优点:组成凸轮机构的构件数量较少,结构相对简单。通过合理设计凸轮的轮廓曲线,便能使从动件实现各种预期的运动规律,且设计过程相对容易。缺点:凸轮与从动件之间形成了点或线接触的高副,在接触点处,由于相互作用力和相对运动,会产生较大的摩擦和磨损。
1.等速运动特点:速度有突变,加速度理论上由零至无穷大,导致从动件产生巨大的惯性力,机构受到强烈的冲击——刚性冲击。适应场合:低速轻载。
2.等加速等减速运动特点:加速度曲线有突变,加速度的变化率(即跃度j)在这些位置为无穷大——柔性冲击。适应场合:中速轻载。
3.简谐运动特点:有柔性冲击。适用场合:中速轻载(当从动件作连续运动时,可用于高速)。
4.摆线运动特点:无刚性、柔性冲击。适用场合:适于高速。
5.五次多项式运动特点:无刚性冲击、柔性冲击。适用场合:高速、中载。
《机械设计基础》硕士研究生入学考试大纲
参考书目:
《机械原理》(第七版)郑文纬等主编,高等教育出版社,1997。
《机械设计》(第八版)濮良贵等主编,高等教育出版社,2006。
一、考试的方式与题型
考试方式:闭卷考试。
考试题型:填空题、选择题、判断题、简答题、计算分析题。
二、考试的要求和内容
要求:能掌握机械中常用机构和通用零部件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法,具有分析和解决工程应用题的能力。
1、机械原理部分
绪论
掌握机器、机构、机械、零件、构件等基本概念。
第一章平面机构的结构分析
了解机构的组成,弄清机构具有确定运动的条件,熟练掌握平面机构自由度的计算、平面机构的组成原理及结构分析。掌握机构高副低代的方法。
第二章平面机构的运动分析
了解瞬心、三心定理等基本概念及应用条件。能用图解法和解析法对二级机构进行运动分析。
第三章平面连杆机构及其设计
了解平面连杆机构的基本型式及演化方法。熟练掌握曲柄存在条件、压力角(传动角)、死点、极位夹角及行程速比系数等概念。能按已知连杆位置、连架杆对应位置及行程速比系数设计平面四杆机构。了解已知连杆曲线设计平面四杆机构的方法。
第四章凸轮机构及其设计
了解凸轮机构的类型及应用,掌握从动件的基本运动规律及特点、压力角和自锁的关系、基圆半径对压力角的影响及滚子半径的选择原则等。能合理确定凸轮机构的基本尺寸,熟练掌握盘形凸轮廓线的设计方法。
第五章齿轮机构及其设计
了解齿轮机构的类型和应用、齿廓啮合基本定律、渐开线的性质及方程、渐开线齿廓的啮合特性(定传动比、可分性、啮合角不变等)、一对轮齿的啮合过程、正确啮合条件、连续传动条件等。熟练掌握标准直齿圆柱齿轮传动的基本参数及几何尺寸计算。了解渐开线齿轮的加工原理、根切现象、最少齿数、变位、变位齿轮传动等概念。
掌握标准斜齿圆柱齿轮传动的基本参数及几何尺寸计算。了解直齿圆锥齿轮及蜗杆蜗轮传动的特点、基本参数及几何尺寸计算。熟练掌握各种齿轮传动的正确啮合条件。
第六章轮系及其设计
掌握定轴、周转及复合轮系的分类,熟练掌握各种轮系的传动比计算。了解轮系的应用。
第七章其他常用机构
了解常用间歇运动机构的工作原理、运动特点及应用。
第九章平面机构的力分析
了解作用于机构中力的分类,熟练掌握运动副中摩擦力的分析计算。能对二级机构进行动态静力分析。掌握机构自锁条件的判定。
第十一章机器的机械效率
建立正确、全面的机械效率的概念,熟练掌握简单机械的机械效率的求解方法,了解自锁的概念和条件。
第十二章机械的运转及其速度波动的调节
了解机械稳定运转的条件、飞轮的功用、非周期性速度波动的调节原理。掌握建立单自由度机器系统等效动力学模型及运动方程式的方法。能求解力为机构位置函数时飞轮的转动惯量。
2、机械设计部分
第一篇机械设计总论
要从总体上建立起机械设计,尤其是机械零件设计的总体概念。掌握失效、承载能力、载荷系数、应力、许用应力、安全系数、强度等概念。深入了解机械零件的设计要求、准则、方法和步骤。了解疲劳曲线与极限应力曲线的意义和用途,能绘制零件的极限应力简化线图,熟练掌握零件的疲劳强度计算方法。了解疲劳损伤假说的意义和用途,了解接触疲劳强度及其计算公式。了解零件的材料、选用及设计中的标准化。
