机械设计基础重点知识结构图

1、机械设计基础重点知识结构图第1章 平面机构的自由度和速度分析平面机构的自由度和速度分析固定构件（机架）构件原动件（主动件）组 从动件成飞1r回转副低副0时，k 1,机构有急回特性压力角a：从动件受力方向和速度方向所夹锐角压力角平面四杆机构和传动角r压力角的余角的主要特性传动角a越小，Y越大，机构的传力性能越好min 40 ,出现在曲柄与机架共线两位置之一急回运动曲柄为从动件时，曲柄与连杆共线位置，第2章平面连杆机构曲柄摇杆机构基本型式双曲柄机构双摇杆机构平面四杆机构的Y曲柄滑块机构基本型式及其演化导杆机构演化机构y摇块机构和定块机构双滑块机构偏心轮机构死点 消除方法：利用飞轮或机构自身的惯性力

2、应用：夹紧装置中的防松l l另两杆长度之和；整转副由最短杆与其邻边组成 min max有整转副条件.曲柄摇杆机构一最短杆邻边为机架有整转副时，双曲柄机构一最短杆为机架.存在的不同机构双摇杆机构一最短杆对边为机架按行程速比系数设计：利用机构在极位时几何关系作图法：已知连杆三个位置，求圆心法四杆机构设计.解析法：利用几何关系列解析式求解实验法凸轮机构4凸轮机构及其设计凸轮机构的分类 推杆的运动形式按凸轮的形状分r按从动件的形状分w安从动件的运动形式分一盘形凸轮机构J移动凸轮机构圆柱凸轮机构厂尖顶从动件凸轮机构 滚子从动件凸轮机构L平底从动件凸轮机构f直动从动件凸轮机构V摆动从动件凸轮机构C对心直动

3、从动件凸轮机构 偏置直动从动件凸轮机构基本概念：基圆、基圆半径、推程、升程、推程运动角、回程、回程运动角、休止、 远休止角、近休止角、压力角。凸轮轮廓曲线设计常用的运动形式一设计原理:设计方法主 压力角要 基圆半径参数 的选 滚子半径运动规律动力特性适用场合冲击性质发生位置等速运动刚性冲击开始点、终止点低速轻载等加速等减速运动柔性冲击开始点、中点、终止点中速轻载余弦加速度运动柔性冲击开始点、终止点中低速重载反转法原理作图基本步骤图解法解析法根据从动件的运动规律，画出位移线图并沿横轴等选出比例尺，画出基圆及从动件起始位置；求出从动件在反转运动中占据的各个位置；求从动件尖顶在复合运动中依次占据的位

4、置；将从动件尖顶的各位置点连成一条光滑曲线，即 为凸轮理论轮廓曲线。用包络的方法求凸轮的实际轮廓曲线。画出基圆及推杆起始位置，取合适的直角坐标系。 根据反转法原理，求出推杆反转B1角时理论廓线方程式。根据几何关系求出实际廓线方程式。从减小推力和避免自锁的观点来看，压力角愈小愈好。在满足压力角小于许用压力角的条件下，尽量使基圆半径小些，以使 凸轮机构的尺寸不至过大。在实际的设计工作中，还需考虑到凸轮机构的 结构、受力、安装、强度等方面的要求。为了避免理论轮廓出现尖点和自交，滚子半径应小于理论轮廓曲线的 最小曲率半径。设计时，应尽量使滚子半径小些，但考虑到强度、结构等 限制，通常按经验公式确定取滚

5、子半径，设计中验算理论轮廓曲线的最小 曲率半径。机械设计基础重点知识结构图第 4 章 齿轮机构机械设计基础重点知识结构图齿轮机构类型丁直齿圆柱齿轮机构（外啮合、内啮合、齿轮齿条）两轴平行的齿轮机构（圆柱齿轮机构）斜齿圆柱齿轮机构（外啮合、内啮合、齿轮齿条） 1人字齿圆柱齿轮机构两轴相交的齿轮机构（圆锥齿轮机构）:直齿圆锥齿轮机构曲齿圆锥齿轮机构两轴交错的齿轮机构交错轴斜齿轮机构 蜗轮蜗杆机构齿廓实现定角速比传动的条件C（节点）定角速比条件：过啮合点公法线与连心线相交 齿廓常用曲线：渐开线、摆线、圆弧线渐开线的形成：直线在圆上作纯滚动时，直线上任一点的轨迹r发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上被滚

