机器人技术与应用-大作业3
1问题描述
如图1.1所示为并联机构简图，根据描述，求解以下各个问题。
图1.1并联机构简图
图1.1并联机构简图
1.1自由度分析
1.2位置反解
1.3位置正解
1.4奇异位形
1.5工作空间
1.6雅可比
1.7力雅可比
1.8柔度矩阵
1.9机械图（3D）
1.10控制系统框图（不写出具体参数，用字母代替就可以）单关节控制
2.问题解答
2.0前言
并联机构可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。
在工程上，机械手需在一个平面内做快速平动，而在与该平面的方向做长矩步进运动。为此，黄田教授利用平行四边形的性质，提出了一种称之为Diamond 的全铰接二平动自由度平面并联机构，该机构包括了机架、动平台和两个结构相同的支链，各支链含两个平行四边形。
2.1分析自由度
分析此机构的自由度，我们将并联机构图简化成图2所示简图进行分析。
图2 Diamond 并联机构简图
根据G -K 公式，得如下自由度的计算公式：
()∑=+--=j
i i f j n F 11λ （1）
其中：λ——位形空间的维数； n——构件个数，含机架； j——运动副的个数；
f i ——第i 个运动副的自由度数。 现在空间为平面，所以λ=3。故：
F =3(5?5?1)+5=2
所以上述的并联机构的自由度为2，若该机构需要确定的运动，就需要两个原动构件。
2.2-2.3位置反解与正解
由图2可知，杆i i B A 通过转动副i A 与基座连接在一起，杆i i B A 通过转动副i
B 与杆'O B i 连接在一起。建立坐标系，参考坐标系Oxy 与基座位于同一平面，原点O 位于两基座的中心。设11θ、12θ、21θ、22θ为机构的输入变量，运动平台的原点'O 在x 轴和y 轴方向上的位移x 和y 为输出变量。i i B A 杆的杆长为i a ，'O B i 杆的杆长为i b ，O 距离基座i A 的距离为i e 。（2,1=i ）i A 的坐标为（i e ，0），
则'1O A 的矢量c ρ为（y e x ,1-），可知，'
1O A 的矢量11b a c ρρρ+=（1a ρ，
1b ρ分别为杆11B A ，'1O B 的杆长矢量），因此可得：
)180cos(2)(1121112
121221?---+=+-θθb a b a y e x （2） 又有1B 的坐标为（1111111sin ,cos θθa a e +），则
2
1211121111)sin ()cos (b a y a e x =-+--θθ （3） 联立式（2），（3），可得
（4）
同理，可得 （5）
以上（4），（5）式即为该并联机构的反解。 根据'2O A 的矢量性质，可得
)180cos(2)(2212222
222222?+--+=+-θθb a b a y e x （6） 联立式（2）和（6），得
（7）
式（7）为该机构的正解。
}
)(]2)([1
arcsin{21180)2)(arccos(1221212122121111111
12
21212121{
y
e xy y e x a b y a e x y e xy b a y e x b a -+---++--=?
++---+=θθθ)(2)
180cos(2)180cos(2)()180cos(212112111221222222122212
11121112121{
e e b a b a b b a a x e x b a b a y -?---?+-+-+-=
-----+=?θθθθθθ}
)(]2)([1
arcsin{21180)2)(arccos(2222222222222212122
22
22222221{
y
e xy y e x a b y a e x y e xy b a y e x b a -+---++--=?
++---+-=θθθ
2.4奇异位形
根据图2，可得
（8）
式（8）对时间求导，得到速度方程：
（9）
其中
则该机构的速度雅克比矩阵为：
（10）
机构的奇异位形可以根据 J 的行列式是否等于零来判断，即当0)det(=J 时，机构发生奇异。即该机构发生奇异的条件是
（11） 所以，当2111θθ=或者?+=1802111θθ时，该机构处于奇异位形，即杆11B A 与杆'1O B 共线时，为该机构的奇异位形。
2.5工作空间
杆i i B A 的运动范围是以i A 为圆心，以i a 为半径的圆，杆'O B i 的运动范围是以
i B 为圆心，以i b 为半径的圆，因此，'O 运动范围为杆i i B A 与杆'O B i 所构成的四
个圆的空间交集。图3阴影部分即为该机构的工作空间。
图3工作空间图
211111121
1111cos cos sin sin y {
θθθθb a e x b a ++=+=??
????=???
???12111θθ&&&&A y x ??????--=211111
2111111cos cos sin sin θθθθb a b a A 0
cos sin cos sin 112111211111=+-θθθθb a b a ??
????--==211111211111
1cos cos sin sin θθθθb a b a A J
2.6雅克比
在位移分析的基础上，进行速度分析，研究操作空间速度与关节空间速度之间的线性映射关系——雅可比矩阵（简称雅可比）。
式（8）对时间求导，整理后可得： （12）
其中J 为该机构的雅克比矩阵，其为：
（13）
2.7力雅克比
机器人在与外界环境相互作用时，在接触到的地方产生力f 和力矩n ，统称为末端广义力矢量。记为
（14）
由虚功原理，各关节所作的虚功之和与末端执行器所作的虚功应该相等。
D F q T T =δτ
（15） 即 F J T =τ
（16）
上式中的T J 即为力雅克比矩阵，其为
（17）
2.8柔度矩阵
根据Hooke 定律，可以求得
q k δτ=
（18） 由微分运动方程，可以求得
F q J k q J dq q J D T )()()(1-==
（19）
?
?
?
???=n f F ??
?
???--=211211111111cos sin cos sin θθθθb b a a J T ??
????=??????1211
θθ&&&&J y x ???
