机械原理大作业 - 机械原理大作业
机械原理是研究物体运动、力学、力的作用及其变化规律的科学。在本次大作业中，我们将介绍机械原理的基本概念、公式和应用。
一、机械原理的基本概念
1. 运动学：研究物体运动的速度、加速度、轨迹等运动规律；
2. 动力学：研究物体的受力与它产生的运动规律；
3. 热力学：研究物体的热现象及其规律；
4. 物理学：研究物理学的基本概念和公式。
二、机械原理的公式
1. 牛顿第一定律：物体静止或匀速直线运动，当且仅当它所受的合外力为零时，物体才保持静止或匀速直线运动；
2. 牛顿第二定律：物体所受的合外力等于其质量乘以加速度；
3. 牛顿第三定律：相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
三、机械原理的应用
1. 机械振动：当物体受到外力作用时，它会出现振动；
2. 飞行器动力学：研究飞行器受到的空气力、重力力和推力等作用力的大小、方向和作用点，以及其导致的运动规律；
3. 摩擦力学：研究物体之间的摩擦力大小、方向和作用点。
以上是机械原理的基本概念、公式和应用，希望这些内容可以帮助大家更好地理解机械原理。
连杆机构的运动分析 一.题目 如图所示是曲柄摇杆机构，各构件长度分别为a，b，c，d，试研究各构件长度的变化对机构急回特性的影响规律。 二.机构分析 四连杆机构可分为如下两个基本杆组 Ⅰ级杆组 RRRⅡ级杆组 AB为曲柄，做周转运动；CD为摇杆，做摆动运动； BC为连杆；AB，CD均为连架杆，AB为主动件。
三.建立数学模型 θ为极位夹角，φ为最大摆角 必须满足条件为：≤b，a≤c，a≤d（a为最短杆）； +L max≤其他两杆之和。 下面分析杆长和极位夹角的关系： 在△AC2B中， =； 在△AC1B中， =。 θ=- K=
最后分以下四种情况讨论： 1.机架长度d变化 令a=5，b=30，c=29 d由6开始变化至54，步长为1输出杆长a，b，c，d和K。 2.连杆长度b变化 令a=5，b=29，d=30 b由6开始变化至54，步长为1输出杆长a，b，c，d和K。 3.摇杆长度c变化 令a=5，b=29，d=30 c由6开始变化至54，步长为1输出杆长a，b，c，d和K。 4.曲柄长度a变化 令b=29，c=28，d=30 a由5开始变化至27，步长为1输出杆长a，b，c，d和K。
四．MATLAB计算编程a=5;b=30;c=29; d=6:1:54; m=(d.^2-216)./(50.*d) ; n=(384+d.^2)./(70.*d) ; p=acos(m); q=acos(n); w=p-q; o=(w.*180)/; K=(180+o)./(180-o); fprintf('%.6f\n',K); plot(d,K,'b') xlabel('机架长度d变化 时'); ylabel('极位夹角/度 '); tilte('极位夹角变化图'); —————————————————————————————————— ————— a=5;d=30;c=29; b=6:1:54; m=((b-5).^2+59)./(60. *(b-5)); n=(59+(b+5).^2)./(60. *(b+5)); p=acos(m); q=acos(n); w=p-q; o=(w.*180)/; K=(180+o)./(180-o); fprintf('%.6f\n',K); plot(b,K,'b') xlabel('连杆长度b变化时'); ylabel('极位夹角/度');
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 机械原理大作业一 课程名称：机械原理 设计题目：连杆机构运动分析 院系：机电学院 班级： 1208105 分析者：殷琪 学号： 指导教师：丁刚 设计时间： 哈尔滨工业大学 设计说明书 1 、题目 如图所示机构，一只机构各构件的尺寸为AB=100mm，BC=4.28AB，CE=4.86AB，BE=8.4AB，CD=2.14AB，AD=4.55AB，AF=7AB，DF=3.32AB，∠BCE=139?。构件1的角速度为ω1=10rad/s，试求构件2上点E的轨迹及构件5的角位移、角速度和角加速度，并对计算结果进行分析。 2、机构结构分析 该机构由6个构件组成，4和5之间通过移动副连接，其他各构件之间通过转动副连接，主动件为杆1，杆2、3、4、5为从动件，2和3组成Ⅱ级RRR基本杆组，4和5组成Ⅱ级RPR 基本杆组。 如图建立坐标系
