机械设计基础-复习纲要new

2023/10/22机械设计基础1机械设计基础复习纲要必备的基础知识必要的基本理论必有的基本技能2023/10/22机械设计基础2必备的基础知识机械零件的常用材料机械零件的基本变形及应力常用机构的特点及应用通用机械零件的特点及应用2023/10/22机械设计基础3常用材料1）钢是一种含碳量低于2％的铁碳合金。

2）铸铁含碳量高于2％的铁碳合金为铸铁。3）有色金属有色金属

是相对于黑色金属而言4）非金属

问题：在材料A3,45,40Cr,ZG45,HT200中，为()铸铁，为()优质碳素钢2023/10/22机械设计基础4

碳素钢、低合金钢合金钢。普通碳素结构钢优质碳素结构钢合金结构钢铸钢钢的分类结构钢工具钢特殊钢2023/10/22机械设计基础5铸铁铸铁其性脆，不适于锻压和焊接，但其熔点较低，流动性好，可以铸造形状复杂的大小铸件。常用的铸铁有：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和合金铸铁等。灰铁应用最多，其牌号由“灰铁”二字汉语拼音字首和材料的抗拉强度的平均值。如：HT2002023/10/22机械设计基础6有色金属铜合金有一定的强度和硬度，导电性、导热性、减摩耐磨性和耐蚀性良好，是制造电工器件和耐磨蚀零件的重要材料。铝及铝合金是应用最广的轻金属，纯铝有良好的塑性、耐蚀性、导电性、导热性和焊接性，但强度、硬度较低。在铝中加人合金元素硅、铜、镁、锰、锌等，可以获得质量轻、强度高的零件。

2023/10/22机械设计基础7工程塑料工程塑料是在工程中用来作结构或传动件材料的塑料，它有较高的强度，质量轻，具有绝缘性、减摩耐磨性、耐蚀性、耐热性等。2023/10/22机械设计基础8机械零件的基本变形及应力机械零件变形的基本形式拉压剪切弯曲扭转问题：在静应力下，塑性材料的极限应力为

，脆性材料的极限应力为

。强度条件：2023/10/22机械设计基础9常用机构的特点及应用运动形式的转换1、旋转直线2、直线旋转速度的变换1、减速传动2、变速传动3、间歇运动问题1：在一外接单圆销槽轮机构中，槽数Z=5，则该机构的运动系数τ=

。问题2：设计一传动系统方案，已知电动机的转速为1440r/min，要求工作机的转速为140r/min，试确定传动系统中的传动机构，画出传动简图。2023/10/22机械设计基础10旋转变直线连杆机构凸轮机构齿轮机构螺旋机构2023/10/22机械设计基础11速度的变换1、减速传动，2、变速传动2023/10/22机械设计基础12通用机械零件的特点及应用联接件传动件轴系部件其它螺纹联接轴毂联接铆、焊、胶弹簧轴轴承联轴器、离合器齿轮传动带传动链传动2023/10/22机械设计基础13必要的基本理论机构的组成及机构具有确定运动的条件螺旋副的摩擦、效率和自锁条件铰链四杆的特性及其演化凸轮推杆的常用运动规律渐开线齿轮的啮合传动及其设计带传动的工作原理和工作能力分析链传动的设计2023/10/22机械设计基础14必要的基本理论螺纹联接的计算非液体摩擦滑动轴承的设计滚动轴承的设计轴的分类其强度计算2023/10/22机械设计基础15机构的组成及机构具有

确定运动的条件机构的自由度F=原动件的数目问题：具有自锁性的机构与不能动的机构有何本质上的区别？2023/10/22机械设计基础16螺旋副的摩擦、效率和自锁条件2023/10/22机械设计基础17铰链四杆的特性及其演化2023/10/22机械设计基础18