???--=211111
211111cos cos sin sin θθθθb a b a J
其中柔性矩阵为
)
(
)
(
)
(1q
J
k
q
J
q
C T
-
=（20）最终求得
（21）2.9机械图（3D）
正视图侧视图
2.10控制系统框图
由图2可得：
i
i
i
b
a
e
p
ρ
ρ
ρ
ρ
+
+
=（22）其中p
ρ
、
i
e
ρ
、
i
a
ρ
、
i
b
ρ
分别为'
OO、
i
OA、
i
i
B
A、'O
B
i
的矢量。
式（22）对时间求导，得
i
i
i
i
i
i
p
w
b
u
a
v
2
1
θ
θ&
&
ρ
+
=（23）
其中，
p
v
ρ
为'O的速度矢量，
i1
θ&为
i
i
B
A的角速度，
i2
θ&为'O
B
i
的角速度，
i
u、i
w为杆
i
i
B
A、'O
B
i
的单位矢量，)
sin
,
(cos
1
1i
i
i
uθ
θ
=，)
sin
,
(cos
2
2i
i
i
wθ
θ
=
对式（23）两边同时左乘T
i
w，注意到0
=
i
T
i
w
w，则有
i
i
i
T
i
p
T
i
u
a
w
v
w
1
θ&
ρ
=（24）同理，有
（25）
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
+
-
-
-
-
+
=
21
2
2
1
11
2
2
1
21
2
1
11
2
1
21
2
1
11
2
1
21
2
2
1
11
2
2
1
cos
cos
2
sin
2
1
2
sin
2
1
2
sin
2
1
2
sin
2
1
sin
sin
)
(
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
b
a
b
a
b
a
b
a
q
C
i
i
i
T
i
p
T
i
w
b
u
v
u
2
θ&
ρ
=
因此，以动平台参考点 'O 的速度为输入，以四个杆的角位移，角速度为输出，其simulink 仿真图如图4。
将式（24）、（25）写入MATLAB Function 模块，则MATLAB Function 模块
的输出为四个杆的角速度11
θ&，21
θ&，12
θ&，22
θ
&，然后再对其分别进行积分，其输出即为四个杆的角位移11θ，21θ，12θ，22θ。将这8个输出连接示波器，以示波器显示其变化。
图4Diamond 并联机构的运动学仿真
机械原理大作业
机械原理大作业 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
机械原理大作业三 课程名称：机械原理 设计题目：齿轮传动设计 院系： 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间： 1、设计题目 机构运动简图 机械传动系统原始参数
2、传动比的分配计算 电动机转速min /745r n =，输出转速m in /1201r n =，min /1702r n =， min /2303r n ，带传动的最大传动比5.2max =p i ,滑移齿轮传动的最大传动比4m ax =v i ，定轴齿轮传动的最大传动比4m ax =d i 。 根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为： 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321v v v i i i 、、，定轴齿轮传动的传动比为f i ，则总传动比 令 4max 1==v v i i 则可得定轴齿轮传动部分的传动比为 滑移齿轮传动的传动比为 设定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 3、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、8、9和10为角度变位齿轮，其齿数： 35,18,39,14,43,111098765======z z z z z z ；它们的齿顶高系数1=* a h ，径向间 隙系数25.0=*c ，分度圆压力角020=α，实际中心距mm a 51'=。
哈工大-机械设计大作业-V带传动设计-5.3.5-设计说明书
Harbin Institute of Technology 机械设计大作业 题目：V带传动设计院系：机电工程学院班级： 姓名： 学号： ?哈尔滨工业大学
目录 一 任务书 (2) 二 选择电动机 (3) 三 确定设计功率d P (3) 四 选择带的型号 (3) 五 确定带轮的基准直12d d d d 和 (3) 六 验算带的速度 (4) 七 确定中心距a 和V 带基准长d L (4) 八 计算小轮包1 (4) 九 确定 V 带Z (4) 十 确定初拉0F (5) 十一 计算作用在轴上的压Q (6) 十二 带轮结构计 (6) 十三 运动学计算 (7) 十四 参考文献 (7)
带传动设计任务书 题目: 设计绞车（带棘轮制动器）中的V带传动 结构简图见下图:。 原始数据如下：室内工作、工作平稳、机器成批生产 一、选择电动机 由方案图表中的数据要求，查文献2表2-1 Y系列三相异步电动机的型号及相关数据可选择Y132S-6。如图1.1，电机尺寸示意图。可查得轴径D=38mm,E=76mm，F=10mm，G=33mm。
图1.1 电动机尺寸示意图 二、确定设计功率d P 设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下： d A m P K P = 式中 m P ——需要传递的名义功率 A K ——工作情况系数，按文献1表5.7工作情况系数A K 选取A K =1.1； 考虑到本装置的工作环境，A K 值应扩大1.1倍 所以 1.1 1.1 3.0 3.63d A m P K P KW ==??= 三、选择带的型号 根据d P 、n 1，查看文献1表5.7可选取A 型带。 四、确定带轮的基准直径12d d d d 和 查文献1表5.8 可得V 带带轮最小基准直径min d d 知A 型带min d d =75mm,又由表5.8选取小带轮基准直径： d1d 112mm = 大带轮基准直径： 21 3.2112358.4d d d i d mm =?=?= 查文献1表5.4选取大带轮基准直径2355d d mm =； 其传动比误差 i 3.2-3.17=0.94%5%3.2 i ?=<，故可用。
哈工大机械原理大作业凸轮 - 黄建青
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 机械原理大作业二 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮机构设计 院系：能源学院 班级： 1302402 设计者：黄建青 学号： 1130240222 指导教师：焦映厚陈照波 设计时间： 2015年06月23日
凸轮机构设计说明书 1. 设计题目 设计直动从动件盘形凸轮机构，机构运动简图如图1，机构的原始参数如表1所示。 图1 机构运动简图 表1 凸轮机构原始参数
计算流程框图： 2. 凸轮推杆升程，回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图 2.1 确定凸轮机构推杆升程、回程运动方程 设定角速度为ω=1 rad/s (1) 升程：0°<φ<50° 由公式可得 )]cos(1[20 ?π Φh s -=
)sin( 20 1 ?π ωπΦΦh v = )cos(20 2 2 12?π ωπΦΦh a = (2) 远休止：50°<φ<150° 由公式可得 s = 45 v = 0 a = 0 (3) 回程：150°<φ<240° 由公式得： ()()22 0000200000002200000 0,2(1)(1)1,12(1)(1),2(1)s s s s s s s s s Φhn s h ΦΦΦΦΦΦn Φn ΦΦn h n s h ΦΦΦΦΦΦn Φn n ΦΦΦn hn s ΦΦΦΦΦn Φn ??????'?=---+<≤++?'-? ???''-? =----++ <≤++???'-??? ?'---?'=-++<≤++'-?? 201 00000010002001 000 00n (),(1)(1)n ,(1)(1)n (1),(1)s s s s s s s s Φh v ΦΦΦΦΦΦn Φn ΦΦn h v ΦΦΦΦn Φn n ΦΦΦn h v ΦΦΦΦΦn ΦΦn ω??ω??ω??'=- --+<≤++?'-? ?''-? =- ++<≤++?'-? ?'---'?=--++<≤++''-??
