机械设计期末复习

机械设计基础总复习河北联合大学机械工程学院1绪论1.掌握机器和机构、构件和零件、通用零件与专用零件等概念；2.机器的组成：原动机部分、传动部分、执行部分。3.机械零件失效、工作能力、计算准则的概念。4.强度、应力、安全系数的概念。5.掌握运动副的概念并能很好地识别常见的运动副；6.平面机构自由度、机构具有确定运动的条件；一、基本概念二、计算能力1.熟练掌握平面机构自由度的计算方法，能正确识别机构中的复合铰链、局部自由度和虚约束，并判断机构是否具有确定的运动。1、试计算图所示机构的自由度（当机构中含有复合铰链、局部自由度或虚约束时必须明确说明）。

C为复合铰链、F为局部自由度、E/为虚约束例题讲解：解:机构中的滚子A有一个局部自由度，G、H组成两个导路平行的移动副，其中之一为虚约束，D为复合铰链。活动构件数=7，低副P=9，高副P=1。机构的自由度为2，

F=3n-2Pl-Ph=3×7-2×9-1=2

该机构需有2个原动件，如凸轮和EF杆。

试计算图中，发动机配气机构的自由度。

发电机配气机构

解：此机构中，G，F为导路重合的两移动副，其中一个是虚约束；P处的滚子为局部自由度。除去虚约束及局部自由度后，该机构则有n=6；PL=8；PH=1。其自由度为：F=3n-2PL-PH=36-28-1=1习题一、基本概念2.联接1.联接的概念及分类：可拆联接和不可拆联接；2.螺纹形成原理、分类和主要参数（螺纹的公称直径）。3.螺纹自锁的条件和影响效率、自锁性能几何参数，螺纹联接的预紧和紧力矩。4.各种键联接的类型、结构、特点和应用及对联接件的要求；5.螺纹性能等级，标记代号含义（3.6）6.螺纹联接结构设计注意的问题。7.键的类型，平键的设计结构尺寸的选择方法与强度校核公式。(截面尺寸、长度)

二、计算能力1.螺纹的强度计算2.键的强度校核例2-53.齿轮传动一、基本概念1.齿轮传动的特点及渐开线的性质。2.渐开线直齿圆柱齿轮各部分的名称及特点和模数、压力角的概念。3.渐开线齿廓的啮合特性：瞬时传动比恒定；中心距可分性，齿廓间相对滑动。4.渐开线齿轮正确啮合及连续传动的条件。5.齿轮的加工方法（仿形法、展成法），根切与最少齿数、变位齿轮的概念。6.轮齿的主要失效形式，软齿面和硬齿面的概念。大小齿轮齿面硬度的特点（小齿轮齿面硬度比大齿轮高30-50HBS）。7.直齿轮、斜齿轮的受力分析，力的大小和方向的判定（左右手法则）；8.齿轮的设计参数选择（齿数、模数、齿宽系数和传动比）和设计准则。二、计算能力1.标准直齿圆柱齿轮几何尺寸计算的公式（表3-3）2.能熟练地对（直、斜、锥）齿轮进行力分析；3.能应用齿轮公式进行齿轮传动的设计（其中有选择齿轮材料和热处理方法、确定齿轮齿数、确定齿轮模数、设计计算及强度校核）；三、例题讲解例.一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，已知m=7mm,z1=21,z2=37,α=20°,试计算其分度圆直径，齿顶圆直径，齿根圆直径，基圆直径，齿厚（齿槽）和标准中心距，若齿宽系数ψd=0.8，则大小齿轮的齿宽为多少。解：该齿轮传动为标准直齿圆柱齿轮传动，按表3-3所列公式计算：分度圆直径:齿顶圆直径:齿根圆直径:基圆直径:齿厚（齿槽）：标准中心距：齿宽：1.一对外啮合标准直齿圆柱齿轮，模数m=4mm，小齿轮齿数Z1=20，传动比i12=2.5。1)求标准中心距a及大齿轮2的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径；2)若安装中心距a'比标准中心距a加大2mm，问这对齿轮传动的传动比是变大，变小，还是不变？请说明理由。习题2.已知一对正确安装的闭式软齿面渐开线直齿圆柱齿轮传动，其中心距a=240mm，模数m=6mm，压力角α＝20o，传动比i12=3。试求:1)这对齿轮的齿数各是多少？哪个齿轮的齿面硬度应设计得高些，为什么？2)计算小齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径和基圆直径。(cos20o=0.94)4.蜗轮传动一、基本概念1.蜗杆传动的特点；2．蜗轮传动的主要参数（蜗杆分度圆直径为标准值，有利于刀具标准化），正确啮合条件；3．掌握蜗杆传动的受力分析，蜗轮旋转方向判定。二、计算能力1.蜗轮的受力分析，大小和方向的判定。2.如图所示为斜齿轮—蜗杆传动，Ⅰ为输入轴，齿轮1转向与旋向如图所示。1)为使Ⅱ轴轴承所受轴向力最小，试确定其余各传动件的旋向。2)确定各传动件转向。3)画出蜗杆3在啮合点处各分力的方向。

注意：从动轮轴向力方向判定，是通过主动轮轴向力的反向得到。从动件蜗轮的切向力与蜗杆的轴向力为作用力与反作用力关系，蜗轮旋转方向与其切向力方向相同，因此，应与蜗杆轴向力方向相反。5.轮系1.定轴轮系与周转轮系的概念，能正确区分定轴轮系与周转轮系；2.明确惰轮在轮系中的作用3.轮系的功用一、基本概念二、计算能力1.定轴轮系传动比的计算（大小）、如何用箭头判断方向。2.周转轮系传送比计算（大小）、方向判断3.复合轮系传动比计算（大小）、方向判断

