自考机械设计基础重点

-1-机械设计基础复习第一部分机械原理第一章平面机构组成原理及其自由度分析１机构是一种具有确定运动的认为实物组合体。机构的组成要素是构件和运动副。２零件与构件的区别：零件是加工单元体，而构件是运动单元体。３面接触的运动副称为低副，点或线接触的运动副称为高副。根据组成平面低副的相对运动性质又可将其分为转动副和移动副。４每个转动副或移动副都引入二个约束；每个高副都引入一个约束。５机构运动简图：用国标规定的简单符号和线条代表运动副和构件，(读懂)并按一定的比例尺表示机构的运动尺寸，绘制出机构的简明图形称为机构运动简图。６机构运动简图绘制步骤中注意：选择适当的长度比例尺l（l＝实际尺寸（ｍ）/图示长度（mm））,该比例尺与制图中的比例正好相反。7平面机构自由度计算公式（重点）：（见P14例1.1.13）HLPPnF23F－平面机构的自由度；ｎ－活动构件数（不包括机架）；PL－低副数；PH－高副数。8机构具有确定运动的条件：机构原动件数＝机构的自由度Ｆ。9复合铰链：k个构件在同一处组成复合转动副，则其转动副数为（k-1）个。10局部自由度：点或线接触的运动副，如凸轮副、齿轮副等。11虚约束；重复的约束，只需记住简单的几种形式。12高副低代：以低副来代替高副。通常用一构件两低副来代替一个高副或简称为一杆两低副。这部分参考书上练习题P20题1.1.3。（b）（c）第二章平面连杆机构１平面四杆机构中最基本的型式――铰链四杆机构，即所有运动副都为转动副。２铰链四杆机构根据两连架杆是曲柄还是摇杆分为三种基本形式：曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构。３铰链四杆机构中相邻两构件作整圈转动的条件：①此两构件中必有一２构件是最短构件；②该最短构件与最长构件的长度之和应小于或等于其余两构件长度之和，即21maxmin余余llll４铰链四杆机构的类型及其判别条件：（重点）条件21maxmin余余llll21maxmin余余＞llll类型机架最短杆双曲柄机构双摇杆机构最短杆的邻杆曲柄摇杆机构最短杆的对面杆双摇杆机构５平面四杆机构的急回特性：在四杆机构中摇杆回程的平均速度大于工作行程的平均速度的这种性质称为急回特性。急回特性的大小用行程速比系数K表示：180180K或11180KK，－极位夹角，指摇杆处于两个极限位置时，对应的曲柄所在的两个位置之间所夹的锐角。极位夹角越大，K值也越大。６具有急回特性的机构类型：曲柄摇杆机构、偏置的曲柄滑块机构（重点画极限位置）、摆动导杆机构等。-2-而对心曲柄滑块机构不具有急回特性。７机构压力角与传动角：压力角指BC杆对Ｃ点作用力方向与Ｃ点绝对速度方向之间夹的锐角。此时AB杆为主动件，CD杆为从动件。压力角的余角称为传动角。越小，就越大，机构的传力性能就越好；反之，越大，就越小，机构的传力越费力，传动效率越低。-3-在机构设计中规定压力角的最大值[]或传动角的最小值[]，即≤[]或≥[]，以确保机构的传动性能。所以只要找出机构中最大的压力角max或者最小的传动角min。当max为钝角时，180°－max为最小的传动角。曲柄滑块机构的最小传动角位置见P32图1.2.33。第三章凸轮机构１凸轮机构组成：由凸轮、从动件、机架三个构件组成。2对心：指从动件的导路方向通过凸轮的回转中心。3基圆：以凸轮轮廓最小向径0r为半径所作的圆。4升程：从动件最低位置与最高位置之间的距离，是常量。5位移：从动件在任一位置到基圆处轮廓的距离，是变量，随着凸轮转动周期性变化。6凸轮机构的压力角：从动件导路方向与凸轮上接触点法向方向之间所夹的锐角。同样压力角越小传力特性越好。〕7压力角与凸轮基本尺寸之间的关系；在给定运动规律后，基圆半径0r越大，压力角越小。8本章练习题P59题1.3.7。