机械原理大作业
机械原理大作业 二、题目（平面机构的力分析） 在图示的正弦机构中,已知l AB =100 mm,h1=120 mm,h2 =80 mm,W1 =10 rad/s(常数)，滑块2和构件3的重量分别为G2 =40 N和G3 =100 N,质心S2 和S3 的位置如图所示，加于构件3上的生产阻力Fr=400 N，构件1的重力和惯性力略去不计。试用解析法求机构在Φ1=60°、150°、220°位置时各运动副反力和需加于构件1上的平衡力偶M 。 b Array 二、受力分析图
三、算法 (1)运动分析 AB l l =1 滑块2 22112112/,/s m w l a s m w l v c c == 滑块3 21113113/cos ,sin s m l w v m l s ??== 212 113/sin s m w l a ?-= (2)确定惯性力 N w l g G a m F c 2 1122212)/(== N w l g G a m F 121133313sin )/(?-== (3)受力分析 i F F i F F x R D R x R C R 43434343,=-= j F j F F R R R 232323-==
j F i F j F i F F R x R y R x R R 2121121212--=+= j F F F y R x R R 414141+= 取移动副为首解副 ① 取构件3为分离体，并对C 点取矩 由0=∑y F 得 1323F F F r R -= 由0=∑x F 得 C R D R F F 4343= 由 ∑=0C M 得 2112343/cos h l F F R D R ?= ②取构件2为分离体 由0=∑x F 得 11212cos ?R x R F F = 由0 =∑y F 得 1123212sin ?F F F R y R -= ③取构件1为分离体，并对A 点取矩 由0=∑x F 得 x R x R F F 1241= 由0 =∑ y F 得 y R y R F F 1241= 由0=A M 得 1132cos ?l F M R b = 四、根据算法编写Matlab 程序如下： %--------------已知条件---------------------------------- G2=40; G3=100; g=9.8; fai=0; l1=0.1; w1=10; Fr=400; h2=0.8; %--------分布计算，也可将所有变量放在一个矩阵中求解------------------- for i=1:37 a2=l1*(w1^2); a3=-l1*(w1^2)*sin(fai); F12=(G2/g)*a2;
机械设计作业答案
第五章螺纹联接和螺旋传动 一、选择题 5—1 螺纹升角ψ增大，则联接的自锁性C，传动的效率A；牙型角 增大，则联接的自锁性A，传动的效率C。 A、提高 B、不变 C、降低 5—2在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 D 。 A、三角形螺纹 B、梯形螺纹 C、锯齿形螺纹 D、矩形螺纹 5—3 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常装拆时，往往采用A 。 A、双头螺柱联接 B、螺栓联接 C、螺钉联接 D、紧定螺钉联接 5—4螺纹联接防松的根本问题在于C。 A、增加螺纹联接的轴向力 B、增加螺纹联接的横向力 C、防止螺纹副的相对转动 D、增加螺纹联接的刚度 5—5对顶螺母为A防松，开口销为B防松，串联钢丝为B防松。 A、摩擦 B、机械 C、不可拆 5—6在铰制孔用螺栓联接中，螺栓杆与孔的配合为B。 A、间隙配合 B、过渡配合 C、过盈配合 5—7在承受横向工作载荷或旋转力矩的普通紧螺栓联接中，螺栓杆C作用。 A、受剪切应力 B、受拉应力 C、受扭转切应力和拉应力 D、既可能只受切应力又可能只受拉应力 5—8受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，依靠A来承载。 A、接合面间的摩擦力 B、螺栓的剪切和挤压 C、螺栓的剪切和被联接件的挤压 5—9受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所受的载荷为B；受横向工作载荷的铰制孔螺栓联接中，螺栓所受的载荷为A；受轴向工作载荷的普通松螺栓联接中，螺栓所受的载荷是A；受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所受的载荷是D。 A、工作载荷 B、预紧力 C、工作载荷+预紧力 D、工作载荷+残余预紧力 E、残余预紧力 5—10受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接。假设螺栓的刚度C b与被联接件的刚度C 相等，联接的预紧力为F0，要求受载后接合面不分离，当工作载荷F等于预紧力F0 m 时，则D。 A、联接件分离，联接失效 B、被联接件即将分离，联接不可靠 C、联接可靠，但不能再继续加载 D、联接可靠，只要螺栓强度足够，工作载荷F还可增加到接近预紧力的两倍 5—11重要的螺栓联接直径不宜小于M12，这是因为C。 A、要求精度高 B、减少应力集中 C、防止拧紧时过载拧断 D、便于装配
机械设计作业汇总
2在滑动轴承中,相对间隙Ψ是一个重要的参数,它是___之比 A、直径间隙△与公称直径 B、半径间隙δ与公称直径 C、最小间隙hmin与直径间隙△ D、最小间隙hmin与公称直径 4 在轴的初步计算中，轴的直径是按___来初步确定的. A、抗弯强度 B、扭转强度 C、复合强度 D、轴段上零件的孔径 5 有A、B两对齿轮传动、尺寸和精度相同，但A对齿轮的圆周速度较高，则转动的附加载荷___。 A、A对齿轮大 B、B对齿轮大 C、A、B两对齿轮相同 6 直齿锥齿轮的标准模数是____. A、小端模数 B、大端端面模数 C、齿宽中点法向模数 D、齿宽中点的平均模数 7 滑动润滑轴承算出的进油温度不应超过___℃,否则表示轴承承载能力未被充分利用 A、20～35 B、35～40 C、40～45 D、45～50 8 除了正火以外，软齿面齿轮常用的热处理方法还有___。 A、渗碳 B、调质 C、碳氮共渗 D、渗碳淬火
