机械设计基础1要点.docx

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机械设计基础1要点

●一般机器是由哪些部分组成：

答：

由三部分组成，原动部分、传动部分、执行部分。

●什么是机器、机构、构件、零件：

答：

机器：

它们都是一种人为的实物组合；它们各部分之间形成各个运动元，各运动元间具有确定的相对运动；代替或减轻人类的劳动，完成有用的机械功或实现机械能的转换。

机构：

它们都是一种人为的实物组合；它们各部分之间形成各个运动元，各运动元间具有确定的相对运动。

构件：

机器的运动单元

零件：

机器的制造单元

●空间构件有几个自由度？

平面构件有几个自由度？

答：

空间里有六个自由度；平面里有三个自由度。

●什么是运动幅？

运动幅可分为哪二种？

低幅可分为哪二种？

高幅、低幅的接触形式怎样

答：

两构件间直接接触构成的具有相对运动的连接。

运动幅可分为高幅和低幅二种；

高幅点线接触，低幅面接触。

低幅又分为转动副、移动副。

●构件有哪三种？

答：

机架：

固定不动的件。

原动件：

接受外部给定运动规律的活动构件。

从动件：

机构中随原动件运动的活动构件。

●平面系统有确定相对运动的条件是什么？

答：

系统的自由度大于零，且自由度数等于系统的原动件数。

●什么是曲柄？

什么是摇杆？

答：

曲柄：

能绕机架作整周连续转动的连架杆称为曲柄。

摇杆：

不能绕机架做整周连续转动的连架杆。

●铰链四杆机构有哪些基本形式？

分别能实现什么样的运动形式的转换？

答：

三种。

1曲柄摇杆机构；

2双曲柄机构（均匀转动——变速转动）；

3双摇杆机构（摆动——摆动）

●*曲柄的存在条件是什么？

（书）

答：

1、最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆之和。

（必要）

2、曲柄为最短杆或机架为最短杆。

（充分）

●什么是急回特性？

急回特性的标志是什么？

用什么衡量急回特性的大小？

答：

急回特性：

摇杆工作行程快返回速度快，称为急回特性。

标志：

极位夹角Ø

大小：

行程数比系数K。

●什么是死点位置？

在机构中有何意义？

如何克制死点位置？

答：

连杆作用于从动件的力通过从动件的回转中心，从动件不能转动机构出现“卡死”现象，机构所处的此种位置称为死点位置。

克服死点位置：

1利用从动件的惯性；2采用多组机构错排，使机构的死点位置错开。

●压力角对机构的传动性能有什么影响？

压力角的余角是？

答：

压力角愈小，机构传动能力性愈好。

压力角的余角是传动角。

●凸轮机构的组成、特点？

答：

组成：

凸轮、从动件、机架

特点：

优点：

a：

能够实现精确的运动规律；b：

设计较简单。

c：

结构简单、紧凑；d：

只要改变凸轮的轮廓行状，就可以改变推杆的运动规律。

缺点：

a：

承载能力低，主要用于控制机构；b：

凸轮轮廓加工困难。

c：

凸轮机构是一种高幅即构，工作过程磨损严重。

●凸轮机构的分类？

答：

按凸轮的形状分：

1、盘形凸轮机构—平面凸轮机构。

2、移动凸轮机构—平面凸轮机构。

3、圆柱凸轮机构—空间凸轮机构。

按锁合方式：

力锁合（重力、弹簧力）

几何锁合（槽凸轮、型凸轮1、2）

按从动件的形状：

1、尖底从动件：

用于低速；

2、滚子从动件：

应用最普遍

3、平底从动件：

用于高速。

按从动件运动形式：

直动和摆动

●凸轮机构的常用运动规律？

答：

1、等速运动规律：

从动件的速度为定值的运动规律，称为的速运动规律。

等速运动规律在运动的开始及终了点产生刚性冲击。

2、等加速等减速运动规律：

从动件在一行程的前半段作等加速运动、后半段为等减速运动的称为等加速等减速运动规律。