第二篇连接
掌握螺纹的基本参数、常用螺纹的种类、特性及其应用。掌握螺纹连接的基本类型、结构特点及应用场合。了解螺纹连接预紧和防松的目的及方法。掌握螺栓组连接的受力分析、熟练掌握单个螺栓连接的强度计算理论和方法、螺栓连接的许用应力的确定。掌握各类键连接的工作原理、结构形式和应用。熟练掌握平键连接的剖面尺寸和长度的确定方法,了解平键连接的失效形式,掌握强度校核的方法。
第三篇机械传动
1、带传动和链传动
了解带传动的工作原理、类型、优缺点和应用范围,熟悉V带和带轮的结构及标准,带传动的张紧方法与张紧装置,掌握带传动的受力分析、应力分布、弹性滑动和打滑的基本理论。熟练掌握带传动的失效形式、设计准则、V带的设计计算及参数选择原则。了解链传动的工作原理、类型、优缺点和应用范围,了解滚子链标准、规格及链轮的结构特点,掌握滚子链传动的失效形式、设计准则、参数选择原则和设计计算方法。
2、齿轮传动
掌握不同条件下齿轮传动的失效形式及针对不同失效形式的设计计算准则。掌握齿轮传动的受力分析方法,能正确判定各种齿轮传动时其轮齿所受各分力的大小及方向。理解齿轮计算中要用计算载荷而不用名义载荷的道理,了解各载荷系数的物理意义及影响因素。熟练掌握直齿圆柱齿轮的齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算的理论依据,以及力学模型、应力的类型与变化特性,掌握推导公式的思路、公式中各参数的意义及应用公式的注意事项。了解斜齿圆柱齿轮与圆锥齿轮的强度计算,了解齿轮的精度、材料、构造、润滑和效率。
3、蜗杆传动
了解蜗杆传动的特点、类型及应用,熟练掌握阿基米德蜗杆传动的主要参数、失效形式、受力分析、强度计算。能合理选择蜗杆蜗轮的材料,了解热平衡计算及散热问题。
第四篇轴系零、部件
1、滚动轴承与滑动轴承
熟练掌握滚动轴承的代号及失效类型。能够精准选择轴承种类,并精通轴承承载能力校核的计算方法,涵盖轴承疲劳寿命及静强度计算。此外,应能合理设计滚动轴承部件的组合,既能识别结构错误,又能根据实际工作条件构思出轴承组合结构图,并熟悉滚动轴承的润滑与密封。对于滑动轴承,应了解其类型、特性及适用场景,掌握整体式和剖分式滑动轴承的结构特点,以及非液体摩擦滑动轴承的设计计算。同时,了解滑动轴承对轴瓦材料的基本要求,以及各种润滑方法及其特点。
2、联轴器和离合器
熟悉常用联轴器与离合器的主要类型、结构特点、工作原理、性能、选择及计算方法。同时,了解联轴器和离合器在功能上的异同。
3、轴
了解轴的作用、类型、特性及应用。熟练掌握轴的结构设计方法和强度计算方法。
关于机械原理第九章凸轮机构的问题,以下是我的解题思路,如有不妥或更好的建议,欢迎指正。
首先,确定凸轮运动的形式。根据题目描述,需使最大速度值最小,参照《机械原理》西工大第八版表9-1,确定本题采用等速运动。
其次,确定推程和回程的速度。题目中提到凸轮转动一周时间为2秒,推程运动角为60度,回程运动角为150度,近休止运动角为150度。通过计算可得,推程和回程的持续时间为t=2秒*(角度/360度)。已知推杆行程为15毫米,求得推程和回程的速度v=S/t。
接着,绘制运动规律图。
最后,根据运动规律图,采用图解法绘制运动线图。具体步骤较为复杂,在此不详细阐述,不了解的同学可以参考“中国大学MOOC”赵自强老师的机械原理慕课中的6-3部分。
推程运动角是指从动件由离凸轮转动中心最近位置到达最远位置时相应的凸轮转角。动件中心和偏心轮中心在一条直线上,因此最大行程等于偏心距10毫米。从位移图可以看出推程和回程运动角的大小:位移从0到最大,这个过程即为推程运动角;从最大值回到0即为回程运动角。
扩展资料:
当凸轮机构用于传动机构时,可以产生复杂的运动规律,包括变速范围较大的非等速运动,以及暂时停留或各种步进运动;凸轮机构也适宜于用作导引机构,使工作部件产生复杂的轨迹或平面运动;当凸轮机构用作控制机构时,可以控制执行机构的自动工作循环。因此,凸轮机构的设计和制造方法对现代制造业具有重要的意义。
参考资料来源:百度百科-凸轮机构