《机械设计基础》第六版重点、复习资料讲解

1《机械设计基础》知识要点绪论；基本概念：机构，机器，构件，零件，机械第1章：1）运动副的概念及分类2）机构自由度的概念3）机构具有确定运动的条件4）机构自由度的计算第2章：1）铰链四杆机构三种基本形式及判断方法。2）四杆机构极限位置的作图方法3）掌握了解：极限位置、死点位置、压力角、传动角、急回特性、极位夹角。4）按给定行程速比系数设计四杆机构。第3章：1）凸轮机构的基本系数。2）等速运动的位移，速度，加速度公式及线图。3）凸轮机构的压力角概念及作图。第4章：1）齿轮的分类（按齿向、按轴线位置）。2）渐开线的性质。3）基本概念：节点、节圆、模数、压力角、分度圆，根切、最少齿数、节圆和分度圆的区别。4）直齿轮、斜齿轮基本尺寸的计算；直齿轮齿廓各点压力角的计算；m=p/π的推导过程。5）直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮的正确啮合条件。第5章：1）基本概念：中心轮、行星轮、转臂、转化轮系。2）定轴轮系、周转轮系、混合轮系的传动比计算。第9章：1）掌握：失效、计算载荷、对称循环变应力、脉动循环变应力、许用应力、安全系数、疲劳极限。了解：常用材料的牌号和名称。第10章:1）螺纹参数d、d1、d2、P、S、ψ、α、β及相互关系。2）掌握：螺旋副受力模型及力矩公式、自锁、摩擦角、当量摩擦角、螺纹下行自锁条件、常用螺纹类型、螺纹联接类型、普通螺纹、细牙螺纹。3）螺纹联接的强度计算。第11章:1）基本概念：轮齿的主要失效形式、齿轮常用热处理方法。2）直齿圆柱齿轮接触强度、弯曲强度的计算。3）直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮的作用力（大小和方向）计算及受力分析。第12章:1）蜗杆传动基本参数：ma1、mt2、γ、β、q、Pa、d1、d2、VS及蜗杆传动的正确啮合条件。2）蜗杆传动受力分析。第13章:1）掌握：带传动的类型、传动原理及带传动基本参数：d1、d2、Ld、a、α1、α2、F1、F2、F02）带传动的受力分析及应力分析：F1、F2、F0、σ1、σ2、σC、σb及影响因素。3）弹性滑动与打滑的区别。4）了解：带传动的设计计算。第14章:1）轴的分类（按载荷性质分）。2）掌握轴的强度计算：按扭转强度计算，按弯扭合成强度计算。第15章:1）摩擦的三种状态：干摩擦、边界摩擦、液体摩擦。第16章:1）常用滚动轴承的型号。2）向心角接触轴承的内部轴向力计算，总轴向力的计算。滚动轴承当量动载荷的计算。滚动轴承的寿命计算。第17章:1）联轴器与离合器的区别第一章平面机构的自由度和速度分析1、自由度：构件相对于参考系的独立运动称为自由度。2、运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。构件组成运动副后，其运动受到约束，自由度减少。23、运动副按接触性质分：低副和高副。⑴低副：两构件通过面接触组成的运动副称为低副。①转动副：组成运动副的两构件只能在平面内相对转动，这种运动副称为转动副，或称铰链。②移动副：组成运动副的两构件只能沿某一轴线相对移动，这种运动副称为移动副。⑵高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。4、机构中构件的分类：⑴固定构件（机架）——用来支承活动构件（运动构件）的构件。⑵原动件（主动件）——运动规律已知的活动构件。⑶从动件——机构中随原动件运动而运动的其余活动构件。5、平面自由度计算公式——HLPPnF236、机构具有确定运动的条件机构自由度F0，且F等于原动件数7、自由度计算注意事项⑴复合铰链——两个以上构件同时在一处用转动副相连接。K个构件汇交而成的复合铰链具有（K-1）个转动副。⑵局部自由度——与输出构件运动无关的自由度。⑶虚约束——重复而对机构不起限制作用的约束。8、速度瞬心——两刚体上绝对速度相同的重合点瞬心数——2)1(KKN9、三心定理——作相对平面运动的三个构件共有三个瞬心，这三个瞬心位于同一直线上。