机械设计基础
《机械设计基础》
绪论
(4)工艺性要求 这包含两个方面1）装配工艺形2）零件加工工艺性。 (5)可靠性要求 要求机械系统在预定的环境条件下和寿命期限内，具有 保持正常工作状态的性能，这就称为可靠性。 2.机械零件设计的基本准则及一般步骤 (1)根据零件的使用要求（如功率、转速等），选择零件 的类型及结构型式，并拟定计算简图。 (2)分析作用在零件上的载荷（拉、压力，剪切力）。 (3)根据零件的工作条件，按照相应的设计准则，确定许 用应力。
1.构件 从运动角度来看，任何机器（或机构）都是由许多独立运动单
元体组合而成的，这些独立运动单元体称为构件。 从加工制造角度来看，任何机器（或机构）都是由许多独立制
造单元体组合而成零件，这些独立制造单元体称为零件。 构件可以是一个零件；也可以是由一个以上的零件
组成。图示内燃机中的连杆就是由单独加工的连杆体、 连杆头、轴瓦、螺杆、螺母、轴套等零件组成的。这 些零件分别加工制造，但是当它们装配成连杆后则作 为一个整体运动，相互之间不产生相对运动。
（2）机器是指一种执行机械运动装置，可用来变换和传 递能量、物料和信息。 由实例可看出，各种机器的主要组成部分都是各种机构。 所以可以说，机器乃是一种可用来变换或传递能量、 物料与信息的机构组合体。
（3）机器的结构 传统的机器由如下三个部分组成： 原动件—传动部分—执行部分 现代机器一般由如下四个部分组成 原动件—传动部分—执行部分
构应用最为广泛
整理课件
§1-2 平面机构运动简图
一、用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对 位置，并能完全反映机构特征的简图。
二、绘制：
表1-1
1、运动副的符号
转动副：
整理课件
2、构件符号：
机械设计基础
机械设计基础1.组成机械的各个相对运动的实物称为构件。
构件是机械中运动的单元体。
零件是机械中制造的单元体，部件是机械中装配的单元体。
2.构件与零件的关系？构件可以是单一零件，也可以是多个零件的刚性组合体。
3.机构自由度计算习题3.64. 平面连杆机构属于高副机构还是低副机构？平面连杆机构是由若干个构件通过低副连接而成的机构，又称平面低副机构。
5.平面连杆机构的类型？曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构6.不同构件为机架，判断机构类型,曲柄存在条件？曲柄存在条件：（1）最长杆与最短杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和。
（2）最短杆或其相邻杆应为机架推论：（1）当最长杆与最短杆的长度之和大于其余两杆长度之和时，只能得到双摇杆机构（2）a当最长杆与最短杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和时，a最短杆为机架时得到双曲柄机构b最短杆的相邻杆为机架时得到曲柄摇杆机构c最短杆的对面杆为机架时得到双摇杆机构7.压力角与传动角的关系？压力角越小，传动角越大，使从动杆运动的有效分力就越大，对机构传动越有利8.极位夹角的概念在急回运动机构中，输出构件处于两极限位置C1D、C2D时，此极限位置时曲柄所在直线之间所夹的锐角称为极限位置9.凸轮机构运动规律，每一种冲击特性，运用场合？凸轮机构是高副机构A等速运动规律b等加速-等减速运动规律c余弦加速度运动规律d 正弦加速度运动规律(1)等速运动规律,在行程始末速度有突变,理论上加速度可以达到无穷大,产生极大的惯性力,导致机构产生强烈的刚性冲击,因此等速运动只能用于低速轻载的场合(2)等加速-等减速运动规律,在A、B、C三点加速度存在有限值突变，导致机构产生柔性冲击，可用于中速轻载的场合（3）余弦加速度运动规律，在行程始末加速度存在有限值突变，也将导致机构产生柔性冲击，适用于中速场合。
（4）正弦加速度运动规律，在全行程中无速度和加速度的突变，适用于高速场合。
机械设计基础第1章
K个构件具有K-1个转动副.
