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
1、什么是零件、构件、机构、机器、机械？有什么联系？有什么区别？零件：制造的单元；构件：运动的单元；机构：具有确定运动的构件系统称为机构；机器：执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息；（机构只传递运动和力，机器还传递其他）机械：机器和机构的总称2、何谓运动副和运动副元素？运动副有哪些类型？各有几个自由度？用什么符号表示？运动副：两个构件直接接触组成的仍能产生某些相对运动的联接；运动副元素：直接接触的部分（点、线、面）；1)按相对运动范围分有：平面运动副，空间运动副2)按运动副元素分有：①高副－点、线接触，应力高，②低副－面接触，应力低自由度：低副一个，高副两个：F=3n －2P L－P H3、什么是局部自由度？什么是复合铰链？什么是虚约束？如何判别？复合铰链：两个以上的构件在同一处以转动副相联。
局部自由度：构件局部运动所产生的自由度。
虚约束：对机构的运动实际不起作用的约束。
①两构件之间组成多个导路平行的移动副②两构件之间组成多个轴线重合的转动副③机构中传递运动不起独立作用的对称部分4、平面机构自由度的计算及注意事项？5、何谓形成速比系数K？它描述了机械的什么特性？他与极位夹角有何关系？在曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆两次共线时，摇杆位于两个极限位置，简称极位。
此两处曲柄之间的夹角θ称为极位夹角。
6、铰链四杆机构中，如何确定曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构？按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构的方法？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；整转副是有最短杆与其邻边组成的。
从哪个杆是机架来判断：最短杆为机架，机架上有两个整转副，双曲杆最短杆的邻边为机架，机架上只有一个整转副，曲柄摇杆最短杆对边为机架，机架上没有整转副，双摇杆7铰链四杆机构中，哪种机构可实现急回特性？曲柄摇杆、偏置曲柄滑块机构、摆动导杆机构8、平面机构中，传动角的大小对机构传力性能有何影响？压力角：从动件驱动力F 与力作用点绝对速度之间所夹锐角α。
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
chapter11-1什么是运动副高副与低副有何区别答：运动副：使两构件直接接触;并能产生一定相对运动的连接..平面低副－凡是以面接触的运动副;分为转动副和移动副；平面高副－以点或线相接触的运动副..1-2什么是机构运动简图它有什么作用答：构件和运动副;并按比例定出各运动副位置;表示机构的组成和传动情况..这样绘制出的简明图形就称为机构运动简图..作用：机构运动简图不仅能表示出机构的传动原理;而且还可以用图解法求出机构上各有关点在所处位置的运动特性位移;速度和加速度..它是一种在分析机构和设计机构时表示机构运动的简便而又科学的方法..1-3平面机构具有确定运动的条件是什么答：机构自由度F>0;且与原动件数相等;则机构各构件间的相对运动是确定的；这就是机构具有确定运动的条件..复习自由度4个结论P17chapter22-1什么是曲柄摇杆机构的急回特性和死点位置答：急回特性：曲柄等速回转的情况下;摇杆往复运动速度快慢不同;摇杆反行程时的平均摆动速度必然大于正行程时的平均摆动速度;此即急回特性..