机械设计基础总结.docx

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机械设计基础总结

绪论

1、机器：

各部分具有确定的相对运动，完成机械功或转换机械能的组合体

机构：

具有确定相对运动的组合体，是机器的组成部分

构件：

运动单元

零件：

制造单元（专用零件，通用零件）

机械：

机器和机构的总称

2、机器的四个组成部分：

动力部分、传动部分、控制部分、执行部分；传动部

分和执行部分是机器的主体

3、原动机：

将其他形式的能量转化为机械能

工作机：

将机械能转换为其他形式能

第一章平面机构的自由度和速度分析

1、运动副－构件之间直接接触并能产生一定

形式相对运动的（可动）联接。

2、高副:

两构件通过点线接触组成的运动副（限制一个自由度）

低副：

两构件通过面接触组成的运动副（限制两个自由度）

3、平面机构的运动简图，自由度的计算（大题）

Ｆ＝３ｎ－２ＰＬ－ＰＨ（检验：

一般自由度数等于原动件的个数）

注意事项：

复合铰链（k-1），局部自由度（除去不计），虚约束（除去不计）

4、机构具有确定运动的条件：

自由度数等于原动件的个数，且自由度数大于1.

5、瞬心不涉及，不用看

第二章平面连杆机构

1、平面连杆机构的组成部分：

机架，连杆，连架杆（曲柄、摇杆或滑块）

2、铰链四杆机构：

曲柄摇杆机构，双曲柄机构，双摇杆机构（判定）

3、铰链四杆机构存在整转副的条件：

（1）最短与最长杆之和小于其它两杆之和

（2）最短的构件为连架杆或机架

推论：

（满足条件1）

（1）最短杆在机架上双曲柄机构

（2）最短杆在机架邻边曲柄摇杆机构

（3）最短杆在机架对边双摇杆机构

4、掌握曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构、定块机构的运动形式

5、铰链四杆机构的急回特性（必考，要求会计算，了解工作行程和空回行程的概念）

其他有急回特性的机构：

偏心曲柄滑块机构，摆动倒杆机构

6、压力角和传动角的概念及画法。

压力角：

从动件所受力与该力作用点绝对速度的夹角。

传动角：

压力角的余角

7、死点形成条件、及克服方法

形成条件：

（1）摇杆为主动件

（2）从动件与连杆共线（此时传动角为0）

克服方法：

对从动曲柄施加外力或利用飞轮及构件自身的惯性。

第三章凸轮机构

1、凸轮机构的组成：

凸轮、从动件、机架

2、凸轮机构的分类：

（1）按凸轮的形状：

盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮

（2）按从动件的形式：

尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件

3、保证从动件与凸轮接触的方法：

利用自身重力；利用弹簧力；利用凸轮上的凹槽。

4、从动件各种运动规律下的冲击形式：

等速运动-----刚性冲击

简谐运动-----柔性冲击

正弦加速运动------无冲击

5、尖顶直动从动件凸轮机构的自锁现象：

原因:

压力角过大，导致摩擦阻力大于有用分力，从而导致从动件不能运动。

许用压力角：

直动从动件凸轮机构为30度，摆动从动件凸轮机构为45度。

基圆半径过小会导致压力角增大，因此应在保证压力角在允许范围内减小凸轮的尺寸。

6、平底直动从动件凸轮机构运动失真：

原因：

基圆太小

克服：

（1）增大基圆半径

（2）减小滚子半径

7、滚子直动从动件设计准则：

一般:

r=0.1~0.5rmin,

且r≤0.8r0min

并使rmin>1～5mm

第四章齿轮机构

1、齿轮机构分类：

两轴平行的齿轮机构----圆柱齿轮机构

两轴相交的齿轮机构-----锥齿轮机构

两轴交错的齿轮机构-----蜗轮蜗杆

2、两齿轮实现定角速比的条件：

啮合处两齿轮公法线与两齿轮的连心线交与固定的一点。

（由瞬心相关知识可以求得；两齿轮的角速比为两节圆直径的反比，同时为两齿轮基圆半径的反比）

2、渐开线的相关特性

形成：

当一直线在一圆周上作纯滚动时，此直线上任一点的轨迹称该圆的渐开线

压力角：

渐开线上任一点法线方向与该点速度方向之间的夹角。

渐开线的性质：

（1）相等

（2）相切（3）基圆半径与压力角的关系（4）渐开线形状取决于基圆的大小

3、齿轮各部分名称及相关计算公式（必考）：

分度圆:

d＝mZ

齿顶圆:

da＝d＋2ha＝d＋2ha*m

齿根圆:

df＝d－2hf＝d－2（ha*+c*）m

齿距:

p=πm

基圆:

db=dcosα

4正确啮合条件

（1）模数相等，即m1=m2；

（2）压力角相等α1=α2（标准齿轮压力角为20度）

5、重合度：

实际啮合线段与两啮合点件距离之比称为重合度，其表示同时参加啮合的齿的对数。

6、连续传动条件：

重合度大于1

7、渐开线的可分性：

当理论中心距不等于实际中心距时，传动比不改变（原因：

由渐开线齿轮的性质，传动比等于基圆半径的反比，两齿轮基圆半径未改变）

8、根切：

产生于范成法，刀刃不能范成渐开线齿廓，而且会将根部已加工出的渐开线切去一部分，这种现象成为根切。

9、最小齿数：

当用齿条加工时，其最小齿数为17，否则会产生根切现象。

10、变位齿轮：

以切削齿轮时的位置为基准，道具的移动距离xm称为变位量，x称为变为系数，并规定刀具远离轮坯x为正值，称为正变位，反之称为负变位。

第五章轮系

1、轮系分类：

定轴轮系和周转轮系

2、周转轮系：

行星轮系（一个自由度）和差动轮系（两个自由度）

3、根据蜗杆的旋向和转向判断涡轮的转向方法

（1）判断蜗杆的旋向（使轴水平放置，应用左右手定则）

（2）伸出与旋向相反的手，四指与蜗杆的转向相同

（3）大拇指所指的方向即涡轮的转向。

4、会计算复合轮系的传动比，注意符号及正负号。

（大题）

第十章连接

1、熟悉相关概念：

大径、小径、中径，螺距、导程、螺纹升角、牙型角、牙侧角。

旋向判定：

参照蜗杆旋向的判定方法

2、自锁条件：

（p133）

矩形螺纹：

摩擦角大于螺旋升角

非矩形螺纹：

当量摩擦角大于螺旋升角。

3、效率：

要求自锁好：

螺纹升角尽量小，牙型角尽量大，单线

要效率高：

螺纹升角尽量大，牙型角尽量小，双线。

推论：

矩形螺纹适合传动，三角形螺纹适合连接。

4、铰制孔的概念：

螺杆外径与螺栓孔的内径具有同一基本尺寸，并通常采用过渡配合，适用于承受垂直于螺栓轴线的横向载荷。

5、螺纹连接的防松（简答）

（1）利用摩擦力进行防松：

弹簧垫圈、对顶螺母、尼龙圈锁紧螺母

（2）机械防松：

槽型螺母和开口销，圆螺母用带翅垫片，止动垫片

（3）永久防松：

冲点法防松，粘合法防松

6：

螺栓设计的强度准则：

不松不滑，不断不溃。

（在联接不松滑的前提下,螺栓杆不破坏）

7、提高螺栓连接强度的措施：

（简答）

（一）降低螺栓总拉伸载荷Fa的变化范围

1）减小螺栓刚度kb→减小螺栓光杆直径,空心螺杆，增大螺栓长度

2）增大被连接件刚度kC→采用金属垫片或采用o形密封圈作为密封原件

（二）改善螺纹牙间的载荷分布

（三）.减小应力集中

1.减小应力集中：

增大过度圆角；螺纹收尾处设卸载槽

2、减少联接附加弯曲应力：

采用凸台等结构，经切削加工后可获得平整的支撑面

（四）采用提高强度的工艺措施

1.冷镦螺栓头部和滚压螺纹

2、氰化,氮化,喷丸处理

第十一章齿轮传动

1、齿轮传动的分类

按工作条件分类：

（1）闭式传动（软齿面，硬齿面）；

（2）开式传动（软齿面，硬齿面）

按载荷情况分类：

低速轻载，中速中载，高速重载

2、齿轮的失效形式及计算准则：

ppt

3、齿轮传动精度：

共有十二个等级，一级最高，6-9级常用

4、斜齿轮受力分析（左右手定则，ppt习题会做）

径向力Fr（指向圆心），圆周力Ft（主动轮与运动方向相反，从动轮与运动方向相同），轴向力Fa（锥齿轮由小端指向大端，斜齿轮用左右手定则）

斜齿轮所受的轴向力：

按主动轮的旋向（旋向判定：

保证轴线竖直放置，看上部偏向的方向；啮合齿轮旋向相反，同轴齿轮旋向相同；蜗轮蜗杆旋向相同）和转向用左右手定则（与旋向相同的手）判定。

5，齿轮的失效形式及计算准则：

失效形式

（1）折断（齿轮传动最主要的失效形式），常发生在闭式硬齿面，脆性材料

（2）齿面点蚀：

闭式软齿面，一般出现在齿根表面靠近节线处。

（3）齿面胶合：

（4）齿面磨粒磨损：

开式齿轮传动易发生

（5）齿面塑性变形：

低速重载软齿面闭式传动的主要破坏形式

6、齿轮传动的精度等级

共12级，一级最高，十二级最低，6-9级最常用。

6级：

高速重载；7级：

高速中载或中速重载8级：