3、各基本杆组的运动分析数学模型 1) 位置分析 2) 速度和加速度分析 将上式对时间t 求导，可得速度方程： 将上式对时间t 求导，可得加速度方程: RRR Ⅱ级杆组的运动分析 如下图所示 当已知RRR 杆组中两杆长L BC 、L CD 和两外副B 、D 的位置和运动时，求内副C 的位置、两杆的角位置、角运动以及E 点的运动。 1) 位置方程 由移项消去j ?后可求得i ?： 式中， 可求得j ?： E 点坐标方程： 其中 2) 速度方程 两杆角速度方程为 式中， 点E 速度方程为 3) 加速度方程 两杆角加速度为 式中， 点E 加速度方程为 RPR Ⅱ级杆组的运动分析 （1） 位移方程 （2）速度方程 其中 （3）加速度方程 4、 计算编程 利用MATLAB 软件进行编程，程序如下: % 点B 和AB 杆运动状态分析 >>r=pi/180; w 1=10; e 1=0; l 1=100; Xa=0; Ya=0; Vax=0; Vay=0; aax=0; aay=0; f1=0:1: 360; % B 点位置
《机械原理》作业一 1.[单选题]从平衡条件可知,动平衡转子___静平衡的。 A.一定是 B.不一定是 C.一定不是正确答案:——A—— 2.[单选题]已知一渐开线标准斜齿圆柱齿轮与斜齿条传动,法面模数mn=8mm,法面压力角an=20°,斜齿轮的齿数Z=20,分度圆上的螺旋角β=20°,则斜齿轮上的节圆直径等于___mm。 A.170.27 B.169.27 C.171.27 D.172.27 正确答案:——A—— 3.[单选题]在两轴的交错角∑=90°的蜗杆蜗轮传动中,蜗杆与蜗轮的螺旋线旋向必须___。 A.相反 B.相异 C.相同 D.相对 正确答案:——C—— 4.[单选题]一对渐开线标准直齿圆柱齿轮要正确啮合,它们的___必须相等 A.直径 B.宽度 C.齿数 D.模数 正确答案:———— 5.[单选题]渐开线上某点的压力角是指该点所受压力的方向与该点___方向线之间所夹的锐角。 A.绝对速度 B.相对速度 C.滑动速度 D.牵连速度 正确答案:———— 6.[单选题]曲柄摇杆机构,____为主动件是存在死点的条件。 A.曲柄 B.摇杆 C.连杆 正确答案:———— 7.[单选题]曲柄滑块机构通过___可演化成偏心轮机构。 A.改变构件相对尺寸 B.改变运动副尺 C.改变构件形状 正确答案:———— 8.[单选题]渐开线直齿圆柱齿轮与齿条啮合时,其啮合角恒等于齿轮___上的压力角
B.齿顶圆 C.分度圆 D.齿根圆 正确答案:———— 9.[单选题]机构具有确定运动的条件是___。 A.机构的自由度大于零 B.机构的自由度大于零且自由度数等于原动件数 C.机构的自由度大于零且自由度数大于原动件数 D.前面的答案都不对 正确答案:———— 10.[单选题]齿轮传动中___,重合度越大。 A.模数越大 B.齿数越多 C.中心距越小 正确答案:———— 11.[多选题]当采用滚子从动件时,如发现凸轮实际廓线造成从动件运动规律失真,则应采取( )措施加以避免。 A.增大基圆半径 B.正确的偏置从动件 C.减小滚子半径 D.减小基圆半径 正确答案:———— 12.[多选题]凸轮机构的组成包括() A.凸轮 B.从动件 C.机架 D.凸轮轴 正确答案:———— 13.[多选题]机构中的运动副的元素包括( )。 A.两构件 B.直接接触 C.间接接触 D.能产生相对运动的联接 正确答案:———— 14.[多选题]铰链四杆机构的基本类型包括() A.曲柄摇杆机构 B.双曲柄机构 C.双摇杆机构 D.曲柄滑块机构 正确答案:———— 15.[多选题]渐开线直齿圆柱外齿轮齿廓上各点的压力角是不同的,它在( )上的压力角为零,在( )上的压力角最大 A.分度圆
第二章机构的结构分析- 一、填空与选择题 1、B、A 2、由两构件直接接触而产生的具有某种相对运动 3、低副，高副，2，1 4、后者有作为机架的固定构件 5、自由度的数目等于原动件的数目；运动不确定或机构被破坏 6、√ 7、 8、m-1 9、受力情况10、原动件、机架、若干个基本杆组 11、A、B 12、C 13、C 二、绘制机构简图 1、计算自由度n=7, P L=9，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-2=1 2、3、 4、 三、自由度计算 (a)E处为局部自由度；F处(或G处)为虚约束 计算自由度n=4，P L=5，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (b)E处(或F处)为虚约束 计算自由度n=5，P L=7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (c) B处为局部自由度；F处为复合铰链；J处(或K处)为虚约束 计算自由度n=9，P L=12，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×9-2×12-2=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (d) B处为局部自由度；C处为复合铰链；G处(或I处)为虚约束 计算自由度n=7，P L=9，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-1=2 自由度的数目大于原动件的数目所以该机构不具有确定的运动。