死点位置：摇杆是主动件;曲柄是从动件;曲柄与连杆共线时;摇杆通过连杆加于曲柄的驱动力F正好通过曲柄的转动中心;所以不能产生使曲柄转动的力矩;机构的这种位置称为死点位置..即机构的从动件出现卡死或运动不确定的现象的那个位置称为死点位置从动件的传动角=0°..chapter33-2通常采用什么方法使凸轮与从动件之间保持接触答：力锁合：利用重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮轮廓始终保持接触..形锁合：利用高副元素本身的几何形状使从动件与凸轮轮廓始终保持接触..3-3什么叫刚性冲击和柔性冲击用什么方法可以避免刚性冲击答：刚性冲击：从动件在运动开始和推程终止的瞬间;速度突变为零;理论上加速度为无穷大;产生无穷大的惯性力;机构受到极大的冲击;称为刚性冲击..柔性冲击：当从动件做等加速或等减速运动时;在某些加速度突变处;其惯性力也随之有限突变而产生冲击;这种由有限突变而引起的冲击比无穷大惯性力引起的刚性冲击轻柔了许多;故被称为柔性冲击..避免刚性冲击的方法：为了避免刚性冲击;常将这种运动规律已知的运动开始和终止两小段加以修正;使速度逐渐升高和逐渐降低..让从动件按正弦加速度运动既无刚性运动;也无柔性冲击chapter44-1棘轮机构、槽轮机构及不完全齿轮机构各有何运动特点是举出应用这些间歇运动机构的实例..1答：槽轮机构特点：结构简单;工作可靠;常用于只要求恒定旋转角的分度机构中；停歇运动主要依靠槽数和圆柱销数量运动系数应用:应用在转速不高;要求间歇转动的装置中..如：电影放映机自动传送链装置纺织机械棘轮机构特点：这种有齿的棘轮其进程的变化最少是1个齿距;且工作时有响声..应用：起重机绞盘牛头刨床的横向进给机构计数器不完全齿轮机构特点：普通齿轮传动;不同之处在于轮齿不布满整个圆周..主动轮上的锁住弧与从动轮上的锁住弧互相配合锁住;以保证从动轮停歇在预定位置上..应用：各种计数器多工位自动机半自动机chapter66-1设计机械零件时应满足哪些基本要求6-2按时间和应力的关系;应力可分为几类实际应力、极限应力和许用应力有什么不同答：随时间变化的特性;应力可分为静应力和变应力两类..许用应力：是设计零件时所依据的条件应力..σ极限应力:零件设计时所用的极限值;为材料的屈服极值..实际应力:零件工作时实际承受的应力..静应力下：σ=σS/sσ=σB/ss=s1s2s36-4指出下列符号各表示什么材料：Q235、35、65Mn、20CrMnTi、ZG310-570、HT200.Q235：屈服强度为235;抗拉强度为375-460;伸长率为：26%的普通碳素钢..35：优质碳素钢数字表示碳的平均含量65Mn;优质碳素钢;平均含碳量为0.65%;含Mn量约为1%..20CrMnTi：合金钢;含碳量0.20%;平均含Cr;Mn;Ti量约为1%..ZG310-570：屈服强度为310MPa;抗拉强度为570MPa伸长率为15%;硬度为：40-50HRC的铸钢HT200：抗拉强度为200;硬度为170-241HBS的灰铸铁..6-5在强度计算时如何确定许用应力答：许用应力的确定通常有两种方法：对于一定材料制造的并在一定条件下工作的零件;根据过去机械制造的实践与理论分析;将他们所能安全工作的最大应力制成专门的表格..这种表格简单;具体;可靠;但每一种表格的适用范围较窄..