• 2.局部自由度
与输出构件运动无关的自由度称 为局部自由度。
• 3.虚约束
• 对机构运动不起限制作用的重复约 束称为虚约束。
•
虚约束虽然对运动不起作用，
但有增加构件刚性、使构件受力均
衡等作用。
•
例题４ 例题５
局部自由度
2
2
2
2
1
1 1
Hale Waihona Puke 11(a) 1
2
2
1
2
2
运动副表示
2
1 (b) 1
2 1
2
a)
b) 构件表示
c)
2 构件分类: 1） 固定构件（机架）：用来支承运动构件的构件。 相对地面不动。 2）原动件（主动件）：运动规律已知的活动构件。如： 原动机，又称输入构件。 3）从动件：机构中随着原动件的运动而运动的其余活 动构件。其中输出预期运动规律的从动件称输出构件。
第1章 平面机构的自由度和速度分析
本章要解决问题 构件组合具有确定相对运动的条件是什么？ 怎样绘制机构运动简图。 何谓速度瞬心？速度瞬心有哪些用途？
基本要求 自由度、运动副、瞬心、复铰、局部自由度、虚约束； 能正确计算平面机构的自由度； 能绘制简单机械的机构运动简图；能正确判定瞬心。
重点 机构自由度的计算，机构运动简图绘制。 所有构件都在相互平行的平面内运动的机构称为平面机
• 瞬心数目 一个机构若有Ｎ个构件，则瞬心总数为
•
k=Ｎ(Ｎ-１)/２
瞬心位置 两构件相互接触 分为４种情况
• 三心定理 作平面运动的三构件的三瞬心必位于同一
机械设计基础
的初拉力 4）张紧轮装置： V 带传动用张紧轮 装置时，张紧轮应安装在带松 边内侧，尽量靠近大带轮，防止因张紧造成小轮包角过小，而且也避 免带的反向弯曲。 平带传动用张紧轮装置时， 张紧轮应安装在带松边 外侧， 尽量靠近小带轮，以增大小轮包角。 9、带传动的失效形式及设计准则？ 1）打滑、疲劳破坏（脱层、撕裂、拉断） 2）保证带在工作中不打滑，同时具有足够的疲劳强度和一定的使用 寿命。
律时，在起点、中点和终点时，加速度有突变，因而推杆的惯性力也 将有突变，不过这一突变为有限值，所以，凸轮机构中由此而引起的 冲击称为柔性冲击。适用场合：中速、轻载。 3）简谐（余弦加速度）运动规律 运动特性：这种运动规律的加
速度在起点和终点时有有限数值的突变， 故也有柔性冲击。 适用场合： 中速、中载。 5、从动件作余弦加速度运动规律，当无远、近休止时，是否会产生 柔性冲击？ 1）从动件作余弦加速度运动规律，当无远、近休止时，不会产生柔 性冲击； 2）从动件作余弦加速度运动规律，当有远、近休止时，会产生柔性。
四〃凸轮机构
1、凸轮机构由：凸轮、从动件、机架组成。 2、按凸轮形状分类，它分哪几种？ 盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮 3、按从动件形状分哪几种？ 顶尖从动件、滚子从动件、平底从动件 4、从动件常用的运动规律有哪三种？它们的运动特性怎样？ 1）等速运动规律 运动特性：当采用匀速运动规律时，推杆在
运动的起始点和终止点因速度有突变， 在理论上加速度值为瞬时无穷 大，使推杆产生非常大的惯性力，致使凸轮受到很大的冲击，称为刚 性冲击。 2）等加速等减速运动规律 运动特性：当采用等加速等减速运动规
三〃平面连杆机构
1、铰链四杆机构的概念；铰链四杆机构的基本形式？ 铰链四杆机构：所有运动副均为转动副的平面四杆机构。 曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。 2、曲柄存在的条件及应用？ 1).最短杆和最长杆之和应小于或等于其他两杆长度之和； 2）.连架杆和机架杆中必有一杆为最短杆。 3、急回特性及行程速度变化系数？ 急回特性：主动件连续运转，从动件在空回行程（非工作行程）的平