10 有A、B两对齿轮传动，A对齿轮宽度比B对大，其它条件相同。则齿向载荷分布不均的程度___。 A、A对小 B、B对小 C、A、B对相同 11 有A、B两对齿轮传动，尺寸和运转条件都相同，但A对齿轮的精度高，则转动中的附加载荷___。 A、A对齿轮大 B、B对齿轮大 C、A、B两对齿轮相同 12 采用滚动轴承轴向预紧措施的主要目的是___. A、提高轴承的旋转精度 B、提高轴承的承载能力 C、降低轴承的运转噪声 D、防止轴在冲击振动下发生窜动 13 为了降低齿轮传动中齿向载荷分布不均的程度，可以___。 A、增大重合度 B、进行轮齿齿顶修缘 C、将轮齿作鼓形修整 D、降低齿轮支承系统的刚度 14 各类轴承的润滑方式,通常可根据轴承的___来选择. A、转速n B、当量动负荷P C、轴颈圆周速度υ D、内径与转速的乘积 15 轴环的用途是___. A、作为轴加工时的定位面 B、提高轴的强度 C、提高轴的刚度 D、使轴上零件获得轴向定位 17 链传动中,最适宜的中心距是。
机械设计课程设计大作业
作业一设计螺旋起重器 螺旋起重器是用于起重的简单机械装置，人力驱动，借助螺旋传动的增力作用达到起重的目的． 一、结构简图 图1-1 主要零件：1-托杯2螺钉3螺杆4螺母5手 柄 6 底座 二、设计题目及数据
三、设计工作量 1、设计计算说明书 设计计算说明书是设计的理论依据，包括起重器各主要零件的设计计算、校核计算及参考资料等。说吸书要求用16K白纸，钢笔书写，其格式见图1-2.附有必要的插图与说明，字迹整齐、清楚。
图1-2 2、装配图 装配图应反映起重器的工作原理，零件间的装配关系，主要零件的结构及必要的尺寸。装配图应符合机械制图国家标准的规定。图纸幅面、标题栏、比例自选。 四、设计计算 1、螺杆的设计计算 (l)选择材料常用材料为45钢。 (2)设计计算 计算公式 计 螺矩形与梯形螺纹 h=0.5p， 锯齿形螺纹手册圆整为标准值，同 p
式中： Q-起重量（N） p-螺纹的螺距（mm） h-螺纹的工作高度（mm） -系数 H-螺母的高度（mm） 取=1.2-1.5 [p]许用压强（Mpa），由教材表4-7选 取 比小得越 多，自锁越可靠，若 不满足，可考虑重新 选择p，d2
杆 螺杆为压、扭联合作用下的复合受力状态，其应力为： 式中： 危险剖面面积 -扭矩（） []-许用应力 钢螺杆[]=50-80Mpa 增大重新进行调整定 式中： -稳定性验算安全参数 稳定性许用安全系数，取 =3.5-5 螺杆的临界压力，与螺杆的柔度 有关 柔度 u-长度系数，u 取2 L-螺杆工作长度 要求，应增大直径，重新计算。
机械原理大作业3 凸轮结构设计
机械原理大作业（二） 作业名称：机械原理 设计题目：凸轮机构设计 院系：机电工程学院 班级： 设计者： 学号： 指导教师：丁刚陈明 设计时间： 哈尔滨工业大学机械设计
1.设计题目 如图所示直动从动件盘形凸轮机构，根据其原始参数设计该凸轮。 表一：凸轮机构原始参数 序号升程 （mm) 升程运动 角（o） 升程运动 规律 升程许用 压力角 （o） 回程运动 角（o） 回程运动 规律 回程许用 压力角 （o） 远休止角 （o） 近休止角 （o） 12 80 150 正弦加速 度30 100 正弦加速 度 60 60 50 2.凸轮推杆运动规律 (1)推杆升程运动方程 S=h[φ/Φ0-sin(2πφ/Φ0)]
V=hω1/Φ0[1-cos(2πφ/Φ0)] a=2πhω12sin(2πφ/Φ0)/Φ02 式中： h=150，Φ0=5π/6，0<=φ<=Φ0，ω1=1（为方便计算） (2)推杆回程运动方程 S=h[1-T/Φ1+sin(2πT/Φ1)/2π] V= -hω1/Φ1[1-cos(2πT/Φ1)] a= -2πhω12sin(2πT/Φ1)/Φ12 式中： h=150，Φ1=5π/9，7π/6<=φ<=31π/18，T=φ-7π/6 3.运动线图及凸轮线图 运动线图： 用Matlab编程所得源程序如下： t=0:pi/500:2*pi; w1=1;h=150; leng=length(t); for m=1:leng; if t(m)<=5*pi/6 S(m) = h*(t(m)/(5*pi/6)-sin(2*pi*t(m)/(5*pi/6))/(2*pi)); v(m)=h*w1*(1-cos(2*pi*t(m)/(5*pi/6)))/(5*pi/6); a(m)=2*h*w1*w1*sin(2*pi*t(m)/(5*pi/6))/((5*pi/6)*(5*pi/6)); % 求退程位移，速度，加速度 elseif t(m)<=7*pi/6 S(m)=h; v(m)=0; a(m)=0; % 求远休止位移，速度，加速度 elseif t(m)<=31*pi/18 T(m)=t(m)-21*pi/18; S(m)=h*(1-T(m)/(5*pi/9)+sin(2*pi*T(m)/(5*pi/9))/(2*pi)); v(m)=-h/(5*pi/9)*(1-cos(2*pi*T(m)/(5*pi/9))); a(m)=-2*pi*h/(5*pi/9)^2*sin(2*pi*T(m)/(5*pi/9)); % 求回程位移，速度，加速度
机械设计作业题(全)
第一章 机械设计的基础知识 一、填空题 1、计算载荷P ca 、名义载荷P 和载荷系数K 的关系式是 ，强度计算时应用 。 2、稳定变应力的一种基本形式是 、 和 循环变应力。 3、当一零件受脉动循环变应力时，其平均应力是其最大应力的 。 4、在静强度条件下，塑性材料的极限应力是 ，而脆性材料的极限应力是 。 5、影响零件疲劳极限的主要因素有 、 ______ 、 ________ 6、某钢材在无限寿命区的对称循环疲劳极限为σ-1＝260MPa ，若此钢材的循环基 数N 0=5×105，指数m =9，则循环次数为30000次时的疲劳极限为 。 二、选择题 1、机械设计课程研究的内容只限于 。 （1）专用零件和部件； （2）在高速、高压、环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件； （3）在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件； （4）标准化的零件和部件。 