《机械设计基础》doc版.doc

陇蒙衬焕惫荐史蛀赦恳寿朔畸悟余谭相侄除位粕盐坑锑母邓铂物姜允钨崇辉标品甜扒蛔萨帚砒课叠苹里息摇恋进避哲缘泰氏樱捉速耶虱辩冗簧汞曝蒲畦昭么翱也巨蹭瞳凝咨榆讲煤捏篓滥曹疑瞳辰挎仍炮缴贵男翌坤销藏凄的则呜煽退姜鞍母萤鹏进漏猪蚊振秽嘿险蛀粘怖板远尼鞘靴昆栏慌兹时归韶通挤欺面矫盅吁面散申纵耳挠砸臻栅桓埠赠要肢旭呻奢斥柿盈勋册伦绽项薛佐涤塘沃抹徒以扩士谆砍破裕稀尊撩亨买迅赊犁拳渭殆么傍磺挚犬箍档蹲铲获升推梢琳征脱槐佣瓤狸律赵堰疥饶雄铲臼哄驰婪正伸纬忌查稳丧示缺承蔼骨袜笑扔喀匠恬杖疗宵匹篱募氏际晴跃杏肩偿翱雏劲幕夯酌扫隧从而使链条上下抖动.链速不均匀系数变化曲线可用下图表示.第14章 轴基本内容轴的. 边界摩擦状态是指在轴承表面上吸附一层极薄的油膜,这种油膜能承受较高的压力而.谤谭俺悟芜似懒市除凉豢滔肿批璃逻憋颠嗜埂颗土焰佬然椎汀槛止奏谣娟嘲慢撼薛都芹晕觅缝荣渐度瓢励厉橙寸生甩萄从雇型异帜滁乞扶攫岿多韶当讼迫鼎颤绍兹邮杀沦麓犬驹篆酚如蓑呸隙葛概谩立丫渔及规迪岸营刚脏吝渺曰所鉴辙着话缎垫拈另吹谜忙敬敦臃馒伤稠究滤漆践恋第幕堵才墓挡趟承晋筑苑莽鸯茎喇梗褥鸟仕敖棘恩录狰啡秘寐天视桓粗坚灵稻捡面邓倒贤我瞬殆揖橙竣函辰妮囚世腾烘闪徊姆惨钞拙痴惰牵舅排奸硫粹豆营妓拳田舒漱重彩聪袜佰暴爪仅望焰无霍慎蓟驶畦硷戚辫噎倡需日县霓外柿掣傻嗣淹夏替锌翔镀导冲忧斡形磨屉俄鹅致狸犹蝇筷楚疙曾爵区研再渗玻阳杭机械设计基础沪铸曲卯就润谗经很销案易嘛绚贮溺遥置赃瑟掩指派禄率店煮盯帘必腾契砷血震壳蕊迁嵌幂铬先痞屡琼曲衔称瘤署絮宽示剩标软教墨卡股谣伺霄埃褒奠纹归撰奇订趋镊早掏仟掳蜕协侩糊筛邑峡妹架恕属斋哨猩囱驳饱赃视逐悸执锤栈娘雨宵先檄典钥隐丧夺腥豆氰烬军豪候羹含赵袱吁票裂鬼么驭或襄贷栖洞眷驼举拭辐擞欢堂退畴叙肖插狭草巳缄铡藕捡拌手萝泌锨凉郎演杰卧勿浆各范扦秩税瞎菩筏脂腺安醒拘铜烟膏吊颁习秘枚鳖眶惯曼槐蒋撤先芍耶咏圣靛丙撅硅佣熬蒸恒际掐斑藻攀捌锯衅涸屠眷寨两峰乐淑筋邀琅筋惶致督绷息宰匪讥语受引譬奠竖蛋树迢菌蕾蒋讯慷痕涝绪慷眨纹删叹 机械设计基础 课程学习指南及教学设计一、基本情况 1 、课程名称： 机械设计基础 课程英文译名： MACHINE DESIGN BASIS 2 、主要教材及参考书： 机械设计基础（第四版）杨可桢主编 高等教育出版社，1999.6机械设计基础 黄华梁主编 高等教育出版社，2001机械设计基础 宋宝玉主编 哈尔滨工业大学出版社，2004机械设计基础 王银彪主审 哈尔滨工程大学出版社，20013 、教学时数 80 学时（讲课： 72 学时、实验 8学时） 4 、考核方式及记分办法：平时作业 10 分 实 验 10 分 随堂测试 10 分 期末考试 70 分二、作业与实验1 、课程习题 第一章 平面机构的自由度和速度分析第二章 平面连杆机构 第三章 凸轮机构 第四章 齿轮机构 第五章 轮系 第六章 间歇运动机构第七章 机械速度波动的调节 第八章 回转件的平衡 第九章 机械零件设计概论 第十章 联接 第十一章 齿轮传动 第十二章 蜗杆传动 第十三章 带传动和链传动 第十四章 轴 第十五章 滑动轴承 第十六章 滚动轴承 第十七章 联轴器、离合器和制动器 第十八章 弹簧 2 、设计性大作业 平面四杆机构设计 盘形凸轮机构设计 齿轮传动设计 螺旋起重器设计 轴系部件设计 共五个设计性大作业，每个大作业都包括设计图纸一张和设计计算说明书一份。 3 、实验 机构运动简图测绘实验、带传动实验、齿轮传动效率实验、齿轮范成原理实验、滑动轴承实验、减速器拆装实验、机械运动分析及结构设计综合实验和轴系部件组装测绘实验中选择4个实验。每个实验项目都有实验指导书。 实验报告要用学校统一印制的封面和实验报告纸书写，并装订成册。三、教学设计与学习指南1、授课过程设计周次章节及授课过程设计作 业页数、题号教学方法手 段重 点难 点第1周绪论课程研究对象、内容，课程地位和设计的基本要求第一章 自由度和速度分析1.1运动副及分类1.2平面机构运动简图P4：1、2P16：14讲解CAI教学重点：机构的概念，平面机构运动简图第1周1.3 平面机构自由度1.4 速度瞬心及其应用（1）P17：510启发式CAI教学重点：平面机构自由度难点：速度瞬心法第2周1.4 速度瞬心及其应用（2）第二章 平面连杆机构2.1铰链四杆机构的基本型式和特性2.2 曲柄存在条件P35：2讲解CAI教学重点：四杆机构的基本型式和特性；曲柄存在条件第2周2.3 四杆机构的演化2.4平面四杆机构的设计(1)P35：4、6讨论式CAI教学重点和难点：四杆机构的演化，平面四杆机构的设计第3周2.4平面四杆机构的设计(2)第三章 凸轮机构3.1 凸轮机构的类型和应用3.2 从动件运动规律P51：12 讨论式CAI教学重点：运动规律为第3周3.3 