机械设计基础总复习.

机械设计基础总复习这门课是研究机械的组成原理，机械运动学和动力学以及组成机械的通用零件设计的学科。主要的内容有：(1)几种常用机构(平面连杆、凸轮、间歇运动、带轮、齿轮等)的组成形式、运动特性和选用原则。(2)机械效率、运动副摩擦、调速与平衡等动力学的基本知识。(3)通用零件的工作原理、材料结构、设计计算、选用维护等知识。第一章绪论一、机械在工程上，常把机器和机构统称为机械。从运动学看。机器和机构间无区别。机器的三个特征是：1）多种构件的组合；2）各构件间有确定的相对运动；3）能完成有效的机械功或变换机械能。二、构件和零件构件是运动的单元，零件是制造的单元。三、机构运动简图：按比例画图。机构示意图：不按比例画图。四、运动副两个构件间直接接触，且具有确定的相对运动的联接称为运动副。转动副和移动副各自的运动特点。五、机构自由度平面机构具有确定运动的条件是：原动件数必须等于机构的自由度。机构的自由度必须大于零才能够运动。计算机构自由度时需要注意：复合绞链、局部自由度、虚约束等三个问题。要求会找会算。六、机械制造材料常用的有钢、铸铁、有色金属和非金属。钢材的抗拉强度与碳含量有关。机械零件材料选择时，应考虑到使用性、工艺性、经济性等三方面的要求。七、热处理常用的方法有退火、正火、淬火及回火等、高温回火也叫调质，退火可降低钢的硬度。还有表面热处理，常用的表面热处理方法有表面淬火和化学热处理两种。八、许用应力作机械零件强度计算时选择许用应力通常有两种方法：1.查表法；2.部分系数法。第二章平面四杆机构一、铰链四杆机构的三种基本形式是：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。它们的演化类型。应始终将此曲柄摇杆机构看作是运动的，它有两个极限位置C1C2，相应有摇杆的摆角ψ和极位夹角θ。故有：AC1＝l3－l2，AC2＝l3+l2二、曲柄摇杆机构中，曲柄是最短构件；曲柄为主动件时，摇杆可能有急回运动，曲柄摇杆机构有无急回运动取决于是否有极位夹角。极位夹角极位夹角摇杆为主动件时，从动曲柄会出现死点位置。增大机构的传动角,可提高传力性能。11180KK10K时，三、曲柄存在条件（格氏条件）：两条。根据格拉霍夫条件判断相邻两构件间相互转动的角度范围；取不同构件为机架，可形成不同的运动机构。四、摆动导杆机构中，极位夹角等于导杆的摆角，传动角等于90º。五、平面四杆机构的功能：(1)实现要求的运动规律，如内燃机中的活塞→曲轴；(2)利用连杆曲线上某一点，实现所需的运动轨迹，如鹤式起重机的变幅机构。第三章凸轮机构和常用间歇运动机构一、平面四杆机构与凸轮机构的特点比较：1.平面四杆机构中所有的运动副都是低副，即面接触，所承受的应力较小，有利于润滑和减少磨损，故能传递较大的载荷。而凸轮机构正相反。2.凸轮机构能较精确地实现预定的运动规律，且结构简单、紧凑。而平面四杆机构正相反。二、凸轮机构中常用从动件为：尖端从动件、滚子从动件和平底从动件。正确地设计凸轮轮廓，可使从动件实现预定的运动规律。三、从动件的运动规律：从动件加速度突变趋于无穷大时产生的冲击为刚性冲击；加速度发生有限突变时引起的冲击为柔性冲击。从动件加速度始终保持连续变化（如正弦加速度运动），既可避免刚性冲击又可避免柔性冲击。等速运动时，将出现刚性冲击；余弦加速度运动（简谐运动）和等加速等减速运动规律时，将出现柔性冲击。四、常用间歇运动机构有：1.棘轮机构2.槽轮机构3.不完全齿轮机构4.凸轮式间歇运动机构。槽轮机构中，主动件是拨盘，从动件是槽轮。槽轮机构的径向槽数应大于或等于3，运动特性系数必须小于1。五、凸轮机构的压力角：从动件运动方向和受力方向之间所夹的锐角称为凸轮机构的压力角。当压力角增大时，机构传力性能变差，甚至会发生自锁。增大凸轮基圆半径能够减小机构的压力角。第四章螺纹一、螺纹联接的基本类型有：1.螺栓联接：广泛用于被联接件不太厚，并能从联接两边进行装配的场合。2.