：以几个系数的乘积来确定总的安全系数ss1s2s3S1——考虑计算载荷及应力准确性的系数;一般s1=1-1.5..S2——考虑材料力学性能均匀性的系数..S3——考虑零件重要程度的系数..6-8-101各代表什么-1：对称循环变应力下;疲劳极限为-1..20：脉动循环变应力下;疲劳极限为0..1：静应力下的疲劳极限..chapter77-1常见的螺栓中的螺纹式右旋还是左旋、是单线还是多线怎样判别多线螺纹与单线螺纹的特点如何答：常见的螺栓中的螺纹是右旋、单线..根据螺旋线绕行方向科判别右旋与左旋；根据螺旋线的数目可判别单线还是多线..螺旋升角较小;用在螺纹的锁紧;多线螺纹由于其螺纹升角较大;用于传递动力和运动..7-2螺纹主要类型有哪几种说明他们的特点及用途..答：机械制造中主要螺纹类型：三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹、半圆形螺纹..抗拉强度较高;连接自锁作用也较可靠;一般适用于薄壁零件及受冲击零件的连接..b.管螺纹半圆形螺纹：特点为螺纹深度较浅;是专门用来连接管子的..矩形螺纹：特点为刨面呈以及等缺点；没有自锁..梯形螺纹：特点为刨面为梯形;效率较矩形螺纹低;没有自锁..多用于车床丝杆等传动螺旋及起重螺旋中..锯齿形螺纹：效率较矩形螺纹略低;强度较大;没有自锁..在受载很大的起重螺旋及螺旋压力机中常采用..三角形螺纹用于连接；锯齿、梯形、矩形用于传动..7-3螺旋副的效率与哪些参数有关各参数变化大小对效率有何影响螺纹牙型角大小对效率有何影响答：A2tg为升角;ρ为摩擦角A1tg当摩擦角不变时;螺旋副的效率是升角的函数..牙型角变小;效率变大；牙型角变大;效率变小..举例矩形螺纹变为三角形螺纹7-4螺旋副自锁条件和意义是什么常用链接螺纹是否自锁答：自锁条件：一般情况：越小;自锁性能愈好：螺纹升角ρ：当量摩擦角..意义：不加支持力F;重物不会自动下滑..即螺旋副不会自动松脱;当拧紧螺母时;螺旋副的效率总是小于50%..常用链接螺纹自锁..7-5在螺纹连接中;为什么采用防松装置例举几种最典型的防松装置;会出其结构件图;说明其工作原理和机构简图..答：螺纹连接的自锁作用只有在静载荷下才是可靠的;在振动和变载荷下;螺纹副之间会产3生相对转动;从而出现自动松脱的现象;故需采用防松装置..举例:一利用摩擦力的防松装置：原理：在螺纹间经常保持一定的摩擦力;且附加摩擦力的大小尽可能不随载荷大小变化..1弹簧垫圈:工作原理：弹簧垫圈被压平后;利用其反弹力使螺纹间保持压紧力和摩擦力2双螺母：工作原理：梁螺母对顶;螺栓始终收到附加压力和附加摩擦力的作用..结构简单;用于低速重载..二利用机械方法防松装置：原理：利用机械装置将螺母和螺栓连成一体;消除了它们之间相对转动的可能性..1开口销：开口销从螺母的槽口和螺栓尾部的孔中穿过;起防松作用..效果良好..2止动垫圈：垫片内翅嵌入螺栓的槽内;待螺母拧紧后;再将垫片的外翅之一折嵌于螺母的一个槽内;..将止动片的折边;分别弯靠在螺母和被联接件的侧边起防松作用7-6将松螺栓连接合金螺栓连接受横向外力和轴向歪理的强度计算公示一起列出;是比较其异同;并作出必要的结论..7-10平键链接可能有哪些失效形式平键的尺寸如何确定答：失效形式：挤压破坏和剪切确定尺寸：按挤压和剪切的强度计算;再根据工作要求;确定键的种类；再按照轴的直径d查标准的键的尺寸;键的长度取l1.5d且要比轴上的轮毂短..chapter88-2带传动中的弹性滑动和打滑时怎样产生的它们对带传动有何影响答：弹性滑动：由于带的紧边与松边拉力不等;使带两边的弹性变形不等;所引起的带与轮面的微量相对滑动为弹性滑动..