机械设计基础复习

机械设计基础

复习要点§1绪论本章重点机器、机构和机械的概念，区别；构件，零件和机构的联系；机械设计的基本要求和一般过程。§2平面机构的运动简图及自由度计算基本要求

掌握运动副的概念及分类。掌握机构运动简图的绘制方法。能够将实际机构或机构的结构图绘制成机构运动简图；能看懂各种复杂机构的机构运动简图；能用机构运动简图表达自己的设计构思。

熟练掌握机构自由度的计算方法。能运用自由度计算公式计算平面机构自由度。能准确识别出机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束，并作出正确处理。学习内容

基本概念运动副、低副、高副、转动副、移动副、机构运动简图、机构自由度、复合铰链、局部自由度、虚约束。

2.平面运动副和构件表示方法，运动简图绘制。

3.机构自由度的计算方法。典型例题

在右图所示机构中，构件AB、EF、CD相互平行且相等，试计算该机构的自由度。分析：注意机构中的复合铰链、局部自由度及虚约束。解：去掉机构中的局部自由度和虚约束，则n=6,PL=7,PH=2通过公式计算得

基本要求

1.了解平面四杆机构的基本型式，熟悉其演化方法。2.掌握平面四杆机构的基本特性。3.了解平面连杆机构设计的基本问题，掌握根据具体设计条件及实际需要，选择合适的机构型式和合理的设计方法，解决具体设计问题。§3平面连杆机构学习内容铰链四杆机构的基本型式和转化型式。铰链四杆机构的运动特性和传力特性：四杆机构具有曲柄的条件、从动件的急回运动特性、传动角和压力角。3.图解法设计铰链四杆机构。典型例题已知lBC=100mm,lCD=70mm,lAD=50mm，AD为固定件。（1）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB的值；（2）如果该机构能成为双曲柄机构，求lAB的值；（3）如果该机构能成为双摇杆机构，求lAB的值。解：这是一个需要灵活运用曲柄存在条件的题目。

（1）如果能成为曲柄摇杆机构，则机构必须满足杆长条件，且AB为最短杆。则有 lAB+lBC≤lCD+lAD

代入各杆长度值，得

lAB≤20mm（2）如果能成为双曲柄机构，则应满足杆长条件，且杆AD为最短杆。则1）若BC为最长杆，即lAB

≤100mm，则

lBC+lAD≤lAB

+lCD

lAB

≥80mm

所以80mm≤lAB≤100mm2）若AB为最长杆，即lAB

≥100mm，则lAB+lAD≤lBC

+lCDlAB≤120mm

所以100mm≤lAB≤120mm

将以上两种情况进行分析综合后，lAB的值应在以下范围内选取，即80mm≤lAB≤120mm(3)若能成为双摇杆机构，则应分两种情况分析。第一种情况：机构各杆件长度满足杆长条件，但以最短杆的对边为机架；第二种情况：机构各杆件长度不满足杆长条件。在本题目中，AD已选定为固定件，则第一种情况不存在。下面就第二种情况进行分析。

1）当lAB<50mm，AB为最短杆，BC为最长杆lAB

+lBC

>lCD+lAD

lAB>20mm

即20mm<lAB

<50mm2)当lAB∈[50，70）以及lAB∈[70，100)时，AD为最短杆，BC为最长杆，则lAD+lBC>lAB+lCD

lAB<80mm

即50mm≤lAB<80mm3）当lAB>100时，AB为最长杆，AD为最短杆，则lAB

+lAD

>lBC+lCDlAB>120mm

另外，AB增大时，还应考虑到，BC与CD成伸直共线时，需构成三角形的边长关系，即 lAB<(lBC+lCD

)+lADlAB<220mm

则120mm<lAB<220mm

综上可得lAB的取值范围为：（20，80）U（120，220）基本要求

1.了解凸轮机构的类型及各类凸轮机构的特点。2.掌握从动件几种常用运动规律的特点和适用场合。3.熟练掌握并灵活运用反转法原理，学会根据这一原理设计各类凸轮的廓线。§4凸轮机构学习内容1.凸轮机构的组成、特点、类型和适用场合。2.基本概念：基圆、基圆半径、推程、升程、远休止角、推程运动角、回程、回程运动角、近休止角3.几种从动件常用运动规律特点和适用场合。4.凸轮机构压力角与作用力和凸轮机构尺寸的关系，滚子半径的选择。5.反转法设计凸轮轮廓。典型例题基本要求

