机械设计基础复习资料

机械设计基础复习资料绪论1.机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。凡是能将其他形式能量转换为机械能的机器称为原动机。2.凡利用机械能去变换或传递能量、物料、信息的机器称为工作机。3.用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间相对运动的连接方式组成的构件系统称为机构。4.就功能而言，一般机器包含四个组成部分：动力部分、传动部分、控制部分和执行部分。5.为完成共同任务而结合起来的一组零件称为部件，它是装配的单元。6.构件是运动的单元；零件是制造的单元。第一章平面机构的自由度和速度分析1.构件相对于参考系的独立运动称为自由度。2.两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。3.两构件通过面接触组成的运动副称为低副，平面机构中的低副有转动副和移动副两种。4.两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。5.表明机构各构件间相对运动关系的简化图形称为机构运动简图。6.在平面机构中，每个低副引入两个约束，使构件失去两个自由度；每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。7.机构的自由度是机构相对机架具有的独立运动的数目。从动件是不能独立运动的，只有原动件才能独立运动。通常每个原动件具有一个独立运动，因此机构的自由度应当与原动件数相等。8.设某平面机构共有K个构件，其中活动构件数为n=K-1.在未用运动副连接之前，这些活动构件的自由度总数为3n。若机构中低副数为P个，高副数为P个，则机构自由LH第1页共10页机械设计基础复习资料度就是活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数。即F=3n-2P-PLH由公式可知，机构自由度取决于活动构件的件数以及运动副的性质和个数。9.机构具有确定运动的条件是：机构自由度F＞0，且F等于原动件数。10.两个以上构件同时在一处用运动副相连接构成复合铰链，K个构件复合而成的复合铰链具有（K-1）个转动副。11.机构中常出现一种与输出构件运动无关的自由度，称为局部自由度。12.在运动副引入的约束中，有些约束对机构自由度的影响是重复的，对机构运动不起任何限制作用，这些约束称为虚约束或消极约束。在计算机构自由度时应当除去不计。13.发生相对运动的任意两构件间都有一个瞬心，若机构由K个构件组成，则瞬心数为N=K（K-1）214.对于不直接接触的各个构件，其瞬心可用三心定理寻求。该定理是：作相对平面运动的三个构件共有三个瞬心，这三个瞬心位于同一直线上。15.两构件的角速度与其绝对瞬心到相对瞬心的距离成反比。第二章平面连杆机构1.平面连杆机构（平面低副机构）是由若干构件用低副连接组成的平面机构。全转动副的铰链四杆机构2.按照所含移动副数目不同，平面四杆机构可分为一个移动副的四杆机构含两个移动副的四杆机构3.若组成转动副的两构件能作整周相对转动，则称该转动副为整转副，否则称为摆动副。与机架组成整转副的连架杆称为曲柄，与机架组成摆动副的连架杆称为摇杆。第2页共10页机械设计基础复习资料曲柄摇杆机构4.铰链四杆机构分为三种基本形式双曲柄机构双摇杆机构5.含有两个移动副的四杆机构常称为双滑块机构。两个移动副不相邻按照两个移动副所处的位置不同可两个移动副相邻，且其中一个移动副与机架相关联两个移动副相邻，且均不与机架相关联两个移动副都与机架相关联6.在具有偏心轮的四杆机构中，当曲柄长度很小时，通常都把曲柄做成偏心轮，这样不仅增大了轴颈的尺寸，提高偏心轴的强度和刚度，而且当轴颈位于中部时，还可安装整体式连杆，使结构简化。7.铰链四杆机构是否具有整转副，取决于各杆的相对长度。8.（1）铰链四杆机构有整转副的条件是最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。（2）整转副是由最短杆与其临边组成的。9.如果铰链四杆机构中的最短杆与最长杆之和大于其余两杆长度之和，则该机构中不存在整转副，无取论哪个构件作为机架都只能得到双摇杆机构。10.摇杆在两极限位置间的夹角ψ称为摇杆的摆角。11.急回运动特性可用行程速度变化系数（或称行程速比系数）K表示，即K=ω1／ω2=φ1／φ2=（180°+θ）／（180°-θ）或θ=180°·（K-1）/（K+1）12.