双头螺柱联接：用于被联接件之一太厚不便穿孔，需经常装拆而又不能采用螺栓联接的场合。3.螺钉联接：用于被联接件之一较厚且不经常装拆的场合。4.紧定螺钉联接：用于固定两零件之间的相对位置，受力不大的场合，多用于轴与轴上零件的联接。机械中经常使用的是右旋螺纹。二、螺旋副的效率：效率η与螺纹升角λ和当量摩擦角ρv有关，而由此可见，λ越大，效率越高，多线螺纹多用于传动；，效率越低，普通螺纹主要用于联接，梯形螺纹主要用于传动。当λ≤ρv时，螺旋副自锁。)(vtgtg2/Cosfarctgva三、拧紧螺母需克服螺纹阻力矩：拧紧螺母需克服螺母支撑面摩擦力矩：2)(22021dtgFdFTvQtmQrFfT022四、联接计算1.松联接2.受横向载荷的紧联接式中将拉应力增大30％的原因是考虑在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是拉力和扭矩的复合作用。][421dFQ][3.142100dFSFfknFQvQ3.受轴向载荷的紧联接][3.1421dFFFFQvQrQQ紧密性变载荷静载荷QQrQQrQQrFFFFFF)8.15.1()16.0()6.02.0(第五章带传动和链传动一、带传动的类型：按带的剖面形状分为：V带、平型带和圆形带传动。二、带传动的主要失效形式是带在带轮面上的打滑和带的疲劳损坏。应力较大和变化频率较高时，将易疲劳损坏。普通V带传动的设计计算准则是：保证传动不打滑并使带具有一定的疲劳强度或使用寿命。三、打滑与弹性滑动：打滑是由于过载引起带在带轮上的全面滑动，即当圆周力大于带与带轮接触面间最大摩擦力的总和时，带就会出现打滑。打滑会加剧带的磨损，使带损坏、传动失效，但能有过载保护。弹性滑动是因带的弹性和带在带轮两边的拉力差引起的。弹性滑动是不可避免的，会引起速度损失或传动比不恒定。带的传动比：)1(1221ddnni四、带的传动：增大小带轮包角，可提高带的传动能力。带传动的最大有效圆周力随预紧力的增大而增大，随小带轮包角的增大而增大，随摩擦系数的增大而增大，随带速的增加而减小。V带传动工作时，带与带轮轮槽接触的是带的两侧面。)1(1221fteSSSF五、小带轮：小带轮的最小直径d1取决于带的型号，d1小，带弯曲应力大，影响带的能力和寿命。普通V带在小带轮为主动轮时，带的最大应力发生在带进入小带轮处。六、链的种类：常用的传动链有套筒滚子链和齿形链两种。链传动效率高，但无过载保护。七、链传动：当主动链轮等速转动时，链与从动链轮均作周期性变速运动。链传动的速度不均匀性是由于链与链轮啮合时的多边形效应引起的。可通过增加链轮齿数、减小链节距或降低链速来减轻这种不均匀性。八、链的齿数、节距与传动比：小链轮的最少齿数一般是根据链速来确定的，链速越高，传动时的冲击和噪声越大。两链轮的齿数比等于链传动的平均传动比。在满足传递功率的前提下，应尽量选取较小的链节距。中心距a＝（30-50）P。第六章齿轮传动一、齿轮的类型二、齿廓啮合基本定律：两轮齿廓不论在何处接触，过接触点的公法线必须与两轮的连心线交于一定点。齿轮传动最基本的要求是其瞬时传动比应保持恒定。渐开线齿廓能满足啮合的基本定律，一对渐开线齿轮齿廓啮合点的公法线即为其啮合线。渐开线上各点的压力角不相等，离基圆越远，压力角越大，基圆上的压力角等于零。渐开线齿轮的可分性。三、主要尺寸参数：外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的几何尺寸，表7-2。分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、模数、分度圆上齿距、中心距。注意：分度圆非节圆，压力角非啮合角，传动比121221zzddnni四、传动条件：一对渐开线直齿圆柱标准齿轮正确啮合的条件为：1.模数相等；2.压力角相等。只要就能正确啮合。实际啮合线长度与基圆齿距的比值称为齿轮的重合度。