2015机械设计基础总复习解析
机械设计基础复习说课讲解
1、双曲柄机构 2、曲柄摇杆机构 3、4 双摇杆机构
（二）急回特性
在曲柄摇杆中，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。
C2
θ 180°＋θωB
C C1Aຫໍສະໝຸດ B1DDB2
当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆从C1D位置 摆到C2D。 所花时间为t1 , 平均速度为V1,那么有：
tg nP (d2)
➢牙型角 (相邻两侧边夹角)
➢牙侧角 β(侧边与轴线垂线
夹角)对于对称牙型 2
ββ α
ψ
三、矩形螺纹副条 自件 锁为 的：
四、螺纹连接的类型
1、螺栓连接： 普通螺栓连接：螺栓与孔之间有间隙，应用广泛 铰制孔用螺栓连接：螺杆外径与螺栓孔的内径基本尺寸相同。 承受较大横向载荷
2、螺钉连接：螺钉直接旋入被连接件的螺纹孔中，省去螺母，被连接件之 一较厚且不经常拆卸，以免被连接件的螺纹被磨损而使连接失效。
冲击类型的判断： （1）刚性冲击：加速度由0变为无穷大或由无穷大变为0 （2）柔性冲击：加速度由0变为有限值或由有限值变为0 （3）无冲击：加速度由0逐渐变化或逐渐变为0
三、凸轮廓线设计方法的基本原理（反转原理）
四.凸轮压力角的计算
tgα =
ds/dδ ± e
s + r20 - e2
基圆半径越小，压力角越大。
增大模数（10～15%） 。
三、轮齿弯曲强度计算危险截面的确定：30度切线法 四、齿轮的构造：齿轮轴：（当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做 成一体）、圆盘式（腹板式）：（齿顶圆直径小于等于500mm的齿轮可采用腹板 式结构）、轮辐式：（顶圆直径大于等于400mm时，常采用轮辐式结构）
《机械设计基础》复习重点、要点总结
《机械设计基础》第1章机械设计概论复习重点1. 机械零件常见的失效形式2. 机械设计中，主要的设计准则习题1-1 机械零件常见的失效形式有哪些？1-2 在机械设计中，主要的设计准则有哪些？1-3 在机械设计中，选用材料的依据是什么？第2章润滑与密封概述复习重点1. 摩擦的四种状态2. 常用润滑剂的性能习题2-1 摩擦可分哪几类？各有何特点？2-2 润滑剂的作用是什麽？常用润滑剂有几类？第3章平面机构的结构分析复习重点1、机构及运动副的概念2、自由度计算平面机构：各运动构件均在同一平面内或相互平行平面内运动的机构，称为平面机构。
3.1 运动副及其分类运动副：构件间的可动联接。
（既保持直接接触，又能产生一定的相对运动）按照接触情况和两构件接触后的相对运动形式的不同，通常把平面运动副分为低副和高副两类。
3.2 平面机构自由度的计算一个作平面运动的自由构件具有三个自由度，若机构中有n个活动构件(即不包括机架)，在未通过运动副连接前共有3n个自由度。
当用P L个低副和P H个高副连接组成机构后，每个低副引入两个约束，每个高副引入一个约束，共引入2P L+P H个约束，因此整个机构相对机架的自由度数，即机构的自由度为F=3n-2P L-P H (1-1)下面举例说明此式的应用。
例1-1 试计算下图所示颚式破碎机机构的自由度。
解由其机构运动简图不难看出，该机构有3个活动构件，n=3；包含4个转动副，P L=4；没有高副，P H=0。
因此，由式(1-1)得该机构自由度为F=3n-2P L-P H =3×3-2×4-0=13. 2.1 计算平面机构自由度的注意事项应用式(1-1)计算平面机构自由度时，还必须注意以下一些特殊情况。
1. 复合铰链2. 局部自由度3. 虚约束例3-2 试计算图3-9所示大筛机构的自由度。
解机构中的滚子有一个局部自由度。
顶杆与机架在E和E′组成两个导路平行的移动副，其中之一为虚约束。
机械设计基础复习资料讲解
第一章：平面机构的自由度考点：自由度（F）计算：✓自由度＝原动件数✓自由度定义：保证机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数称为机构的自由度。
✓计算公式：F=3n－(2P L +P h )n为活动构件个数，P L为低副个数，P h为高副个数●低副：构件间是面接触，包括转动副和移动副；高副：构件间是点、线接触注意点：1.复合铰链－－两个以上的构件在同一处以转动副相联。
若m个构件，m-1转动副2.局部自由度，定义：构件局部运动所产生的自由度。
一般都是出现在加装滚子的凸轮机构。
计算时：把滚子当做固定不动，把滚子与杆件看做同一个构件。
3.虚约束－－对机构的运动实际不起作用的约束。