第四章齿轮机构及其设计计算１传动比公式；1212'1'212212112bbrrrrrrZZnni;'1r、'2r－相互啮合两齿轮节圆半径；1r、2r－两齿轮分度圆半径；1br、2br－两齿轮基圆半径。２节点：过两齿轮啮合点作公法线nn与连心线O1O2交于P点.,该点成为节点；以O1、O２为圆心，O1P、O2P为半径所作的两个相切的圆称为节圆。3节圆与分度圆的区别；只有当一对齿轮相互啮合传动时，才有节圆，单个齿轮不存在节圆。外啮合齿轮的中心矩'a恒等于两轮节圆半径之和，即'a≡'1r＋'2r。分度圆是指齿轮中具有标准模数、标准压力角的那个圆，它是计算齿轮其他尺寸的基准；只要齿数和模数确定了，齿轮的分度圆半径就确定了。其计算公式为2/mZr。单个齿轮上的参数，有齿顶圆、齿根圆、分度圆和基圆；无节圆；只有当一对齿轮啮合时，才有节点和节圆，节圆直径和半径分用'd和'r表示。只有当一对啮合齿轮的实际中心矩等于标准中心矩时，啮合角等于分度圆压力角，两节圆半径才分别等于两分度圆半径，两节圆分别与两分度圆重合。当标准齿轮实际安装中心距'a大于标准中心矩a，即'aa时，为非标准安装。此时；节圆与分度圆分离'1r1r、'2r2r；啮合角大于分度圆压力角即'；顶隙大于mc；齿侧产生间隙。４渐开线：当一直线沿一圆周作相切纯滚动时，直线上任一点在该圆所在平面上展开的轨迹，称为该圆的渐开线。该圆称为基圆，半径为br。５渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆越大，渐开线越平直。６渐开线上压力角K；渐开线上某点法线方向与该点速度方向之间所夹的锐角。KbKrr/cos；式中：br－基圆半径，为Kr－渐开线上K点的向径。７渐开线方程：KKKinv。８渐开线啮合特性：①啮合线为两基圆的某一条内公切线，两基圆得而内公切线有两条，这条公法线是哪一条，取决于主动齿轮的转向。啮合线――两齿轮啮合点在齿轮传动过程中所走过的轨迹。②渐开线齿廓组成的齿轮具有可分性，可分性是指渐开线齿轮中心矩的变化不影响传动比。即两轮实际安装中心矩与设计中心矩稍有偏差，也不会改变原设计的传动比。９齿顶高系数ah和顶隙系数c，正常齿制，当1mmm时，ah＝１，c＝0.25。10标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算公式：（考过了）基本参数Z,m,a,ah,c名称符号公式齿数Z1122ZiZ模数m选取标准值（分度圆）压力角20-4-齿顶高系数ah正常齿制，ah＝１顶隙系数c正常齿制1mmm时，c＝0.25分度圆直径d11mZd，22mZd齿顶高ahmhhaa齿根高fhmchhaf)(齿顶圆直径ad,)2(2111mhZhddaaamhZhddaaa)2(2222齿根圆直径fd)22(2111chZhddaff，mchZhddaff)22(2222基圆直径bdcoscos111mZddb，,coscos222mZddb中心矩a)(2)(211221ZZmdda顶隙cmcc11直齿圆柱齿轮的正确啮合条件：2121mmm，即两相啮合的齿轮的模数和压力角分别相等。12无齿侧间隙啮合及标准安装：'2'1es或'1'2es。13一对标准直齿圆柱齿轮按标准中心矩安装时，分度圆必与节圆重合，且必满足无齿侧间隙啮合的几何条件，能实现无齿侧间隙啮合传动。14标准齿轮或零变位齿轮：刀具中线与被加工齿轮分度圆相切。15当ah＝１，20，17minZ，即不发生根切的最小齿数。计算题参考P80例题1.4.3。16斜齿轮的螺旋方向区分方法：将齿轮轴线竖起来观察，如齿的倾斜方向与轴线成右上方倾斜属于右旋螺旋。反之为左旋螺旋。17斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件：①两轮法面模数相等；②两轮法面压力角相等；③两轮分度圆圆柱面上螺旋角大小相等，外啮合两轮旋向相反；内啮合两轮方向相同。