機械設計基礎(chǔ)

復習要點§1緒論本章重點機器、機構(gòu)和機械的概念，區(qū)別；構(gòu)件，零件和機構(gòu)的聯(lián)系；機械設計的基本要求和一般過程。§2平面機構(gòu)的運動簡圖及自由度計算基本要求

掌握運動副的概念及分類。掌握機構(gòu)運動簡圖的繪制方法。能夠?qū)嶋H機構(gòu)或機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖繪制成機構(gòu)運動簡圖；能看懂各種復雜機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖；能用機構(gòu)運動簡圖表達自己的設計構(gòu)思。

熟練掌握機構(gòu)自由度的計算方法。能運用自由度計算公式計算平面機構(gòu)自由度。能準確識別出機構(gòu)中存在的復合鉸鏈、局部自由度和虛約束，并作出正確處理。學習內(nèi)容

基本概念運動副、低副、高副、轉(zhuǎn)動副、移動副、機構(gòu)運動簡圖、機構(gòu)自由度、復合鉸鏈、局部自由度、虛約束。

2.平面運動副和構(gòu)件表示方法，運動簡圖繪制。

3.機構(gòu)自由度的計算方法。典型例題

在右圖所示機構(gòu)中，構(gòu)件AB、EF、CD相互平行且相等，試計算該機構(gòu)的自由度。分析：注意機構(gòu)中的復合鉸鏈、局部自由度及虛約束。解：去掉機構(gòu)中的局部自由度和虛約束，則n=6,PL=7,PH=2通過公式計算得

基本要求

1.了解平面四桿機構(gòu)的基本型式，熟悉其演化方法。2.掌握平面四桿機構(gòu)的基本特性。3.了解平面連桿機構(gòu)設計的基本問題，掌握根據(jù)具體設計條件及實際需要，選擇合適的機構(gòu)型式和合理的設計方法，解決具體設計問題?！?平面連桿機構(gòu)學習內(nèi)容鉸鏈四桿機構(gòu)的基本型式和轉(zhuǎn)化型式。鉸鏈四桿機構(gòu)的運動特性和傳力特性：四桿機構(gòu)具有曲柄的條件、從動件的急回運動特性、傳動角和壓力角。3.圖解法設計鉸鏈四桿機構(gòu)。典型例題已知lBC=100mm,lCD=70mm,lAD=50mm，AD為固定件。（1）如果該機構(gòu)能成為曲柄搖桿機構(gòu)，且AB為曲柄，求lAB的值；（2）如果該機構(gòu)能成為雙曲柄機構(gòu)，求lAB的值；（3）如果該機構(gòu)能成為雙搖桿機構(gòu)，求lAB的值。解：這是一個需要靈活運用曲柄存在條件的題目。

（1）如果能成為曲柄搖桿機構(gòu)，則機構(gòu)必須滿足桿長條件，且AB為最短桿。則有 lAB+lBC≤lCD+lAD

代入各桿長度值，得

lAB≤20mm（2）如果能成為雙曲柄機構(gòu)，則應滿足桿長條件，且桿AD為最短桿。則1）若BC為最長桿，即lAB

≤100mm，則

lBC+lAD≤lAB

+lCD

lAB

≥80mm

所以80mm≤lAB≤100mm2）若AB為最長桿，即lAB

≥100mm，則lAB+lAD≤lBC

+lCDlAB≤120mm

所以100mm≤lAB≤120mm

將以上兩種情況進行分析綜合后，lAB的值應在以下范圍內(nèi)選取，即80mm≤lAB≤120mm(3)若能成為雙搖桿機構(gòu)，則應分兩種情況分析。第一種情況：機構(gòu)各桿件長度滿足桿長條件，但以最短桿的對邊為機架；第二種情況：機構(gòu)各桿件長度不滿足桿長條件。在本題目中，AD已選定為固定件，則第一種情況不存在。下面就第二種情況進行分析。

1）當lAB<50mm，AB為最短桿，BC為最長桿lAB

+lBC

>lCD+lAD

lAB>20mm

即20mm<lAB

<50mm2)當lAB∈[50，70）以及l(fā)AB∈[70，100)時，AD為最短桿，BC為最長桿，則lAD+lBC>lAB+lCD

lAB<80mm

即50mm≤lAB<80mm3）當lAB>100時，AB為最長桿，AD為最短桿，則lAB

+lAD

>lBC+lCDlAB>120mm

另外，AB增大時，還應考慮到，BC與CD成伸直共線時，需構(gòu)成三角形的邊長關(guān)系，即 lAB<(lBC+lCD

)+lADlAB<220mm

則120mm<lAB<220mm

綜上可得lAB的取值范圍為：（20，80）U（120，220）基本要求

1.了解凸輪機構(gòu)的類型及各類凸輪機構(gòu)的特點。2.掌握從動件幾種常用運動規(guī)律的特點和適用場合。3.熟練掌握并靈活運用反轉(zhuǎn)法原理，學會根據(jù)這一原理設計各類凸輪的廓線。§4凸輪機構(gòu)學習內(nèi)容1.凸輪機構(gòu)的組成、特點、類型和適用場合。2.基本概念：基圓、基圓半徑、推程、升程、遠休止角、推程運動角、回程、回程運動角、近休止角3.幾種從動件常用運動規(guī)律特點和適用場合。4.凸輪機構(gòu)壓力角與作用力和凸輪機構(gòu)尺寸的關(guān)系，滾子半徑的選擇。5.反轉(zhuǎn)法設計凸輪輪廓。典型例題基本要求

