 a1 ' B2 N1 A1 D D'
外啮合齿轮传动的重合度
B1 B2 B1 P B2 P pb m cos
机械原理 第5章--习题及答案(全)
B2
A
B1
v3
C2
C1
(a)
v3
B2
A
B1 3
(b)
5-14 求题图 5-13 中机构的最小传动角和最大压力角。
5-15 标出图中各机构压力角的大小。
1
2
A
B
3
C
4 a）
1
2
3
b）
C
B
2
1
A
4
c）
3 D
解：上图中，各机构的压力角分别如下：
1
2
B
A3
C4
Fv
2 1
3
2
B
1
A4
v
C
F
3
D
5-16 设计一铰链四杆机构。已知：机构的行程速比系数 K=1.4，连杆长 lBC=70mm，曲柄
解：给定了连杆上 P 点的三个位置及两个相对转角时，可以设定待求机构的两个固定铰链 中心（即中心点）A 和 D 的位置，只要求出连杆上两个铰链中心（即圆点）B 和 C 即可，
由于 [Bj ] [D1 j ][B1]
为求得 Bj 必须先计算出[D1 j ] ，有：
cos 0 sin 0 2 1cos 0 1sin 0 1 0 1
[
D12
]
sin
0
cos 0
0.5 1sin 0 1cos 0 0 1 0.5
0
0
1
0 0 1
cos 45
[ D13
]
sin
45
0
sin 45 cos 45
0
3 1cos 45 1sin 45 0.707
1.5 1sin 45 1cos 45 0.707
机械原理题库第五章、凸轮机构(汇总)
00901、凸轮机构中的压力角是和所夹的锐角。
00902、凸轮机构中，使凸轮与从动件保持接触的方法有和两种。
00903、在回程过程中，对凸轮机构的压力角加以限制的原因是。
00904、在推程过程中，对凸轮机构的压力角加以限制的原因是。
00905、在直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的理论廓线与实际廓线间的关系是。
00906、凸轮机构中，从动件根据其端部结构型式，一般有、、等三种型式。
00907、设计滚子从动件盘形凸轮机构时，滚子中心的轨迹称为凸轮的廓线；与滚子相包络的凸轮廓线称为廓线。
00908、盘形凸轮的基圆半径是上距凸轮转动中心的最小向径。
00909、根据图示的dd2sϕϕ2-运动线图，可判断从动件的推程运动是_________________________________，从动件的回程运动是____________________________________________。
00910、从动件作等速运动的凸轮机构中，其位移线图是线，速度线图是线。
00911、当初步设计直动尖顶从动件盘形凸轮机构中发现有自锁现象时，可采用、、等办法来解决。
00912、在设计滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线中，若出现时，会发生从动件运动失真现象。
此时，可采用方法避免从动件的运动失真。
00913、用图解法设计滚子从动件盘形凸轮轮廓时，在由理论轮廓曲线求实际轮廓曲线的过程中，若实际轮廓曲线出现尖点或交叉现象，则与的选择有关。
00914、在设计滚子从动件盘形凸轮机构时，选择滚子半径的条件是。
00915、在偏置直动从动件盘形凸轮机构中，当凸轮逆时针方向转动时，为减小机构压力角，应使从动件导路位置偏置于凸轮回转中心的侧。
00916、平底从动件盘形凸轮机构中，凸轮基圆半径应由来决定。
00917、凸轮的基圆半径越小，则凸轮机构的压力角越，而凸轮机构的尺寸越。
00918、凸轮基圆半径的选择，需考虑到、，以及凸轮的实际廓线是否出现变尖和失真等因素。
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机械原理习题册
第5章
5-1 在图示铰链四杆机构中，已知：l BC=50mm，l CD=35mm，l AD=30mm，AD为机架，（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB杆为曲柄，求l AB的最大值；
（2）若此机构为双曲柄机构，求l AB的取值范围；
（3）若此机构为双摇杆机构，求l AB的取值范围。
5-2 设计一曲柄摇杆机构，已知其摇杆长度l CD=75mm，机架长度l AD=100mm，摇杆的一极限位置与机架间的夹角ψ=45°，行程速比系数K=1.5。
试确定曲柄长度l AB和连杆长度l BC，只求一解即可，并标出最小传动角γmin。
5-3用图解法设计一偏置曲柄滑块机构。
已知滑块的行程速度变化系数K=1.5，滑块的冲程L C1C2=50mm，导路的偏距e=20mm，求曲柄长度l AB和连杆长度l BC，以及该机构的最大压力角。
α
5-4 小论文: 简述平面连杆机构的应用(要求字数不少于1000字, 应标明参考文献出处,并不少于5篇)。