作业：1-5，6，7，8，9，10，11，12第二章平面连杆机构1、定义：平面连杆机构是由若干构件用低副（转动副、移动副）连接组成的平面机构。2、铰链四杆机构全部用转动副相连的平面四杆机构称为平面铰链四杆机构。机构的固定构件称为机架；与机架用转动副相连接的构件称为连架杆；不与机架直接连接的构件称为连杆；与机架组成整转副的连架杆称为曲柄；与机架组成摆动副的连架杆称为摇杆铰链四杆机构的三种基本型式：曲柄摇杆机构；双曲柄机构；双摇杆机构3、铰链四杆机构有整转副的条件①最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和②整转副是由最短杆与其邻边组成的选择哪一个杆为机架判断是否存在曲柄：①取最短杆为机架时，机架上由两个整转副，故得双曲柄机构；②取最短杆的邻边为机架时，机架上只有一个整转副，故得曲柄摇杆机构；③取最短杆的对边为机架时，机架上没有整转副故得双摇杆机构4、*急回特性行程速度变化系数K、极位夹角，越大，K越大，急回运动的性质也越显著。*180°11KK5、压力角与传动角作用在从动件上的驱动力F与该力作用点绝对速度cv之间所夹的锐角称为压力角；压力角的余角称为传动角。压力角越小，传动角越大，有效分力就越大，机构传力性能越好。传动角min的下限：min40°。用来衡量机构的传力性能。36、死点位置：机构的传动角为零的位置称为死点位置。7、按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构曲柄摇杆机构：已知条件：摇杆长度3l、摆角和行程速度变化系数K设计步骤图2-27（P33）⑴由给定的行程速度变化系数K，求出极位夹角⑵任选固定铰链中心D的位置，由摇杆长度3l和摆角，作出摇杆两个极限位置DC1和DC2⑶连接1C和2C，并作MC1垂直于21CC⑷作NCC21=90°-，NC2与MC1相交于P点，21PCC⑸作△21CPC的外接圆，在此圆周（弧21CC和弧EF除外）上任取一点A作为曲柄的固定铰链中心。连1AC和2AC，因同以圆弧的圆周角相等，故2121PCCACC⑹因极限位置处曲柄与连杆共线，故1AC=2l-1l，2AC=2l+1l，从而得到曲柄长度1l=（2AC-1AC）/2，连杆长度2l=（2AC+1AC）/2。由图得AD=4l作业：2-1，3，6，7，10第三章凸轮机构1、凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。2、凸轮分类按形状：盘形凸轮；移动凸轮；圆柱凸轮按从动件的型式：尖顶从动件；滚子从动件；平底从动件3、*从动件运动规律（图3-5）推程：当凸轮以等角速顺时针方向回转时，从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定运动规律由离回转中心最近位置A到达最远位置'B，这个过程称为推程。推程运动角：与推程对应的凸轮转角远休止角：当凸轮继续回转s时，以O点为中心的圆弧BC与尖顶相作用，从动件在最远位置停留不动，s称为远休止角。回程：凸轮继续回转‘时，从动件在弹簧力或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置，这个过程称为回程，‘称为回程运动角。近休止角：凸轮继续回转's时，以O点为中心的圆弧DA与尖顶相作用，从动件在最近位置停留不动，'s称为近休止角。4、刚性冲击：从动件推程作等速运动，运动开始和终止时，速度和加速度产生巨大突变，由此产生的巨大惯性力导致的强烈冲击称为刚性冲击。柔性冲击：简谐运动在运动开始和终止时，加速度的变化量和产生的冲击都是有限的，这种有限冲击称为柔性冲击。5、①等速运动：位移图为斜直线，速度线图为水平直线，因从动件速度突变，适合强大冲击力，刚性冲击，不宜单独使用。②简谐运动：点在圆周上运动时，它在这个圆的直径上的投影所构成的运动称为简谐运动。在高速运动时会产生危害，适用于中低速凸轮。③正弦加速度：其位移为摆动在轴线上的投影，加工精度较高。6、压力角：接触轮廓法线与从动件速度方向所夹的锐角压力角计算公式：220tanersedds基圆半径0r减小会引起压力角增大。e为从动件导路偏离凸轮回转中心的距离，称为偏距。