计算自由度时应去掉虚约束。
出现虚约束的场合：✧两构件联接前后，联接点的轨迹重合，如平行四边形机构，火车轮✧两构件构成多个移动副，且导路平行。
✧两构件构成多个转动副，且同轴。
✧运动时，两构件上的两点距离始终不变。
✧对运动不起作用的对称部分。
如多个行星轮。
✧两构件构成高副，两处接触，且法线重合4.机构＝机架＋原动件＋从动件（机架个数为1）第二章：平面连杆机构考点：1，平面四杆机构的基本类型及其应用；2，平面四杆机构的基本特性（急回特性和死点位置）。
●平面四杆机构的三种基本形式：1，曲柄摇杆机构特征：曲柄+摇杆作用：将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。
如雷达天线。
2，双曲柄机构特征：两个曲柄作用：将等速回转转变为等速或变速回转。
应用实例：如叶片泵、惯性筛等。
3，双摇杆机构特征：两个摇杆应用举例：铸造翻箱机构风扇摇头机构特例：等腰梯形机构－汽车转向机构● 平面四杆机构的基本特性1， 急回运动如上个图的曲柄摇杆机构➢ 当曲柄以ω逆时针转过180°+θ时，摇杆从C 1D 位置摆到C 2D 。
所花时间为t 1 , 平均速度为V 1,那么有：ωθ/)180(1+︒=t1211t C C V =)180/(21θω+︒=C C➢ 当曲柄以ω继续转过180°-θ时，摇杆从C 2D,置摆到C 1D ，所花时间为t 2 ,平均速度为V 2 ,那么有： ωθ/)180(2-︒=t 2212t C C V = )180/(21θω-︒=C C 显然：t 1 >t 2 V 2 > V 1摇杆的这种特性称为急回运动。
机械设计基础期末复习指导要点
机械设计基础期末复习指导（数控技术专业适用）第一章机构静力分析基础1．力的基本概念及其性质（1）力的定义物体间相互的机械作用，这种作用使物体的运动状态(力的外效应)、形状或尺寸发生改变(力的内效应)。
（2）力的三要素力的大小、方向和作用点。
2．静力学定理（1）二力平衡定理作用于刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等、方向相反，作用在一条直线上。
（2）三力平衡汇交定理构件在三个互不平行的力作用下处于平衡，这三个力的作用线必共面且汇交于一点。
3．约束和约束力应掌握四类常用的约束模型：柔性体约束、光滑面约束、铰链约束、固定端约束。
了解约束性质，掌握约束力的画法。
4．物体的受力分析及受力图（1）根据要分析的问题，确定研究对象；（2）解除研究对象的约束画出研究对象的分离体；（3）在分离体上画出全部主动力；（4）在分离体解除约束的地方按约束的类型或性质画出约束力。
5．力的投影和分解（1）力的投影和正交分解（2）合力投影定理合力在某一轴上的投影等于各分力在同轴上投影的代数和。
6．力矩与力偶（1）力矩力使物体产生转动效应的量度称为力矩。
（2）合力矩定理力系合力对某点的力矩等于力系各分力对同点力矩的代数和。
（3）力偶及其性质使物体产生转动效应的一对大小相等、方向相反、作用线平行的两个力称为力偶。
力偶矩的大小、转向和作用平面称为力偶的三要素。
力偶的基本性质：a．力偶无合力，在坐标轴上的投影之和为零。
b．力偶对其作用平面内任一点的力矩，恒等于其力偶矩，而与矩心的位置无关。
7．力的平移定理作用于刚体上的力F，可平移到刚体上的任一点O，但必须附加一力偶，其附加力偶矩的大小等于原力F对O点的力矩。
8．平面力系的平衡方程若力系是平衡力系，则该力系向平面任一点简化的主矢和主矩为零。
即：平面平衡力系在两坐标轴投影的代数和等于0，对平面上任意点力矩代数和等于0。
∑F x＝0 ∑F y＝0 ∑M O（F）＝09．求解平面一般力系平衡问题的步骤（1）选择研究对象；（2）受力分析；（3）列平衡方程，求解未知力。
机械设计基础课后复习题与答案
机械设计基础1-5至1-12 指出（题1-5图~1-12图）机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度，并判断是否具有确定的运动。
1-5 解 F =H L P P n --23=18263-⨯-⨯=11-6 解F =H L P P n --23=111283-⨯-⨯=11-7 解F =H L P P n --23=011283-⨯-⨯=21-8 解F =H L P P n --23=18263-⨯-⨯=11-9 解F =H L P P n --23=24243-⨯-⨯=21-10 解F =H L P P n --23=212293-⨯-⨯=11-11 解F =H L P P n --23=24243-⨯-⨯=21-12 解F =H L P P n --23=03233-⨯-⨯=32-1 试根据题2-1图所标注的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。