1.了解齒輪傳動的類型及特點。

2.理解齒廓嚙合基本定律。3.了解漸開線的形成過程，掌握漸開線的性質(zhì)、漸開線齒廓的嚙合特性。

4.掌握漸開線標準齒輪各部分名稱和幾何尺寸計算，掌握漸開線齒輪正確嚙合和連續(xù)傳動條件。5.了解范成法切齒的基本原理和根切現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，以及不發(fā)生根切的條件，變位齒輪的基本概念。6.掌握齒輪的失效形式及設計準則，了解齒輪材料和精度。

7.掌握斜齒輪與直齒輪受力及設計的異同點。8.掌握錐齒輪的受力?！?齒輪傳動學習內(nèi)容1.漸開線的性質(zhì)

漸開線是研究漸開線齒輪機構(gòu)的基礎(chǔ)，只有牢固掌握才能正確理解一對漸開線齒廓的嚙合特性和輪齒嚙合過程。2.易混淆的概念

法向齒距與基圓齒距、分度圓與節(jié)圓、壓力角與嚙合角

3.齒廓嚙合基本定律：兩齒廓在任一位置嚙合接觸時，過接觸點所作的兩齒廓的公法線必通過節(jié)點C，它們的傳動比等于連心線O1O2被節(jié)點C所分成的兩條線段的反比。4.漸開線標準齒輪正確嚙合條件、無側(cè)隙嚙合條件、連續(xù)傳動條件。5.范成法加工齒輪的基本原理。6.根切現(xiàn)象的原因及其避免。7.平行軸斜齒輪：特點、正確嚙合條件、幾何參數(shù)關(guān)系、重合度、當量齒數(shù)。8.直齒輪和斜齒輪傳動的設計準則，設計步驟、參數(shù)選擇。9.直齒輪、斜齒輪和錐齒輪的受力分析。典型例題

已知一對直齒圓柱標準齒輪：z1=22,z2=33,a=20o,m=2.5mm,ha*=1,c*=0.25,求這對齒輪作無側(cè)隙嚙合時的中心距和節(jié)圓半徑。解：由于這對齒輪為標準齒輪，所以當它們作無側(cè)隙嚙合傳動時，其中心距等于標準中心距。則

已知在某二級斜齒圓柱齒輪傳動中，1輪為主動輪，3輪的螺旋線方向和轉(zhuǎn)動方向如題31圖所示。為了使Ⅱ軸軸承上所承受的軸向力抵消一部分，試確定各輪的螺旋線方向及各輪軸向力Fa1、Fa2、Fa3、Fa4的方向，并將其標在圖中?；疽?/p>

1.了解各類輪系的組成和運動特點，會判斷一個已知輪系屬于何種輪系。2.熟練掌握各種輪系傳動比的計算方法，會確定主、從動輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系?！?輪系學習內(nèi)容輪系的類型：定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系。傳動比計算方法。定軸輪系：周轉(zhuǎn)輪系：3.轉(zhuǎn)向（正負號）判斷典型例題

如圖所示輪系中，已知各輪的齒數(shù)，z1=48,z2=48,z2'=18,z3=24。又n1=250r/min，n3=100r/min轉(zhuǎn)向如圖所示。試求系桿的轉(zhuǎn)速nH的大小和方向。解：這是一個由錐齒輪所組成的周轉(zhuǎn)輪系。先計算其轉(zhuǎn)化機構(gòu)的傳動比。式中，齒數(shù)比前的"-"號表示在該輪系的轉(zhuǎn)化機構(gòu)中，齒輪1，3的轉(zhuǎn)向相反。將已知值代入上式，由于輪1、3的實際轉(zhuǎn)向相反，故一個取正值，一個取負值，則解該式可得nH=50r/min計算結(jié)果為正，表明系桿H的轉(zhuǎn)向與齒輪1相同，與齒輪3相反。已知各輪齒數(shù)為：z1=15。z2=25，，z3=60，運動從1輪輸入，n1=200r/min，轉(zhuǎn)向如圖所示，n3=50r/min，轉(zhuǎn)向與n1相同，試求系桿H的轉(zhuǎn)速nH的大小和方向。基本要求