弹性滑动是不可避免的;对带传动影响不大打滑：机器出现过载;摩擦力不能克服从动轮上的阻力矩;带沿轮面全面滑动;从动轮转速急剧降低甚至不动;此现象即为打滑;是带传动的主要失效形式之一;可避免..8-3带传动中主要失效形式是什么设计中怎么样考虑答：主要失效形式：1.张紧力不足导致的打滑；2.张紧力过大导致的疲劳损坏；3.疲劳寿命..设计是必须要考虑：在保证不打滑的情况下确保工况系数;带应有一定的疲劳强度或寿命..chapter99-1齿轮传动的最基本要求是什么齿廓的形状符合什么条件才能满足上述要求答：基本要求是：传动比恒定..齿廓的形状是：渐开线形、摆线形、圆弧齿时满足上述要求..齿廓的形状必须满足不论轮齿齿廓在任何位置接触;过触点所做齿廓的公法线均须通过节点..49-2分度圆和节圆;压力角和啮合角有何区别答：分度圆：为了便于齿廓各部分尺寸的计算;在齿轮上选择一个圆作为计算的基准;该圆称为齿轮的分度圆.标准齿轮分度圆与节圆重合且s=e标准化的齿轮上压力角和模数均为标准值的圆称为分度圆.节圆：通过节点的两圆具有相同的圆周速度;他们之间作纯滚动;这两圆称为齿轮的节圆..分度圆、节圆区别：分度圆是齿轮铸造成立后本身具有的;而节圆是在两齿轮运动啮合时根据其速度而确定出来的..压力角：渐开线上任一点法向压力的方向线即渐开线在该点的法线和该点速度方向之间的夹角称为该点的压力角..啮合角：过节点的两节圆的公切线;与两齿廓公法线间的夹角..压力角、啮合角区别：选取点的不同;压力角的大小也就不同；而只要两齿轮的大小确定;则其啮合角也就随确定..9-3一对渐开线标准齿轮正确啮合的条件什么答：1.两齿轮的模数必须相等m1m2；122.两齿轮分度圆上的压力角必须相等9-4为什么要限制齿轮的最少齿数对于α=20、正常齿制的标准直齿圆柱齿轮;最少齿数是多少答：限制最少齿数是为了;要使所设计齿数大于不产生根切的最少齿数;当α=20的标准直齿圆柱齿轮;则ha=1;则zmin=17..9-12齿轮轮齿有哪几种失效形式开式传动和闭式传动的失效形式是否相同在设计及使用中应该怎样防止这些失效答：失效形式有：1轮齿折断2齿面胶合3齿面磨粒磨损4齿面点蚀5塑性变形开式传动和闭式传动的失效形式不完全相同：其中磨损和疲劳破坏主要为开式齿轮传动的失效形式；而齿面点蚀和折断主要为闭式齿轮传动的失效形式..为了防止轮齿折断：在设计时应使用抵抗冲击和过载能力较强的材料..为了避免齿面磨粒磨损：可采用闭式传动或加防护罩等；为了避免轮齿齿面点蚀：应使用接触应力较大的材料；为了防止齿面胶合：必须采用粘度大的润滑油低速传动或抗胶合能力强的润滑油高速传动..9-13选择齿轮材料时;为什么软齿面齿轮的小齿轮比大齿轮的材料要好些或热处理硬度要5o高些答：主要由于小齿轮转速高;应力循环次数多;则寿命较短;为了使大小齿轮的寿命接近;则在材料的选取方面要好些或热处理要更高些..9-16在轮齿的弯曲强度计算中;齿形系数YF与什么因素有关答：齿形系数YF只与齿形有关;即与压力角α;齿顶高系数ha以及齿数Z有关..chapter1010-2蜗杆传动的啮合效率受哪些因素的影响答：蜗杆传动的啮合效率为：tanr;则效率受导程角和当量摩擦角的影响..tanr'10-3蜗杆传动的传动比等于什么为什么蜗杆传动可得到大的传动比答：蜗杆传动传动比：i=n1/n2=z2/z1传动比与齿数成反比因为蜗杆的齿数可以非常小;;因而可以得到很大的传动比..10-4蜗杆传动中;为什么要规定d1与m对应的标准值答：当用滚刀加工蜗轮时;为了保证蜗杆与该蜗轮的正确啮合;所用蜗轮滚刀的齿形及直径必须与相啮合的蜗杆相同;这样;每一种