连续传动条件是：实际啮合线长度大于或至少等于齿轮的法线齿距，即重合度。12211CosmCosm四、齿轮轮齿的失效形式及其主要原因是：（1）轮齿折断：受循环弯曲应力作用在齿根部位疲劳折断或过载引起折断；（2）齿面疲劳点蚀：受循环接触应力作用，产生疲劳裂纹，裂纹扩展致使表层金属脱落；齿面的接触疲劳强度设计准则是以不产生疲劳点蚀破坏为前提建立起来的。（3）齿面磨损：齿面间存在相对滑动，载荷作用下使齿面间磨损，齿厚变薄；（4）齿面胶合：在高速重载下，齿面间压力很大，速度高，产生高温，金属表面直接接触而熔粘在一起，随着齿面间的相对滑动，表层材料被撕落而留下沟痕；（5）塑性变形：因屈服产生塑性形变，使齿面或齿体产生塑性变形。五、齿轮的最少齿数：用范成法加工齿轮，当被加工齿轮齿数较少时，将会发生根切现象。为了避免根切，所以应限制齿轮的最少齿数：通常取20-40齿。m小，节约材料和工时，不小于1.5—2mm。2*min2SinhZa六、直齿圆柱齿轮受力：大小：方向CosFFtgFFdTFtntrt总力112七、斜齿圆柱齿轮的法面模数mn与端面模数mt的关系式为：斜齿轮基圆柱上的螺旋角不等于分度圆柱上的螺旋角。斜齿圆柱齿轮受力方向分析，特别是轴向力方向与斜齿旋向的关系。costnmm八、直齿圆锥齿轮：轴交角∑=90°的齿轮传动比和节圆锥角之间的关系为：直齿圆锥齿轮受力方向分析，轴向力方向总是指向轮的大端。12122112ctgtgddnni由于锥齿轮大端尺寸最大，为了计算和测量的方便，同时也为了便于估计传动的外形尺寸，因此锥齿轮的各项参数和几何尺寸计算均以大端为准。第七章蜗杆传动一、蜗杆传动：仅介绍了两交错轴间的普通圆柱蜗杆传动，在主平面内，蜗杆传动的啮合情况相当于渐开线齿轮与齿条啮合。蜗杆的导程角（即升角）与蜗轮螺旋角相等，同为右旋或左旋。二、蜗杆传动的正确啮合条件是：1）在中间平面上蜗杆与蜗轮的模数相等，2）在中间平面上蜗杆与蜗轮的压力角相等,3）蜗杆的导程角γ与蜗轮的螺旋角大小相等、旋向相同。三、蜗杆传动比要比齿轮大，单级蜗杆传动就可得到很大的传动比，其传动比不等于蜗轮蜗杆的节圆直径之比。1212122211,ddtgddzzimdztgmdz则得传动比，因四、尺寸参数：标准普通圆柱蜗杆传动的尺寸参数见表7-8，与圆柱直齿轮比，d1不同，hf不同，hf=1.2，当然a也不同，其它相同。)(11tgzqmqd五、蜗杆传动的主要失效形式是磨损和胶合。传动过程中发热量大，通常要采取散热措施。六、受力分析：蜗杆受力方向分析，特别是轴向力的方向。tgFFFdTFFnPTdTFFtrrtata22122211112295502第八章轮系一、轮系的分类：轮系通常分为定轴轮系和行星轮系（周转轮系）两种，概念要清楚，会判断，而行星轮系又可分为差动轮系和简单行星轮系两种。二、定轴轮系的传动比注意，惰轮齿数在式中不予考虑。惰轮系：主动轮齿数连乘积从动轮齿数连乘积mknni)1(111zznnikk三、行星轮系传动比：行星轮系的转化轮系是定轴轮系，将其转化轮系传动比按定轴轮系的方法作计算：差动轮系：若为简单行星轮系，又有：注意：式中转速n往里代数时，应根据转向带正负号。主动轮齿数乘积从动轮齿数乘积mHkHHknnnni)1(11HH1kii11上式只适用于圆锥（或蜗杆）行星轮系中轴线重合的中心轮之间或中心轮与系杆之间，但对行星轮不适用，因它不与中心轮平面平行。但45252445zznnnniH43232443zznnnniH计算混合轮系时，首先应将各个行星轮系和定轴轮系正确地分解，并分别列出这些轮系的传动比计算式，然后综合到一起，算出总传动比。第九章轴一、轴的分类：轴按承载情况可分为转轴、心轴、传动轴三类。心轴：只受弯矩。转轴：既受弯矩，又受转矩。传动轴：以受转矩为主，或同时受很小的转矩。对于实际使用的轴要能判断是属于哪一类的轴。二、轴的形状多呈阶梯形，失效形式常为疲劳损坏。按转矩计算轴径公式d应作为轴上最细部位直径，A取决于轴材料的许用扭剪应力。3nP