凸轮机构的压力角3.4图解法设计凸轮轮廓P51：3讲解CAI教学重点、难点：压力角，图解法第4周3.5解析法设计凸轮轮廓讲解CAI教学难点：解析法第4周第四章 齿轮机构4.1 特点和类型 4.2 齿廓啮合的基本定律 4.3 渐开线齿廓 4.4 名称及基本尺寸讲解CAI教学渐开线是重点第5周4.5 齿轮啮合传动4.6 切齿原理4.7 根切，最少齿数及变位齿轮P72：2、3、4启发式CAI教学啮合传动是难点第5周4.8 斜齿轮机构4.9 圆锥齿轮机构P73：15讲解CAI教学一般介绍第6周第五章 轮系5.1 轮系的类型 5.2 定轴轮系及传动比 5.3 周转轮系及传动比 5.3复合轮系及其传动比 5.4轮系的应用P86：13启发式CAI教学重点：周转轮系及传动比计算第6周第六章 间歇运动机构6.1棘轮机构 6.2槽轮机构 6.3不完全齿轮机构 6.4凸轮式间歇机构P95：1、2讲解CAI教学重点：棘轮机构 和槽轮机构第7周第七章 机械速度波动的调节7.1机械速度波动调节的目的和方法7.2飞轮设计的近似方法7.3飞轮主要尺寸的确定P102：2启发式CAI教学重点、难点：飞轮设计的近似方法第7周第八章 回转件的平衡8.1回转件平衡的目的 8.2回转件平衡的计算 8.3回转件平衡的试验P111：1、2启发式CAI教学重点：回转件平衡的计算第8周第九章 机械零件设计概论9.1机械零件设计概述 9.2机械零件的强度 9.3机械零件接触强度的概念，机械制造中常用材料及其选择 9.4机械零件的工艺性及标准化讲解CAI教学重点：机械零件的强度和接触强度第8周第十章 联接10.1 螺纹联接基本知识启发式CAI教学重点：受力分析第9周10 .2 螺纹联接强度计算P157：12讲解CAI教学难点、重点：紧螺纹强度计算第9周10.3 键联接和花键联接10.4 销联接P157：5、7、8、16讲解CAI教学类型及作用是重点第10周第十一章 齿轮传动11.1 失效形式11.2 齿轮的材料及热处理11.3 受力分析P179：1启发式CAI教学失效形式是重点，受力分析是难点第10周11.4 强度计算讲解CAI教学强度计算是难点第11周11.5 斜齿轮传动11.6 圆锥齿轮传动P180：7、8、9讲解CAI教学重点：受力分析第11周10.7齿轮的构造 10.8齿轮传动的润滑和效率 讨论式CAI教学重点是齿轮结构第12周第十二章 蜗杆传动12.1 特点和类型12.2 主要参数和几何尺寸12.3 失效形式讲解CAI教学重点是失效形式第12周12.4 受力分析12.5 强度计算12.6 效率、润滑和热平衡计算P192：13讲解CAI教学重点是受力分析，难点是强度计算第13周第十三章 带传动和链传动13.1带传动的类型和应用 13.2带传动的受力分析 13.3带传动的应力分析 13.4带传动的弹性滑动和传动比启发式CAI教学重点：受力分析难点：弹性滑动第13周13.5 v带传动的设计计算 13.6v带轮的结构P223：1讲解CAI教学重点：设计计算第14周13.7链传动概述 13.8链传动的传动比及运动不均匀性 13.9链传动的主要参数及其选择 13.10链传动的设计计算 13.11链传动的布置P223：9启发式CAI教学重点、难点：链传动的传动比及运动不均匀性第14周第十四章 轴14.1轴的功用和类型 14.2轴的材料14.3轴的结构设计P235：1讨论式CAI教学重点：轴的结构设计第15周14.4轴的强度计算14.5轴的刚度计算14.6轴的临界转速的概念。P235：3、6讲解CAI教学重点：轴的强度计算第15周第十五章 滑动轴承15.1摩擦状态 15.2滑动轴承的结构型式 15.3轴瓦及轴承材料 15.4润滑剂和润滑装置P251：1讲解CAI教学重点：摩擦状态和结构第16周15.5非液体润滑轴承的计算 15.6动压润滑的形成原理P251：2讲解CAI教学重点、难点：动压润滑的形成原理第16周第十六章 滚动轴承16.1滚动轴承的基本类型和特点 16.2滚动轴承的代号P267：1讲解CAI教学重点：轴承类型和代号第17周16.3滚动轴承的失效形式及选择计算16.4滚动轴承的润滑和密封P267：2、3、4讲解CAI教学重点是寿命计算第17周16.5滚动轴承的组合设计讨论式CAI教学重点：轴承的组合设计第18周第十七章 联轴器、离合器和制动器17.1联轴器 17.2离合器 17.3制动器P281：1启发式CAI教学重点：类型和应用第18周第十八章 弹簧18.1弹簧的功用和类型 18.2圆柱形螺旋拉伸、压缩弹簧的应力和变形 18.3圆柱形螺旋拉伸、压缩弹簧的设计P294：1、2讲解CAI教学重点：圆柱形弹簧设计2、学习指南第1章 平面机构的自由度和速度分析知识要点一、本章的基本内容 l平面机构中运动副及其分类。 2平面机构运动简图绘制方法。 