(e) 构件CD(或EF)及其两端的转动副引入一个虚约束 计算自由度n=3，P L=4，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×3-2×4=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (f) C处为复合铰链； 计算自由度n=7，P L=10，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×7-2×10=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (g) B处为局部自由度；F处为复合铰链；E处(或D处)为虚约束 计算自由度n=6，P L=8，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×6-2×8-1=1 (h)去掉杆8此处存在虚约束；B和C处为复合铰链 计算自由度n=7，P L=10，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×7-2×10=1 (i) C处为复合铰链 计算自由度n=5，P L =7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 自由度的数目等于原动件的数目，所以该机构具有确定的运动。 四、试计算下图所示机构的自由度，并作出它们仅含低副的替代机构。 替代机构如下图所示： (1)计算自由度n=4，P L=5，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1 (2)计算自由度n=3，P L=3，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×3-2×3-2=1 五、计算下图所示机构的自由度，并通过结构分析确定当构件1、5分别为原动件时机构 的级别。 计算自由度n=5，P L=7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 机构分析如下图所示。
机械原理习题2013.02
第2章平面机构的结构分析2-1 绘制图示机构的运动简图。 (a) (b) 题2-1图 2-2 计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。 A B C D E (a) A B D C E (b) A B C D E (c) (e) (f) 题2-2图
2-3 计算刹车机构在刹车过程中的自由度。 H (g) 题2-3图 2-4 计算图示机构的自由度，并判断机构运动是否确定。若存在复合铰链、局部自由度或虚约束，请指出。 (a) (b) 题2-4图 2-5 判断图示机构设计是否正确。若不正确，提出修改方案。 题2-5图 2-6 填空题 1）在平面机构中具有一个约束的运动副是 副。 2）使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为 。 3）平面机构中的低副有 副和 副两种。 4）机构中的构件可分为三类：固定构件（机架）、原动件（主动件）、 件。 5）在平面机构中若引入一个高副将引入 个约束。 6）在平面机构中若引入一个低副将引入 个约束。 7）在平面机构中具有两个约束的运动副是 副和 副。 2-7 判断题 1）具有局部自由度的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去局部自由度。（ ）
2）具有虚约束的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去虚约束。（） 3）虚约束对运动不起作用，因此是多余的。（） 4）若两构件之间组成两个导路平行的移动副，在计算自由度时应算作两个移动副。（）5）若两构件之间组成两个轴线重合的转动副，在计算自由度时应算作两个转动副。（）6）六个构件组成同一回转轴线的转动副，则该处共有五个转动副。（） 7）当机构的自由度F>0，且等于原动件数，则该机构具有确定的相对运动。（） 8）虚约束对机构的运动有限制作用。（） 2-8 选择题 1）机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间（）产生相对运动。 A. 可以 B. 不能 C. 不一定能 2）原动件的自由度应为（）。 A. 0 B. 1 C. 2 3）在机构中原动件数目（）机构的自由度数且大于0时，该机构具有确定的运动。 A. 大于 B. 等于 C. 小于 4）由K 个构件汇交而成的复合铰链应具有（）个转动副。 A. K-1 B. K C. K+1 5）一个作平面运动的自由构件有（）个自由度。 A. 1 B. 3 C. 6 6）通过点、线接触构成的平面运动副称为（）。 A. 转动副 B. 移动副 C. 平面高副 7）通过面接触构成的平面运动副称为（）。 A. 低副 B. 高副 C. 移动副 8）平面运动副的最大约束数是（）。 A. 1 B. 2 C. 3 第3章平面机构的运动分析 3-1 试确定图示各机构在图示位置的瞬心位置。 题3-1图