●齿轮的传动特点？

答：

优点：

应用范围广、传动比稳定、传动效率高、工作可靠性高、结构紧凑、使用寿命长。

缺点：

制造和安装精度要求较高、不适于两轴间距离较大的传动。

●按齿面硬度可分为哪两类？

答：

软齿面齿轮、硬齿面齿轮。

●齿轮各部分名称？

答：

（图）

●*齿轮的主要参数

答：

齿数Z模数m压力角a分度圆上标准值20º齿顶高系数h*标准值h*=1顶系系数c*标准值c*=0.25

●*正确啮合条件、正确安装、连续传动条件？

答：

一对渐开线齿轮的正确啮合条件：

m1=m2=ma1=a2=a

正确安装条件：

1标准中心距：

一对标准齿轮分度圆相切时的中心距。

2标准安装当实际安装中心距等于标准安装中心距。

标准中心距：

a=d1+d2/2

连续传动条件:

ε≥1

●不根切的最少齿数？

答：

不根切齿数是17

●齿轮加工方法？

答：

1、仿形法：

盘铣刀加工、指状铣刀加工

2、范成法：

滚齿、插齿。

●*齿轮设计准则？

答：

闭式传动：

软齿面：

按齿面接触疲劳强度进行设计计算，然后校核齿根弯曲疲劳强度。

硬齿面：

按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，然后校核齿面接触疲劳强度。

开式传动：

只计算齿根弯曲疲劳强度，将计算结果适当加大。

模数放大（10%----15%）

●*齿轮失效？

（简答题）

答：

齿轮的失效包括完全丧失工作能力，和使齿轮丧失了原设计的工作能力。

1、齿轮折断：

常发生在轮齿的根部，在开式齿轮闭式齿轮中都有发生：

疲劳折断、过载折断、

防止措施：

适当增大齿根部分过渡圆角;喷丸、辗压工艺强化齿根、提高齿面加工精度、提高齿面硬度。

2、齿面点蚀：

主要发生在润滑比较好的闭式齿轮中。

开式齿轮传动一般不会发生点蚀。

形成：

接触应力导致了疲劳裂纹。

润滑油挤入加剧了裂纹扩展，是金属微粒剥落。

防止措施：

提高齿面硬度，降低表面粗糙度值;增大润滑油粘度。

3、齿面磨损：

主要发生在开式齿轮上。

形成：

灰尘、铁削等硬粒在两齿面滑动时起了磨料作用。

防止措施：

降低轮齿表面粗糙度值。

保持良好润滑。

采用闭式传动或加防护罩。

4、齿面胶合：

主要发生在闭式重载齿轮上。

低速重载导致冷胶合。

高速重载导致热胶合。

油膜破损是导致胶合的根源。

防止措施：

提高齿面硬度；降低齿面粗糙度值；选用抗胶合性能好的齿轮副材料；采用抗胶合能力强的润滑油；用极压添加剂。

５、塑性变形：

主要发生在重载、低速、频繁启动的开式或闭式软齿面齿轮上。

形成：

重载使软齿面局部发生塑性变形。

防治措施：

提高齿面硬度；改善润滑条件；避免频繁启动。

●参数选择？

闭式软齿面:

z1=20~40

闭式硬齿面和开式传动:

z1=17~20

ψd↑→齿宽b↑→有利于提高强度；齿宽过大，导致载荷沿齿宽分布不均。

b2=b

b1=b+（5-10）mm

齿数比u=Z2/Z1

通常闭式传动取u取3--5开式传动u取4—6

当u>7时，可采用多级传动。

按接触疲劳强度设计时d1=mZ

齿数Z和模数m的关系（齿数多平稳抗弯能力差；齿数少费料加工量大，重合度小，抗弯能力强）

●斜齿轮传动的特点？

答：

传动较平稳，承载能力大，有轴向力，不根切的最少齿数少。

●*斜齿轮的主要参数？

答：

1、法面模数mn和端面模数mt，2、压力角an和at，3、齿顶高系数h*an和h*at，及顶隙系数cn*和ct*，4、斜齿轮的螺旋角β。

●*斜齿轮正确的啮合条件？

答：

为两齿轮的法面模数和压力角分别相等，分度圆柱面上的螺旋角大小相等，方向相反。

即β1=-β2。

●斜齿轮的不根切得最少齿数、当量齿数？

答：

Z=ZV*Cos3β

ZV=Z/Cos3β

●*定轴轮系传动比计算？

答：

公式：

●轮系的功用?