机械设计基础
机械设计基础一．概论：1.机械设计课程主要讨论设计和计算的理论和方法。
2.机械零件设计应遵循的基本原则：3.强度：零件抵抗力的能力。
2、结构组成和自由度：1所谓的机架是指。
2.机构是机器中的单元体；构件是；零件组成。
3.两构件组成运动副必须具备的条件是两构件。
4.组成转动副的两个运动副元素的基本特征是。
5.由两个部件的表面接触形成的运动对称为引入约束的运动对，由导线接触形成的运动对称为引入约束的运动对。
6.机构的自由度数等于原动件数是机构具有的条件。
7.与机构运动相关的尺寸元素必须反映在机构的运动图上。
因此，应正确标记移动副、移动副和高副。
3、连杆结构：1.铰链四杆机构若则可能存在曲柄。
其中若最短杆是,则为；若最短杆是，则为；若最短杆是机架，则为；若则不存在曲柄（任何情况下均为双摇杆机构）。
2.最简单的平面连杆机构是机构。
3.为保证连杆机构良好的传力性能，当机构处于死点位置时，最小传动角应为4个传动角。
5.平面连杆机构中，从动件压力角α与机构传动角γ之间的关系是.6.曲柄摇杆机构中，必然出现死点位置的原动件是。
7.曲柄摇杆机构共有个瞬心。
8.当连杆没有急回运动特性时，行程速比系数。
9.以曲柄为主动件色曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构中，可能出现最小传动角的位置分别是，而导杆机构始终是90°。
四．凸轮机构：1.凸轮机构的基圆半径指2.凸轮机构中，若增大基圆半径rb,，则压力角作如下变化：3.使凸轮机构的压力角减小的有效方法是。
4.凸轮机构刚性冲击的原因是：。
灵活影响的原因是。
5.从动件的运动规律可以使凸轮机构产生刚性冲击（硬冲击），而规律可以使凸轮机构产生刚性冲击。
6.按滚子对心移动从动件设计制造的盘形凸轮廓线若将滚子直径rk改小则滚子对心移动从动件盘形凸轮机构的（rb变大α变大）。
五．齿轮机构：1.渐开线标准直齿轮必须满足两个条件：。
2.渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是，连动传动条件是。
3.齿轮机构的基本参数中，与重合度无关的参数是。
机械设计基础
机械设计基础概述机械设计是指通过对机械系统的结构、运动和力学性能的分析、计算和优化，设计出满足特定功能和性能要求的机械产品的过程。
机械设计基础是机械设计的基本理论和方法的总称，它包括机械设计的基本原理、基本计算方法以及常用的机械设计软件的使用等内容。
机械设计的基本原理1.基本材料力学: 机械设计中需要考虑材料的力学性能，如强度、刚度、韧度等。
了解基本材料力学理论对合理选材和结构设计有重要意义。
2.运动学：运动学研究物体在空间中的运动规律，机械设计中需要分析物体的运动轨迹和速度等参数，以确定机构的工作性能。
3.动力学：动力学研究物体的运动状态和受力情况，机械设计中需要对机械系统受到的各种力进行分析和计算，以确保机械系统的安全和稳定性。
4.刚体力学：刚体力学是研究刚体受力和运动的力学学科，机械设计中需要对机械构件进行刚体分析，以计算各个构件的应力和变形，从而确定结构的稳定性。
5.机构学：机构学是研究机械构件之间相对运动和传动的学科，机械设计中需要对机构的结构和运动进行分析，以满足特定的功能和工艺要求。
机械设计的基本计算方法1.强度计算：在机械设计中，强度是一个重要的考虑因素。
常用的强度计算方法有应力计算、应变计算和变形计算等。