一、填空题 1、计算机构自由度时需注意的问题包括：正确计算运动副的数目、除去局部自由度、除去虚约束。 2、机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于原动件数目。 3、机构中的相对静止构件称为机架，机构中按照给定运动规律运动的构件称原动件。 4、两构件直接接触并能产生相对运动的联接称为运动链。 5、机构若在运动过程中其自由度、活动构件数或机构的结构能发生变化，这样的机构称为变胞机构。 6、在一个平面六杆机构中，相对瞬心的数目是15（N(N-1)/2）。 7、在平面连杆机构中，假定有N个构件（含机架），则机构共有N(N-1)/2个速度瞬心，其中N-1个是绝对瞬心。 8、在一个平面五杆机构中，相对瞬心的数目是10。 9、两构件组成转动副时，则它们的瞬心位置在转动中心处。两构件组成移动副，则它们的瞬心位置在垂直于导路方向的无穷远处。 10、两构件组成高副，且作纯滚动时，则它们的瞬心位置在接触点处。两构件组成高副，且构件之间有相对滑动，则它们的瞬心位置在接触点高副元素的公法线 11、铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度和小于其它两杆长度之和，则以 最短杆相邻杆为机架时，可得曲柄摇杆机构。 12、铰链四杆机构中，当最短杆与最长杆长度之和大于其它两杆长度之和时，则一定是双摇杆机构。 13、铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度和小于其它两杆长度之和，则以 最短杆为机架时，可得双曲柄机构。 14、铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度和小于其它两杆长度之和，则以 最短杆对面杆为机架时，可得双摇杆机构。 15、四杆机构中，已知行程速比系数K，则极位夹角的计算公式为θ=180°（K-1）/（K+1）四杆机构中，已知极位夹角θ，则行程速比系数K的计算公式为K=（180°+θ）/（180°-θ） 15、平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角之和等于90°。 16、凸轮机构中，推杆的形状有尖顶推杆、滚子推杆、平底推杆三种。 17、凸轮机构中，从动件的运动规律取决于凸轮轮廓的形状。 18、凸轮机构中，常用的从动件运动规律有等速运动规律、等加速等减速运动规律、余弦加速运动规律。 19、当压力角α大到某一数值时，不论推力为多大，都不能使从动件运动，凸轮机构将发生自锁。 20、盘形凸轮的基圆半径越大，则该凸轮机构的传动角越大。
车辆1302 高小凡41340142 车辆1302 张藜千41340138 1、某洗衣机搅拌机构（原图） 机器的功能： 这个机器通过1杆输入一个原动力，然后带动3号摇杆的运动输出，完成运动搅拌功能。适用场合： 适用于①洗衣机内部搅拌功能部分；②筛子 2、 (1)分析机构的运动 1杆：曲柄，2杆：连杆,3杆：摇杆； 由曲柄1的转动带动摇杆3的摆动，实现运动输出。 (2)运动简图
(3)如图，该六杆机构只有一个原动件----1杆 (4)自由度F=3(n-1)-2P5=3*5-2*7=1 上述六杆机构的运动形式可简 化为如图四杆机构的运动形式， 4，5杆的运动作为摇杆3的输 出机构。 3、大致测绘出构件尺寸
4、确定机构所含杆组的数目和级别（拆杆组），并判断机构的级别； 依次拆下4-5/2-3两个II级杆组及原动件1（II级杆组），所以该机构为II级杆组5、用图解法求出最小传动角值： 由下图可知，在极限位置2时，压力角最大为70°，则最小传动角为42° 6、分析该机构有无急回特性和死点位置；
有急回，无死点； 180+1809k 1.11180-1809θθ+===>- 7、用瞬心法对机构进行运动分析 上图中标出了该机构的简化四杆机构的所有瞬心P 12 P 13 P 16 P 23 P 26 P 36 其中，绝对瞬心有：P 16 P 36 P 26 相对瞬心有：P 12 P 13 P 23
速度分析： 若1的角速度为w1，则V（P 12）=l1*w1 V(P23)= [V（P12）/|P12P13|]*|P13P23 | w3= V(P23)/l3 w6= V(P23)/| P23P26 | （1）角速度比m v= w 6/ w 2=l1sinv/l3sinu v=0, m v=0, w 6=0,此时构件1、2共线，机构处于极限位置； （2）m v= w 6/ w 2=OP13/CP13 (瞬心P13能够用来确定速度比) 上图为该机构（六杆机构）全部瞬心（15个）绝对瞬心：P16, P26，P36，P46，P56 相对瞬心：P15，P25，P35，P45 P14，P24，P34， P13，P23 P12 中间密集部分的的放大图如下图：