四杆机构有曲柄的条件：

1、各杆长度需满足杆长条件；

2、其最短杆为连架杆或机架。铰链四杆机构中相邻两构件形成整转副的条件：

1)最短杆长度十最长杆长度<其他两杆长度之和(杆长条件)。

2)组成整转副的两杆中必有一个杆为四杆中的最短杆。问题：图示铰链四杆机构AB=100、BC=200、CD=300，若要获得曲柄摇杆机构，试确定机架长度AD的范围是多少？2023/10/22机械设计基础19死点、急回运动和行程速比系数从动摇杆左、右极限位置摇杆的摆角极位夹角曲柄与连杆BC共线问题2：具有急回作用的四杆机构，行程速比系数越大，极位夹角

。2023/10/22机械设计基础20直线变旋转齿条-齿轮机构螺旋机构连杆机构问题：螺旋机构可将

运动变为

运动。2023/10/22机械设计基础21压力角与传动角

γ=900-α连杆与从动件之间所夹的锐角

2023/10/22机械设计基础22曲柄摇杆机构中的死点位置死点问题1：在曲柄摇杆机构中，当以

为原动件时，从动件会出现卡死或运动不确定的现象，机构的这种位置称为

。2023/10/22机械设计基础23变换机架获得不同机构型式

整转副

曲柄摇杆

机构演化2023/10/22机械设计基础24曲柄滑块机构

机构演化2023/10/22机械设计基础25偏心轮机构

r＞AB机构演化2023/10/22机械设计基础26凸轮推杆的常用运动规律2023/10/22机械设计基础27常用的推杆运动规律等速运动等加速等减速简谐运动摆线运动改进型等速改进型梯形加速度问题：在常用推杆运动规律中，存在柔性冲击的有：

2023/10/22机械设计基础28凸轮廓线设计方法的基本原理反转法

问题2：凸轮机构推程的运动规律为等加速等减速运动，试画出从动件的位移线图，并在下图中作出凸轮推程的轮廓曲线。问题1：分析并在图中作出该凸轮机构的理论廓线、基圆和A点的压力角。2023/10/22机械设计基础29渐开线齿轮的啮合传动及其设计2023/10/22机械设计基础30渐开线的形成

一直线L沿一圆周作纯滚动时，直线上任意点K的轨迹AK即为该圆的渐开线。这个圆称为渐开线的基圆，基圆的半径用rb表示。而该直线L称为渐开线的发生线。

动画2023/10/22机械设计基础31渐开线的特性1)发生线在基因上滚过的一段长度等于基因上被滚过的弧长；

2）渐开线上任一点的法线必与基因相切；3)渐开线上各点的压力角不等，向径rk越大，其压力角也越大;基圆上的压力角为零;4)渐开线的形状取决于基因的大小,随着基因半径增大，渐开线上对应点的曲率半径也增大，当基圆半径无穷大时，渐开线则成为直线;5)基圆以内无渐开线。2023/10/22机械设计基础32标准齿轮

具有标准模数、标准压力角、标准齿顶高系数、标准顶隙系数，且分度圆上齿厚等于齿槽宽的齿轮称为标准齿轮。

问题1：什么样的齿轮称为标准齿轮？问题2：在齿轮传动中，模数m、压力角α、齿顶高系数ha*、顶隙系数c*、齿厚s、齿槽宽e、螺旋角β等参数，哪些参数为标准值？2023/10/22机械设计基础33节点、节圆、啮合线和啮合角啮合角节圆啮合线节圆和啮合角是一对齿轮啮合传动时才具有的参数，单个齿轮没有节圆和啮合角。

节点2023/10/22机械设计基础34渐开线齿廓的啮合特性1．能满足定传动比传动要求

2．具有传动的可分性

两轮的实际中心距与设计中心距略有偏差，也不会影响两轮的传动比。2023/10/22机械设计基础35

正确啮合条件

问题：斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是

。2023/10/22机械设计基础36连续传动条件重合度2023/10/22机械设计基础37标准齿轮传动的中心距

标准齿轮按标准中心距安装

变位齿轮问题：一对直齿圆柱齿轮的参数为：Z1=24,Z2=76,m=3mm,α=200,ha*=1,c*=0.25.试计算大齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、基圆直径、齿距以及齿轮传动的中心距。2023/10/22机械设计基础38轮齿的受力分析和计算载荷