6、过的弧长渐开线上的法线与基圆相切渐开线的五大特性 渐开线上任一点压力角的余弦为基圆半径与该点向径之比渐开线齿廓 渐开线的形状决定于基圆的大小，基圆大渐开线越平直、基圆内无渐开线渐开线齿廓能满足定角速比传动条件渐开线齿廓的特点渐开线齿轮传动具有可分性、渐开线齿轮传动具有正压力方向不变性齿轮各部分名称及几何尺寸计算基本参数：齿数、模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数渐号直齿最少齿数：正常齿制标准齿轮最少齿数为17、短齿制最少齿数为14齿轮机构K柱齿轮传动正确啮合条件：模数相等、压力角相等啮合传动 连续传动条件：重合度大于1 （标准齿轮均满足，不必验算）:、标准中心距：无齿侧间隙、标准顶隙（两分度圆相

7、切，与节圆重合）成形法（盘形铳刀、指状铳刀）渐开线齿轮,切齿方法产常用刀具：齿轮插刀、齿条插刀、齿轮滚刀的切齿原理-也 法L主要运动：范成运动、切削运动、送进运动、让刀运动十日 际根切现象：齿廓根部的渐开线被切去一部分L根切彳L根切原因：标准齿轮发生根切的原因是齿数太少齿轮变位原因：加工较少齿数齿轮、改变中心距、改变齿根强度 变位齿轮 变位齿轮的切制：刀具的分度线或分度圆不再与轮坯分度圆相切 机 构,变位齿轮的几何尺寸：齿数、模数、压力角、齿距不变。,变位齿轮传动：等移距变位齿轮传动、不等移距变位齿轮传动斜齿轮的基本参数：齿数、模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数、螺旋角 几何尺寸：法面参数为标

8、准值，端面参数用于几何尺寸计算斜齿圆柱当量齿轮的当量齿数4不发生根切白最少齿数Zmin Zvmin C0S3机 构,正确啮合条件：模数相等、压力角相等、螺旋角大小相等、方向相反啮合传动:重合度：比端面齿廓相同的直齿轮的重合度大I中心距：中心距可调整螺旋角的大小来改变几何尺寸：以大端参数为标准值，但c 0.2等顶隙收缩齿、不等顶隙收缩齿圆锥齿轮机 构Z当量齿轮的当量齿数Zv -不发生根切白最少齿数zmincosZvmin cos啮合传动正确啮合条件：大端模数相等、压力角相等传动比： i z2 曳 sin-2 tg 2 Ctg 12 z1d1 sin 1第5章轮系轮系的分类轮系的功用传动比的计算定

9、轴轮系L中心轮基本组成j行星轮行星架周转轮系差动轮系：自由度F=2-分类行星轮系：自由度F=1远距离的运动和动力的传递变速传动获得较大的传动比运动的合成与分解定轴轮系:i1K轮1至轮K间所有从动轮齿数的乘积 轮1至轮K间所有主动轮齿数的乘周转轮系 数值 计算;复合轮系H nG nH / G至K所有从动轮齿数的乘积GK nn；()6至长所有主动轮齿数的乘积分解周转轮系和定轴轮系，然后，原理：分别列方程，最后联立求解。j行星轮-轴线位置不固定)1周转轮*中心轮-与行星轮直接啮合系分解(一行星架-支撑行星轮方向判断箭头法首末轮轴线相互平行时:方向为(-1 ) m-几种特殊的行星传动渐开线少齿差行星传