2、下列四种叙述中 是正确的。 （1）变应力只能由变载荷产生；（2）静载荷不能产生变应力；（3）变应力是由静载荷产生；（4）变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生。 3、机械零件的强度条件可以写成 。 （1） （2） （3） （4） 4、在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的 。 （1）屈服极限；（2）疲劳极限；（3）强度极限：（4）弹性极限。 5、变应力特性max 、min 、m 、a 及r 等五个参数中的任意 来描述。 （1）一个；（2）两个；（3）三个；（4）四个。 7．在图示设计零件的m —a 极限应力简图中，如工作应力点M 所在的0N 线与横 [] σσ≤[]ττ≤[]σ σS S ≤[]ττS S ≤[]σσ≥[]ττ≥[]σσS S ≥[]τ τS S ≥[]σσ≤[]ττ≤[]σσS S ≥[]τ τS S ≥[]σσ≥[]ττ≥[]σσS S ≤[]ττS S ≤
哈工大机械原理大作业_凸轮机构设计(第3题)
机械原理大作业二 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮设计 院系：机电学院 班级： 1208103 完成者： xxxxxxx 学号： 11208103xx 指导教师：林琳 设计时间： 2014.5.2
工业大学 凸轮设计 一、设计题目 如图所示直动从动件盘形凸轮，其原始参数见表，据此设计该凸轮。 二、凸轮推杆升程、回程运动方程及其线图 1 、凸轮推杆升程运动方程(6 50π?≤≤) 升程采用正弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，650π= Φ带入正弦加速度运动规律的升程段方程式中得： ????? ???? ??-=512sin 215650?ππ?S ；
?? ??????? ??-=512cos 1601ππωv ； ?? ? ??=512sin 1442 1?πωa ； 2、凸轮推杆推程远休止角运动方程（ π?π≤≤6 5） mm h s 50==； 0==a v ； 3、凸轮推杆回程运动方程（914π?π≤≤） 回程采用余弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，95' 0π= Φ，6s π =Φ带入余弦加速度运动规律的回程段方程式中得： ?? ????-+=)(59cos 125π?s ； ()π?ω--=5 9sin 451v ； ()π?ω-=5 9cos 81-a 21； 4、凸轮推杆回程近休止角运动方程（π?π29 14≤≤） 0===a v s ； 5、凸轮推杆位移、速度、加速度线图 根据以上所列的运动方程，利用matlab 绘制出位移、速度、加速度线图。 ①位移线图 编程如下： %用t 代替转角 t=0:0.01:5*pi/6; s=50*((6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5)); hold on plot(t,s); t=5*pi/6:0.01:pi; s=50; hold on plot(t,s); t=pi:0.01:14*pi/9; s=25*(1+cos(9*(t-pi)/5));
机械设计作业
郑州大学现代远程教育《机械设计基础》课程 考核要求 说明：本课程考核形式为提交作业，完成后请保存为WORD格式的文档，登陆学习平台提交，并检查和确认提交成功。 一．作业要求 1. 作业题中涉及到的公式、符号以教材为主； 2. 课程设计题按照课堂上讲的“课程设计任务与要求”完成。设 计计算说明书不少于20页。 二．作业内容 （一）.选择题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将正确答案的号码填在题干的括号内，每小题1分，共20分） 1．在平面机构中，每增加一个低副将引入（C）。 A．0个约束 B．1个约束 C．2个约束 D．3个约束 2.铰链四杆机构ABCD中，AB为曲柄，CD为摇杆，BC为连杆。若杆长l AB=30mm,l BC=70mm，l CD=80mm，则机架最大杆长为（C） A.80mm B.100mm C.120mm D.150mm 3．在凸轮机构中，当从动件以运动规律运动时，存在刚性冲击。（A ）A．等速B．摆线 C．等加速等减速D．简谐 4.棘轮机构中采用了止回棘爪主要是为了( A ) A.防止棘轮反转 B.对棘轮进行双向定位 C.保证棘轮每次转过相同的角度 D.驱动棘轮转动 5．在标准直齿轮传动中，硬齿面齿轮应按设计。（B ）
A ．齿面接触疲劳强度 B ．齿根弯曲疲劳强度 C ．齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度 D ．热平衡 6．在一对标准直齿轮传动中，大、小齿轮的材料及热处理方式相同时，小齿轮的齿面接触 应力1H σ和大齿轮的齿面接触应力2H σ的关系为 。 （ C ） A ．1H σ>2H σ B ．1H σ<2H σ C ．1H σ=2H σ D ．不确定 7．提高蜗杆传动效率的措施是 。 （ D ） A ．增加蜗杆长度 B ．增大模数 C ．使用循环冷却系统 D ．增大蜗杆螺旋升角 8.在传动中，各齿轮轴线位置固定不动的轮系称为( B ) A.周转轮系 B.定轴轮系 C.行星轮系 D.混合轮系 9、带传动采用张紧轮的目的是 _______ 。 （ D ） A.减轻带的弹性滑动 B.提高带的寿命 C.改变带的运动方向 D.调节带的拉力 10、链传动设计中，当载荷大，中心距小，传动比大时，宜选用_____。 （ B ） A 大节距单排链 B 小节距多排链 C 小节距单排链 D 大节距多排链 11、平键联接选取键的公称尺寸b × h 的依据是_____。 （ D ） A.轮毂长 B.键长 C.传递的转矩大小 D.轴段的直径 12、齿轮减速器的箱体和箱盖用螺纹联接，箱体被联接处的厚度不太大，且经常拆装，一般 用什么联接？ （ A ） A.螺栓联接 B.螺钉联接 C. 双头螺柱联接 13、对轴进行强度校核时，应选定危险截面，通常危险界面为？ （ C ） A ．受集中载荷最大的截面 B ．截面积最小的截面 C ．受载大，截面小， 应力集中的截面 14、按扭转强度估算转轴轴颈时，求出的直径指哪段轴颈？ （ B ） A ．装轴承处的轴颈 B ．轴的最小直径 C ．轴上危险截面处的直径 15、在正常条件下，滚动轴承的主要失效形式是______。 （ A ） A.工作表面疲劳点蚀 B.滚动体破裂 C.滚道磨损 16、 D 不属于非接触式密封。 （ ） A .间隙密封 B.曲路密封 C.挡油环密封 D.毛毡圈密封