用公式表示：nnnmmm21nnn212118题1.4.9（做理论啮合线、节点、节圆）；19锥齿轮大端参数为标准值第五章轮系及其传动比计算１轮系分类：根据传动时各轮轴线相对机架的位置是否固定，分为定轴轮系和周转轮系。２定轴轮系：各齿轮轴线位置都是固定的，则这种轮系称为定轴轮系。３周转轮系：轮系在传动时，若其中至少有一个轮系的轴线相对于机架的位置不是固定的，而是绕另一轴线转动，则称为周转轮系。齿轮2兼有自转和公转，故称为行星轮；支撑行星轮2的轴线位置固定的构件H称为系杆；齿轮1和3绕固定轴线O1回转,且与行星轮相啮合，称为中心轮。图1.5.3周转轮系周转轮系按其自由度分为：当F=2时为差动轮系；当F=１时为行星轮系。４定轴轮系的传动比所有主动轮齿数的乘积所有从动轮齿数的乘积)'1(32143211KKKKZZZZZZZZi方向：-5-所有主动轮齿数的乘积所有从动轮齿数的乘积mWWi)1(51m——外啮合的次数按此公式计算结果为正则方向相同，反之相反。５周转轮系的传动比：采用运动倒置法（反转法）构件代号原角速度转化后角速度１1HH11２2HH22３3HH33ＨH0HHHH)'1(321432111)1(KKmHKHHKHHKZZZZZZZZi６P119例1.5.3：图示为一大传动比的减速器，Z1=100，Z2=101，Z2'=100，Z3=99求：输入件H对输出件1的传动比iH1解：1，3中心轮2，2'行星轮H行星架给整个机构（-WH）绕OO轴转动213223113)1(ZZZZ∵W3=0∴HHHiZZZZHHiZZZZWW13213211∴HHii131100100991011100001001009910111111HHii若Z1=991001Hi周转轮系传动比是计算出来的，而不是判断出来的。还有P120例1.5.4。７组合轮系传动比计算：参考P122例1.5.5和例1.5.6图见P114中图1.5.6。第六章和第七章考试不作要求第八章回转件的平衡１刚性回转件（变形很小的称为刚性件）分为静平衡和动平衡。根据回转件的轴向宽度b与其直径D的比值，将刚性换转件的不平衡状态分为静不平衡和动不平衡。对于宽径比2.0Db的盘状换转件，需进行静平衡设计；宽径比2.0Db的需进行动平衡设计。２要消除静不平衡回转件转动时所产生的惯性力，就必须改变质心的位置使其调整到回转中心上去。改变质心位置的最简单方法就是在回转件质心的回转平面上加上或减去一定质量。３回转件静平衡的条件是：分布在该转子回转平面内的各个偏心质量的惯性力或质径积的矢量和为零。参考P143页例题1.8.1.4动平衡的方法：在任选的两个平行平面内各加上或减去一个配重。这种重新分配回转件的质量，使该回转件的惯性力和惯性力距均为零的平衡称为回转件的动平衡。经动平衡的回转件一定静平衡，但静平衡的回转件不一定动平衡。第九章机械速度波动的调节１机械原动件角速度变化，即所谓机械速度波动，分为周期性速度波动和非周期性速度波动。２周期性速度波动：指大部分机械主轴在其主要工作阶段作变速稳定运转的情况。周期性速度波动的调节方法是在机械的回转构件上安装飞轮。３非周期性速度波动是指在机械稳定运转时期内，机器中驱动力与工作阻力或有害阻力突然变化，-6-使机械主轴的角速度突然增大或减小的这种情况。调节方法：采用调速器调节。４平均速度m和速度不均匀系数：2minmaxm，mminmax。５飞轮的转动惯量计算：][][90022mFnWJ，结论：当[W]与[]一定时，FJ与2mn成正比，所以为了减小飞轮转动惯量，最好将飞轮安装在机械的高速轴上。６飞轮的设计计算步骤：①根据已知阻力矩rM求驱动力矩dM，由于rdWW，则2)(drrMMSW；②计算1E△、2E△并作出能量指示图；③找出[W]，带入公式计算FJ。例题见书上P159例题1.9.1