10、动摆线针轮行星传动、谐波齿轮传动第7章 机械运转速度波动的调节速度波动原因：驱动力矩和阻力矩不是时刻相等速度波周期性速度波动：一个周期内输入功和输生功相等动分类非周期性速度波动：很长时间内输入功和输生功不等调节方法二周期性波动安装飞轮调节W,非周期性用调速器调节原理：飞轮相当于一个能量储存器设计步骤：最大盈亏功-飞轮的转动惯量-飞轮尺寸飞轮设计公式：JA2axm调速M-巾图:最大盈亏功a max和a min两点间力矩 曲线正、负面积的代数和J能量指示图：最高点和最低点间的垂直距离尺寸计算:轮辐式：根据J,设计Dm, H, B实心式：根据J,设计D, B第8章回转件的平衡回转件平衡的目的回转件的

11、回转件的平衡平衡平衡实验：静平衡动平衡适用情况:r平衡条件:适用情况:平衡条件:轴向尺寸很小的回转件F Fb Fi 0轴向尺寸较大的转子F 0 且 M 0机械设计基础重点知识结构图第9章机械零件设计概论（i）拟定零件的计算简图机械零件设计步骤（2）确定作用在零件上的载荷（3）选择合适的材料根据失效形式，选用判定条件，计算零件主要尺寸绘制工作图并标注必要的技术条件机械零件的强度机械设计概论机械零件的耐磨性静应力应力的种类变应力：最大应力静强度计算整体强度计算 疲劳强度计算接触强度计算H H磨损的种类：磨粒磨损、粘着磨损、耐磨性条件： p p pv p最小应力、平均应力、应力幅、循环特性塑性材料时

12、m SS脆性材料时m SS无限寿命时1k S 有限寿命时1Nk S其中：i ni m-0N疲劳磨损、腐蚀磨损里行人尸 铸铁：灰铸铁、球墨铸铁机械制造常用材料墨色金属钢：碳素结构钢（低碳钢、中碳钢、高碳钢）合金钢、铸钢有色金属：主要是铜合金（青铜合金和黄铜）非金属：橡胶、塑料等公差配合r公差：基本尺寸、上下偏差、公差、公差带配合：间隙配合、过渡配合、过盈配合；基轴制、基孔制机械零件工艺性基本要求：毛坯选择合理、结构简单合理、适当的精度和粗糙度标准化、系列化机械设计基础重点知识结构图第10章连接螺纹参数V螺旋副 受力分析 自锁以及 效率螺纹联接螺纹联接预紧、防松单个螺栓强度计算提高联接强度措施按牙

13、型分：三角螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹、矩形螺纹按母体分：圆柱螺纹、圆锥螺纹按旋向分：左旋螺纹、右旋螺纹按线数分：单线螺纹、多线螺纹大径、小径、中径线数、螺距、导程S叩升角arctg-S arctg-np牙型角、牙侧角/2轴向外载荷为阻抗力时，所需驱动力雉Fatg（）轴向外载荷为驱动力时，所需平衡力矢F F/g（）tg螺旋副的效率tg（）螺旋副自锁条件 螺栓联接：（普通螺栓联接、较制孔螺栓联接）用螺栓、螺母、垫圈螺钉联接：其中一被联接件较厚，用螺钉或螺栓、垫圈双头螺柱联接：其中一被联接件较厚且常拆卸，用双头螺柱、垫圈紧定螺钉联接：主要用于固定两零件位置，用紧定螺钉预紧的目的：增强联接的可靠性和紧

14、密性，以防止联接松脱或出现缝隙联接松脱的原因：受冲击、振动、变载；受温度变化防松的根本问题：防止螺旋副的相对转动防松措施：摩擦防松、机械防松、破坏防松分析步骤：先根据联接类型、装配情况、载荷状态确定螺栓的受力；再按相应的强度条件计算螺纹小径或校核其强度五种联接类型：松螺栓联接；受横向载荷的校制孔螺栓联接；仅有预紧力的螺栓联接；受横向载荷的普通螺栓联接；有预紧力和轴向工作载荷的螺栓联接（1）降低载荷变化幅度；（2）改善螺纹牙间的载荷分布；（3）减小应力集中；（4）避免或减小附加动载荷螺旋传动主要类型：传力螺旋、传导螺旋、调整螺旋设计计算：根据耐磨性确定主要参数；根据工作情况进行其他强度校核平键J