题2-1图答 : a ）160907015011040=+<=+，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。
b ）1707010016512045=+<=+，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。
c ）132627016010060=+>=+，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。
d ）1909010015010050=+<=+，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。
2-3 画出题2-3图所示个机构的传动角和压力角。
图中标注箭头的构件为原动件。
题2-3图解：2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆10度，且500CD l mm =，1000AD l mm =。
（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）’计算此机构的最小传动角。
题2-5图解 : （ 1 ）由题意踏板CD 在水平位置上下摆动ο10，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。
机械设计基础总复习
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3
二、 机器的组成 （以汽车为例）
1、动力部分 提供动力（发动机） 2、传动部分 提供变速、改变运动方向或运动形式等
（变速箱、传动轴、离合器） 3、工作部分 直接完成设计者的构想，代替或减轻人类的
工作（车轮，转向器） 4、控制部分 使机器各部分运动协调。可以是手控、
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12
3、曲柄存在的条件 1）四杆机构中，最长杆和最短杆之和小于其余
两杆长度之和。 2）曲柄为最短杆，且是连架杆或机架。 4、对四杆机构的判断：
在四杆机构中，没有曲柄存在，就是双摇杆 机构，若存在曲柄，，哪一个是机架，就构成不 同的机构。
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13
1）和最短杆相连的杆是机架，为曲柄摇杆机构。 2）最短杆是机架，为双曲柄机构。 3）最短杆对过的杆是机架，为双摇杆机构。
34
第十一章 联接
螺纹联接
1、大径 d：螺纹标准中的公称直径，螺纹的最大直径
2、小径 d1: 螺纹的最小直径，强度计算中螺杆危险断 面的计算直径。
3、中径 d2: 近似于螺纹的平均直径， d2 (d1 + d) / 2 4、螺距 p: 相邻两螺纹牙平行侧面间的轴向距离。
5、导程 s: 同一条螺纹线上两螺纹牙之间的距离。
Fx1 = - Ft2 切向力
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已知：蜗杆的旋向和转向，画出蜗杆和 蜗轮三个分力的方向。
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29
•第八章 带传动
普通V带已标准化：按GB/T 13575.1－2008标准， 按截面尺寸 的大小不同，由小到大，分为： Y、Z、A、B、C、D、E七种。
具体尺寸见表8—2。带的楔角 大于带轮沟槽 角。 • 带的节面宽度叫节宽bp ， 当带弯曲时，此宽度不变，带的
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机械设计基础复习要点1.机器_般由哪几部分组成？一般机器主要由动力部分传动部分执行部分控制部分四个基本部分组成。
P12.机器和机构各有哪几个特征？构件由各个零件通过静连接组装而成的，机构又由若干个构件通过动连接组合而成的，机器是由机构组合而成的。
机器有三个共同的牲：（1）都是一种人为的实物组合；（2）各部分形成运动单元，各单元之间且有确定的相对运动；（3）能实现能量转换或完成有用的机械功.P23.零件分为哪两类？零件分为；通用零件、专用零件。
P24.机器_能实现能量转换，而机构不能。
P25.什么叫构件和零件？组成机械的各个相对运动的实物称为法住，机械中不可拆的制造单元体称为窒住.构性是机械中中运动的单元体，筌也是机械中制造的单元体。