答：

1、大传动比的齿轮传动2、较远距离的齿轮传动3、变速与换向的齿轮传动4、实现分路传动5、实现运动的合成与分解。

6、利用行星轮系输出的复杂运动满足某些特殊要求。

●带传动的组成、类型及应用？

答：

固联于主动轴上的带轮（主动轮）

组成：

固联于从动轴上的带轮（从动轮）

紧套在两轮上的长带传动

平带：

开口传动、交叉传动和半交叉传动

类型：

按传动带截面形状V带：

开口传动，应用最广

多楔带：

开口传动，结构要求更紧

圆带：

只用于小功率传动

摩擦型带传动

按传动带工作原理啮合型带传动（同步带）传动准确，中小功率传动

普通V带

V带类型宽V带

窄V带

大楔角V带

●带传动特点？

答：

优点：

1、带具有良好的弹性，能缓冲吸振，尤其是V带没有接头，传动较平稳噪声小;

2、过载时带在带轮上打滑，可防止其他器件损坏；

3、结构简单，制造和维护方便成本低；

4、适用于中心距较大的场合。

缺点：

1、工作中有弹性滑动，使传动效率降低，不能保持准确的传动比；

2、传动的外扩次尺寸较大；

3、由于需要张紧，使带轮轴上受力较大；

4、带转动可能因摩擦起电，产生火花，故不宜用于易燃易爆场合。

●*V带结构？

答：

顶胶、芯绳、底胶和胶帆布

●*影响带传动的能力因素？

答：

1、出拉力F0：

F与F0成正比，增大F0有利于提高带的传动能力，避免打滑，但F0过大，将使带发热和磨损加剧，从而缩短带的使用寿命。

2、包角α:

α↑—F↑，带所能传递的圆周力增加，传动能力增强，故应保证小带轮的包角α1

因为：

i↑—α1↓；a↓—α1↓

3、摩擦系数f：

f↑—F↑传动能力增加，V带∴用f

4、带速V单位长带的质量q：

vq愈大，离心力率愈大，有效拉力减小。

●*应力分布、最大应力点？

答：

（书上的图）

●*V带、平带那个传动能力强、为什么？

●

●弹性滑动和打滑？

答：

弹性滑动：

由带的弹性变形和拉力差引起带与带轮间的局部微小滑动称为弹性滑动

打滑：

当带传递的圆周力超过极限摩擦力总和时，带将沿带轮接触表面全面滑动。

使带磨损加剧，从动轮转速急剧降低，推动失去正常的工作能力。

●带传动的安装、张紧和维护？

答：

安装：

1、带轮的轴线必须平行，轮槽对正。

2、安装皮带时应通过调整中心距使皮带张紧，严禁强行撬入和撬出。

一免损伤皮带。

3、不同厂家的V带和新旧的不同V带不能同组使用，应使用配组公差相同的带。

4、按规定的张紧力张紧。

5、加防护罩以保安全，防酸、碱、油及不在60º以上的环境下工作。

张紧：

目的：

1、根据带的摩擦传动原理，带必须在预张紧后才能正常工作。

2、运转一定时间后，待会松弛，为了保证带传动的能力，必须重新张紧，才能正常工作。

1、定期张紧装置2、自动张紧3、张紧轮张紧

维护：

①要采用安全防护罩，衣保障操作人员的安全；同时防止油、酸、碱对带的腐蚀②不能新带旧带混合使用一根损坏应全部更换新带。

③禁止给带轮上润滑剂。

应及时清除带轮槽及带上的油污。

④带传动工作温度不应过高，一般不超过60º

⑤若带传动久置后再用，应将传动带放松。

●链传动的类型、特点和应用？

答：

传动链：

传递动力和运动

类型：

按功能链传动起重链：

用于提升重物

曳引链：

用于运输机械

套筒滚子连

传动链按其齿形结构齿形链

特点：

优点：

1、平均传动比准确，工作可靠，由于是啮合传动没有打滑及弹性滑动现象。

2、效率较高，容易实现多轴传动，限于平行轴间的传动

3、用于不需要张紧，用于轴上的压轴力小

4、安装精度要求较低，成本低

5、能在温度较高、多灰尘、湿度较大、有腐蚀等恶劣环境下工作。

缺点：

1、瞬间传动比不恒定，瞬时链速不恒定。

2、传动的平稳性差，有噪音

应用：

用于小功率p≤100kw、转速不高v≤12-15m/s、两轴中心距较大，工作条件恶劣要求平均传动比准确的农业、采矿、冶金、石油、化工摩托车、自行车等机械中（不适于在冲击与急促反向等情况）

●链传动的布置和润滑？

答：

1、两链轮的回转平面应在同一铅垂面内，轴线平行

2、链轮中的中心连线最好在水平面内，应避免垂直布置中心连线不能水平布置时，中心线连线与水平线夹角应小于45º

3、链传动最好紧边在上，松边在下

4、链轮的中心连线需要垂直布置时，上下二轮错开或用张紧轮;避免链条下垂使链轮有效啮合齿数减少。

●链传动的润滑

●键联接的类型、特点和应用？

答：

分类：

平键（普通平键{A型B型C型}、导向键、滑键）半圆键、楔键、花键

特点：

普通平键A型：

工作面：

两侧面、轴上键槽二端应力集中。

普通平键B型：

工作面：

两侧面、承载能力较强

普通平键C型：

工作面：

两侧面、应用在轴端

导向键：

工作面：

两侧面、轴向位移较小。

滑键：

工作面：

两侧面、轴向位移较大。

半圆键：

工作面：

两侧面、锥形轴端与轮毂的联接两键布置成一条直线。

楔键：

工作面：

上方、下表面靠其摩擦力和挤压传递扭矩偏心定心精度低。

花键：

工作面：

齿侧面多齿传递载荷，承载能力高。

定心性好，加工需用专门的设备和工具，成本较高

●平键连接的选择与强渡校核？

答：

选择：

类型选择1、静联接→普通平键、楔键、半圆键、花键

2、动连接→导向平键、滑键

尺寸选择1、根据轴径d查标准，确定b、h

2、根据轮毂宽度，确定键长L

强度校核：

平键链接的失效形式：

1、工作面压溃—静联接

2、工作面磨损—动联接

●轴的功用：

1、支撑回转零件2、传递运动和动力。

●*轴的分类：

按承载情况分：

心轴—只受弯矩转轴—扭矩和弯矩

传动轴—主要受扭矩

●影响轴结构的因素？

答：

①轴上零件类型、尺寸、数量、配合性质及其定位固定方法

②轴上作用的大小及其分布情况

③轴承的类型、尺寸和位置

④轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要求

●*轴的结构应满足的要求？

答：

①轴上零件有准确的位置和可靠的相对固定。

②轴上零件应便于装拆和调整。

③形状、尺寸应有利于减少应力集中

④良好的制造和安装工艺性

●轴上零件的定位和固定？

答：

固定：

1、周向固定：

零件在轴上周向固定的目的，就是使零件与轴一起转动并传递转矩。

键、花键、成型表面、销、紧定螺钉、

2、轴向固定：

零件在轴上轴向固定的目的是防止零件产生轴向移动。

轴肩、轴环、轴端挡圈、紧定螺钉、弹性挡圈、圆螺母、圆锥面+轴端挡圈

●*滚动轴承的组成、各部分的作用？

答;