作用在从动件上的驱动力F与该力作用点绝对速度v之间所夹的锐角α称为压力角。压C力角的余角γ称为传动角。第3页共10页机械设计基础复习资料α越小，γ越大，机构传力性能越好；反之，α越大，γ越小，机构传力越费劲，传动效率越低。13.传动角为零的位置称为死点位置。死点位置会使机构的从动件出现卡死或运动不确定现象。第三章凸轮机构1.凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。2.平底从动件的优点是：当不考虑摩擦时，凸轮与从动件之间的作用力始终与从动件的平底相垂直，传动效率较高，且接触面易形成油膜，故常用于高速凸轮机构。3.凸轮机构的优点为：只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的运动规律，并且结构简单、紧凑，设计方便。它的缺点是：凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易磨损，所以通常多用于传力不大的控制机构。4.点在圆周上匀速运动时，它在这个圆的直径上的投影所构成的运动称为简谐运动。5.在不计摩擦时，高副中构件间的力是沿法线方向作用的，因此对于高副机构，压力角也就是接触轮廓法线与从动件速度方向所夹的锐角。6.当α增大到一定程度，以至F’在导路中所引起的摩擦阻力大于有用分力F’时，无论凸轮给从动件的作用力多大，从动件都不能运动，这种现象称为自锁。第四章齿轮机构1.齿轮机构的主要优点是：（1）使用圆周速度和功率范围广；（2）效率较高；（3）传动比稳定；（4）寿命长；（5）工作可靠性高；（6）可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。2.外齿轮转动方向相反；内齿轮转动方向相同。第4页共10页机械设计基础复习资料3.范成法是利用一对齿轮（或齿轮与齿条）相互啮合时，其共轭齿廓互为包络线的原理来切齿的。如果把其中一个齿轮或齿条做成刀具，就可以切出与它共轭的渐开线齿廓。4.标准齿轮是否发生根切取决于其齿数的多少。齿数越少，分度圆半径越小，轮坯中心越低，极限点越往下移，根切越严重。标准齿轮欲避免根切，其吃书必须大于或等于不根切的最少齿数Zmin。5.标准齿轮存在下列主要缺点：（1）齿数必须大于或等于最少齿数，否则会产生根切。（2）不适用于实际中心距a’不等于标准中心距a的场合。当a’＞a时，采用标准齿轮虽仍可保持定角速比，但会出现较大的齿侧间隙，重合度也减小；当a’＜a时，因较大的齿厚不能嵌入较小的齿槽宽，致使标准齿轮无法安装。（3）一对相互啮合的标准齿轮，小齿轮齿根厚度小于大齿轮齿根厚度，抗弯能力有明显差别。6.变为齿轮传动可分为等移距变位齿轮传动和不等移距变位齿轮传动两类。7.由于小齿轮取正变位，故可减少小轮的齿数和增大小轮根部的齿厚，从而提高传动质量。第五章轮系1、轮系可分为两种类型：定轴轮系和周转轮系。2、传动时每个齿轮的几何轴线都是固定的，这种轮系称为定轴轮系。3、至少有一齿轮的几何轴线绕另一齿轮的几何轴线转动的轮系称为周转轮系。4、在轮系中，输入轴与输出轴的角度速（或转速）之比称为轮系的传动比。5、一对相互啮合的定轴齿轮的转速比等于其齿数的反比。6、不影响传动比数值大小，只起改变转线的作用的齿轮称为惰轮或过桥齿轮。7、在周转轮系中，轴线位置变动的齿轮，即既作自转又作公转的齿轮称为行星轮。支持行星轮作自转和公转的构件称为行星架或转臂。轴线位置固定的齿轮则称为中心轮或太阳轮。第5页共10页机械设计基础复习资料8、基本周转轮系由行星轮、支持它的行星架和与行星轮相啮合的的两个（有时只有一个）中心轮组成。9、行星架与中心轮的几何轴线必须重合，否则不能传动。10、需要两个原动件的周转轮系称为差动轮系。只需要一个原动件的周转轮系称为行星轮系。11、运用相对运动原理，将周转轮系转化成假想的定轴轮系，然后计算其传动比的方法称为相对速度法或反转法。12、找基本周转轮系的一般方法是：先找出行星轮，即找出那些几何轴线绕另一齿轮的几何轴线转动的齿轮；支持行星轮运动的构件就是行星架；几何轴线与行星架的回转轴线相重合，且直接与行星轮相啮合的定轴齿轮就是中心轮。这组行星轮、行星架、中心轮便构成一个基本周转轮系。区分出各个基本周转轮系后剩下的就是定轴轮系。13、轮系的应用：①用于相距较远的两轴之间的传动；②实现变速传动；③获得大传动比；合④成运动和分解运动。