机械原理课程设计计算说明书 设计题目：平面搓丝机构执行机构 综合与传动装置
前言 本设计为机械原理基础课程设计的内容，是先后学习过画法几何、大学物理、材料力学、理论力学、c语言、机械原理等课程的背景之下进行的一次综合性的练习和应用。 本设计说明书是对搓丝机传动装置设计计算的说明，搓丝机是专业生产螺丝的机器，使用广泛，本次设计是使用已知的参数自行设计机构形式以及具体尺寸、运动与力的设计，并最终确定机构的形成与运动过程。 通过设计，我们回顾了之前关于机械原理的课程，并加深了对很多概念的理解，并对设计的一些基本思路和方法有了初步的了解与掌握。
目录 前言 (2) 一、课程设计题目 (5) 1.1、平面搓丝机构执行机构综合与传动装置的设计 (5) 1.1.1机构介绍 (5) 1.1.2使用条件 (5) 1.1.3工作期限 (5) 1.2、要求数据表 (6) 1.3、设计任务 (6) 二、拟定传动方案及方案比较 (7) 2.1方案拟定 (7) 2.2方案比较及筛选 (9) 三、传动装置设计 (10) 3.1 尺寸的确定和机构简图 (10) 3.1.1齿轮及V型带设计 (10) 3.1.2 杆长设计 (10) 3.1.3 尺寸数据表 (10) 3.2.1滑块C的位移、速度分析 (14) 3.2.2滑块C的位移、速度数据表 (15) 3.2.3滑块C的位移、速度图像 (18)
3.3驱动力矩的分析 (18) 3.4电动机的功率与转速 (18) 3.5飞轮转动惯量的计算 (19) 四、运动循环图 (20) 五、总结与建议 (20) 六、参考书目 (22) 七、附件 (23)
机械原理大作业——油田抽油机设计 1．机器的用途及功能要求 抽油机是一种采油机械，主要用于当油井不能自喷或自喷能力不能满足采油需要时，从地下抽取石油。图1是游梁式抽油机的工作原理图。 图1 工作原理图 工作时，抽油机的执行机构通过钢丝绳牵引抽油杆，带动活塞上、下往复运动。当活塞上移（上冲程）时，抽油泵泵体下部形成负压，使得排出阀关闭，吸入阀打开，油液被吸入泵体内；当活塞下移（下冲程）时，泵体下部压力增大，使得吸入阀关闭，排出阀打开，泵体内的石油被压入活塞体内。在活塞不断往复运动的过程中，油液从活塞体内进入抽油泵上部的油管，最后从井口排入集油管线（图1a）。 抽油机在一个运动循环中所受的生产阻力变化很大。在上冲程中，生产阻力不仅包括抽油杆和活塞以上环形液柱的重量，而且还包括抽油杆和环形液柱的惯性动载荷（悬点E承受了最大载荷）；而在下冲程时，抽油杆在其自重作用下克服浮力下行，生产阻力为零。此外，执行机构的总惯性力和总惯性力矩也不平衡。这些因素使抽油机在工作过程中产生有害振动，同时造成其速度波动，影响抽油杆和抽油泵的正常工作，影响抽油机的工作寿命。因此，必须对抽油机进行动平衡。 2. 设计要求和原始数据 设计以电动机为原动机的抽油机。
⑴ 抽油机结构简单，加工容易，便于维护，受力好，效率高，执行机构的许用压力角[α]≤40°； ⑵ 执行机构具有急回性能，行程速比系数1＜k≤1.15； ⑶ 抽油杆的冲程长度可调； 3 设计的原始数据 4．设计内容 （1）确定总体设计方案，包括传动系统中各传动的类型、传动路线、总传动比。（2）选择执行机构的型式，确定各构件尺寸，计算机构自由度； （3）用作图法做出执行机构的两个极限位置； （4）用矢量图解法画出给定的两个位置时抽油杆的位置、速度和加速度分析。（4）（针对指定的少数学生）采用电算法作执行机构的运动分析，求出在一个运动循环中，步长为π/36弧度的抽油杆的位置、速度和加速度，以及抽油杆在一个运动循环中的平均速度Vm、最大速度Vmax、最小速度Vmin和速度不均匀系数δv（此处所说速度均指速度的大小）；
第二章 一、单项选择题： 1．两构件组成运动副的必备条件是; A．直接接触且具有相对运动；B．直接接触但无相对运动； C．不接触但有相对运动；D．不接触也无相对运动; 2．当机构的原动件数目小于或大于其自由度数时,该机构将确定的运动; A．有；B．没有；C．不一定 3．在机构中,某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束为; A．虚约束；B．局部自由度；C．复合铰链 4．用一个平面低副联二个做平面运动的构件所形成的运动链共有个自由度; A．3；B．4；C．5；D．6 5．杆组是自由度等于的运动链; A．0；B．1；C．原动件数 6．平面运动副所提供的约束为 A．1；B．2；C．3；D．1或2 7．某机构为Ⅲ级机构,那么该机构应满足的必要充分条件是; A．含有一个原动件组；B．至少含有一个基本杆组； C．至少含有一个Ⅱ级杆组；D．至少含有一个Ⅲ级杆组; 8．机构中只有一个; A．