1.了解蝸桿傳動的特點及分類。2.掌握蝸桿傳動的幾何參數(shù)的計算、選擇方法3.掌握進行蝸桿傳動的力分析、強度計算4.了解蝸桿傳動的熱平衡原理和計算方法§8蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)學習內(nèi)容正確嚙合條件（ma1=mt2=m

a1=

t2=

=）、傳動比、直徑系數(shù)、導程角，幾何尺寸計算。受力分析：大小和方向。3.設計準則及強度計算4.效率：熱平衡計算：如下右圖所示的蝸桿傳動中，蝸桿為主動件，蝸桿蝸輪螺旋線為左旋，蝸桿轉(zhuǎn)向如圖示。試在圖中畫出蝸輪轉(zhuǎn)向及蝸桿蝸輪在嚙合點處的圓周力Ft1、Ft2及軸向力Fa1、Fa2。n1典型例題基本要求

1.熟悉普通V帶的結(jié)構(gòu)、標準、張緊方法和裝置2.掌握帶傳動的工作原理、受力情況、彈性滑動、打滑3.掌握V帶傳動的失效形式、設計準則、參數(shù)選擇、設計方法4.了解鏈傳動鏈傳動的工作情況——運動不均勻性分析；滾子鏈傳動的設計計算方法；主要參數(shù)選擇了解鏈傳動的布置、張緊和潤滑等。§9撓性機構(gòu)學習內(nèi)容受力分析、應力分析。彈性滑動和打滑產(chǎn)生原因與區(qū)別。3.失效形式及設計準則4.強度計算：步驟

7.計算帶的根數(shù)z2.根據(jù)n1、Pca選擇帶的型號3.確定帶輪基準直徑D1、D2帶輪愈小，彎曲應力愈大，所以D1≥Dmin

D2=i

D1(1–ε)，圓整成標準值具體步驟1.確定計算功率

Pca＝KAP工況系數(shù)，查表4.驗算帶速v(v＝5～25m/s)N5.確定中心距a及帶基準長度Ld6.驗算主動輪的包角α1NNY8.確定初拉力

F09.計算軸上的壓力

FQ根據(jù)圖套表上基準長度10.帶輪結(jié)構(gòu)設計

z≥10？

基本要求

1.掌握軸按載荷的分類及特點2.掌握軸的結(jié)構(gòu)設計方法、熟悉軸上零件的軸向和周向定位方法，明確軸的結(jié)構(gòu)設計中應注意的問題3.掌握軸的強度計算方法4.了解軸的剛度計算方法、臨界轉(zhuǎn)速概念§10軸學習內(nèi)容軸按載荷分類：心軸、轉(zhuǎn)軸、傳動軸。結(jié)構(gòu)設計：定位、裝拆、固定、受力。3.強度計算方法:按扭轉(zhuǎn)強度計算:按彎扭合成計算:

結(jié)構(gòu)示例：結(jié)構(gòu)改錯基本要求

1.掌握螺紋的形成原理與主要參數(shù)2.掌握螺旋副的受力、效率和自鎖條件3.熟悉螺紋連接的基本類型、預緊和防松4.掌握螺紋連接的強度計算5.掌握鍵連接的類型和普通平鍵聯(lián)接的強度計算§11聯(lián)接學習內(nèi)容螺紋參數(shù)：d

、d1、d2

、P、S

、λ

、α、β

。效率：自鎖條件：3.聯(lián)接的基本類型，預緊和防松方法。4.強度計算：軸向載荷和橫向載荷5.鍵連接類型、工作原理、平鍵聯(lián)接的失效形式和強度計算

問：常用螺紋的類型主要有哪些？哪些螺紋主要用于聯(lián)接？哪些螺紋主要用于傳動？問：螺紋聯(lián)接的基本類型有哪些？問：螺紋聯(lián)接設計時均已滿足自鎖條件，為什么設計時還必須采取有效的防松措施？問：橫向載荷作用下的普通螺栓聯(lián)接與鉸制孔用螺栓聯(lián)接兩者承受橫向載荷的機理有何不同？問：承受預緊力F0和工作拉力F的緊螺栓聯(lián)接，螺栓所受的總拉力F2是否等于F0+F？為什么？問：對于緊螺栓聯(lián)接，其螺栓的拉伸強度條件式中的系數(shù)1.3的含義是什么？思考題基本要求

1.掌握聯(lián)軸器和離合器的作用和區(qū)別2.了解聯(lián)軸器的分類和常用類型。3.了解離合器的常用類型§12聯(lián)軸器和離合器基本要求

1.熟悉滾動軸承的代號、正確地選擇滾動軸承的類型2.掌握滾動軸承的壽命計算3.正確進行滾動軸承組合設計4.了解滑動軸承的特點、應用場合、潤滑5.熟悉滑動軸承的典型結(jié)構(gòu)、軸瓦材料及其選用原則6.掌握非液體潤滑滑動軸承的設計原理及設計方法§13軸承學習內(nèi)容滾動軸承分類：向心軸承和推力軸承

。代號：基本代號、后置代號類型選擇考慮因素壽命計算:概念、公式當量動載荷：計算方法（深溝球軸承、角接觸軸承、圓錐滾子軸承）滑動軸承分類、結(jié)構(gòu)形式、材料非液體摩擦滑動軸承計算：設計準則：維持邊界膜不遭破壞進行條件性計算。主要進行壓強p