7、图解法设计凸轮轮廓作业：3-1，2，44第四章齿轮机构0、齿轮的分类1、齿轮机构主要优点：使用的圆周速度和功率范围广；效率较高；传动比稳定；寿命长；工作可靠性高；可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。缺点：要求较高的制造和安装精度，成本较高；不适宜于远距离两轴之间的传动。2、齿廓实现定角速比传动的条件齿轮传动的基本要求：瞬时角速度之比必须保持不变欲使两齿轮保持定角速度比，不论齿廓在任何位置接触，过接触点所作的齿廓公线都必须与连心线交于一定点。COCO12213、渐开线的特性当一直线在一圆周上作纯滚动时，此直线上任意一点的轨迹称为该圆的渐开线，这个圆称为渐开线的基圆，该直线称为发生线。*弧长等于发生线；基圆切线是法线；曲线形状随基圆；基圆内无渐开线4、渐开线齿廓满足定角速比要求12'1'22121bbrrrrnni5、齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸齿槽宽e；齿厚s；齿距p；齿宽b；齿顶高ah；齿跟高fh；模数m；压力角；顶隙c常用公式：mesp；mzpd；fahhh；aahdd2；ffhdd2；mhhaa*；mchhaf)(**分度圆上22mpes；基圆直径：cosddb6、正确啮合条件mmm21；21；渐开线齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须分别相等。7、一对标准齿轮分度圆相切时的中心距称为标准中心距，以a表示即：)(22121'2'1zzmrrrra顶隙cafhhmcc*8、重合度齿轮连续传动的条件：齿合点间距实际齿合线段EKAE1值愈大，齿轮平均受力愈小，传动愈平稳。9、切齿方法⑴成形法：成形法是用渐开线齿形的成形刀具直接切出齿形。⑵范成法：范成法是利用一对齿轮互相齿合时，其共轭齿廓互为包络线的原理切齿的。如果把其中一个齿轮（或齿条）做成刀具，就可以切出与它共轭的渐开线齿廓。10、根切定义：若刀具齿顶线超过齿合线的极限点1N，则由基圆之内无渐开线的性质可知，超过1N的刀刃不仅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，这种现象称为根切。根切使齿根消弱，严重时还会减小重合度，应当避免。11、标准齿轮最少齿数17minz512、变位齿轮优缺点：①可采用min1zz的小齿轮，仍不根切，使结构更紧凑；②改善小齿轮的磨损情况；③相对提高承载能力，使大小齿轮强度趋于接近。④没有互换性，必须成对使用，e略有减小。13、斜齿轮基本尺寸的计算。14、斜齿轮、圆锥齿轮的正确啮合条件。作业：4-1，2，4，5第五章轮系1、轮系的定义一系列齿轮相互啮合组成的传动系统统称为轮系。2、轮系的分类（1）定轴轮系。轮系中各个齿轮的回转轴线的位置是固定的。（2）周转轮系。轮系中至少有一个齿轮的回转轴线的位置是不固定的，绕着其它构件旋转。周转轮系中的主要构件有：（a）行星轮。在周转轮系中，轴线位置变动的齿轮，即既作自传又作公转的齿轮，称为行星轮；（b）行星架。支撑行星架既作自传又作公转的构件。又称为转臂。（c）中心轮。轴线位置固定的齿轮称为中心轮或太阳轮。其中，行星架与中心轮的几何轴线必须重合。根据轮系的自由度可将周转轮系分为：差动轮系，机构自由度为2；行星轮系，机构自由度为1。3、定轴轮系的传动比计算（1）定轴轮系方向判断当首末两轮的轴线相平行时，两轮转向的异同可用传动比的正负表示。两轮转向相同时，传动比为“+”；两轮转向相反时，传动比为“-”。如果首末轮转向不同，则只能计算传动比的大小，首末两轮的转向用箭头表示。画箭头时有以下原则：（a）外啮合齿轮：两箭头相对或相背。（b）内啮合齿轮，两箭头同向。（c）圆锥齿轮：两箭头同时指向节点或同时背离节点。（d）蜗杆传动：左手或右手定则——右旋蜗杆左手握，左旋蜗杆右手握，四指1（蜗杆），拇指2（蜗轮）。（e）同轴齿轮：两箭头同向。（2）、传动比对于所有齿轮轴线都平行的定轴轮系，也可以按照轮系中外啮合齿轮的对数（m）来确定传动比为“+”或为“-”。''')1(32143211......z1K1K1)1(kKmm