●滚动轴承的代号？

答：

●*滚动轴承的类型选择原则？

答：

1）载荷方向只受FR时，选径向接触轴承（1、2、6、N）。

只受FA时，选轴向接触轴承（5、8）或选（7、3）类。

同时受FR和FA时，选角接触轴承（7、3）。

当FA较小时，可选6类。

当FA很大时，选6（N）＋5（8）组合使用。

2）载荷大小；载荷大或有冲击振动时，宜选滚子轴承。

3）转速高低；转速高或要求旋转精度高时，宜选球轴承。

轴向接触轴承不适宜高转速，可用6或7类代替。

4）调心要求；轴的刚度低、轴承座孔的同轴度低或多支点轴，选调心轴承。

3类和N类的内外圈分离，便于拆装。

为方便长轴上轴承的拆装，

5）安装要求可选用代内锥孔和紧定套的轴承

6）经济性；精度高的价格高，滚子轴承比球轴承价格高。

●滚动轴承的失效形式？

答：

1、疲劳点蚀：

是最常见的失效形式。

2、塑性变形：

对于转速很低或间歇摆动的轴承，会因过大的载荷或冲击载荷，使滚动体或内、外圈滚道产生塑变形，形成不均匀的凹坑。

●联轴器和离合器的功用？

答：

●联轴器和离合器的区别？

答：

联轴器：

用来联接不同部件之间的两根轴或轴与其它回转零件，使之一起回转并传递运动和动力

联接的两轴在工作时不能分开，必须停车通过拆卸才能分离

离合器：

与联轴器的区别在于－机器工作时，联接的两轴能随时接合或分离

直齿圆柱齿轮的主要参数有哪些？

正确啮合条件条件是什么？

什么是死（止）点位置？

在机构中有何意义？

如何克服死（止）点位置？

什么是急回特性？

急回特性的标志是什么？

用什么衡量急回特性的大小？

轴按照承受载荷可分为哪三种？

轴上零件的轴向定位和固定有哪些方法？

●*齿轮失效？

答：

齿轮的失效包括完全丧失工作能力，和使齿轮丧失了原设计的工作能力。

1、齿轮折断：

常发生在轮齿的根部，在开式齿轮闭式齿轮中都有发生：

疲劳折断、过载折断、

防止措施：

适当增大齿根部分过渡圆角;喷丸、辗压工艺强化齿根、提高齿面加工精度、提高齿面硬度。

2、齿面点蚀：

主要发生在润滑比较好的闭式齿轮中。

开式齿轮传动一般不会发生点蚀。

形成：

接触应力导致了疲劳裂纹。

润滑油挤入加剧了裂纹扩展，是金属微粒剥落。

防止措施：

提高齿面硬度，降低表面粗糙度值;增大润滑油粘度。

3、齿面磨损：

主要发生在开式齿轮上。

形成：

灰尘、铁削等硬粒在两齿面滑动时起了磨料作用。

防止措施：

降低轮齿表面粗糙度值。

保持良好润滑。

采用闭式传动或加防护罩。

4、齿面胶合：

主要发生在闭式重载齿轮上。

低速重载导致冷胶合。

高速重载导致热胶合。

油膜破损是导致胶合的根源。

防止措施：

提高齿面硬度；降低齿面粗糙度值；选用抗胶合性能好的齿轮副材料；采用抗胶合能力强的润滑油；用极压添加剂。

５、塑性变形：

主要发生在重载、低速、频繁启动的开式或闭式软齿面齿轮上。

形成：

重载使软齿面局部发生塑性变形。

●齿轮设计准则：

答：

软齿面：

按齿面接触疲劳强度进行设计计算，然后校核齿根弯曲疲劳强度。

闭式齿轮：

硬齿面：

按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，然后校核齿面接触疲劳强度。

●影响带传动的最终有效因素（影响最答的有效拉力的因素）。

答：

1、出拉力F0：

F与F0成正比，增大F0有利于提高带的传动能力，避免打滑，但F0过大，将使带发热和磨损加剧，从而缩短带的使用寿命。

2、包角α:

α↑—F↑，带所能传递的圆周力增加，传动能力增强，故应保证小带轮的包角α1

因为：

i↑—α1↓；a↓—α1↓

3、摩擦系数f：

f↑—F↑传动能力增加，V带∴用f

4、带速V单位长带的质量q：

vq愈大，离心力率愈大，有效拉力减小。

•

•

•一般机器是由那些部分组成？

•什么是机器、机构、构件、零件？

•

•空间构件有几个自由度？

平面构件有几个自度？

•什么是运动副？

运动副可分为哪二种？

低副可分为哪二种？

高副、低副的接触形式怎样？

•构件有哪三种？

•

•平面系统有确定相对运动的条件是什么？

◆平面系统的自由度计算

◆

•什么是曲柄？

什么是摇杆？

•铰链四杆机构有哪些基本形式？

分别能实现什么样的运动形式转换？

◆曲柄的存在条件是什么？

•什么是急回特性？

急回特性的标志是什么？

用什么衡量急回特性的大小？

•什么是死（止）点位置？

在机构中有何意义？

如何克服死（止）点位置？

•压力角对机构的传力性能有什么影响？

压力角的余角是？

•

•凸轮机构的组成、特点

•凸轮机构的分类

•凸轮机构的常用运动规律

•

•齿轮传动的特点

•按齿面硬度可分为哪二类？

•齿轮各部分名称

◆齿轮的主要参数

◆几何尺寸计算

◆正确啮合条件、连续传动条件

•不根切的最少齿数

•齿轮加工方法

◆齿轮设计准则

◆轮齿失效

•参数选择

•

◆定轴轮系传动比计算

•论轮系的功用

•

•斜齿轮传动的特点

◆斜齿轮的主要参数

◆斜齿轮几何尺寸计算

◆斜齿轮正确啮合条件

•斜齿轮不根切的最少齿数、当量齿数

•

◆带传动的组成、类型及应用

●带传动特点

◆V带结构

◆带传动中的力分析和应力分析

●弹性滑动和打滑

●平带与V带传动能力

◆带传动传动能力

◆带传动的安装、张紧和维护

◆

•链传动的类型、特点和应用

•链传动的布置和润滑

•链传动的特点和应用

•

•键联接的类型、特点和应用

◆平键联接的选择与强度校核

◆

•轴的功用

◆轴的分类

•轴的材料

•影响轴的结构的因素

◆轴的结构应满足的要求

◆轴上零件的定位和固定

◆轴的结构设计

◆

◆滚动轴承的组成、类型及应用

◆滚动轴承的代号。

◆滚动轴承的类型选择原则

•滚动轴承的失效形式

◆滚动轴承的选择计算

◆

•联轴器和离合器的功用

•联轴器和离合器的区别

古今名言

敏而好学，不耻下问——孔子

业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随——韩愈

兴于《诗》，立于礼，成于乐——孔子

己所不欲，勿施于人——孔子

读书破万卷，下笔如有神——杜甫

读书有三到，谓心到，眼到，口到——朱熹

立身以立学为先，立学以读书为本——欧阳修

读万卷书，行万里路——刘彝

黑发不知勤学早，白首方悔读书迟——颜真卿

书卷多情似故人，晨昏忧乐每相亲——于谦

书犹药也，善读之可以医愚——刘向

莫等闲，白了少年头，空悲切——岳飞

发奋识遍天下字，立志读尽人间书——苏轼

鸟欲高飞先振翅，人求上进先读书——李苦禅

立志宜思真品格，读书须尽苦功夫——阮元

非淡泊无以明志，非宁静无以致远——诸葛亮

熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟——孙洙《唐诗三百首序》

书到用时方恨少，事非经过不知难——陆游

问渠那得清如许，为有源头活水来——朱熹

旧书不厌百回读，熟读精思子自知——苏轼

书痴者文必工，艺痴者技必良——蒲松龄

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