机械原理大作业
机械原理大作业三 课程名称: 机械原理 级: 者: 号: 指导教师: 设计时间: 1.2机械传动系统原始参数 设计题目： 系: 齿轮传动设计 1、设计题 目 1.1机构运动简图 - 11 7/7777777^77 3 UtH TH7T 8 'T "r 9 7TTTT 10 12 - 77777" 13 ///// u 2
电动机转速n 745r/min ,输出转速n01 12r/mi n , n02 17r /mi n , n°323r/min，带传动的最大传动比i pmax 2.5 ,滑移齿轮传动的最大传动比 i vmax 4，定轴齿轮传动的最大传动比i d max 4。 根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为： 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i pmax 2.5，滑移齿轮的传动比为9、心、「3，定轴齿轮传动的传动比为i f，则总传动比 i vi i vmax 则可得定轴齿轮传动部分的传动比为 滑移齿轮传动的传动比为 设定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 3、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、8 9和10为角度变位齿轮，其齿数: Z5 11,Z6 43,Z7 14,Z8 39,Z9 18,乙。35 ；它们的齿顶高系数0 1，径向间隙
系数c 0.25，分度圆压力角200，实际中心距a' 51mm。 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：Z11 z13 13，乙 2 z14 24。它们的齿顶高系数d 1，径向间隙系数c 0.25，分度圆压力角200,实际中心距 a' 46mm。圆锥齿轮15和16选择为标准齿轮令13,乙 6 24，齿顶高系数 h a 1，径向间隙系数c 0.20，分度圆压力角为200（等于啮合角’）。 4、滑移齿轮变速传动中每对齿轮几何尺寸及重合度的计算 4.1滑移齿轮5和齿轮6
机械设计作业
第三章机械零件的强度 一、思考题： 1．材料的N σ-疲劳曲线和疲劳极限应力线图的用途分别是什么？ 答： （a ） （b ） 疲劳曲线描述了在一定的应力比 r 下，材料疲劳极限与应力循环次数N 的关系曲线。 疲劳极限应力线图描述了在一定的循环次数下，材料的应力幅与平均应力的关系曲线，反映了特 定寿命下最大应力与应力比的关系。 2．判断图1所示各应力的种类，并说出参数r 、σa 、σm 、σmin 、σmax 的值。 图1 答：图1（a ）为静应力循环曲线图，静应力的各参数值如下式所示： 图1（b ）为脉动循环曲线图，静应力的各参数值如下式所示： 图1（a ）为静应力循环曲线图，静应力的各参数值如下式所示： 二、设计计算题 1.某材料的对称循环弯曲疲劳极限1=180a MP σ-，屈服极限s =320a MP σ，循环基数60510N =?，9m =，试求循环次数N 分别为7000、620000和8000000次时材料的极限应力rN σ。 解：当循环次数小于循环基数时，材料的疲劳曲线满足公式 m m rN r 0N N C σσ==，即0m rN r N N σσ= 1) 当循环次数7000N MPa =时， 2) 当循环次数620000N MPa =时， 3) 当循环次数8000000N MPa =时，材料进入 无限寿命 疲劳阶段， 2.已知某材料的力学性能为260s MPa σ=，制其简化极限1170MPa σ-=，0.2σ?=，420B MPa σ=，试绘 应力线图。 解：简化极限应力图上有几个特殊点， 分别为'A ,' D 和C 点。它们的坐标分别为1'(0,)A σ-， 00'(/2,/2)D σσ，(,0)S C σ 在极限应力图中对''A G 段有 在'D 有''0 2a m σσσ== 故将'D 坐标代入到直线''A G 表达式 中，可得到
哈工大机械原理大作业
连杆的运动的分析 一．连杆运动分析题目 图1-13 连杆机构简图 二．机构的结构分析及基本杆组划分 1.。结构分析与自由度计算 机构各构件都在同一平面内活动，活动构件数n=5, PL=7,分布在A、B、C、E、F。没有高副，则机构的自由度为 F=3n-2PL-PH=3*5-2*7-0=1 2．基本杆组划分 图1-13中1为原动件，先移除，之后按拆杆组法进行拆分，即可得到由杆3和滑块2组成的RPR II级杆组，杆4和滑块5组成的RRP II级杆组。机构分解图如下：
图二 图一 图三 三．各基本杆组的运动分析数学模型 图一为一级杆组， ? c o s l A B x B =， ? sin lAB y B = 图二为RPR II 杆组， C B C B j j B E j B E y y B x x A A B S l C E y x S l C E x x -=-==-+=-+=0000 )/a r c t a n (s i n )(c o s )(?? ? 由此可求得E 点坐标，进而求得F 点坐标。 图三为RRP II 级杆组， B i i E F i E F y H H A l E F A l E F y y l E F x x --==+=+=111)/a r c s i n (s i n c o s ??? 对其求一阶导数为速度，求二阶导数为加速度。