1.了解齿轮传动的类型及特点。

2.理解齿廓啮合基本定律。3.了解渐开线的形成过程，掌握渐开线的性质、渐开线齿廓的啮合特性。

4.掌握渐开线标准齿轮各部分名称和几何尺寸计算，掌握渐开线齿轮正确啮合和连续传动条件。5.了解范成法切齿的基本原理和根切现象产生的原因，以及不发生根切的条件，变位齿轮的基本概念。6.掌握齿轮的失效形式及设计准则，了解齿轮材料和精度。

7.掌握斜齿轮与直齿轮受力及设计的异同点。8.掌握锥齿轮的受力。§5齿轮传动学习内容1.渐开线的性质

渐开线是研究渐开线齿轮机构的基础，只有牢固掌握才能正确理解一对渐开线齿廓的啮合特性和轮齿啮合过程。2.易混淆的概念

法向齿距与基圆齿距、分度圆与节圆、压力角与啮合角

3.齿廓啮合基本定律：两齿廓在任一位置啮合接触时，过接触点所作的两齿廓的公法线必通过节点C，它们的传动比等于连心线O1O2被节点C所分成的两条线段的反比。4.渐开线标准齿轮正确啮合条件、无侧隙啮合条件、连续传动条件。5.范成法加工齿轮的基本原理。6.根切现象的原因及其避免。7.平行轴斜齿轮：特点、正确啮合条件、几何参数关系、重合度、当量齿数。8.直齿轮和斜齿轮传动的设计准则，设计步骤、参数选择。9.直齿轮、斜齿轮和锥齿轮的受力分析。典型例题

已知一对直齿圆柱标准齿轮：z1=22,z2=33,a=20o,m=2.5mm,ha*=1,c*=0.25,求这对齿轮作无侧隙啮合时的中心距和节圆半径。解：由于这对齿轮为标准齿轮，所以当它们作无侧隙啮合传动时，其中心距等于标准中心距。则

已知在某二级斜齿圆柱齿轮传动中，1轮为主动轮，3轮的螺旋线方向和转动方向如题31图所示。为了使Ⅱ轴轴承上所承受的轴向力抵消一部分，试确定各轮的螺旋线方向及各轮轴向力Fa1、Fa2、Fa3、Fa4的方向，并将其标在图中。基本要求

1.了解各类轮系的组成和运动特点，会判断一个已知轮系属于何种轮系。2.熟练掌握各种轮系传动比的计算方法，会确定主、从动轮的转向关系。§6轮系学习内容轮系的类型：定轴轮系、周转轮系。传动比计算方法。定轴轮系：周转轮系：3.转向（正负号）判断典型例题

如图所示轮系中，已知各轮的齿数，z1=48,z2=48,z2'=18,z3=24。又n1=250r/min，n3=100r/min转向如图所示。试求系杆的转速nH的大小和方向。解：这是一个由锥齿轮所组成的周转轮系。先计算其转化机构的传动比。式中，齿数比前的"-"号表示在该轮系的转化机构中，齿轮1，3的转向相反。将已知值代入上式，由于轮1、3的实际转向相反，故一个取正值，一个取负值，则解该式可得nH=50r/min计算结果为正，表明系杆H的转向与齿轮1相同，与齿轮3相反。已知各轮齿数为：z1=15。z2=25，，z3=60，运动从1轮输入，n1=200r/min，转向如图所示，n3=50r/min，转向与n1相同，试求系杆H的转速nH的大小和方向。基本要求