闭式运动链；B．原动件；C．从动件；D．机架; 9．要使机构具有确定的相对运动,其条件是; A．机构的自由度等于1；B．机构的自由度数比原动件数多1； C．机构的自由度数等于原动件数 二、填空题： 1．平面运动副的最大约束数为_____,最小约束数为______; 2．平面机构中若引入一个高副将带入_______个约束,而引入一个低副将带入_____个约束; 3．两个做平面平行运动的构件之间为_______接触的运动副称为低副,它有_______个约束；而为_______接触的运动副为高副,它有_______个约束; 4．在平面机构中,具有两个约束的运动副是_______副或_______副；具有一个约束的运动副是_______副; 5．组成机构的要素是________和________；构件是机构中的_____单元体; 6．在平面机构中,一个运动副引入的约束数的变化范围是_______; 7．机构具有确定运动的条件是____________________________________________; 8．零件与构件的区别在于构件是的单元体,而零件是的单元体; 9．由M个构件组成的复合铰链应包括个转动副; 10．机构中的运动副是指; 三、判断题： 1．机构的自由度一定是大于或等于1; 2．虚约束是指机构中某些对机构的运动无约束作用的约束;在大多数情况下虚约束用来改善机构的受力状况; 3．局部自由度是指在有些机构中某些构件所产生的、不影响机构其他构件运动的局部运动的自
大作业（一） 平面连杆机构运动分析 （题号: _10B_） 学校: 西北农林科技大学 学院: 机械与电子工程学院 指导老师: 郭红利
一．题目及原始数据; 二、牛头刨床机构运动分析方程三．计算程序框图; 四．计算源程序; 五．计算结果; 六．运动线图及运动分析 七．参考书;
一、题目及原始数据; 图b所表示为一牛头刨床（Ⅲ级机构）。假设已知各构件尺寸如表2所表示, 原动件1以等角速度ω1=1rad/s沿着逆时针方向回转, 试求各从动件角位移、角速度和角加速度以及刨头C点位移、速度和加速度改变情况。 b） 表2 牛头刨床机构尺寸参数（单位: mm） 要求: 每三人一组, 每人一个题目, 每组中最少打印出一份源程序, 每人计算出原动件从0゜～360゜时（N=36）各运动变量大小, 并绘出各组对应运动线图以及E 点轨迹曲线。 二、牛头刨床机构运动分析方程 1）位置分析
建立封闭矢量多边形 由图可知 =3θ, 故未知量有3θ、 4θ、 3S 、 5S 。利用两个封闭图形ABDEA 和EDCGE, 建立两个封闭矢量方程, 由此可得: 把（式Ⅰ）写成投影方程得: ⎪⎪⎭ ⎪ ⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=-++=++=+h l l s l l l h s l l h s l 33445334411133441123344sin sin 0cos cos sin sin sin cos cos cos θθθθθθθθθθ（式Ⅱ） 由以上各式用型转化法可求得5343 s s θθ, 23θθ= 解: 211 11 1*cos *sin b b x h l y h l θθ=+⎧⎨=+⎩ 44 44 *cos *sin d d x l y l θθ=⎧⎨ =⎩ 223()()d b d b s x x y y =-++3 sin b d x x s α-= 333 33)*sin *()/*cos *(/c d d b d c d d b d s x x l x l x x s y y l y l y y s αα=+=+-⎧⎪⎨ =+=+-⎪⎩ 3tan c d c d y y x x θ-= - 5c s x = ()2212ae AE h h =+444 () tan *cos d c y h y l θθ+-= 高斯消去法求解 2.速度分析 对（式Ⅱ）求一次导数得:
机械原理大作业凸轮机构有关公式 凸轮机构是机械传动中常见的一种机构，具有转动曲线的特点，可以 将驱动轴的转动运动通过凸轮的滚动轮廓来实现对从动件的相应动作控制。在凸轮机构的设计和分析中，有一些与凸轮曲线有关的公式是十分重要的。 一、凸轮曲线方程 凸轮曲线是指凸轮的滚动轮廓，可以通过数学方法来表示。常见的凸 轮曲线方程有圆弧、椭圆、正弦曲线等。其中，最常用的是圆弧和直线的 组合，这种凸轮曲线被称为简谐凸轮曲线。 简谐凸轮曲线方程可以表示为： y = r (1 - cos(θ - θ0)) 其中，r为凸轮半径，θ为凸轮角度，θ0为凸轮曲线的初相位差。 凸轮在其中一角度θ的位置的坐标可以通过此公式计算得出。 二、凸轮曲线的导数和导数变化率 在凸轮机构的设计和分析中，对凸轮曲线的导数和导数变化率也有相 当重要的影响。凸轮的导数表示了凸轮曲线的斜率，而导数的变化率表示 了凸轮曲线的曲率。 凸轮曲线的导数可以表示为： dy/dθ = r sin(θ - θ0) 凸轮曲线的导数变化率可以表示为： d²y/dθ² = r cos(θ - θ0)