通过这些计算方法可以评估机械结构的强度，从而避免结构因载荷过大而破坏的问题。
2.变形计算：机械结构在受到载荷作用时，会发生一定的变形。
变形计算是对机械结构的变形进行分析和计算，以保证结构的稳定性和工作性能。
3.高强度螺栓组合计算：在机械设计中经常会使用螺栓连接各个构件，螺栓组合的计算是为了确定螺栓的尺寸和数量，以满足机械结构的强度要求。
4.刚度计算：机械结构的刚度对于机构运动的精度和稳定性有很大的影响。
刚度计算是对机械结构的刚度进行分析和计算，以确保机构的工作性能。
5.选择轴承和传动元件：在机械设计中，选择合适的轴承和传动元件对于机械结构的运动效果和寿命有重要的影响。
选择轴承和传动元件的计算方法包括轴承尺寸计算、带传动计算等。
机械设计基础
. 构件是组成机器的( )。
（2分）A.制造单元；B.基本运动单元；C.原动件；D.从动件★检查答案标准答案：B2. 在轮系运转时，至少有一个齿轮的轴线绕其它齿轮轴线转动的轮系称为( )。
（2分）A.周转轮系B.定轴轮系C.复合轮系D.行星轮系★检查答案标准答案：A3. 拟设计一机构，要求原动件连续转动，从动件按预定工作要求做连续或间歇移动，应选择用( )。
（2分）A.槽轮机构B.棘轮机构C.移动从动件凸轮机构D.摩擦轮机构★检查答案标准答案：C4. 在设计铰链四杆机构时，应使最小传动角gmin( )。
（2分）A.尽可能小一些B.尽可能大一些C.为0°D.为45°★检查答案标准答案：B5. 当一对渐开线齿轮制成后，即使两轮的中心距稍有改变，其角速度比仍保持原值不变，原因是( )。
（2分）A.啮合角不变B.压力角不变C.基圆半径不变D.节圆半径不变★检查答案标准答案：C6. 即包含定轴轮系部分，又包含周转轮系部分或由几个基本周转轮系组成的轮系称为( )。
（2分）A.周转轮系B.定轴轮系C.复合轮系D.差动轮系★检查答案标准答案：C7. 为使单销外槽轮机构的运动系数大于零，槽轮的径向槽数应大于( )。
（2分）A.2B.4C.3D.5★检查答案标准答案：C8. 当齿轮的齿数增多时，在其他参数不变的情况下( )都将改变。
（2分）A.分度圆、齿厚、渐开线形状B.分度圆齿距、齿顶圆C.分度圆、齿顶厚、渐开线形状D.分度圆、齿顶圆、基圆齿距★检查答案标准答案：C9. 对于齿条，不同齿高上的( )。
（2分）A.齿距相同，压力角相同B.齿距不同，压力角不同C.齿距不同，压力角相同D.齿距相同，压力角不同★检查答案标准答案：A！10. 两对齿数和压力角分别相等而模数不同的齿轮传动，它们的重合度( )。
（2分）A.一定相同B.一定不同C.模数大的重合度大D.模数小的重合度大★检查答案标准答案：A11. 对滚动轴承进行寿命计算的目的是防止轴承在预期的工作期间内发生( )。
机械设计基础知识大全
机械设计基础知识大全1. 材料力学材料力学是机械设计的基础知识，主要包括材料的弹性、塑性、断裂、疲劳等力学性质。
了解材料的力学性质，有助于选取适宜的材料和确定材料的可靠强度。
2. 静力学静力学是机械设计的重要基础，它包括平面力学、三维力学、力的合成分解、重心和力矩等重要内容。
静力学的应用广泛，可用于设计机械结构和判断结构的稳定性。
3. 动力学动力学是机械设计中不可忽视的重要知识，它包括牛顿定律、功和能量、动量守恒等内容。
了解机械系统的动力学特性，可以帮助设计机械运动控制系统。
4. 机械制图机械制图是机械设计的重要环节，它用于描述机械装配的结构、功能和零件之间的关系。
掌握机械制图的基本要素，有助于绘制出高质量的图纸。