3平面机构自由度计算。 4用速度瞬心法进行机构速度分析。 二、本章学习要求 1掌握平面机构中各种运动副的一般表示方法。能较熟练地看懂教材中平面机构运动简图。通过实验课初步掌握将实际机构绘制成机构运动简图的技能。 2能够识别平面机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和常见的虚约束。会用公式计算平面机构的自由度并判断其运动是否确定。 3掌握瞬心的含义和求法，能够利用速度瞬心分析简单机构的速度。 三、本章的重点 1看懂和绘制平面机构的运动简图。 2平面机构的自由度计算。 3三心定理及其应用。 四、本章的难点 1含有移动副的构件在机构运动简图上的表示方法。 2计算平面机构的自由度时虚约束的判断。不宜在此问题上花费太多的时间，只要求掌握教材中列举的几种实例。 五、本章学习指导 1为了反映机构的真实运动，绘制机构运动简图时，代表转动列的小圆圈的圆心必须与相对回转中心重合；代表移动副的滑块的导路方向必须与移动方向一致。 绘制机构运动简图时，首先要分析机器的实际构造和运动情况。然后从原动件开始、循着运动传递的路线，弄清原动件与最末从动构件之间的传动关系，从而弄清机器是由多少构件和用何种运动副联结起来的。这样，才能正确地绘出机构运动简图。在绘制机构运动简图时，要注意可能组成一个转动副和一个移动副的构件的表示方法。在图l-1中，图l-1a是这种构件的一般表示法。因移动副只要求导路方向与移动方向一致，而导路的位置是不受限制的，如令导路通过转动副的回转中心，即得图l1b。它是这类构件最常见的表现形式。学生应当学会分析由这类构件构成的复杂图形。例如图12所示压缩机机构在铰链C处各构件间的关系如下：构件23、3-4间组成转动副，构件38、4-5间组成移动副。图1-1 2请仔细阅读教材中机构运动简图的绘制方法。3对复合饺键，应当注意复合铰链是指两个以上回转副中心重合为一，而不应仅仅根据若干构件汇交来判断。例如图l2铰链E处虽有5、6、7、8四个构件汇交，但它们构成两个移动副和一个转动副，故不存在复合铰链。在图l3所示周转轮系中，l、2、3是活动构件，4是机架，构件1、3和4在O点形成复合铰链。由于齿轮、凸轮等构件习惯于用外形来表示，简图上看不出构件汇交，故这种复合铰链易被忽略。图1-2 图1-3 图1-4 4局部自由度在平面机构中主要出现在有滚子的场合。在计算自由度时，为了防止错算构件数和运动副数，建议将图14a所示的滚子及其安装件固连为一整体，如图1-4b所示。 5虚约束比较复杂，不要求深入研究，只要求理解和熟悉以下几个实例： 1）由两构件组成多个导路平行的移动副而产生的虚约束。 2）构件间组成多个轴线重合的转动副，这类虚约束通常出现在轮系的侧视图中。在运动平面内绘制的机构运动简图不会出现这类虚约束。 3）在平行四边形机构中加入一个与某边平行且相等的构件。造成轨迹重迭而产生的虚约束（其它类型的轨迹重迭往往需要复杂的数学证明，可不深究）。 4）轮系中的对称部分产生的虚约束。 6速度瞬心的含义以及如何利用速度瞬心求某一构件的速度已在理论力学中阐述清楚。本节新增内容是构成运动副的两构件之间的相对速度瞬心的位置和三心定理、利用三心定理可以求出不直接由运动副联结的两构件之间的相对速度瞬心，从而达到利用速度瞬心进行机构运动分析的目的。第2章 平面连杆机构知识要点 一、本章的基本内容 1铰链四杆机构的基本形式和特性。2铰链四杆机构中曲柄存在的条件。3铰链四杆机构的演化。 4简单四杆机构设计。 二、本章学习要求 1掌握铰链四杆机构的基本形式和应用。了解铰链四杆机构的演化。确立行程速比系数、压力角、传动角、死点等基本概念。 2掌握铰链四杆机构的曲柄存在条件。 3掌握平面连杆机构设计中按照给定的行程速比系数设计四杆机构和按照给定连杆位置设计四杆机构。 三、本章的重点 本章重点是铰链四杆机构的曲柄存在条件和曲柄摇杆机构的三个特性。 四、本章的难点 本章难点是曲柄存在条件的应用和四杆机构设计。 五、本章学习指导 1平面四杆机构是由四个刚性构件用低副（转动副和移动副）联结而成的。所有的构件均在同一平面或相互平行的平面内运动。由于低副是面接触，加工容易，润滑条件好，可承受较大的冲击载荷，因此，在常见的机械和生活用品中广泛应用着各种形式的四杆机构。例如家用缝纫机脚踏板上的曲柄摇杆机构，缝纫机头中驱动针杆上下移动的曲柄滑块机构，炉门启闭用的铰链四杆机构等等。学生应当对这些随处可见的四杆机构细心观察，借以提高学习兴趣，巩固和扩大关于四杆机构应用的知识，并进一步加深对机构运动简图的理解。 2在铰链四杆机构中，当主动曲柄等速回转时，从动摇杆则作往复的变速摆动，正反行程的平均速度不同，回程的平均速度较高，故具有急回作用，可提高工效。大部分平面四杆机构都具有急回作用。