1、在图示轮系中，已知：Z1=Z7=20,Z2=Z4=Z8=30,Z3=16,Z6=60,蜗杆为双线，旋向如图所示，n1=1440rpm,试求：n8的大小和转向。方向：如图所示逆时针

5.带传动和链传动一、基本概念1.带传动的类型、特点及应用场合；2..普通v带的结构和规格，带轮的结构3.带的受力，带产生弹性滑动、打滑的原因及后果；4.带传动的失效形式：打滑和疲劳破坏5.带传动的张紧方法及装置；二、计算能力1.V带传动的设计计算；7.轴一、基本概念1．轴的类型及功用；2轴的结构设计，轴向固定、周向固定，轴径的确定，轴上零件布置及位置确定；二、计算能力1.轴的强度计算2.轴的结构改错三、例题讲解

轴的结构应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整，轴应具有良好的制造工艺性等。下面通过一具体轴系结构的改错加以说明。轴的结构分析

指出图中轴系部件的结构错误（用笔圈出错误处，简单说明错误的原因）并在原图上进行改正（齿轮箱内齿轮为油润滑，轴承为脂润滑）。轴系结构改错题①②③④⑤⑥⒁⑦⒀⑿⑾⑩⒃⒂⑨⑧1、轴系及轴上零件的固定（1）联轴器没有轴向固定；（2）联轴器无周向固定；（3）套筒轴向固定齿轮不可靠，该轴段长应小于齿轮宽度；（4）弹性挡圈为多余零件；2、转动件与静止件的关系（5）轴与轴承盖接触；（6）套筒外径太大与外圈产生接触；3、零件的结构工艺性（7）联轴器孔不应为盲孔，应打通；（8）箱体装轴承端盖面的加工面积过大；（9）轴承盖无退刀槽；4、装拆与调整（10）缺少台阶，轴承装拆不便；（11）轴肩过高，轴承无法拆卸；（12）缺调整垫片，无法调整轴承间隙；（13）键太长，套筒无法装；（14）整体式箱体不便装拆；5、润滑与密封（15）轴与轴承盖之间缺少密封；（16）缺少挡油环。改正后的轴系结构图①轴应稍短，以保证挡板与轴上零件的轴向固定②轴上键槽应位于同一母线上(且轴上零件的键槽应通透)③轴上零件的定位应用轴肩(不应与端盖接触)④端盖不应与轴直接接触(且应有密封)⑤轴套过高，轴承不宜拆卸⑥该轴段长应小于轮毂宽，以便齿轮固定⑦键过长，轴套无法安装⑧轴肩过高，轴承不宜拆卸⑨右端轴应有阶梯，以便轴承安装⑩此轴承应与左端轴承反向安装。8.轴承一、基本概念1.轴承的分类：滑动轴承、滚动轴承2.滑动轴承的类型，径向滑动轴承的结构类型3.滑动轴承的材料和润滑4.滚动轴承的类型，代号的意义。5.滚动轴承的组合设计：固定、调整、配合、装拆、润滑、密封。6.滚动轴承失效形式二、设计计算1.轴承的寿命计算，2.轴承当量载荷的确定与计算3.向心角接触轴承的轴向力的确定例题1某减速器主动轴用圆锥滚子轴承3210支承，如图。轴的转速n=1440r/min，轴所受轴向力Fae=750N，轴承的径向载荷分别为Fr1=5600N，Fr2=3000N。工作时有中等冲击，脂润滑，常温工作，预期寿命20000h。试验算轴承是否合适。解：设计项目设计内容及依据设计结果1.确定3210轴承的主要性能参数查手册：α=18038`32”

，C=84.8kN，C0=68kN，e=0.42，Y=1.442.计算内部轴向力FS1、FS2由表14.13，3.计算轴向载荷Fa1、Fa2轴承Ⅱ被“压紧”，轴承Ⅰ被“放松”，得：三、例题讲解滚动轴承例题分析4.确定系数X1、X2、Y1、Y2查表14.11得X1=1，Y1=0，X2=0.4，Y2=1.44X1=1,Y1=0X2=0.4，Y2=1.445.计算当量动载荷P1、P26.计算轴承的寿命查表14.12和14.10得fp=1.5，ft=1，而圆锥滚子轴承的ε=10/3，则7.验算轴承是否合适该轴承合适12平面连杆机构1.基本概念1.平面四杆机构的工作原理、类型；2.平面四杆机构曲柄存在条件,及其类型的判别。3.平面四杆机构的运动特性：急回特性（极位夹角，行程速比系数）、压力角，传动角。2.设计计算1.判别平面四杆机构的类型。1.已知lBC=40mm，lCD=65mm，lAD=80mm，AD为机架。要使机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，试求lAB的取值范围。2.在图示四杆机构中，已知lAB=30mm，lBC=110mm，lCD=80mm，lAD=120mm，AB为原动件。1)判断构件AB能否成为曲柄；2)当分别固定构件AB、BC、CD、AD时，各获得什么机构？12凸轮机构1.基本概念1.凸轮机构的应用与类型。（两种分类方法）2.盘形凸轮基圆、升程、推程运动角、远休止角、回运动角、近休止角的概念3.从动件常用运动规律。等速运动规律，等加速等减速运动。4、了解凸轮