1.了解蜗杆传动的特点及分类。2.掌握蜗杆传动的几何参数的计算、选择方法3.掌握进行蜗杆传动的力分析、强度计算4.了解蜗杆传动的热平衡原理和计算方法§8蜗轮蜗杆传动机构学习内容正确啮合条件（ma1=mt2=m

a1=

t2=

=）、传动比、直径系数、导程角，几何尺寸计算。受力分析：大小和方向。3.设计准则及强度计算4.效率：热平衡计算：如下右图所示的蜗杆传动中，蜗杆为主动件，蜗杆蜗轮螺旋线为左旋，蜗杆转向如图示。试在图中画出蜗轮转向及蜗杆蜗轮在啮合点处的圆周力Ft1、Ft2及轴向力Fa1、Fa2。n1典型例题基本要求

1.熟悉普通V带的结构、标准、张紧方法和装置2.掌握带传动的工作原理、受力情况、弹性滑动、打滑3.掌握V带传动的失效形式、设计准则、参数选择、设计方法4.了解链传动链传动的工作情况——运动不均匀性分析；滚子链传动的设计计算方法；主要参数选择了解链传动的布置、张紧和润滑等。§9挠性机构学习内容受力分析、应力分析。弹性滑动和打滑产生原因与区别。3.失效形式及设计准则4.强度计算：步骤

7.计算带的根数z2.根据n1、Pca选择带的型号3.确定带轮基准直径D1、D2带轮愈小，弯曲应力愈大，所以D1≥Dmin

D2=i

D1(1–ε)，圆整成标准值具体步骤1.确定计算功率

Pca＝KAP工况系数，查表4.验算带速v(v＝5～25m/s)N5.确定中心距a及带基准长度Ld6.验算主动轮的包角α1NNY8.确定初拉力

F09.计算轴上的压力

FQ根据图套表上基准长度10.带轮结构设计

z≥10？

基本要求

1.掌握轴按载荷的分类及特点2.掌握轴的结构设计方法、熟悉轴上零件的轴向和周向定位方法，明确轴的结构设计中应注意的问题3.掌握轴的强度计算方法4.了解轴的刚度计算方法、临界转速概念§10轴学习内容轴按载荷分类：心轴、转轴、传动轴。结构设计：定位、装拆、固定、受力。3.强度计算方法:按扭转强度计算:按弯扭合成计算:

结构示例：结构改错基本要求

1.掌握螺纹的形成原理与主要参数2.掌握螺旋副的受力、效率和自锁条件3.熟悉螺纹连接的基本类型、预紧和防松4.掌握螺纹连接的强度计算5.掌握键连接的类型和普通平键联接的强度计算§11联接学习内容螺纹参数：d

、d1、d2

、P、S

、λ

、α、β

。效率：自锁条件：3.联接的基本类型，预紧和防松方法。4.强度计算：轴向载荷和横向载荷5.键连接类型、工作原理、平键联接的失效形式和强度计算

问：常用螺纹的类型主要有哪些？哪些螺纹主要用于联接？哪些螺纹主要用于传动？问：螺纹联接的基本类型有哪些？问：螺纹联接设计时均已满足自锁条件，为什么设计时还必须采取有效的防松措施？问：横向载荷作用下的普通螺栓联接与铰制孔用螺栓联接两者承受横向载荷的机理有何不同？问：承受预紧力F0和工作拉力F的紧螺栓联接，螺栓所受的总拉力F2是否等于F0+F？为什么？问：对于紧螺栓联接，其螺栓的拉伸强度条件式中的系数1.3的含义是什么？思考题基本要求

1.掌握联轴器和离合器的作用和区别2.了解联轴器的分类和常用类型。3.了解离合器的常用类型§12联轴器和离合器基本要求

1.熟悉滚动轴承的代号、正确地选择滚动轴承的类型2.掌握滚动轴承的寿命计算3.正确进行滚动轴承组合设计4.了解滑动轴承的特点、应用场合、润滑5.熟悉滑动轴承的典型结构、轴瓦材料及其选用原则6.掌握非液体润滑滑动轴承的设计原理及设计方法§13轴承学习内容滚动轴承分类：向心轴承和推力轴承

。代号：基本代号、后置代号类型选择考虑因素寿命计算:概念、公式当量动载荷：计算方法（深沟球轴承、角接触轴承、圆锥滚子轴承）滑动轴承分类、结构形式、材料非液体摩擦滑动轴承计算：设计准则：维持边界膜不遭破坏进行条件性计算。主要进行压强p