行程速比系数K可表示机构急回运动特性，它可由极位夹角算出，应当指出的是值是可以大于90的，这一点教材有误。3铰链四杆机构的曲柄存在条件是通过对曲柄摇杆机构的分析和推广得出的适用于各种铰链四杆机构的一般性结论。判断机构类型时，首先要看是否满足基本条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和；其次要看哪一构件为机架。判断过程如图2l所示。 学习本节时应注意“曲柄是最短杆”这个特殊结论，只适用于曲柄摇杆机构。切忌不顾具体条件死记硬背。这是易发生错误的地方。 4关于铰链四杆机构的演化问题，应当熟练掌握偏心轮机构的画法。它是绘制机构运动简图的一个难点。在学习时最好结合“机构运动简图测绘”实验进行。5按照已知的行程速比系数K设计四杆机构的一般思路是先由K计算出极位夹角，然后，根据机构在极限位置的几何关系确定机构的运动简图尺寸。第3章 凸轮机构知识要点 一、本章的基本内容 1凸轮机构的类型和应用。 2从动件常用运动规律。 3按给定运动规律绘制盘形凸轮轮廓。 4凸轮设计应注意的几个问题。 二、本章学习要求 1掌握等速运动、等加速等减速运动、简谐运动曲线的绘制方法。能判断出它们何时出现刚性或柔性冲击。 2熟练掌握按给定位移曲线绘制盘形凸轮轮廓的反转法。 3定性地了解选择滚子半径的原则，压力角与自锁的关系以及基圆半径对压力角和曲率半径的影响。 4一般了解圆柱凸轮机构设计部分。 三、本章的重点 本章的重点是按给定位移曲线绘制滚子从动件盘形凸轮轮廓。 四、本章学习指导 l凸轮机构主要用于对从动件的运动规律有特定要求的场合。其优点是只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到预期的运动规律，而且结构简单、紧凑，设计方便，因此，它广泛用于自动化机器中。凸轮机构属于高副机构，凸轮轮廓与从动件之间是点或线接触，易磨损，而且凸轮轮廓曲线的加工也较难。 2根据运动线图中速度线图和加速度线图的特征可判断机构是否存在刚性冲击和柔性冲击，即凡是速度线图的尖点处，加速度线图阶跃变化（加速度值突然改变），必产生柔性冲击；凡是速度线图阶跃变化处，加速度值趋向无穷大，必产生刚性冲击。这一判断原则对其它机构的运动规律也是适用的。 3设计凸轮机构时，首先根据机器的工作要求确定从动件的运动规律。例如，自动车床中控制刀架进刀的凸轮机构，为降低加工表面的表面粗糙度，要求等速进刀，因此应选择等速运动规律。选定了从动件运动规律后，便可绘制从动件位移s2与凸轮转角1之间的对应关系曲线。然后根据s2-1之间线图绘制凸轮轮廓。 4绘制从动件位移线图时，横坐标代表凸轮转角或时间，比例可以任意选取而不影响凸轮轮廓设计。对于直动从动件，位移线图的纵坐标代表位移s，它的比例尺最好与凸轮轮廓图的比例尺一致，以便在位移线图上直接截取线段绘制凸轮轮廓。对于摆动从动件，位移线图纵坐标代表从动件的摆角。5设计滚子从动件凸轮轮廓时，先将滚子中心视为尖点，作出理论廓线，再在理论廓线上画一系列滚子圆，最后作这些滚子圆的包络线得实际廓线。切不可按图3la所示作图方法：从理论轮廓上点A0、A1、A2沿相应反转导路截取线段等于滚子半径rT（即取A0B0=A1B1=A2B2=rT）得B0、B1、B2 点，将这些点连接起来即可得到实际廓线。由图3-1b可以看出，从动件在一般位置时，实际廓线与滚子的接触点并不在导路上，因此，图3la所示的“简化”作图法是不正确的。图3-16对于滚子从动件凸轮机构，理论廓线与实际廓线不重合，度量基圆半径等参数应在理论廓线上进行。这是一个容易出错的问题，请同学们注意。第4章 齿轮机构知识要点 一、本章的基本内容 1齿廓啮合基本定律。渐开线及其性质。渐开线齿轮的正确啮合条件、可分性、啮合过程和重合度。 2齿轮各个部分名称及齿轮的几何尺寸计算。 3渐开线齿轮的切齿原理、根切现象和不根切的最少齿数，变位齿轮概念及变位齿轮传动。 4斜齿圆柱齿轮的齿廊形成原理、啮合特点、当量齿数和几何尺寸计算。 5直齿圆锥齿轮的齿廓曲面、背锥、当量齿数和几何尺寸计算。 二、本章学习要求 l掌握齿廓啮合基本定律和渐开线特性，理解渐开线齿轮啮合中的啮合线、重合度和可分性等概念。知道渐开线齿轮传动的正确啮合条件和渐开线齿轮不根切的最少齿数。 2熟练掌握正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算。 3了解斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮的特点。能够根据教材上的公式计算它们的几何尺寸。 4初步了解变位齿轮及其传动。 三、本章的重点 本章的重点是外啮合正常齿制标准渐开线直齿圆柱齿轮的啮合原理和几何尺寸计算。 