尺寸的蜗杆;就对应有一把蜗轮刀滚;因此规定蜗杆分度圆直径d为标准值;且与模数m相搭配；其次;蜗轮加工的刀具昂贵;规定蜗杆分度圆直径d为标准值且与模数相搭配可以减少加工刀具的数量..10-7为什么蜗杆传动常用青铜涡轮而不采用钢制涡轮答：因为青铜的耐磨性;抗胶合性能及切削加工性能均好;而啮合处有较大的滑动速度;会青铜的熔点较高;所以用青铜涡轮而不用钢制涡轮..10-9为什么对连续工作的蜗杆传动不仅要进行强度计算;而且还要进行热平衡计算答：蜗杆传动由于摩擦损失大;效率较低;因而发热量就很大、若热量不能散逸将使润滑油的粘度降低;润滑油从啮合齿间被挤出进而导致胶合..chapter1111-1定轴轮系中;输入轴与输出轴之间的传动比如何确定与主动齿轮的齿数有何关系如何判定输出轴的转向答：轮系的总传动比等于组成该轮系的各对齿轮的传动比的连成积;其值等于所有从动轮齿数的连成积与所有主动轮齿连成积之比..传动比判定方向：a.通常规定若最末从动轮与第一个主动轮的回转方向相同时;传动比为正号;若两轮回转方向相反时;则取为负号b.若传动比的计算结果为正;则表示输入轴与输出轴的转向相同;为负则表示转向相反..c.还可以用画箭头标志的方法表示转向:外啮合的齿轮转向相反;内啮合的齿轮转向相同.chapter1212-1心轴与转轴有何区别试列举应用的实例..心轴只承受弯矩;不承受转矩;如：装带轮和凸轮的轴；转轴既承受弯矩;又承受转矩..如：齿轮减速器中的轴;是机器中最常见的轴..12-4轴的结构和尺寸与哪些因素有关答：轴的结构决定因素：载荷及载荷分布、轴上标准件、轴上已确定的零件、轴上零件的装配位置及固定方法、轴的加工工艺性、轴上零件的装配工艺性等..轴尺寸决定因素：轴沿轴向尺寸及形状是由轴上各零件的相互举例;尺寸和安装情况;与轴的制造情况及轴上载荷弯矩、转矩、轴向力分布情况等决定的..计算题：1.已知一对外啮合的标准直齿圆柱齿轮的齿数分别为z1=20z2=80;模数m=2;计算两个齿轮的齿顶圆;齿根圆和分度圆的直径;以及齿轮传动的中心距..解：由公式及系数得：齿顶圆直径：dz2hm44mma11*da2z22hm60mmdf2z22h*2c*m51mmd2z2m28256df1z12h2cm35mm齿根圆直径：m20240分度圆直径：d1z1; 中心距：az1z22m96248mm。
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( )。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机械设计基础Revised on November 25, 2020
第一章
1-1 运动副
一、低副：两构件为面接触的运动副
二、高副：两构件为点或线接触的运动副
1-2机械系统的运动简图设计
P14表1-1
1-3机械系统具有确定运动的条件
三、平面自由度的计算
1.找到机构的总构件数N，则活动构件数n=N-1
2.找到构件的低副个数P1
3.找到机构构件的高副个数Ph
4.带入公式F=3n-2p1-ph
注意事项：
1.复合铰链：则其低副个数为m-1个既3-1=2个
2.局部自由度：两者相同，可不考虑其低副个数
3.虚约束：存在与否都不影响其运动的轨迹
4.判断最后运动是否确定应看F是否等于原动件的个数，若等于则确定，若大于则不确
定
课后题：P22 1-7 1-9 图1-24 1-25 1-27 1-28
第二章
2-1 铰链四杆机构
曲柄基准：最短杆与最长杆长度只和小于等于其他两杆长度之和
不同机构的分析：