1．轮齿的受力分析{阻力2023/10/22机械设计基础39指向各轮轮心

方向与受力点的圆周速度方向相反

2023/10/22机械设计基础40齿面接触疲劳强度计算

计算位置—节点处接触应力基本理论—赫兹公式齿数比齿宽系数许用应力2023/10/22机械设计基础41齿根弯曲疲劳强度计算

计算理论—轮齿视为悬臂梁

计算位置—全部载荷作用在齿顶2023/10/22机械设计基础42五、参数的选择1．齿数Z1在满足齿根弯曲疲劳强度的条件下，以齿数Z1多一些为好。

Z1=闭式齿轮传动

20~40开式齿轮传动

17~202．齿宽系数

载荷沿齿宽分布的不均匀性就越严重

承载按表7—4合理地选择齿宽系数平稳m齿槽中被切掉的金属量

节省制造时间

2023/10/22机械设计基础433．齿数比

u一对齿轮的齿数比不宜选得过大，否则不仅大齿轮直径太大，而且整个齿轮传动的外廓尺寸也会增大。直齿圆柱齿轮传动

斜齿圆柱齿轮传动开式齿轮传动或手动齿轮传动大传动比需采用轮系2023/10/22机械设计基础44六、设计中的注意事项2、小者接触强度弱；4、大者弯曲强度弱；1、3、5、接触强度主要取决于；6、弯曲强度主要取决于；7、齿宽b2023/10/22机械设计基础45带传动的工作原理和工作能力分析问题1：带传动的失效形式主要有：

。问题2：有一带传动的设计结果为：B型、带的根数Z=10、小轮直径D1=100、大轮直径D2=300、中心距a=280、带速v=5.67m/s；试分析欲减少Z的途径有哪些？2023/10/22机械设计基础46带传动中的力分析带传动不工作时，传动带两边的拉力相等带传动工作时紧边松边打滑打滑失效2023/10/22机械设计基础47欧拉公式

带在出现打滑趋势而未打滑的临界状态时，带的紧边拉力Fl与松边拉力F2的关系带所能传递的最大有效拉力2023/10/22机械设计基础48带的应力分析紧边拉应力离心应力小带轮的弯曲应力问题：带所能传递的功率随小带轮直径增大而

；随带速降低而

。2023/10/22机械设计基础49带的弹性滑动带的弹性滑动de原因及结果滑动率ε约在1％—2％之间变化不考虑弹性滑动时，带的传动比问题：带传动的打滑与弹性滑动有何区别？各对带传动有何影响？2023/10/22机械设计基础50链传动的设计失效分析与设计准则设计方法和步骤运动不均匀性问题2：在链传动中，链条的节距越大，其承载能力

。问题1：传动链可分为

和

两种。问题3：链传动的中心距过大或过小对传动有何影响？2023/10/22机械设计基础51螺纹联接的计算联接类型与结构受拉螺栓与受剪减螺栓失效与强度计算问题1：与矩形螺纹相比，三角螺纹的传动效率

，自锁性

。问题2:试指出下列图中的错误，并画出正确的结构图。问题3：三角形螺纹的牙型角

于矩形螺纹的牙型角，联接螺纹一般采用

形螺纹。2023/10/22机械设计基础52非液体摩擦滑动轴承的设计轴瓦材料及其结构失效形式与设计准则设计方法与步骤问题：滑动轴承中的摩擦可分为干摩擦，

，

等。2023/10/22机械设计基础53滚动轴承的设计轴承的结构与类型寿命计算组合设计2023/10/22机械设计基础54一、轴的分类根据轴所承受的载荷不同，轴可分为心轴、转轴、传动轴三类。根据轴线的形状不同，轴可以分为直轴和曲轴两类问题：既承受弯矩又受承扭矩的轴称为