通过对凸轮的导数和导数变化率的计算和分析，可以确定从动件的运动状态和速度变化情况，进而进行凸轮机构的设计和优化。 三、凸轮压力和压力角 在凸轮机构中，凸轮和从动件之间存在着压力作用。对于凸轮的任何一个位置，凸轮所施加的压力可以通过力的分解计算得出，并且可以利用凸轮的转角来表示。 凸轮的压力可以表示为： F = P * r * cos(θ - θ0) 其中，P为压力系数，r为凸轮半径，θ为凸轮角度，θ0为凸轮曲线的初相位差。 凸轮的压力角可以表示为： φ = atan(dy/dθ) 其中，dy/dθ为凸轮曲线的导数。凸轮的压力角可以用来描述凸轮的主动件施加力的方向和作用范围，对凸轮机构的设计和分析具有指导意义。 以上是凸轮机构常见的几个重要的公式，通过这些公式可以计算和分析凸轮机构的运动学和动力学性能，为凸轮机构的设计和优化提供指导。在实际应用中，还可以根据具体情况引入一些修正因素和调整参数，以满足不同的工程要求。
机械原理作业集----41c6bb34-7160-11ec-8d9e-7cb59b590d7d 第二章机构的结构分析 1.该图显示了一个简单冲床的初步方案。其设计思想是：动力由齿轮1输入，轴a连 续旋转，并与轴a上的凸块固定连接 轮推动杠杆3使冲头4上下往复运动实现冲压工艺，试绘出其机构运动简图，分析能 否实现上述构思，并提出两种修改意见（以机构运动简图表示）。 2.如图所示，它是一台小型压力机。图中的齿轮1和偏心轮1ˊ是同一个部件，在齿 轮5上绕固定轴o连续旋转 上开有凸轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕轴c上下摆动；同 时又通过偏心轮1ˊ、连杆2、滑槽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，计算其自由度。 3.该图显示了为高位截肢患者设计的人工膝关节机构。该机构能保持人体行走的稳定性。如果胫骨1 为机架，试绘制其机构运动简图和计算其自由度，并作出大腿弯曲90°时的机构运动简图。 4.尝试绘制以下机构的示意图，计算它们的自由度，并解释运动是否确定。 5．计算下列各机构的自由度，若存在复合铰链，局部自由度，虚约束请明确指出。 6.计算图中所示机构的自由度，分析基本杆组并确定机构的水平。 第八章平面连杆机构及其设计 1.图中所示四杆机构中每个构件的长度已知：a=150mm，B=500mm，C=300mm，d=400mm。问题：1）如果杆被取下，D 为机架是否存在曲柄？如存在，哪一杆件为曲柄？2）若分别取其它杆件为机架，可 得到什么类型的机构？ 2.在图示的四连杆机构ABCD中，每个部件的长度如图所示（μL=10mm/mm），AB激活，试验： 1）两连架杆ab、cd为何类构件？ 2）该组织是否具有紧急返回性质？如果是，行驶速度比系数K是多少？3）使图中 最小传动角γMin对应机构位置ABCD；
凸轮机构设计 题目要求： 试用计算机辅助设计完成下列偏置直动推杆盘形凸轮机构的设计，已知数据如下 各表所示。凸轮沿逆时针方向作匀速转动。 表一 偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的已知参数 升程/mm 升程运动角/。 升程运动规律 升程许用压力角/。 回程运动角/。 回程运动规律 回程许用压力角/。 远休止角/。 近休止角/。 70 120 余弦加速度 35 90 正弦加速度 65 60 90 要求： 1）确定凸轮推杆的升程、回程运动方程，并绘制推杆位移、速度、加速度线图。 2）绘制凸轮机构的s d ds -ϕ线图； 3）确定凸轮基圆半径和偏距； 4）确定滚子半径； 5）绘制凸轮理论廓线和实际廓线。
推杆运动规律：（取3 2w π=） 1)推程运动规律：由余弦加速度运动公式可得 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=)cos(1211θπψh s )sin(2hw v11 1θπϕθπ= )cos(2h 1121 22θπϕθπw a = 2)回程运动规律：正弦加速度运动公式可得 ⎥⎦⎤⎢⎣ ⎡+-=)2sin(211322T h s T θππθ ⎥⎦ ⎤⎢⎣⎡--=)2cos(1v322T hw θπθ )2sin(2a32222 T hw θπθπ-= 试中：T=） （s θθϕ+1- 经带入计算可得： s1 = 0.035*(1 - cos(1.5*x)); v1=0.105/2 * w * sin(1.5 * x); a1 = 0.1575/2 * w^2 .* cos(1.5*x); s3 = 0.070*(3 - 2*z/pi + 1/(2*pi).*sin (4*z - 4* pi)); v3 = -0.140/pi * w .* (1 - cos(4*z - 4* pi)); a3 = 0.56 * w^2/pi .*sin(4*z - 4* pi); 三 计算程序（matlab ） （1）推杆位移、速度、加速度线图编程； a.位移与转角曲线 w = 2*pi/3 x = 0:(pi/100):(2*pi/3); s1 = 0.035*(1 - cos(1.5*x)); v1=0.105/2 * w * sin(1.5 * x); a1 = 0.1575/2 * w^2 .* cos(1.5*x); y = (2*pi/3):(pi/100):(pi);