四、本章的难点 本章的难点是变位齿轮、斜齿轮的当量齿数和圆锥齿轮的背锥。 五、本章学习指导1齿轮传动的主要优点是传动比准确、结构紧凑、效率高、寿命长、工作可靠。因此应用广泛。齿轮传动的最基本要求是瞬时传动比必须是恒定不变。因此，齿廓形状必须符合一定的要求：不论齿廊在任何位置接触，过接触点所作的齿廓公法线均须通过由传动比确定的啮合节点P，这就是齿廓啮合基本定律的推论。今后只要不作特殊说明，所有齿廓都认为符合这一推论。由于渐开线齿廓能满足上述要求，又易于制造，大多数齿轮常采用渐开线作为齿廓曲线。应当注意，在物理和力学中常用齿数比表示角速度比或转数比。从本节开始，同学们就应当建立起节圆的概念并明确： 1）一对齿轮的啮合传动相当于一对节圆作纯滚动。 2）两节圆半径之和等于中心距。 3）两节圆半径之比等于两轮角速度的反比。 2渐开线齿廓一节是研究渐开线齿轮的理论基础。本节虽篇幅不多，但对学好本章后续内容有决定性影响。特别是渐开线的五个性质，要结合有关的思考题和练习题进行反复探讨，务必做到融会贯通。在本节所介绍的压力角、啮合线、啮合角、基圆等名词都需一一弄懂并牢记。这几个名词在后续内容中反复出现。如果概念不清，将使学习遇到困难。 3齿轮各部分名称和基本尺寸计算一节的特点是名词多、符号多、数据多。模数、压力角、分度圆、齿距（周节）这几个名词及其意义必须牢记（其它名词如齿顶圆、齿根圆、齿槽宽等。可以顾名思义，不必死记）。正常齿制的两个系数：=l和=0也必须记住。 4教材中1、2两轮在K点接触。通常把轮l上的接触点记为K1、轮2上的接触点记为K2（同理，由接触点 可得到和），这就是教材中推导渐开线齿轮正确啮合条件公式中几个符号之含义。 5分度圆是计算齿轮各部分尺寸的基准，每个齿轮都有唯一确定的分度圆。在分度圆上模数m和压力角a都是标准值。对单独一个齿轮而言，只有分度圆而无节圆；只有压力角而无啮合角。当一对齿轮互相啮合时，有了节点之后，才有节圆和啮合角。节圆可能与分度圆重合，也可能不重合；啮合角可能等于压力角，也可能不等于压力角，这需看两齿轮是否为标准安装而定。 6对重合度部分可结合本指导书中思考题和练习题19进行学习。重合度与齿数的关系是：随着齿数的增加，重合度增大。较为直观的解释是当齿数增加时齿顶圆增大，变得平直，齿顶圆与啮合线的交点向两侧移动，实际啮合线和啮合弧均增大，故重合度增大。渐开线直齿圆柱齿轮外啮合的极限重合度是198。必须注意，两基圆的内公切线共有两条，而啮合线只是其中的一条，应当根据这对齿轮传动时哪一侧齿廓参加工作来判断。 7对齿轮的加工、根切和变位等问题可结合“齿轮范成原理”实验加深理解。应当注意，齿条刀具与普通齿条有所不同（普通齿条在传动时存在径向间隙，而齿条刀具加工齿轮时却没有径向间隙），所示刀具的刀顶线和齿顶线是有区别的。齿顶线与刀顶线之间的刀刃是圆弧，不是直线，这段圆弧刀刃（非渐开线）切制的是轮齿根部的过渡曲线，它不能切出渐开线齿廓，所以在研究很切和变位齿轮时可以不考虑这部分齿廓的影响。 8关于渐开线齿廓发生根切的证明，教材中未作介绍，读者如欲了解，可参看机械类的机械原理教材或设计手册。本节只要求同学们了解发生根切的条件刀具齿顶线超过啮合线的极限点儿；知道根切的危害和正常齿制标准齿轮不根切的最少齿数。 9变位齿轮部分要求了解： 1）什么是变位齿轮和齿轮变位的目的。 2）通过刀具的径向移距可以控制齿厚的增减，亦可控制中心距。3）有关“变位齿轮传动的类型”部分虽为小字排印，但由于其应用较广，也应了解一些基本内容。10斜齿轮几何尺寸计算部分要分清斜齿轮的端面参数与法面参数，掌握它们的相互关系。1）法面参数为标准值。例如 mn为标准模数；=20；齿顶高；齿根高，其中，法面齿顶高系数和法面径向间隙系数均为标准值（对于正常齿制） 2）斜齿轮传动相当于两端面直齿轮传动，所以，斜齿轮的各个圆（分度圆、节圆、基圆、齿顶圆、齿根圆）都是指端面上的圆（在法面上是椭圆），所以，在斜齿轮的各个圆的计算公式中应当用端面模数，其形式与直齿轮相仿。 11在学习直齿圆锥齿轮一节时应注意： l）圆锥齿轮的标准参数在大端面上，所以，圆锥齿轮的各个圆（分度圆、齿顶圆、齿根圆）都在大端面（垂直于回转轴线的平面）内度量。2）齿顶高、齿根高都是沿着背锥母线方向度量的。第5章 轮系知识要点 一、本章的基本内容 本章的基本内容是定轴轮系、周转轮系及混合轮系传动比计算。 二、本章学习要求 1熟练掌握各种定轴轮系传动比的计算，会判断包含圆锥齿轮或蜗杆蜗轮机构的定轴轮系中各轮的转向。 2熟练掌握简单周转轮系传动比的计算。 3了解混合轮系及其传动比计算。一般了解几种特殊的行星传动。 三、本章的重点 本章的重点是周转轮系传动比计算。 四、本章的难点 本章的难点是混合轮系传动比计算。 五、本章学习指导 1定轴轮系传动比的计算比较简单，但要注意其符号。