1.曲柄摇杆：最短杆与机架相邻
2.双曲柄摇杆：最短杆为机架
3.双摇杆：最短杆远离机架
极为夹角：在两极限位置时，曲柄所夹的锐角θ称为极为夹角
判断方法：
1.曲柄与连杆两次共线的位置
2.利用定义找到两次极限位置
公式：
θ=180（k-1）/（k+1）
作图，运动物理关系计算出θ值，从而求得其他值
课后题：P43 2-6 2-10 2-13
第三章
3-2从动件的常用运动规律
一、基本术语
基圆：以凸轮轮廓的最小向径r0为半径的园称为基圆
推程：从动件被凸轮推动，以一定运动规律由距离回转中心最近位置A到达最远位置B’所走过的距离AB’称为推程
远休止角：当凸轮继续回转δs角，从动件在最远位置停止不动，δs称为远休止角
回程：凸轮继续回转δh时，从动件在弹簧力或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置所走过的距离。
δ b称为回程运动角
3-5 设计凸轮机构应注意的问题
二、压力角α与基圆半径r0的关系
记住r0 ∝（1/α）
三、滚子半径与轮廓曲线形状的关系
怎样避免制作凸轮轮廓时失真的产生
1.对外凸的凸轮轮廓应使滚子半径rs小于理论轮廓曲线的最小曲率半径ρmin根据经
验，通常可取rs≤ρmin
2.对内凹轮廓曲线应使滚子半径rs大于理论轮廓曲线的最小曲率半径ρmin
课后题 P57 3-8
第四章
什么是步进传动机构：
单向周期性断续（时动时停）运动称为步进运动，把连续运动（通常为连续转动）变换为步进运动的机构称为步进传动机构，常见步进传动机构有棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构等
第五章
5-3渐开线及渐开线轮廓
渐开线的特点：
1.当发生线从位置Ⅰ滚到位置Ⅱ时，发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长
2.渐开线上任一点的发现必与基圆相切
3.当基圆上某一位点B为曲率中心，则B与发生线初始点K，BK为曲率半径，渐开线起
始点A的曲率半径为零
4.K点离基圆中心O越远，其压力角越大，在渐开线的起始点，压力角为零
5.渐开线的形状取决于基圆，基圆半径越大，则渐开线趋于直线
6.基圆以内无渐开线
7.同一基圆上任意两条渐开线的公法线处处相等
二、渐开线齿廓啮合的其他特征
1.渐开线的齿轮传动的可分性：
即两轮廓安装的实际中心距与设计的中心距稍有偏差，其瞬时转动比仍保持原值不变，这种性质称为渐开线的可分性
2.为何具有可分性
5-4标准直齿圆柱齿轮各部分名称及几何尺寸计算
三、直齿圆柱齿轮的基本参数
模数m
m=p/π单位mm p为齿距
d=mz z为齿数 d为齿轮直径
P70 表5-1 记PS：计算结果m若为则选用或
P71 表5-2 重点：压力角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径以及中心距的计算
5-5渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动
正确啮合：传动比
m1=m2=m i12=z2/z1
α1=α2=α
5-7 齿轮传动的失效形式
一、齿轮传动主要失效形式（填空题）
1. 齿面疲劳点蚀（简称齿面点蚀）
2.齿根弯曲疲劳折断
3. 齿面磨粒磨损
4. 齿面胶合
5.齿面塑性变形
二、齿轮传动的计算准则
1.闭式软齿面齿轮传动主要失效形式：齿面疲劳点蚀按接触疲劳强度设计公式确定主要尺寸，后校对弯曲疲劳强度