15、普通平键（圆头、方头、半圆头）用于静联接，主要失效为压溃，两侧面工作 上导向平键：用于动联接，主要失效为磨损。键的类型q半圆键：用于静联接，两侧面工作，调心性好、楔键及切向键：用于静联接，上下面为工作面，可承受单方向轴向力花键联接：齿侧为工作面。可用于静联接（压溃失效），也可用于动联接（磨损失效）销联接：主要用于固定零件之间的相互位置，并传递不大的载荷机械设计基础重点知识结构图第11章齿轮传动轮齿折断：开式、闭式都可能发生，有疲劳折断和过载折断两种失效形式常用材料及热处理齿面点蚀：软齿面闭式传动主要失效形式，首先发生在齿根靠近节线处齿面胶合：高速重载或低速重载时发生齿面磨损：开式传动的主要失效

16、形式，主要形式为磨粒磨损齿面塑性变形：严重过载软齿面可能发生常用材料：主要是优质碳素钢、合金结构钢；其次是铸钢、铸铁调 质；处理后的齿面为软齿面正 火常用郎表面淬火.理万法渗碳淬火.处理后的齿面为硬齿面、渗 氮.齿轮传动精度：共分十二级，1级最高，12级最低，常用6、7、8、9级精度。圆周力：主动轮上与运动方向相反，从动轮上与运动方向相同径向力：由作用点指向转动中心受力分析-轴向力：直齿圆柱齿轮没有轴向分力斜齿圆柱齿轮的主动轮上的轴向力符合左右手定则齿 轮 传.动“直齿圆锥齿轮的轴向力总是指向锥齿轮大端计算载荷：考虑载荷集中和附加动载荷的影响而更接近现实的载前Fn软齿面闭式传动：主要失效为齿面

17、点蚀，按接触强度设计，按弯曲强度校核设计准则 硬齿面闭式传动：主要失效为齿根折断，按弯曲强度设计，按接触强度校核.开式齿轮传动：主要失效为齿面磨损，只按弯曲强度设计理论依据：用弹性力学赫兹公式计算齿轮节点处的接触应力技航四样 计算特点：两啮合齿轮的接触应力相同 接触强度两啮合齿轮的许用接触应力一般不相同;接触强度与分度圆大小有关而与模数无关强度计算理论依据：全部载荷集中作用于齿顶的悬臂梁。计算特点：两啮合齿轮的弯曲应力不相同弯曲强度 两啮合齿轮的许用弯曲应力一般不相同两啮合齿轮的弯曲应力与与齿形系数成正比在其他条件相同时，模数越大，弯曲强度越高、注意点：斜齿轮和锥齿轮的齿形系数按当量齿数选取齿

18、轮结构：齿轮轴式、实心式、腹板式、轮辐式、组合式润滑方式厂式传动:1闭式传动:人工润滑浸油润滑、喷油润滑齿轮传动的功率损耗：啮合中的摩擦损耗；搅油的油阻损耗；轴承的摩擦损耗机械设计基础重点知识结构图第13章带传动和链传动组成：主动轮、从动轮和带分类摩擦型啮合型: 几何尺寸计算平带：截面为矩形，内 V带：截面为等腰梯形, 特殊截面带：多楔带， 同步带表面为工作面两侧面为工作面，能产 圆形带生较大的摩擦力，应用广。特点优点：（1）允许大的中心距；（2）带可缓冲吸振；（3）具有过载保护作用缺点：（i）结构大;（2）需要张紧装置；（3）传动比不固定；（4）带寿命短;（4）结构简单，价廉;（5）效率低受

19、力分析正常工作时2F0F1 F2F F1 FP Fv /1000临界打滑时应力分析两种滑动失效形式: 计算准则:带受拉应力弹性滑动打滑打滑及弹性 在保证不打：F1/F2 ef，离心应力，弯曲应力 ；最大应力 max 1 b1两者的区别见表13.1滑动滑的情况下具有一定的疲劳强度设计计算原始数据: 参数选择: 设计步骤:张紧方式P、nf n2（ i）,工作条件d、 v, a, Ld, PPc 带型调节中心距采用张紧轮F0 dr d2组成:主动轮、从动轮和链特点优点：（1）允许大的中心距；（2）需要的张紧力小缺点：（1）瞬时链速及瞬时传动比链条滚子链组成：销轴、外链板、 主要参数：链节距齿形链c,