|合成运动和分解运动都可用差动轮系来实现。14、两轮齿数差越少，传动比越大。通常齿数差为1～4.当齿数差Z1-Z2=1时，称为一齿差行星传动，这时传动比具有最大值。15、少齿差行星传动通常采用销孔输出机构作为等角速比机构。16、渐开线少齿差减速器的优点是：传动比大、结构紧凑、体积小、重量轻、加工容易。缺点是：同时啮合的齿数少，承载能力较低，而且为了避免干涉，必须进行复杂的变位计算。17、摆线针轮行星传动的优点是：传动比大、结构紧凑、体积小、重量轻以及效率高之外，还应同时承担载荷的齿数多，以及齿廓之间为滚动摩擦，所以传动平稳、承载能力大、齿轮磨损小、使用寿命长。缺点是：加工工艺较复杂，精度要求较高，必须用专用机床第6页共10页机械设计基础复习资料和刀具加工。18、按照波发生器上的滚轮数不同，可以有双波传动、三波传动等，最常用的是双波传动。19、谐波传动的齿数差应等于波数或波数的整数倍。20、为了加工方便，谐波齿轮的齿形多采用渐开线齿廓。21、谐波传动的优点是：除传动比大、体积小、重量轻和效率高外，还因柔轮与波发生器、输出轴共轴线，不需要等角速比机构，结构更为简单；它同时啮合的齿数很多，承载能力大，传动平稳；它的齿侧间隙小，适宜于反向传动。缺点是：柔轮周期性的变形，容易发热，需用抗疲劳强很度高的材料，且加工、热处理要求都很高，否则极易损坏。22、为了避免柔轮变形太大，传动比小于35°时不宜采用。23、谐波传动与活齿传动的不同之处在于：谐波传动借助柔轮的变形实现逐齿啮合，而活齿传动则借助活齿的伸缩实现逐齿啮合。24、活齿传动的特点是：传动比大，单级传动比i=8～60；效率高，η=70%～95%；不需要等角速比机构，结构紧凑；不会出现一般内啮合齿轮副间的干涉现象，能有1/2的活齿同时参加啮合，传动平稳，承载能力高。缺点是：加工工艺复杂，精度要求高。第十章连接1.连接是指被连接件与连接件的组合。2.连接件又称紧固件。3.连接分为可拆的和不可拆的。允许多次装拆而无损于使用性能的连接称为可拆连接。若不损坏组成零件就不能拆开的连接则称为不可拆连接。4.按照平面图形的形状，螺纹分为三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等。按照螺旋线的旋向，螺纹分为左旋螺纹和右旋螺纹。按照螺旋线的数目，螺纹可分为单线螺纹和等距排列的多线螺纹。第7页共10页机械设计基础复习资料5.为了制造方便，螺纹的线数一般不超过4.6.当斜面倾角ψ小于摩擦角ρ时，滑块不能在重力作用下自行下滑，即处于自锁状态。在自锁条件下，必须施加反向驱动力才能使滑块等速下滑。7.非矩形螺纹是指牙侧角β≠0的三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。8.与矩形螺纹分析相同，若螺纹升角ψ小于当量摩擦角ρ’则螺旋具有自锁特性。考虑到极限情况，非矩形螺纹的自锁条件可表示为ψ≤ρ’。为了防止螺母在轴向力作用下自动松开，用于连接的紧固螺纹必须满足自锁条件。9.当轴向载荷为力阻，止阻螺副相对运动时，相当于滑块沿斜面等速上升；当轴向载荷为驱动力，与螺旋副相对运动方向一致时，相当于滑块沿斜面等速下滑。10.由于过大的螺纹升角制造困难，且效率增高也不显著，所以一般ψ角不大于25°。11.三角形螺纹主要有普通螺纹和管螺纹。前者多用于紧固连接，后者多用于各种管道的紧密连接。12.我国国家标准中，把牙型角α=60°的三角形米制螺纹称为普通螺纹。13.公称直径相同时，细牙螺纹的升角小、小径大，因而自锁性能好、强度高，但不耐磨、易滑扣，它适用于薄壁零件、受动载荷的连接和微调相对位置机构。14.管连接螺纹一般有四种：普通细牙螺纹、非螺纹密封的管螺纹、用螺纹密封的管螺纹、60°圆锥管螺纹。15.螺纹连接有以下四种基本类型：①螺栓连接优点是加工简便，成本低，应用最广。适用于承受垂直于螺栓轴线的横向载荷。②螺钉连接这种连接不宜经常装拆，以免被连接件的螺纹被磨损而使连接失效。第8页共10页机械设计基础复习资料③双头螺柱连接允许多次装拆而不损坏被连接件。④紧定螺钉连接常用来固定两零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩。16.冷镦工艺生产的小六角头螺栓具有材料利用率高，生产率高，力学性能高和成本低等优点，但由于头部尺寸较小，不宜用于装拆频繁、被连接件强度低和易锈蚀的地方。17.垫圈的作用是增加被连接件的支撑面积以