P26.什么叫运动副？分为哪两类？什么叫低副和高副？使两个构件直接接触并产生一定可动的联接，称运动生。
P4-57.空间物体和平面物体不受约束时各有几个自由度？构件在直角坐标系来说，且有6个独立运动的参数，即沿三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴转动。
但在平面运动的构件，仅有3个独立运动参数。
P58.什么叫自由度？机构具有确定运动的条件是什么？机构具有独立的运动参数的数目称为构件的自由度。
具有确定运动的条件是原动件的数目等于机构的自由度数目。
P59.运动副和约束有何关系？低副和高副各引入几个约束？运动副对成副的两构件间的相对运动所加的限制称为继。
引入1个约束条件将减少1个自由度。
P510.转动副和移动副都是面接触称为低画。
点接触或线接触的运动副称为高副。
11.机构是由原动件、从动件和机屋三部分组成P6。
12.当机构的原动件数等于自由度数时，机构就具有确定的相对运动。
P813.计算自由度的公式：F = 3n.2PL.PH （n为活动构件；PL为低副；PH为高副），计算时注意复合较链、局部自由度、虚约束。
P914.根据四杆机构演化原理可推出曲柄存在的条件:（］）最短杆与最长杆长度之和小或等于其他两杆长度之和；（2）连架杆或机架中必有一杆为最短杆。
《机械设计基础》期末复习知识
《机械设计基础》期末复习知识目录一、内容概览 (2)1.1 机械设计基础课程的目的和任务 (3)1.2 机械设计的基本要求和一般过程 (4)二、机械设计中的力学原理 (5)2.1 力学基本概念 (7)2.2 杠杆原理与杠杆分析 (8)2.3 静定与静不定的概念及其应用 (9)2.4 连接件的强度计算 (10)2.5 转动件的强度和刚度计算 (11)三、机械零件的设计 (12)3.1 零件寿命与材料选择 (13)3.2 轴、轴承和齿轮的设计 (15)3.3 连接件的设计 (16)3.4 弹簧的设计 (18)四、机械系统的设计与分析 (19)4.1 机械系统运动方案设计 (20)4.2 机械系统的动力学分析 (22)4.3 机械系统的结构分析 (24)4.4 机械系统的控制分析 (25)五、机械系统的设计实例 (26)5.1 自动机床设计实例 (28)5.2 数控机床设计实例 (29)5.3 汽车发动机设计实例 (31)六、期末复习题及解答 (32)6.1 基础知识选择题 (33)6.2 应用能力计算题 (33)6.3 设计题及分析题 (34)七、参考答案 (35)7.1 基础知识选择题答案 (37)7.2 应用能力计算题答案 (38)7.3 设计题及分析题答案 (39)一、内容概览《机械设计基础》是机械工程及相关专业的核心课程，旨在培养学生机械系统设计的基本能力和综合素质。
本课程内容广泛，涵盖了机械系统设计中的基本原理、结构分析、传动设计、支承设计、控制设计以及现代设计方法等多个方面。
机械系统设计概述：介绍机械系统设计的基本概念、设计目标和步骤，帮助学生建立整体观念，理解机械系统设计的综合性。
机械零件设计：详细阐述各类机械零件的设计原理和方法，包括齿轮、轴承、联轴器、弹簧等，注重实际应用和标准规范。
机械传动设计：讲解机械传动的分类、特点和应用，重点分析带传动、链传动、齿轮传动和蜗杆传动的设计计算方法和实际应用。
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宽度系列代号，0（窄）系列，省略
类型代号 深沟球轴承
16-6.根据工作条件，决定在某传动轴上安装一对角接触轴承，如 题16-6图所示。已知：Fr1 =1470N，Fr2 =2650N，FA=1000 N，轴 颈d=40mm，转速n=5000r/min，常温下运转，有中等冲击，预期 轴承寿命Lh =2000小时，试选择轴承型号。
前置代号 用于表示轴承的分部件，用字母表示。
后置代号
轴承内部结构代号 轴承类型 代号 含义 B α=40° AC 角接触球轴承 α=25° C α=15° 接触角α加大 B 圆锥滚子轴承 E 加强型
实例 7210B 7210AC 7005C 32310B N207E
公差等级代号（等级：低高）
1
FA Fr1 Fr2
2
答案：
F1' 0.68Fr1 0.68 2000 1360N F2' 0.68Fr2 0.68 1000 680N
游 隙 代 号
其 它 代 号
直径系列变化：
注： □－字母； ×－数字。
基本代号 表16－4 尺寸系列代号
代号 宽度 系列 直径 系列
7
8
9
0
窄
1
正常
2
宽 轻
3
4
5