5. 液压传动液压传动是机械设计中广泛应用的技术，它利用液体传递压力和能量，在机械运动控制、能量转换和电控系统中发挥着重要作用。
了解液压控制系统的原理和组成，有助于设计出高效可靠的液压系统。
6. 传动系统传动系统是机械运动和动力传递的重要环节，它包括齿轮传动、皮带传动、链传动等多种形式。
了解每种传动系统的优缺点和适用场合，可以选择适宜的传动方式，优化机械结构。
7. 机械加工机械加工是机械设计中不可或缺的环节，它包括加工工艺、刀具选择和加工精度等内容。
了解机械加工的基本原理和方法，可以提高机械零件的制造精度和质量。
8. 机械设计软件机械设计软件是机械设计中必不可少的工具，它包括CAD、CAM、CAE 等多种类型。
了解常用的机械设计软件的功能和应用，可以提高机械设计的效率和质量。
9. 机械标准机械标准是机械设计的重要参考依据，它规定了机械零件的尺寸、形状、公差和材料等方面的标准化要求。
了解机械标准的内容和应用，可以避免设计中出现不合规范的问题，提高机械产品的质量。
10. 机械维修机械维修是机械设计的延伸，它包括机械设备的故障检测、维修和保养等方面。
了解机械维修的基本原理和方法，可以保持机械设备的正常运转，延长机械产品的使用寿命。
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一般 （ ）V带的楔角40。 • 在转轴初步设计时，常按（ ）强度估计转轴的最小直径。
F 3n 2PL PH 37 291
2
第三章平面连杆机构
1.平面连杆机构的定义 2.什么是铰链四杆机构以及铰链四杆机构 的基本类型都有那些？ 3.什么是铰链四杆机构曲柄存在的条件 4.解释名词：急回特性、压力角、传动角
知道传动角和压力角的关系
5.行程速比系数K，会判断是否有无急回
第四章
中的参数
a12cmons (z1 z2)
第十章轮系
• 1、轮系的分类（定轴、周转、复合）
• 2、轮系传动比的计算
• 注意：定轴轮系除了 • 计算传动比外，平行
1
3
• 轴还需考虑符号问题
H
O
O
2
2
4
1.如图所示的轮系中，已知z1=20， z2=30， z3=80， z4=40，
z5=20，求传动比i15 ，iH5 。
；而打滑是失效形式，必须避免） 3.了解防止打滑的方法？ 是否可以将带轮做的粗糙些来防止打滑
？
第八章 齿轮传动
• 1.了解齿轮传动的分类 • 2.重点掌握齿轮参数计算 • （会计算标准中心距 ；基圆齿距 ，分度圆
齿厚 、齿根圆直径 ；齿顶圆直径 ；分度圆 直径 ） • 3.了解渐开线齿廓的啮合特性 • 4.了解齿轮正确啮合条件 • 5.了解标准齿轮避免根切的条件
• 计算下图所示机构的自由度，若含有复合铰链，局部自由度，虚 约束等情况时必须一一指出。
• 轴上零件的轴向固定常用（ ）、（ ）等方法；轴上零件的周向固定 常用（ ）、（ ）等方法。
• 为了固定可靠，装传动件的轴段（ ）的长度应该（ ）传动件的 轮毂宽度。
• 采用螺纹联接时，若被联接件总厚度不大，且容易制成通孔，在 需要经常装卸的情况下，宜采用（ ）。常见的螺栓联接有两种， 即普通螺栓和（ ）螺栓。
• 凸轮机构从动件（ ）的端部有滚子、（ ）、（ ）三种形式。
• 带传动中传动带所受的应力有拉应力、（ ）、（ ）三种；最大应力点 在（ ）截面上；
• 对于M20的螺栓，这里的“20”是指螺栓的（ ）；
• 当轴上安装的零件需沿着轴向移动时，轴与轴上零件之间可采用（ ） 键、（ ）键、（ ）键中的一种进行联接。
4、套筒太薄，不能固定齿轮。