20、发生在紧边进入小轮处验算v a、Ld 验算根数 F0;（3）结构简单；（4）能在恶略条件下工作不是常数，运动平稳性套筒、内链板、滚子p大则各部分尺寸大，承基本参数:p、 z、d 1（滚子外径）平均速度：z1 vpn1z2 pn2601000601000窿 传 动运动分析平均传动比：瞬时链速：i工 n2d1 1 v_z2z1cos (1801802z1z1受力分析紧边拉力：包括有效拉力、离心拉力、悬垂拉松边拉力：包括离心拉力、悬垂拉力端面齿形：国标规定了齿槽的最小最大形状,)失效形式:破坏、销轴与套筒的胶链板的疲劳计算准则设计计算润滑及布置带轮结构；（5）安装、制造精度低差，有冲击振动载能力大常

21、用三弧一直线齿形合、链条较链的磨损、滚子套筒的冲击疲劳破坏、链条过载拉断v 0.6m/s,按额定功率设计v 0.6m /s,按静强度设计原始数据: 参数选择: 设计步骤:P、nz; p,z1，z2n 2( i)L P, aaoP，即 一PcKzKLKm，即S 48KAF1,工作条件P0LPPcP0链号 a 验算v润滑方式链轮结构机械设计基础重点知识结构图第14章轴厂轴的类型一按承受载荷的不同：转轴、传动轴、心轴-按轴的形状分：直轴、曲轴、挠性钢丝轴轴的材料：碳素钢、合金钢轴上零件定位:轴肩、轴环、套筒轴向：轴端挡圈、螺母、弹性挡圈、轴肩、套筒等轴上零件固定周向：平键、半圆键、花键轴、周向：紧定

22、螺钉、销、楔键、过盈配合、圆锥面结构设计制造安装要求阶梯轴两头细、中间粗，满足轴承内经、轴径 要求；有轴端倒角、砂轮越程槽、螺纹退刀 槽；键槽、倒角、圆角尺寸尽量一致改善受力减小应力集中合理布置轴上零件，减小每段轴所受转矩；或结构 上使轴只受弯矩，不受转矩f轴段直径变化不宜过大，尽量避免横孔、切槽；采 用大的过渡圆角或过渡肩环或凹切圆角；轴上开卸、载槽、轮毂上开卸载槽；增大配合处直径厂用于传动轴的精确计算,转轴的近似计算扭转强度计算传动轴的强度条件T 9.55 106PWT0.2d3n初步估算轴的直径d9.55 106 P3 C强度计算0.2用于转轴和心轴的计算弯扭合成强度计算转轴和心轴的强度

23、条件0.ijM2 ( T)21b估算轴径3 Me. 0.1 1b广挠度y刚度计算转角等直径轴T l 32T lG I p G d4扭角阶梯轴1n 口G i 1 I Pi临界转速：产生共振时轴的转速机械设计基础重点知识结构图第16章滚动轴承干摩擦：两摩擦表面直接接触摩擦状态彳边界摩擦：两摩擦表面之间有润滑油，但两表面不能完全隔离混合摩擦：处于干摩擦、边界摩擦、液体磨擦的混合状态液体摩擦：两表面之间充满润滑油，两表面完全分隔开滑动轴承的结构剖分式向心滑动轴承推力滑动轴承轴承座轴承盖：开有螺纹孔，加装油杯或油管轴 瓦：在非承载区开有油孔、油沟螺栓：用于联接轴承盖和轴承座固定式推力轴承可倾式推力轴承对材料的要求：磨擦系数小、导热性好、耐磨、耐蚀、强度高、可塑性好滑动轴承,主要材料：轴承合金、青铜、铸铁、粉末合金、橡胶、塑料 广润滑油：主要性能指标：运动粘度、动力粘度润滑剂