2.闭式硬齿面齿轮传动主要失效形式：齿轮折断按弯曲疲劳强度设计公式确定模数，后校对解除疲劳强度
3.开式齿轮传动主要失效形式：齿面磨损按齿根弯曲疲劳强度设计
PS：不记公式
课后题 P121 5-6 5-8 5-11
第七章
7-5 轮系的功能
轮系的五大功能（填空题）：
1.实现大传动比的传动
2.实现变速、换向的传动
3.实现多路传动
4.实现运动的合成和分解
5.实现结构紧凑的大功率传动
课后题 P155 7-10 7-11
PS：注意标注最后的旋转方向与主动件的相同或相反
第八章
8-2 带传动几何计算和基本理论
四、带传动的主要失效形式和设计准则
主要失效形式（填空）
1.打滑
2.疲劳破坏
设计准则：在保证带传动不发生打滑的前提下，充分发挥带传动的能力，并使传动带具有一定的疲劳强度和寿命
第十二章
12-1 概述
一、轴的分类
1.转轴（既传递转矩又承受弯矩）
2.传动轴（只传递弯矩不承受弯矩或弯矩很小）
3.心轴（只承受弯矩而不传递转矩）
如何判断走是否传递转矩：
从原动机向工作机的传动路线，若传动路线沿该轴轴线走过一段距离，则该轴传递转矩
如何判断轴是否承受弯矩：
该轴上除联轴器外是否还有其他传动零件，若有则该轴承受弯矩，否则不承受弯矩
12-3 轴的结构设计 P241
一、轴上零件的轴向固定（用文字描述各固定方法）
1.轴肩与轴环
2.套筒
3.端轴挡圈
4.圆锥面
5.圆螺母
6.弹性挡圈
7.紧定螺钉与锁紧挡圈
二、轴上零件的周向固定
1. 平键连接
2. 花键连接
3.过盈配合
4.销连接
第十四章
14-1 滚动轴承的结构、类型和代号
P273 表12-2 记型号 1、2、3、5、6、7、N、NA
P277 表14-5
P278 题目类型例14-2
14-3 滚动轴承的主要失效形式和设计准则
二、设计准则
1.寿命计算（对于一般转速的轴承）
2.应作静强度的计算（对于不转动、摆动或转速低的轴承）
14-4 滚动轴承的寿命计算
一、基本概念
轴承寿命：指轴承中任一元件首次出现疲劳扩展迹象前的总转数（L）或在一定转速下工作的小时数（h）
基本额定寿命：指一批相同型号的轴承，在相同的条件下运转，其中可靠度为90%的轴承中任一元件都不发生疲劳扩展迹象前的轴承寿命
基本额定动载荷（C）：指一批滚动轴承理论上所能承受的载荷，在该载荷作用下，轴承的基本额定寿命（L）为一百万转（L=10^6r）
二、滚动轴承寿命计算的基本公式
Lh=10^6/60n*(C/P)^ε
其中Lh为滚动轴承寿命单位h ；n为转速单位r/min ；
ε为寿命指数，求轴承ε=3，滚子轴承ε=1/3 ； P为当量动载荷；
P的计算
P=XFr+YFA
其中X，Y可由P282 表 14-12 中查得
Fr与FA由轴向力的计算求得，有两个轴向力，选择求得的P最大的轴向力，作为P的当量动载荷
轴向力的计算
例：7000AC，正装 Fr1=1000N，Fr2=2100N，外加轴向负荷Fa=900N，求轴承所受的轴向负荷Fa1，Fa2
解：
①先求得内部轴向力
Fs1=*Fr1=*1000=700N，Fs2=*Fr2=*2100=1470N
②求FA1，FA2
由图可知 Fs1+FA=700+900=1600〉Fs2 故Fs1+FA=Fs2+ΔFs
所以“1”被放松，“2”被压紧
则FA1=Fs1=700N，FA2=Fs2+ΔFs=Fs1+FA=700+900=1600N
PS：其中为角接触球轴承的动载荷系数
深沟球轴承的动载荷系数为
P289 例 14-3
1.任意假设为正装
2.任意设一边被压紧，另一边被放松
3.将Fs1=Fs2=0代入公式。