机械设计基础第五版重点总结

1、第一章机器是人为实物的组合体，具有确定的机械运动可以用来转换能完成有用功或处理信息， 以代替或减轻人的劳动机构：人为实物的组合体，具有确定的机械运动，可以用来传递和转换运动机械 :机器和机构的总称。第二章高副点、线接触，应力高。低副面接触，应力低 自由度计算公式： F=3n(2PL +Ph )=原动件数 注意： 1、复合铰链两个以上的构件在同一处以转动副相联。2、局部自由度构件局部运动所产生的自由度。出现在加装滚子的场合，计算时应去掉Fp。3.虚约束对机构的运动实际不起作用的约束。计算自由度时应去掉虚约束。出现虚约束的场合：1. 两构件联接前后，联接点的轨迹重合如 平行四边形机构 ， 2. 两

2、构件构成多个 移动副，且导路平行 3.两构件构成多个转动副，且同轴 4.运动时，两构件上的 两点距离始终不变 5.对运动不起作用的对称部分。如 多个行星轮 。6.两构件构 成高副，两处接触，且法线重合。第三章K1180K1V2C 1C2t 2t1180K V1C 1C2t 1t2180称 K为行程速比系数。只要 0 ，就有 K1，极位夹角越大 K 越大急回特性越明显。PPT10、11、12、13、14、15 急回特性、压力角和传动角、死点位置 压力角：从动件驱动力与力的作用点绝对速度之间所夹锐角 传动角：压力角的余角，压力角越大传动性能越好。 压力角的最值出现在主动件与机架共 线处。机构的传动

3、角一般在运动链最终一个从动件上度量。死点位置： 摇杆为主动件， 且连杆与曲柄两次共线时， 有传动角为零， 此时机构不能运动。 避免措施：两组机构错开排列，如 火车轮机构 ;靠 飞轮的惯性 (如内燃机、缝纫机等) 。 也可以利用死点进行工作：飞机起落架、钻夹具等。第二节：有整转副的条件1、最短杆和最长杆之和小于或等于其余两杆之和2、整转副是由最短杆与其临边组成 a、取最短杆为机架是，机架上有两个整转副得双曲柄机构 b、取最短杆的临边为机架时，机架上有一个整转副，得曲柄摇杆机构。 C、取最短杆的对边为机架时，机架上没有整转副，得双摇杆机构。如果机构中最短杆与最长杆之和大于其余两杆之和则机构中不存在

4、整转副，无论取哪个构 件作为机架都只能得到双摇杆机构。第三节：平面四杆机构的设计第四章凸轮机构一、分类尖顶 -构造简单、易磨损、用于仪表机构。滚子 -磨损小、应用广。平底 -受力好、润滑好、用于高速旋转。二、基本名词 基圆、基圆半径、推程、推程运动角、远休止角、回程、回程运动角、近休止角、行程三、常用运动规律1、等速运动 -速度发生突变产生刚性冲击2、简谐运动 -无速度突变但加速度有突变故产生柔性冲击3、正弦加速运动 -速度加速度均无突变无冲击四、压力角 1、定义：推动力与力的作用点速度间的夹角。 2、当其他条件不变的情况下基圆越小，压力角越大。3、设计凸轮机构时在保证最大压力角小于等于许用压

5、力角时，尽量减小基圆半径。五、图解法设计凸轮机构a工作轮廓的曲率半径， 理论轮廓的曲率半径，rT滚子半径当滚子半径大于等于理论轮廓的最小曲率半径是运动失真，对于外凸轮廓，要保证正常工 作，应使： min rT对平底推杆凸轮机构，也有失真现象。可通过增大rmin 解决此问题。第五章齿轮传动1、结论：一对渐开线齿轮的正确啮合条件是它们模数和压力角应分别相等， 数之比。3、标准中心距等于两齿轮分度圆半径之和，且节圆等于分度圆。传动比等于齿分度圆和压力角是单个齿轮就有的；而节圆和啮合角是两个齿轮啮合后才出现的。4、主动轮开始啮合点从齿根移向齿顶，从动轮正好相反。5、定义: = B1B2/pb 为一对齿

6、轮的重合度， 分子是实际啮合线段， 分母是齿轮的法向齿距。 一对齿轮的连续传动条件是： 16、齿轮的加工方法： 1 成型法 -产生齿形误差和分度误差，精度较低，加工不连续，生产 效率低。适于单件生产。2 范成法 - 一种模数只需要一把刀具连续切削， 生产效率高， 精度高， 用于批量生产。7、根切 -刀具齿顶线与啮合线的交点 B2 落在极限啮合点 N1 的右上方，必发生根切。不发 生根切的最少齿数是17.为避免根切可以采用变位齿轮：正变位齿轮齿厚s=m/2+2xmtg 变宽，齿槽宽减薄；负变位齿轮相反。小齿轮采用正变位，x10，大齿轮采用负变位， x208、斜齿轮，齿向右偏就是右旋往左偏就是左旋

