机械原理与机械设计超全讲解

MECHANICALENGINEERING机械原理与机械设计超全讲解机械工程专业核心基础课程适用对象：机械类及相关专业大学生课程类型·专业核心课机器、机构与构件概念层级：从机器到零件，自上而下拆解，建立认知链条机器与机构机器可执行机械运动的装置，由原动机、传动部分、执行部分和控制部分组成机构具有确定相对运动的构件组合，如连杆机构、齿轮机构构件与零件构件运动的单元，可由单个零件或多个零件刚性联接而成零件制造的单元，是组成机器的最小实体平面机构自由度计算F=3n−2PL−PH

平面机构自由度公式计算要点4项机构具有确定运动的条件原动件数目等于自由度时机构运动确定复合铰链需按实际构件数计算转动副个数，不可误判局部自由度不影响机构整体运动，计算时应予以剔除虚约束对运动无直接影响，但可改善受力、提高刚度，需正确识别铰链四杆机构的演化曲柄摇杆机构的极限位置与关键特性关键特性按连架杆运动形式分类曲柄摇杆、双曲柄、双摇杆三类曲柄存在条件最短杆与最长杆之和小于等于其余两杆之和急回特性行程速比系数

K大于1，空行程快，利于提效死点位置从动件与连杆共线时出现，靠惯性/错位通过压力角与传动角影响机构效率，需限制最大压力角凸轮从动件运动规律等速运动规律要点1刚性冲击适用于低速轻载场合等加速等减速要点2柔性冲击适用于中速场合简谐运动规律要点3无刚性冲击适用于高速场合反转法设计要点4反转法设计保证从动件按预定规律运动渐开线齿廓的啮合特性渐开线齿轮啮合核心特性与条件齿廓形成与传动特性渐开线由基圆展成，齿廓取决于基圆大小满足齿廓啮合定律，保证定传动比中心距可分性：不影响瞬时传动比基本参数与啮合条件标准齿轮参数：模数/压力角/齿数/齿顶高/顶隙系数正确啮合：两轮模数与压力角分别相等连续传动：重合度大于1轮系传动比的计算轮系基本类型3类定轴轮系各齿轮轴线位置固定周转轮系含行星轮，轴线绕固定轴线转动混合轮系定轴轮系与周转轮系的组合传动比计算方法3方法定轴轮系传动比等于各级传动比连乘积，转向由外啮合次数决定周转轮系采用反转法转化为定轴轮系求解混合轮系先划分基本轮系，再分别列式联立计算周转轮系的应用特点2特点可实现大传动比结构紧凑，广泛应用于减速装置差动轮系可将两个输入运动合成为一个输出运动棘轮与槽轮的间歇运动棘棘轮机构单向间歇转动，转角大小可调。槽槽轮机构拨盘与槽轮配合，周期性间歇转位，转位平稳但存在柔性冲击，多用于自动机床分度装置。齿不完全齿轮机构可实现多种运动时间的间歇传动。凸凸轮间歇运动机构适用于高速、高精度分度场合。失效形式与设计准则机械零件的失效形式决定设计准则，二者一一对应。失效形式设计准则断裂强度准则：工作应力不超过许用应力，分静强度与疲劳强度塑性变形强度准则：控制应力在弹性极限内表面失效耐磨性准则：限制接触压强、相对滑动速度与温升磨损耐磨性准则：控制摩擦副材料与润滑条件振动振动稳定性准则：避免共振，控制结构固有频率变形超限刚度准则：变形量不超过许用变形量，保证工作精度可靠性设计以概率统计方法评估零件在寿命期内完成功能的概率，贯穿各类失效形式。螺纹连接的类型与预紧预紧与防松，是螺纹连接可靠性的双重保障连接类型与预紧螺栓连接双头螺柱连接·螺钉连接·紧定螺钉连接预紧目的增强连接刚性、紧密性与防松能力拧紧力矩控制常用测力矩扳手或定力矩扳手防松与强度校核摩擦防松弹簧垫圈、对顶螺母机械防松开口销、止动垫圈强度校核按受拉或受剪工作状态校核螺栓强度键连接的种类与选用选型原则参数确定依据截面尺寸按

轴径

选取键长按

轮毂长度

确定五类键型对比键型受力方式适用场合平键侧面挤压传递转矩对中性好，应用最广半圆键可绕键槽摆动轻载及锥形轴端连接楔键楔紧面摩擦传递转矩可承受单向轴向力，但对中性差花键多齿连接承载能力强、导向性好，重载与滑移场合销连接定位、连接或安全保护圆柱销、圆锥销与安全销带传动与链传动的对比带传动靠摩擦力传递动力，具有缓冲吸振与过载打滑保护功能传动比不准确，适用于两轴中心距较大的动力传递适用于高速端链传动靠链条与链轮啮合传递动力，平均传动比准确可在恶劣环境下工作，但瞬时传动比有波动并产生噪声多用于中低速端设计选型要点先按功率选型，再校核速度、包角与中心距齿轮传动失效形式五种典型失效形式及其成因，引出闭式软齿面齿轮的设计准则齿轮失效形式多样，各有主导成因与典型工况，需逐一辨识、对症设计。设计准则：闭式软齿面按接触疲劳强度设计，并校核弯曲强度。轮齿折断成因齿根弯曲疲劳，交变弯曲应力集中处萌生裂纹工况开式传动中的主要失效形式疲劳断裂齿面点蚀成因接触应力反复作用引发的接触疲劳工况闭式软齿面传动的典型失效接触疲劳齿面胶合成因高速重载下润滑油膜破裂形态严重粘着磨损粘着磨损齿面磨损成因磨粒进入啮合区引起工况开式传动中常见磨粒磨损塑性变形成因软齿面在低速重载下发生工况低速重载工况塑性变形蜗杆传动的特点与应用单级传动比大，结构紧凑，传动平稳、噪声低；蜗杆与蜗轮轴线空间交错，通常成90°角工程应对需进行热平衡计算，必要时加装散热片或冷却装置蜗轮采用减摩耐磨材料制造，以减小胶合与磨损热平衡与材料热平衡计算散热片或冷却装置减摩耐磨材料轴的结构设计要点轴按受载分类3类心轴只承受弯矩转轴同时承受弯矩与扭矩传动轴主要承受扭矩结构设计要求2项装拆方便轴上零件装拆方便定位可靠定位可靠、固定牢靠轴向与周向固定3项轴肩/轴环轴向定位套筒/圆螺母轴向固定键/花键/过盈周向固定配合强度保障提高疲劳强度的措施：减小应力集中、避免尖角、增大过渡圆角校核计算：轴需按弯扭合成或疲劳强度进行校核滚动轴承的选型与寿命```html``````html滚动轴承的四大件构成与六项关键知识6项组成由内圈、外圈、滚动体和保持架四大件组成类型常见有深沟球、角接触球、圆锥滚子与圆柱滚子四类代号由基本代号、前置代号与后置代号构成寿命基本额定寿命按额定动载荷与当量动载荷计算安装角接触与圆锥滚子需成对使用，并调整游隙与预紧维护润滑与密封方式直接影响工作温度与寿命联轴器、离合器与弹簧联轴器2类连接两轴传递转矩，分为刚性与弹性两种刚性联轴器适用于对中性好的场合弹性联轴器可补偿偏移并缓冲吸振离合器2类运转中接合/分离分为牙嵌式与摩擦式两种牙嵌式靠齿面嵌合传递转矩，需对