对精度无特殊要求的齿轮9级：

低速及对精度要求低的传动

7、一对齿轮啮合传动，其接触应力相等，弯曲应力小轮大于大轮（小轮齿数多，重合度大，平稳性好，m小，弯曲强度差）

第十三章带传动

1、带传动类型：

平带传动，v带传动（重点）

2、最大应力发生处：

紧边小轮处（大轮为主动轮为绕出小轮处；小轮为主动轮为绕进小轮处）

3、初拉力F0，圆周力F，紧边拉力F1，松边拉力F2，包角a（注意用弧度制而非角度制），摩擦系数、当量摩擦系数的关系及计算公式，带传动功率P的计算，带传动的应力（紧边和松边产生的拉应力，离心力产生的拉应力，弯曲应力）分析（大题，v带传动重点复习，例13-1）

4、打滑与弹性滑动

打滑：

若带所需传递的圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力总和时，带与轮之间将发生显著的相对滑动，这种现象称之为打滑。

打滑可以避免

（1）减小载荷

（2）增大初始拉力

弹性滑动：

带绕出主动轮时，将逐渐缩短，使带的速度落后于主动轮；带绕出从动轮时，带将逐渐伸长，使带的速度大于从动轮，这种由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。

弹性滑动不可避免。

（滑动率的概念及计算）

第十四章轴

1、轴的分类：

心轴：

只承受弯矩（自行车前轮）

传动轴：

只传递转矩（自行车踏板轴）

转轴：

既传递转矩，又承受弯矩（自行车后轮）

2、轴的改错（大题）

十六章滚动轴承

1、滚动轴承的组成：

内圈、外圈、滚动体、保持架

2、轴承分类：

按承受载荷的方向：

（1）向心轴承，主要用于承受径向载荷，其公称接触角为0到45度

（2）推力轴承，主要用于承受轴向载荷，其公称接触角为45到90度

按滚动体的形状分：

球轴承，滚子轴承（圆柱滚子轴承，圆锥滚子轴承，球面滚子、滚针）

3、常用滚动轴承的类型代号和性能特点:

7---角接触球轴承：

能同时承受径向、轴向联合载荷，公称接触角越大承受轴向载荷的能力越强，公称接触角有15、25、40三种，成对使用，对称安装。

6---深沟球轴承：

主要承受径向载荷，同时也可以承受一定量的轴向载荷。

5---推力球轴承：

只能承受轴向载荷，且载荷作用线必须与轴线重合，用于轴向载荷大，但转速不高的场合。

3---圆锥滚子轴承：

能同时承受较大的径向载荷和轴向载荷。

适用于刚性较大的轴，成对使用，对称安装

1---调心球轴承：

外圈滚道是以轴承中心为中心的球面，能自动调心，适用于多支点和弯曲刚度不足的轴。

N---圆柱滚子轴承：

能承受较大的径向载荷，不能承受轴向载荷

4、滚动轴承的代号：

基本代号+前置代号+后置代号

（1）基本代号：

基本类型代号+尺寸系列代号（宽度系列代号和直径系列代号）+内径尺寸系列代号

宽度系列代号：

0---窄系列，可以省略（若代号为四位数字，则可判定宽度代号省略未写）

1----正常系列

2----宽系列

3、4-----特宽系列

直径系列代号：

1-----特轻

2-----轻

3-----中

4-----重

内径尺寸系列代号：

内径尺寸=代号*5

特例：

00---1001---1202---1503---17

（2）后置代号：

角接触球轴承的公称接触角：

B---40度C---15度

D---25度

公差等级代号、游隙（p277）

5、轴承寿命：

轴承的一个套圈或滚动体材料出现第一个疲劳扩展迹象前，一个套圈相对于另一个套圈的总转数或某一转速下的工作小时数，称为轴承的寿命。

轴承寿命可靠度R：

一组轴承能达到或超过规定寿命的百分率，称为轴承寿命的可靠度。

基本额定寿命：

一组同一型号的轴承在同一条件下运转，90%的轴承能达到或超过的寿命，称为基本额定寿命

基本额定载荷：

当一套轴承进入运转并且基本额定寿命为一百万转时，轴承所能承受的载荷，称之为基本额定载荷C。

当量动载荷：

为一径向或轴向载荷。

在此载荷作用下具有与实际载荷作用下相同的寿命。

（掌握计算方法）

大题：

看懂p283例16-4前两问