7、。第六章轮系1、i1m(-1)m所有从动轮齿数的乘积 /所有主动轮齿数的乘积 m 表示轮系中外啮合齿轮的对 数2、周转轮系计算公式若是行星轮系可设n 0HH1i13H31Hz2z3z33Hz1z2z1HmH1mnHimH用转速表示可写为HH nmnmnHmnH nnnnnH特别注意：转化轮系中两齿轮轴线不平行时，不能直接计算！第七章机械运转速度波动调节一、周期性速度波动 在一个整周期中，驱动力所输入功与阻力所做的输出功是相等的，这是周期性速度波 动的主要特征。但是在周期内的某段时间内，输入功与输出功却是不相等的，因而出现速 度波动。调节周期性速度波动的常用方法是在机械中加飞轮。二、非周期性速度

8、波动 输入功在很长一段时间内总是大于输出功，则机械运转速度将不断升高，直至超越机 械强度所容许的极限转速而导致机械损坏；反之，输入功总是小于输出功，则机械运转速 度将不断下降，直至停车。调节非周期性速度波动要使用调速器。三、飞轮调速的实质：起能量储存器的作用。转速增高时，将多于能量转化为飞轮的动能 储存起来，限制增速的幅度；转速降低时，将能量释放出来，阻止速度降低。第八章回转件平衡一、质量分布在同一回转面内me = mbrb +m1r1 +m 2r 2+ m3r3 = 0 可用图解法求解此矢量方程 (选定比例 w)。某一回转平面内的不平衡质量 m ，可以在两个任选的回转平面内进行平衡。 若取：

9、 rb=r”b=rb ，则有： m l mm lm、质量分布不在同一回转面内 mb l mbmb l mbm2l2 m2l2l 2 m2ll1m1m11 l 1m l1 mm1m11 l 1l3m33 m33l 3m l3 mm 3m 33l3m2联接一、螺纹分类1、矩形螺纹、三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹2、三角形螺纹自锁性能好，用于连接；矩形、梯形螺纹传动性能好，用于传动。、受力分析1、矩形螺纹 Fa 轴向载荷 F 水平推力 f 摩擦系数 =t-g1 f 摩擦角 a:螺纹的拧紧驱动力矩b:螺纹的拧松驱动力矩T F d22 d22 Fatg()T F d2 d2 Fatg()222、非矩形

10、螺纹 称 f 为 当量摩擦系数 称为 当量摩擦角f滑块上升滑块下降F Fatg()T d22 Fatg()水平推力 : F Fatg()驱动力矩 : T d2 Fatg()2四、螺纹连接的基本类型1、螺栓联接：被连接件的孔中不切制螺纹，拆装方便，螺栓与孔之间有间隙；加 工简便成本低，应用最广。2、螺钉连接：螺钉直接旋入被连接件的螺纹孔中，省去螺母，因此结构上比较简 单。但这种连接不宜经常拆装，以免被连接件的螺纹被磨损而使连接失效。3、双头螺柱连接：用于较厚的被连接件或为了结构紧凑而采用盲孔的连接；双头 螺柱连接允许多次拆装而不损坏被连接零件4、紧定螺钉连接：用来固定两零件的相对位置，并可传动不

11、大的力或转矩 螺纹紧固件：螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈。五、自锁和传动效率 矩形螺纹当时出现自锁非矩形螺纹 时出现自锁防松的方法预紧：螺纹连接的拧紧力矩等于克服螺纹副相对转动的阻力矩 T1 和螺母支 承面上的摩擦阻力矩 T2之和。通常螺纹连接拧紧的程度是凭工人的经验来定，为了保 证质量，必要时使用测力矩扳手或定力矩扳手来获得所要求的拧紧力矩。 防松：连接用的三角形螺纹都具有自锁性，但在温度变化、冲击、振动和变载作用下，预紧力可能在某一瞬间消失，连接可能松脱。防松的方法主要有附加摩擦力防松和专门 防松元件防松等方法。1、利用附加摩擦力防松；2、采用专门防松元件放松；3、其他如冲点防

12、松、粘合防松。键联接的类型1、平键联接特点：定心好、拆装方便；分为普通平键和导向平键工作面是侧面。 普通平键：圆头、方头、单圆头（用于轴端） 导向平键：长度较长，需用螺钉固定。零件可以在轴上移动，构成动联接。2、半圆键连接工作面是侧面 优点：定心好、装配方便；缺点：对轴的削弱较大，只适应与轻载联接。3、楔键连接和切向键联接工作面是上下面 结构特点：键的上表面有 1:100 的斜度，轮毂槽的底面也有 1:100 的斜度 缺点：定心精度不高。只能应用于定心精度不高，载荷平稳和低速的联接。齿轮传动失效形式1、 轮齿折断：一般发生在齿根处，严重过载突然断裂、疲劳折断2、齿面点蚀： 齿面接触应力按脉动循