lAB=108; lCE=620; lEF=300; H1=350; H=635; syms t; fai=(255*pi/30)*t; xB=lAB*cos(fai); yB=lAB*sin(fai); xC=0; yC=-350; A0=xB-xC; B0=yB-yC; S=sqrt(A0.^2+B0.^2); zj=atan(B0/A0); xE=xB+(lCE-S)*cos(zj); yE=yB+(lCE-S)*sin(zj); a=0:0.0001:20/255; Xe=subs(xE,t,a); Ye=subs(yE,t,a); A1=H-H1-yB; zi=asin(A1/lEF); xF=xE+lEF*cos(zi); vF=diff(xF,t); aF=diff(xF,t,2); m=0:0.001:120/255; xF=subs(xF,t,m); vF=subs(vF,t,m); aF=subs(aF,t,m); plot(m,xF) title('位移随时间变化图像') xlabel('t(s)'),ylabel(' x') lAB=108; lCE=620; lEF=300; H1=350; H=635; syms t; fai=(255*pi/30)*t; xB=lAB*cos(fai); yB=lAB*sin(fai); xC=0;
机械设计学大作业模板
机械设计学 课程作业
目录 第1章项目规划 ..................................................................... 错误!未定义书签。 项目背景分析 ................................................................. 错误!未定义书签。 设计任务书 ..................................................................... 错误!未定义书签。第2章功能分析 ..................................................................... 错误!未定义书签。 设计任务分析 ................................................................. 错误!未定义书签。 总功能提炼 ............................................................. 错误!未定义书签。 系统边界确定 ......................................................... 错误!未定义书签。 功能分析 ......................................................................... 错误!未定义书签。 功能分解 ................................................................. 错误!未定义书签。 确定功能结构 ......................................................... 错误!未定义书签。第3章系统原理方案设计 ..................................................... 错误!未定义书签。 功能单元求解 ................................................................. 错误!未定义书签。 系统原理方案确定 ......................................................... 错误!未定义书签。 系统原理方案求解 ................................................. 错误!未定义书签。 方案评价 ................................................................. 错误!未定义书签。 系统原理方案确定 ................................................. 错误!未定义书签。第4章总体设计 ..................................................................... 错误!未定义书签。 机构简图 ......................................................................... 错误!未定义书签。 结构草图 ......................................................................... 错误!未定义书签。第5章总结 ............................................................................. 错误!未定义书签。
哈工大机械原理大作业-凸轮机构设计(第3题)
机械原理大作业二 课程名称： 机械原理 设计题目： 凸轮机构设计 院 系： 机电学院 班 级： 1208103 完 成 者： xxxxxxx 学 号： xx 指导教师： 林琳 设计时间： 2014.5.2 哈尔滨工业大学 凸轮机构设计 一、设计题目 二、凸轮推杆升程、回程运动方程及其线图 1 、凸轮推杆升程运动方程(6 50π?≤≤) 升程采用正弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，650π= Φ带入正弦加速度运动规律的升程段方程式中得：