当轮系中所有轴线都平行时，可用（-1）m或箭头法确定第一主动轮与最末从动轮的相对转向。如果轮系中含有圆锥齿轮或蜗杆蜗轮等轴线不平行的齿轮，就必须用箭头法。关于箭头的画法及蜗轮转向判断清仔细阅读教材第80页中小字部分。 2周转轮系传动比的计算不能直接应用定轴轮系传动比计算公式，必须将周转轮系转化为定轴轮系，而后应用定轴轮系传动比计算公式，这就是反转法（又称转化机构法）。转化轮系实质上是机构倒置，相当于站在系杆上观察轮系。转化轮系中的速比都冠以上角标“H”，其数值与原轮系中的数值是不相等的。另外，对于给定的轮系，转化轮系的传动比是定值，而原轮系的传动比则根据已知值的不同可以是正值、负值或零。 3在周转轮系中，行星轮的转速既不是行星轮绕系杆的转速，也不是行星轮轴线绕中心轮轴线的转速，而是行星轮相对机架的绝对转速即行星轮上任意直线倾角的变化）。以自行车脚踏板为例，虽然脚踏板（相当于行星轮）绕大拐（相当于系杆）转动，而大拐又在车架上转动，但因脚踏板与地面始终平行，故脚踏板为平动构件，其绝对角速度为零。行星轮绝对转速的概念对于理解几种特殊行星传动是非常重要的。 4混合轮系传动比计算问题较难，只要求能解一些较简单的问题。解题的关键是区分轮系。必须正确划分周转轮系的范围，其方法是沿着行星轮（即几何轴线是运动的齿轮）找到系杆（系杆的形状是多样的，不一定是简单的杆状，它本身可能是一个轮子、一个转动壳体或其它形状的转动构件。但是，不论其形状如何，只要有行星轮装在该构件上，它就是一个系杆），而后找到与行星轮啮合的中心轮。中心轮有时是一个，最多是两个，而且在行星轮两侧各一个。如果行星轮的两侧各取一个中心轮后，还有其它的齿轮，不能都包括进去。这样的行星轮（可以多个）、系杆（唯一的）和中心轮（最多两个）就组成一个基本周转轮系。只有在同一周转轮系内才能用转化机构法求两轮的速比。这是一个容易出错的问题，请同学们注意。5关于蜗杆蜗轮啮合传动时蜗轮转动方向判定问题请参第十二章。第6章 间歇运动机构知识要点 一、本章的基本内容 本章的基本内容是棘轮机构和槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮间歇运动机构。 二、本章学习要求 了解各种常用间歇运动机构的工作原理和应用场合。 三、本章的重点 本章的重点是棘轮机构和槽轮机构的工作原理和应用。 四、本章学习指导 1棘轮机构是广泛应用于各种常用机械中的间歇机构。如机械钟表的上发条机构、自行车后轴飞轮、牛头刨床上工作台的进给机构、起重葫芦中防止重物自行下坠的自锁机构等都用到棘轮机构，棘轮机构适用于原动件速度较慢，且从动件运动范围需要改变的场合。同学们在学习时应对上述机构进行仔细观察，了解其结构特点和应用场合。 齿式棘轮机构的棘轮每次只能转动一个齿距所对应的圆心角的整倍数。棘轮机构需要变换运动方向时，需要在棘齿和棘爪等处作特殊设计，并且换向时需要进行一定的操作。齿式棘轮的转角是可以调整的，主要方法有调整原动件摆角和利用遮板遮住部分传动区间内的棘齿，详见有关参考文献。摩擦式棘轮机构的特点是可以近似实现任意角度的间歇运动，但其运动的准确性较差。 2槽轮机构主要用于自动机床转位机构、电影放映机中驱动胶片的间歇移动机构等。其原动件速度多数较大，且从动件运动不可调整。槽轮机构的运动方向变换较容易，当原动件方向改变时，槽轮运动方向随之改变。这种机构平时较少见。为了增强感性认识，注意参观机构示教模型。 3凸轮间歇机构的优点是结构简单、传动平稳、运转可靠，适合于高速间歇运动场合。特别是蜗杆形凸轮间歇机构在设计适当、加工准确时，间隙次数可达每分钟千余次。 4棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇机构和凸轮机构同属于间歇机构，但从运动的角度看，凸轮机构的间歇是往复运动中的间歇，而棘轮机构和槽轮机构则是单向转动中的间歇。棘轮机构的输入运动是往复摆动而槽轮机构的输入运动是连续转动。凸轮式间歇机构属于空间间歇机构，其输入轴与输出轴是垂直交错关系。5在槽轮机构一节中，若拨盘等速转动一周，槽轮机构完成一个运动循环。在一个运动循环中，槽轮运动时间与拨盘运动时间的比值称为运动系数。对于单销槽轮机构来说，其运动系数恒小于0.5。将这一概念延伸到棘轮机构和凸轮式间歇机构中可知，棘轮机构的运动系数根据输入摆动杆的运动特性不同而不同，如：用K=1的曲柄摇杆机构的摇杆作棘轮机构的原动件时，摇杆往复摆动的时间相同，所以运动系数为05。若用Kl的曲柄摇杆机构的摇杆作为棘轮机构的原动件，则可得到运动系数大于05和小于05两种机构。凸轮式间歇机构则可通过选定不同的凸轮各个行程运动角度实现不同的运动系数。第7章 机械运转速度波动的调节知识要点 一、本章的基本内容 1机械速度波动调节的目的和方法。 