13、环变化当超过疲劳极限时，表面产生微裂纹、 高压油挤压使裂纹扩展、 微粒剥落。 点蚀首先出现在节线处， 齿面越硬抗点蚀能力越 强。软齿面闭式齿轮传动常因点蚀而失效。3、齿面胶合： 高速重载传动中， 常因啮合区温度升高而引起润滑失效， 致使齿面金属 直接接触而相互粘连。 当齿面相对滑动时， 较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟 纹。4、齿面磨损：跑和磨损、磨粒磨损5、齿面塑性变形：常在严重和起动频繁的传动中遇到。二、设计准则 闭式软齿面齿轮传动主要失效形式是齿面疲劳点蚀，设计准则是齿面接触疲劳强度准则 闭式硬齿面齿轮传动主要失效形式是齿根弯曲疲劳折断，设计准则是齿根弯曲疲劳强度准 则。三、热处理1、

14、表面淬火：一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr 等。表面淬火后轮齿变形小，可不磨齿，硬度可达 5256HRC，面硬芯软，能承受一定冲击载荷。2、渗碳淬火：渗碳钢为含碳量0.150.25%的低碳钢和低碳合金钢，如20、 20Cr 等。齿面硬度达 5662HRC，齿面接触强度高，耐磨性好，齿芯韧性高。常用于受冲击载荷的重要传 动。通常渗碳淬火后要磨齿。3、调质：调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、 40Cr、35SiMn 等。调质处理后齿面硬度为： 220260HBS 。因为硬度不高，故可在热处理后精切齿形，且在使用中易于跑合。4、正火：正火能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切削性

15、能。机械强度要求不高的 齿轮可用中碳钢正火处理。大直径的齿轮可用铸钢正火处理。5、渗氮：渗氮是一种化学处理。渗氮后齿面硬度可达6062HRC。氮化处理温度低，轮齿变形小，适用于难以磨齿的场合，如内齿轮。材料为：38CrMoAlA.特点及应用：调质、正火处理后的硬度低， HBS 350，属软齿面，工艺简单、用于一般 传动。当大小齿轮都是软齿面时，因小轮齿根薄，弯曲强度低，故在选材和热处理时，小 轮比大轮硬度高 : 2050HBS表面淬火、渗碳淬火、渗氮处理后齿面硬度高，属硬齿面。其承载能力高，但一般需要磨 齿。常用于结构紧凑的场合。轴一、轴的分类（按承受载荷分）1、转轴-传递扭矩又承受弯矩；如自

16、行车后轮轴。2、传动轴 -只传递扭矩；如自行车脚蹬轴。3、心轴-只承受弯矩；如自行车前轮轴。滚动轴承的基本类型： 按承受载荷的方向或公称接触角的不同分为向心轴承和推力轴承。 用的四种的滚动轴承有（ P273）：3 号：圆锥滚子轴承。能同时承受较大的径向载荷和轴向载荷。外圈可分离，游隙可调， 装拆方便，适用于刚性较大的轴，一般成对使用，对称安装。5 号：推力球轴承。只能承受轴向载荷，且载荷作用线必须与轴线重合。因滚动体离心力 较大， 滚动体与保持架摩擦发热严重， 故用于轴向载荷大但转速不高的场合。 单列球轴承仅 承受单向轴向载荷；双列球轴承可承受双向轴向载荷。6 号：深沟球轴承。主要承受径向载荷

17、，同时也可承受一定量得轴向载荷。当转速很高而 轴向载荷不太大时，可代替推力球轴承承受纯轴向的载荷。7 号：能同时承受径向、轴向联合载荷，公称接触角越大，轴向承载能力也越大。通常常 成对使用，对称安装。例题一、自由度计算二、曲柄摇杆机构的设计（课本 38 页 2-6、2-7、2-8、 2-9）（2 ）作HDQF, 7 = 3 = 100*.（即摇杆的两极限位盘）（3）以GG为底作直角三角形矽込 Q=413.W=?o（4 ）作亦的外接侧，伽上取点 心町.在图上显取G,0和机架长度=匕则曲柄长度4 = （4CCJ/2,摇杆长度,=（iq+2Q/2 得到具体备杆数据Zk；代入公式（23 ）和（2-3 ），求星小 传动角人能满足2 35即叭50图 2.19图 2.18三、齿轮参数计算基圆亡径db = d cosa = 57 cos20 = 53.56 mmdb2 = d2 cosa = 123 cos20 = 115.58.r = r 二 测=3.14 x3 = 9.42mm5-11这是一个混合轮系.其屮齿轮4、5、6、7和由齿轮3引出的杆件组成周转轮系,其中齿纶4、7为中心轮.齿轮5. 6为行星轮，齿轮3引出的杆件为行星架 刃而齿轮1、2、3组成定