?? ??????? ??-=512sin 215650?ππ?S ； ?? ??????? ??-=512cos 1601ππωv ； ?? ? ??=512sin 1442 1?πωa ； 2、凸轮推杆推程远休止角运动方程（ π?π≤≤6 5） mm h s 50==； 0==a v ； 3、凸轮推杆回程运动方程（914π?π≤≤） 回程采用余弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，95' 0π= Φ，6s π =Φ带入余弦加速度运动规律的回程段方程式中得： ?? ????-+=)(59cos 125π?s ； ()π?ω--=5 9sin 451v ； ()π?ω-=5 9cos 81-a 21； 4、凸轮推杆回程近休止角运动方程（π?π29 14≤≤） 0===a v s ； 5、凸轮推杆位移、速度、加速度线图 根据以上所列的运动方程，利用matlab 绘制出位移、速度、加速度线图。 ①位移线图 编程如下： %用t 代替转角 t=0:0.01:5*pi/6; s=50*((6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5)); hold on plot(t,s); t=5*pi/6:0.01:pi; s=50; hold on plot(t,s); t=pi:0.01:14*pi/9; s=25*(1+cos(9*(t-pi)/5));
机械系统设计大作业
机械系统设计大作业
目录 第1章总体方案设计 (1) 1.1 研究给定的设计任务 (1) 1.2设计任务抽象化 (1) 1.3确定工艺原理方案 (1) 1.4工艺方案设计 (1) 1.5功能分解功能树 (2) 1.6确定每种功能方案 (2) 1.7确定边界条件 (2) 1.8方案评价 (3) 1.9方案简图 (3) 1.10总体布置 (4) 1.11总要参数的确定 (4) 1.12循环图 (4) 第2章执行系统设计 (6) 2.1运动分析 (6) 2.2动力分析 (6) 第3章传动系统设计 (9) 3.1动力机选择 (9) 3.2运动与动力参数的确定 (9) 3.3运动与动力参数确定 (9) 3.4传动零件设计计算 (10)
第1章总体方案设计1.1 研究给定的设计任务 1.2设计任务抽象化 图1.1系统黑箱 1.3确定工艺原理方案 物理振动原理 1.4工艺方案设计
人工倒入适量谷物打开开关振动工作关闭电源 收集分离干净的谷物 图1.2工艺路线图 1.5功能分解功能树 图1.3功能树 1.6确定每种功能方案 分离功能：铁丝网格、带孔铁板、带孔塑料板 动力功能：电机 控制功能：开关 表1.2 功能解形态学矩阵 1.7确定边界条件
图1.4边界条件1.8方案评价 评价原则：满足功能要求、经济、质量轻 评价方式：一对一比较 经过评价选择A方案： 分离功能：铁丝网格 动力功能：电机 控制功能：开关 1.9方案简图
1机架、2振动筛摇杆、3振动筛铁丝网、4振动筛曲柄、5电机 图1.5方案简图 1.10总体布置 图1.6总体布置图 1.11总要参数的确定 尺寸参数：整体长宽高1500×800×500mm 运动参数：曲柄回转速率n=120r/分 1.12循环图
机械设计基础作业
郑州大学现代远程教育《机械设计基础》课程考核 要求 说明：本课程考核形式为提交作业，完成后请保存为WORD格式 的文档，登陆学习平台提交，并检查和确认提交成功。 一．作业要求 1.作业题中涉及到的公式、符号以教材为主； 2.课程设计题按照课堂上讲的“课程设计任务与要求”完成。设计 计算说明书不少于20页。 二．作业内容 （一）.选择题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将正确答案的号码填在题干的括号内，每小题1分，共20分） 1.由m个构件所组成的复合铰链所包含的转动副个数为。 ( B ) A.1 B.m-1 C.m D.m+l 2．在铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆之和大于其它两杆长度之和，则以为机架，可以得到双曲柄机构。（ B ） A．最短杆 B．最短杆相对杆 C．最短杆相邻杆 D．任意杆 3.一曲柄摇杆机构，若改为以曲柄为机架，则将演化为。（ B ） A.曲柄摇杆机构 B.双曲柄机构 C.双摇杆机构 D.导杆机构 4．在圆柱凸轮机构设计中，从动件应采用从动件。（ D ） A．尖顶 B．滚子 C．平底 D．任意 5．能满足超越要求的机构是。（ D ）A．外啮合棘轮机构 B．内啮合棘轮机构 C．外啮合槽轮机构 D．内啮合槽轮机构 6．在一对标准直齿轮传动中，大、小齿轮的材料及热处理方式相同，载荷、工作条件和传动比确定后，影响齿轮接触疲劳强度的主要因素是。（ D ）
A．中心距 B．齿数 C．模数 D．压力角 7．在标准直齿轮传动中，硬齿面齿轮应按设计。（ C ） A．齿面接触疲劳强度 B．齿根弯曲疲劳强度 C．齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度 D．热平衡 8．蜗杆传动验算热平衡的目的是为了防止。（ C ） A．胶合破坏 B．蜗杆磨损 C．点蚀破坏 D．蜗杆刚度不足 9．提高蜗杆传动效率的措施是。（ D ） A．增加蜗杆长度 B．增大模数 C．使用循环冷却系统 D．增大蜗杆螺旋升角 10、V带比平带传动能力大的主要原因是 _______ 。（ C ） A.V带的强度高 B.没有接头 C.产生的摩擦力大 11、带传动的中心距过大将会引起不良后果。（ A ） A.带会产生抖动 B.带容易磨损 C.带容易产生疲劳破坏 12、滚子链传动中，应尽量避免采用过渡链节的主要原因是_____。（ C ） A 制造困难 B 价格高 C 链板受附加弯曲应力 13、普通平键联接的主要失效形式是。（ B ） A.工作面疲劳点蚀 B.工作面挤压破坏 C.压缩破裂 14、只承受弯矩而不承受扭矩的轴。（ A ） A．心轴 B．传动轴 C．转轴 15、滚动轴承的直径系列，表达了不同直径系列的轴承，区别在于______。（ B ） A.外径相同而内径不同 B.内径相同而外径不同 C.内外径均相同，滚动体大小不同 16、重载、高速、精密程度要求高的机械设备应采用______润滑方式。（ C ） A.油环润滑 B. 飞溅润滑 C.压力润滑 17、下列4种类型的联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及缓和冲击、吸收振动的是。（ A ） A.凸缘联轴器 B.齿式联轴器 C.万向联轴器 D.弹性柱销联轴器 18、其他条件相同时，旋绕比C若选择过小会有_____缺点。（ C ） A.弹簧易产生失稳现象 B.簧丝长度和重量过大 C.卷绕弹簧困难 19、造成回转件不平衡的原因是_____。（ B ） A. 回转件转速过高 B. 回转件质心偏离其回转轴线