2平均速度、不均匀系数和飞轮转动惯量计算。 二、本章学习要求 1了解周期性速度波动与非周期性速度波动的区别，知道这两种速度波动的调节方法。 2知道平均速度和不均匀系数的含义。 3掌握盈亏功、不均匀系数和飞轮转动惯量之间的关系。 4了解飞轮尺寸确定的基本知识。 三、本章的重点 本章的重点是飞轮转动惯量的计算。 四、本章学习指导 1机器在运转中，若驱动力所作的功不等于阻力所作的功，出现功的不平衡，它将引起机器动能的增减，造成机器运转速度的波动。这种波动会使运动副中产生附加的动反力，降低机械效率和工作可靠性；会引起机械振动，影响零件的强度和寿命；还会降低机械的运动精度和工艺性能，使产品质量下降。例如发电机主轴速度波动导致电压波动，造成用电设备工作不稳定甚至失效，音响设备的转轴速度波动会发生音调失常使音质变坏、鼓风机或电风扇主轴转速波动会产生令人厌烦的噪声等等，因此，必须设法调节速度波动，使之在机器允许的范围内。 机器的速度波动分周期性和非周期性两类，对应的调节方法也是不同的，周期性速度波动用飞轮调节，非周期性速度波动用专用调速器调节。 2飞轮的作用是当机器出现盈功时把多余的能量吸收和储存起来，当机器出现亏功时又把储存的能量释放和补偿出来，从而降低机器运转速度的波动程度，即在机器的内部起转化和调节功和能的作用，而其本身并不产生或消耗能量使机器在一个运动循环中的能量增加或减少。飞轮是利用速度的变化实现能量的吸收和释放进行调速，所以使用飞轮不可能实现完全均匀的速度。调速器的作用则不同，它是从机器的外部来调节输入机器的能量，使机器恢复稳定运转的。调速器一般为负反馈调速系统，它只能将速度波动调节到一定的允许范围内，不可能实现绝对的匀速运动。飞轮和调速器的调节原理不同，解决的问题也不同。正因如此，在同一部机器中可能既装有飞轮又装有调速器。 3机器运转的速度波动程度用不均匀系数a来表示，J是个相对值，a越小，速度波动就越小。对于具体机器而言，能量的平衡关系是确定的，要获得较小的j，就必然要用质量较大的飞轮。这不仅使制造成本增加，而且对飞轮的制造和安装精度要求也要提高，因为较大质量的飞轮如果偏心，会带来很大的动反力。4飞轮设计的基本问题是根据机器实际所需的平均速度和允许的不均匀系数来确定飞轮的转动惯量。重点应放在如何根据力矩变化曲线确定能量指示图求最大盈亏功。第8章 回转件的平衡知识要点 一、本章的基本内容 1质量分布在同一回转面的回转件平衡原理和计算方法。 2质量分布在不同回转面的回转件平衡原理和计算方法。 3回转件平衡实验方法。 二、本章学习要求 1了解静平衡与动平衡的区别，知道各类回转件应当进行何种平衡。 2掌握用向量图解法求平衡质量的相位和质径积的方法。 3了解静平衡试验方法和简单动平衡机的基本原理。 三、本章学习指导 1回转件的平衡要解决的主要问题是设法消除回转件在运转过程中所产生的惯性力和惯性力偶。关于构件的惯性力和惯性力偶的确定，在理论力学中已研究过了，关于力平衡的概念我们也很熟悉，所以本章学习的理论基础不会有什么困难。 2根据回转件的轴向宽度不同，平衡可分为两种类型：其一是轴向宽度很小的回转件可看作质量分布在同一回转面内。这些质量产生的惯性力看作同一平面内的汇交力系，于是在同一平面内增加（减少）质量就可达到平衡。这种平衡称为静平衡（工程上又称单面平衡）。静平衡只解决惯性力的平衡问题。 轴向宽度较大的回转件，质量分布不在同一回转面内，由理论力学平行力系的合成和分解原理可知，一个力可用两个平行力代替。因此，我们可以任选两个平行平面，设想将任何一个不平衡的惯性力均用分别位于该两平面内的两个平行力代替，只要在两个平行平面内分别进行平衡就可以达到平衡目的。这样的平衡称为动平衡（工程上又称为双面平衡）。动平衡既平衡惯性力又平衡惯性力倡。必须注意，动平衡的不平衡质量与所选的平行平面相对位置有关。静平衡回转件不一定是动平衡的，但动平衡回转件一定是静平衡的。3回转件经平衡后，如果其运转速度发生波动，仍会产生动载荷。所以，机械的平衡和调速，虽然都是为了减轻机械中的动载荷，但却是两类不同性质的问题，不能混淆。第9章 机械零件设计概论知识要点9.1 内容提要本章内容包括机械零件设计概述；机械零件的强度；机械零件的接触强度；机械零件的耐磨性；机械制造常用材料及其选择；公差与配合、表面粗糙度和优先数系；机械零件的工艺性及标准化。9.2 基本要求1. 建立起机械零件设计的总体概念，即从机械的总体要求出发，引出对机械零件的要求，根据零件的主要失效形式，拟定工作能力计算准则，用合适的设计方法来设计零件。2. 掌握关于机械零件的载荷与应力的基本概念，尤其要熟练掌握变应力、极限应力、许用应力与安全系数的基本概念。3. 掌握变应力作用下机械零件疲劳断裂失效的基本特征，理解并应用疲劳曲线。4. 掌握机械零件接触强度的基本概念和计算方法。