机械设计基础知识

机械设计基础考察要点：1 机械系统与机械的组成的基本概念2 平面机构具有确定运动的条件3 平面四杆机构设计中的一些共性问题，平面连杆机构的设计4 从动件常用运动规律的特点，盘形凸轮机构的基本尺寸的确定、盘形凸轮轮廓曲线的设计方法。5 渐开线的特点，渐开线直齿圆柱齿轮机构和斜齿圆柱齿轮机构的基本参数及尺寸计算，渐开线直齿圆柱齿轮机构的啮合传动、直齿锥齿轮的特点。6 周转齿轮系寄符合齿轮系传动比的计算7 间歇运动机构的基本概念，其他机构的特点与应用8机械设计中的强度问题，载荷及应力的分类9 齿轮传动的失效形式，直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、直齿锥齿轮传动的受力分析及计算载荷，齿轮传动的强度计算10 蜗杆传动的受力分析及强度计算11 挠性传动的特点及设计方法12 轴的结构设计方法13 非液体摩擦滑动轴承及液体摩擦滑动轴承设计中的一些基本方法概念14 滚动轴承类型、选择、受力分析、寿命计算及支承部件的组合设计15 联轴器、离合器、键连接、弹簧的基本特点16 螺纹连接的类型及特点，螺纹连接的强度计算，螺栓组成连接的受力分析机械原理机械原理的教学内容 1、研究机构的组成及具有确定运动的条件。 2、研究四种基本机构的特性和设计方法： 连杆机构，凸轮机构，齿轮机构，间歇运动机构. 3、机构系统运动方案设计一机械系统与机构的组成1.机械系统的组成2.机械是机器与机构的总称机构和机器的区别机构只是一个构件系统，而机器除构件系统外，还包含电气、液压等其它系统。机构只用来传递运动和力，而机器除传递运动和力外，还具有变换或传递能量、物料和信息的功能。零件、构体、运动副、机构、机器的定义，运动副的分类。二平面机构具有确定运动的条件1. 平面自由度计算公式计算公式：F=3n-2Pl-Ph低副引入两个约束，高副引入一个约束2. 机构具有确定运动的条件（1） 可能运动的条件 F 1（2） 具有确定运动的条件：机构的主动件数目等于自由度3. 应注意的问题：需约束、局部自由度、运动副的数目、复合铰链、构建数目例题：虚约束：计算：三平面四连杆机构 主要形式：铰链四杆机构、滑块机构、导杆机构及其演化。（1）设计中的共性问题 曲柄存在的条件：（2）平面连杆机构的传动角与死点压力角，传动角，出现最大压力角的地方。铁链四杆机构，滑块机构，导杆机构的死点位置（3）平面连杆机构的急回特性输出件空回行程的平均速度 K = 输出件工作行程的平均速度 = v2/v1 =（C1C2/t2）/ （C1C2/t1 ） = t1/t2 =j1/j2 =（180+）/（180-）=180（K-1）/（K+1）（4）平面连杆机构的设计a.根据给定的连杆位置设计四连杆机构b.根据给定的行程速度变化系数设计四连杆机构 曲柄摇杆机构，曲柄滑块机构例题：（5）几类机构平行四边形机构 双曲柄机构 曲柄摇杆机构 双摇杆机构 四 凸轮机构凸轮机构的优点： 只需确定适当的凸轮轮廓曲线， 即可实现从动件复杂的运动规律； 结构简单，运动可靠。 缺点：从动件与凸轮接触应力大， 易磨损 用途：载荷较小的运动控制 （一） 从动件常用的运动规律等速运动规律有刚性冲击，等加速等减速运动有柔性冲击。高次多项式的运动规律。余弦加速度运动有柔性冲击，正弦加速度运动规律没有冲击但最高速度和加速度较大（二）掌握反转法1 已知盘形凸轮机构；分析从动件的运动规律2 已知从动件的运动规律求盘形凸轮的轮廓曲线内容回顾：(一).凸轮机构的工作原理（二）从动件的运动规律要求：1.反转 2.基本运动规律的位移图 3.记住四种基本规律推程段的s、v、a公式，等速、加速、等加速等减速、余弦、正弦。 4.掌握基本运动规律的冲击特性 5.