轴，而自行车前轮的轴是

轴。2023/10/22机械设计基础55心轴的强度计算方法FR1R22023/10/22机械设计基础56传动轴的强度计算方法转轴可用于计算最小直径2023/10/22机械设计基础57转轴的强度计算方法1、按弯扭合成强度条件校核轴径2、轴的强度精确计算2023/10/22机械设计基础58必有的基本技能机构自由度的计算平面连杆机构的图解法设计凸轮机构的图解法设计轮系传动比的计算轮齿受力分析带传动的受力分析螺纹联接的强度计算平键的强度校核非液体滑动轴承计算滚动轴承寿命计算不能出错！！！2023/10/22机械设计基础59机构自由度的计算F=3n-2Pl-Ph问题1：两运动副元素为

接触的称为低副，两运动副元素为

接触的称为高副。问题2：机构具有确定运动的条件是

。问题3：根据运动副来分，连杆机构又

机构，齿轮机构和凸轮机构是

机构。问题4：图示为一冲压机构，是分析该机构是否能动，为什么？如果是一个不能动的机构，如何改进？问题5：计算图示机构的自由度。2023/10/22机械设计基础601、按给定的行程速比系数进行设计r已知：CD、ψ、K求：A点无数解平面连杆机构的图解法设计2023/10/22机械设计基础61按连杆预定二个位置设计四杆机构

无数解2023/10/22机械设计基础62按连杆预定三个位置设计四扦机构唯一解问题：已知连杆的三位置如图所示，试用作图法设计各杆的长度。2023/10/22机械设计基础63轮系传动比的计算2023/10/22机械设计基础64定轴轮系中首轮A与末轮N间的传动比大小为轮系中所有主动轮齿数的连乘积轮系中所有从动轮齿数的连乘积问题：图示一手动提升机构。已知Z1=20、Z2=60、Z3=2、Z4=40，与蜗轮固联的鼓轮的直径D=120mm，手柄A的半径R=100mm，当提升物体的重量W=666N时，是计算作用在手柄上的力F(提升机构的效率η=0.75)。2023/10/22机械设计基础65转化轮系de传动比转化轮系中所有主动轮齿数的连乘积转化轮系中所有从动轮齿数的连乘积=±2023/10/22机械设计基础66例7—3在图示轮系中，已知各轮齿数，n1＝300r/min。试求行星架H的转速nH的大小和转向。这是什么轮系？复合轮系！2023/10/22机械设计基础67问题：在图示周转轮系中，已知齿数Z1=15,Z2=30，Z2，=20,Z3=80，n1=200r/min,n3=100r/min.试求当n1,n3转向相同时和n1,n3转向相反时转臂的转速nH.2023/10/22机械设计基础6815比例

1：1凸轮机构的图解法设计2023/10/22机械设计基础69螺纹联接的强度计算2023/10/22机械设计基础70

1．受横向载荷的紧螺栓联接结合面的摩擦力传递外力F螺栓的计算应力问题：习题9—132023/10/22机械设计基础71铰制孔用螺栓靠螺栓杆的剪切和螺栓杆与被联接件的挤压来传递外裁荷。螺栓杆受到剪切和挤压。问题：习题9—142023/10/22机械设计基础72

2．受轴向载荷的紧螺栓联接压力容器盖螺栓联接是受轴向载荷紧螺栓联接的典型实例。总拉力为螺栓的计算应力?2023/10/22机械设计基础73平键的强度校核问题：某带轮与轴用单个A型平键联接，已知键的尺寸b×h×L=22×14×110（单位均为mm）,轴的直径d=90mm,许用挤压应力[σp]=80N/mm2，试求该联接所能传递的最大转矩。2023/10/22机械设计基础74fig22表11-92023/10/22机械设计基础75非液体滑动轴承计算2023/10/22机械设计基础76

1．径向滑动轴承的设计控制表面压强抗磨损控制摩擦功耗抗胶合抗过渡磨损问题：一向心滑动轴承所受径向载荷F=240KN,轴承宽度b=150mm,轴颈的直径d=120mm,转速n=300r/min，轴承材