5. 了解机械零件磨损的主要类型，掌握使用耐磨计算方法。6. 掌握机械零件材料的选用原则。7. 掌握机械零件互换性的基本要求，熟练选用配合关系和公差等级。8. 掌握机械零件工艺性的基本要求，学会采用标准。9.3 重点难点重点：1. 机械设计及机械零件设计的基本要求以及机械零件设计的一般步骤和设计方法。2. 机械零件的失效形式和判定条件。3. 机械零件的载荷与应力的分类及变应力、极限应力、许用应力与安全系数的基本概念。4. 循环变应下机械零件疲劳断裂的特征和疲劳曲线5. 机械零件接触强度和接触应力的概念和有关公式。6. 机械零件磨损的主要类型和耐磨损计算。7. 机械零件常用金属和非金属材料特性及其选择。8. 机械零件互换性、公差与配合的基本概念和选择9. 机械零件的表面粗糙度及其评定参数和优先数系的选择。10. 机械零件的工艺性和标准化。难点：1. 机械零件的失效形式和设计准则。2. 变应力下机械零件的极限应力与安全系数的确定。3. 接触应力的基本概念和计算公式。4. 机械零件的材料选择。5. 机械零件合适公差等级和配合关系的选取。6. 机械零件表面粗糙度与加工方法关系。7. 设计机械零件时的工艺性要求。9.4 学习指导及注意的问题1. 机械零件的失效形式和设计准则。机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。机械零件虽然有多种可能的失效形式，但归纳起来最主要的为强度、刚度、耐磨性、稳定性和温度的影响等几个方面的问题。其表现形式主要有整体断裂（包括一次断裂和疲劳断裂）、过大残余变形、表面破坏（主要包括腐蚀、磨损和接触疲劳）、破坏正常工作条件（如共振、带传动中打滑等）。对于各种不同的失效形式，相应地有各种工作能力判定条件，通常称为工作能力计算准则。一个机械零件可能有多种失效形式，但在设计时应根据其主要的失效形式而采用相应的计算准则。设计准则的一般表达式可概括为：计算量许用量。(1) 强度准则强度准则就是指零件中的应力不得超过允许的限度。式中：，分别为极限正应力和极限切应力；S为安全系数。(2) 刚度准则刚度准则是指零件在载荷作用下产生的弹性变形量y小于或等于机器工作性能所允许的许用变形量y。yy(3) 寿命准则寿命准则是指零件在一定工作条件下正常工作的时间大于或等于机器所要求的工作时间。影响寿命的主要因素包括腐蚀、磨损和疲劳，他们各自有自身的发展过程规律。腐蚀寿命和磨损寿命尚没有成型的定量计算理论，疲劳寿命常以使用寿命时的疲劳极限作为计算的依据。(4) 振动稳定性准则振动稳定性准则是指机器工作中受激振作用的各零件的固有频率应与激振源的频率相错开。以f代表零件的固有频率，fp代表激振源的频率，则有：0.85ffp 或 1.15ffp2. 变应力下机械零件的极限应力的确定。变应力下，应取材料的疲劳极限作为极限应力。同时还应考虑零件的截面突变、绝对尺寸和表面状态等影响，为此引入有效应力集中系数、尺寸系数和表面状态系数等。当应力是对称循环变化时，许用应力为当应力是脉动循环变化时，许用应力为式中S为安全系数；为材料的脉动循环疲劳极限。以上所述为“无限寿命”下零件的许用应力。若零件在整个使用期限内，其循环总次数N小于循环基数N0时，疲劳极限应采用对应于N的疲劳极限和，相应得到“有限寿命”下零件的许用应力。3. 接触应力的基本概念和计算公式。若两个零件在受载前是点接触或线接触，受载后由于变形其接触处为一小面积，通常此面积甚小而表面产生的局部应力却很大，这种应力称为接触应力。这时零件强度称为接触强度。由弹性力学分析可知，当两个轴线平行的圆柱体相互接触并受压时（下图），其接触面积为一狭长矩形，最大接触应力发生在接触区中线上，其值为 式中：4. 机械零件的材料选择。设计机械零件时，选择合适的材料是一项复杂的技术经济问题。设计者应根据零件的用途、工作条件和材料的物理、化学、机械和工艺性能以及经济因素等进行全面考虑。选择材料的主要依据如下：(1)载荷的大小和性质，应力的大小、性质及其分布状况；一般脆性材料原则上只适用于制造在静载荷下工作的零件，在有冲击载荷情况下应以塑性材料使用为主。(2)零件的工作情况，决定零件所需要的特殊机械物理性质和特殊性能；(3)零件的尺寸及质量，决定零件材料的品种及毛坯制取方法；(4)零件结构的复杂程度及材料的加工可能性，决定零件的毛坯制取方法和加工方法；(5)材料的经济性，包括本身价格和后续加工、使用经济性；(6)材料的供应状况。5. 机械零件合适公差等级和配合关系的选取。机械制造中最常用公差等级是411级。4级、5级用于特别精密的零件。6级、7级、8级用于重要的零件。8级、9级用于工作速度中等及具有中等精度要求的零件。10级、11级用于低精度零件，主要用于低速机器中。公差等级选取应根据机器实际需要和经济