组合运动规律的冲击（三）盘形凸轮轮廓曲线各种盘形凸轮的机构的压力角，凸轮基圆尖顶移动从动件盘形凸轮机构：偏距大小和方位，基圆半径尖顶摆动从动件盘形凸轮机构：摆杆长度、基圆半径、中心距盘形凸轮轮廓曲线的设计五齿轮机构（一）齿廓形状1.齿轮啮合的基本定律要是一对齿轮传动的瞬时角速度比为一常数，必须满足两齿廓在任何位置接触时，过接触点所做的轮廓的公法线与连心线交于固定点节圆是一对相啮合齿轮上相切并作纯滚动的圆2.渐开线齿廓性质NK=弧NK0法线切于基圆渐开线形状决定基圆大小，基圆小，其渐开线愈弯曲基圆内无渐开线齿数，模数，压力角是决定渐开线形状的三个基本参数3.渐开线齿廓啮合特性中心距可变性：中心距的变化不影响角速比啮合线是两基圆一侧的一条内公切直线啮合角是谁中心距而定的常数（二）直齿圆柱齿轮机构的基本尺寸分度圆是齿轮上一个约定的轮齿尺寸计算的基准圆，通常在该圆上具有标准模数和标准压力角1. 标准齿轮机构2. 高度变位齿轮3. 角度变位齿轮4. 变位齿轮机构的类型a.零传动两轮必须成对设计，重合度略有减少，小齿轮容易变尖b.正传动：节圆大于分度圆a a ，aa，y 0正传动与标准齿轮传动相比有如下特点：（1）可以减少齿轮机构的尺寸(当 z1+z22zmin时用)。 （2）可以提高齿轮的承载能力。 （3）适当选择x1及 x2，可以配凑给定的中心距。 （4）必须成对地设计制造和使用。 （5）重合度较小，而且正变位太大时齿顶可能变尖。c.负传动（x1+x22Zmin。此类传动一般不用，只有在a a的场合才不得不用。（三）基本参数选择的限制条件正确啮合条件：模数相等，压力角相等不产生齿廓根切的条件： 最小变位系数：连续定速比传动条件：重合度大于1；重合度公式：不产生过渡曲线干涉（实际啮合线）；齿顶厚足够。（四）渐开线斜齿圆柱齿轮机构1.齿面：渐开线螺旋面，齿面上的接触线为倾斜的变长直线2.标准齿轮的基本尺寸：齿顶高系数：无论从法面或断面，斜齿轮的齿顶高和齿根高都是相等的3.基本参数选择的限制条件正确啮合条件：模数相等，压力角相等，分度圆上的螺旋角大小相等，方向相反重合度根切（标准齿轮不产生根切的最小齿数）：（五）直齿圆锥齿轮机构1.齿面：球面渐开线曲面2.基本尺寸：五 轮系的传动比计算重点：复合轮系传动比的计算难点：分清轮系，步骤：1.先找行星轮（轴线不固定，自转+公转，即轴线装在一个运转的构建上；2.再找转臂H（行星架、系杆），转臂H的特征：要支撑行星轮，轴线固定，且与中心轮轴线重合；3.最后找中心轮，中心轮特征：轴线固定，轴线与转臂H轴线重合，与行星轮啮合（一）定轴齿轮系（二）周转齿轮系（三）复合齿轮系的计算方法：（四）轮系的作用：六 间歇运动机构1. 槽轮机构等速转动间歇转动2. 棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构七 机构的组合与系统方案设计八 近几年考研试题分析 机械设计一机械设计中的约束分析1.零件的失效形式：2.机械零件的设计步骤3.机械设计中的强度问题强度-零件抵抗断裂、破裂、塑性变形的能力各应力的分类(载荷引起的表面应力或体积应力)：静应力，变应力变应力：稳定循环变应力，非稳定循环变应力，随机变应力稳定循环变应力：对称循环变应力，脉动循环变应力，非对称循环变应力最大应力，最小应力，应力幅（总为正），平均应力，循环特征：对称循环应力对零件的破坏性最大A.静应力力下的强度问题B.变应力作用下的强度问题（疲劳强度）：使零件发生疲劳断裂的应力比使零件发生脆性断裂的可能性小得多。其中OAD为疲劳安全区，ODG为塑性安全区影响零件疲劳强度的主要因素：应力集中，绝对尺寸，表面状态例：一钢制零件,其材料力学性能为：b1100MPa，-1400MPa，s780MPa，0.215，承受弯曲应力max318MPa， min