特宽
6
－－ 特窄 －－ 超特 轻 超轻
特轻
中
重
－－－－－
注：2、3类轴承宽度系列代号为0时，不省略。
有时宽度代号为1、2时也被省略。
第15章 非液体摩擦滑动轴承的计算
设计准则－维持边界油膜不破裂，即维持边界摩擦状态。 但由于边界油膜的强度和破裂温度受多种因素影响，尚未完全 搞清楚，目前采用的是间接的、条件性计算。 一. 向心滑动轴承 轴承径向载荷，N
1. 限制轴承压强 p：
轴颈直径，mm
F p [ p ] MPa dB
轴瓦材料的许用压强， 见P257表15-1
轴瓦宽度，mm,由B/d定 液体摩擦 B/d＝0.5～1 非液体摩擦 B/d＝0.8～1.5
目的
是防止压强过大将油挤出，从而避免轴瓦过度磨损。 对于转速很低或间歇转动的轴，只需进行这项计算。
2. 限制轴承pv值： 考虑到功热当量，pv值与轴承单位面积的摩擦功耗（fpv）成 正比，因此限制pv值也就是限制轴承的温升，从而避免温度过高 使边界油膜破裂。对于连续运转轴承，通常都应进行这项计算。 轴的转速，r/min F dn pv [ pv ] MPa m/s Bd 60 1000
轴颈圆周速度，m/s
轴承材料pv许用值， 见P257表15-1
另外：当v过大，即使p和pv值都在允许的范围内，轴承 可能出现早期磨损，故有时还须限制滑动速度。
v
dn
60 1000
[v ]
m/s
第16章 滚动轴承
滚动轴承类型繁多，各类型中又有不同结构、尺寸和精度等， 为便于组织生产及选用，国标对滚动轴承的代号作了具体规定。
7 2 2 0 6 C /P52
内部结构代号 α＝15° 公差等级代号 5级 游隙代号 第2组游隙C2
（游隙与公差同时表示时，符号C省略）
轴承内径 d = 6×5＝30mm
直径系列代号，2（轻）系列
宽度系列代号，2（宽）系列
类型代号 角接触球轴承
6
3 0 8
公差等级代号，0级，省略 游隙代号 基本组游隙C0，省略 轴承内径 d = 8×5＝40mm
Fa1 2802 1.906 e Fr1 1470
X1=0.41
,
Y1=0.87 ;
P r1 X1F r1 Y 1F a1 0.411470 0.87 2802 3040.4N P r2 X2F r 2 Y2 F a 2 1 2650 0 1802 2650 N
前置代号 轴 承 分 部 件 代 号
□ ╳
基本代号
╳ ╳ 内径尺寸系 列代号 □ =内径/5 类 (20～ (高 型 宽 495mm) )度系 直径 代 列代 系列 d<20mm时： 号 号 代号 00 01 02 03 10 12 15 17 ╳ ╳ 尺寸系 列代号
后置代号（□或加×）
内 部 结 构 代 号 密 封 与 防 尘 结 构 代 号 保 持 架 及 其 材 料 代 号 特 殊 轴 承 材 料 代 号 公 差 等 级 代 号
1.某传动装置采用一对7210AC轴承支承(如图示)。已知：Fr1 =2000N，Fr2 =1000N，FA=500 N，预期轴承寿命Lh =2000小时， 转速n=5000r/min，中等冲击,常温。求： 1） 两轴承的当量动载荷 Pr1，Pr2； 2)如 =1.5，=1，试验算此轴承是否合适? ( 注：F′=0.68Fr，e=0.68，C=31900N，C0 =25400 N，当Fa／ Fr≤e，X=1，Y=0；当Fa／Fr＞e, X=0.41，Y=0.87。)
Fa 2 1802 0.68 e Fr 2 2650
X2=1
,
Y2=0 ;
Pr1>Pr2,以Pr1为计算依据，中等载荷fp=1.5，常温ft=1； 1 1 f p P 60n 1.5 3040.4 60 5000 3 C ( 6 Lh ) ( 200) ft 10 1 106 38465.59 N 38.46559kN 所选轴承7308AC，Cr=46kN>C满足要求。
公差等级
代号 示例
0级
省略 6206
6级
/P6 6206/P6
6x级
/P6x
5级
/P5
4级
/P4
2级
/P2
30321/P6x 6206/P5
6206/P4 6206/P2
（0级－普通级；6x级－仅用于3类轴承）
游隙代号：C1、C2、C0、C3、C4、C5（径向游隙量↑）。 C0为基本组游隙，优先采用，但不标出。
ห้องสมุดไป่ตู้：初选7308AC，e=0.68，
Fs1 0.68Fr1 0.68 1470 999.6N
Fs 2 0.68Fr2 0.68 2650 1802N Fs 2 FA 1000 1802 2802N Fs1 999.6N
轴有向右窜动的趋势，反装，左边轴承1被压紧，右边轴承2被放松； Fa 2 Fs 2 1802N Fa1 FA Fs 2 2802N