哈尔滨工业大学 机械原理大作业三齿轮传动系统设计说明书题目：（3） 课程名称：机械原理 学院：外国语学院 姓名：XX 班号：XXX 学号：XXX
一：设计题目 二：传动比的分配计算 根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为： 667.9615 14501 3===n n i 048.692114502 2===n n i 769.552614503 1===n n i 传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实现。设带传动的传动比为5.2max =p i ，滑移齿轮的传动比为321,v v v i i i 和，定轴齿轮传动的传动比为 f i ，则总传动比： f v p i i i i 1max 1 = f v p i i i i 2max 2 = f v p i i i i 3max 3 =
令： 4max 3 ==v v i i 则可得定轴齿轮传动部分的传动比： 677.94 5.2677 .96max max 3=×==v p f i i i i 滑移齿轮传动的传动比： 305.2677 .95.2769 .55max 11 =×= =f p v i i i i 854.2677 .95.2048.69max 2 2=×== f p v i i i i 定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 4≤131.2677.9max 33====d f d i i i 三：齿轮齿数的确定 根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、7和8为角度变位齿轮，其齿数分别为：22,51,19,54它们的齿顶高系数为1径向间隙系数 25.0*=c ，齿轮9与10齿顶高系数为0.8，C=0.3，采用短齿。分度圆压力角α=20°， 实际中心距75' =a 。 根据定轴齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮11、12、13和14为角度变位齿轮，其齿数：42,20,42,2014131211 ====z z z z 。它们的齿顶高系数 *a h =1，径向间隙系数*c =0.25，分度圆压力角α=20°,实际中心距93'=a mm 。圆锤齿 轮15和16选择为标准齿轮42 ,202515 ==z z ，齿顶高系数*a h =1，径向间隙系数 *c =0.2，分度圆压力角α=20°（等于啮合角'α）。
机械原理大作业一连杆机构参考例子
机械原理大作业 课程名称：机械原理 设计题目：机械原理大作业 院系：汽车工程学院车辆工程班级：1101201 姓名：。。。。 学号：。。。。。。。 指导教师：游斌弟
（滑块4及杆5）组成。I级杆组RR，如图2所示；II级杆组RRR，如图3所示；II级杆组RPR，如图4所示。 图2 图 1 图4 3、建立坐标系
建立以点A为原点的固定平面直角坐标系 4、各基本杆组运动分析的数学模型 （1）同一构件上点的运动分析： 如图5所示的构件AB,,已知杆AB的角速度=10/ ω，AB杆长i l=280mm,可求得 rad s B点的位置 x、B y，速度xB v、yB v，加速度xB a、 B a。 yB x lϕϕ; =cos=280cos B i y lϕϕ; =sin=280sin B i
图 2 = =-sin =-B xB i B dx v l y dt ωϕω； = =cos =;B yB i B dy v l x dt ωϕω 222B 2==-cos =-B xB i d x a l x dt ωϕω； 2222==-sin =-B yB i B d y a l y dt ωϕω。 图 3 （2）RRRII 级杆组的运动分析 如图6所示是由三个回转副和两个构件组成的II 级组。已知两杆的杆长2 l 、3 l 和两个 外运动副B 、D 的位置（B x 、 B y 、 D x 、 D y ）、速度 （ xB yB xD yD v v v v 、、、 ） 图6 和加速度（xB yB xD yD a a a a 、、、）。 求内运动副C 的位置（C C x 、y ）、速度（xC yC v 、v ）、加 速度（xC yC a 、a ）以及两杆的角位置（2 3 ϕϕ、）、