5、轴承盖处应有密封装置，轴承盖的内孔与轴不应接触，应有缝隙。
6、应设一个定位轴肩。
7、键不应超出轮毂的端面。
8、为装拆轴承方便，应设非定位轴肩。
例：一轴用一对角接触球轴承7208AC支承，面对面安装，轴上受力情况 如图所示，载荷平稳，轴上外载荷FX=500N，两个轴承所受径向载荷分别 为： FR1=400N， FR2=3000N，试确定轴承的： 1. 轴向载荷FA1、FA2 2. 当量动载荷FP1、FP2 3．哪个轴承的寿命短，为什么？ 注：内部轴向力计算公式：Fs=eFR ，e=0.68，当FA/FR≤e时，X=1，Y=0； 当FA/FR>e时，X=0.41，Y=0.87
1.了解凸轮机构的分类 2.解释名词：基圆、推程、远休止、回 程、近休止，压力角。 3.了解压力角与基圆的关系
第六章 联接
1.联接的分类
固定联接
螺纹联接
可拆联接 键联接、花键联接
销联接
过盈联接 不可拆联接
铆接 焊接
（介于两者之间，过 盈量小可拆，过盈量 大不可拆）
粘接
2.了解螺纹的分类都有哪些？
• 硬齿面齿轮是指（ ）的齿轮，在一般情况下，其最主要的失效形式为 （ ）。
• 铰链四杆机构有曲柄摇杆机构、（ ）、（ ）等三种基本形式。
• 当最短杆与最长杆长度之和大于其它两杆长度之和时，该铰链四杆机构是 （ ）机构。
• 型号为6220的滚动轴承，是（ ）轴承，其内径尺寸是（ ）mm，它与 型号为6420的滚动轴承比，内径尺寸一样大，（ ）承受载荷的能力强。
第一章绪论
1.了解机器、机构的含义与它们之间的关系。 2.了解零件、构件含义与它们之间的关系。 3.了解机器的组成。 4.了解机器零件的计算准则都有哪些？ 5.了解常用材料
第二章平面机构简图
1.知道什么是运动副以及运动副的分类。 2.平面运动副自由度计算公式以及计算 平面自由度时都有那些需要注意的问题。 3.知道机构具有运动的条件
解：
i1H3n n1 3 n nH Hzz1 2zz2 3
z3 z1
n1 nH 804 0nH 20
i1H
n1 nH
1(4)5
i45nn54
z5 z4
1 2
i15n n1 5i1i4455(1 2)2.5
第十章 十一章轴、轴承
• 1.轴的作用、分类 • 2.会改正轴的错误 • 3.滚动轴承的组成 • 4.滚动轴承的代号 • 5.会计算滚动轴承的轴向力，当量动载
荷，轴向载荷并会判断寿命长短 • 6.了解滑动轴承（内燃机曲轴和连杆连
接部分）
指出图示轴系结构的错误（用数字标出并说明，指对5处即可)。
（6）
⑴
（2） （4）（8（）5）
（3）
（7）
答：1、轴承的定位轴肩不应高于轴承内圈。
2、键应与右端的键在同一母线上，键的顶面与轮毂键槽的底面之间应有间隙。
3 、轴头（装齿轮处）的长度应小于齿轮轮毂的宽度。
3.知道螺纹的主要参数：大径、小径、中径、 螺距、导程、牙型角、 线数等。
4.螺纹联接的基本类型和防松的方法都 有哪Байду номын сангаас？
5.轴向动联接采用什么键 键的界面尺寸的确定依据，键的长度确定标准
第七章 带传动
1.带在传动过程中会产生几种力？最大 应力发生在什么部位？
2.了解带的弹性滑动与打滑的区别？ （弹性滑动是一种固有特性，不可避免
• 6.了解齿轮失效形式
闭式传动的主要失效形式为：疲劳折断和疲劳点蚀 结论： 开式传动的主要失效形式为：磨粒磨损和疲劳折断
• 7.了解齿轮零件的常用材料
• 8.会判断齿轮（直齿、斜齿、圆锥）的受力 分析
• 9.了解失效形式所针对的强度计算（知道齿 根弯曲应力与齿数的关系）
• 10.知道斜齿圆柱齿轮中心距的公式明确其