杨可桢《机械设计基础》(第6版)复习笔记及课后习题详解(含考研真题)-齿轮传动【圣才出品】
杨可桢《机械设计基础》复习笔记和课后习题(含考研真题)详解(齿轮传动)
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（2）齿面点蚀
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①产生原因
a．疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处；
b．在该处同时啮合的齿数较少，接触应力较大；
c．在该区域齿面相对运动速度低，难于形成油膜润滑，故所受的摩擦力较大；
d．在摩擦力和接触应力作用下，容易产生点蚀现象。
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④传递动力的齿轮，其模数不宜小于 1.5mm。 ⑤对于开式传动，考虑到齿面磨损，可将算得的 m 值加大 10%～15%。
2．计算载荷
计算齿轮强度时，通常用计算载荷 KFn 代替名义载荷 Fn ，其中 K 为载荷系数。
五、直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算 齿面接触疲劳强度校核公式为
设计公式为
式中，“+”用于外啮合，“-”用于内啮合； ZE ——弹性系数； ZH ——区域系数，对于标准齿轮， ZH 2.5 。
H 应取配对齿轮中的较小的接触应力。
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第 11 章 齿轮传动
11.1 复习笔记
一、轮齿的失效形式和设计计算准则 1．轮齿的失效形式 轮齿的主要失效形式有 5 种：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和齿面塑性 变形。 （1）轮齿折断 ①产生原因 轮齿折断一般发生在齿根部分，因为轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中。 ②主要类型 a．过载折断 轮齿因短时意外的严重过载而引起的突然折断，称为过载折断。 b．疲劳折断 在载荷的多次重复作用下，弯曲应力超过弯曲疲劳极限时，齿根部分将产生疲劳裂纹， 裂纹的逐渐扩展最终将引起轮齿折断，这种折断称为疲劳折断。 ③单（双）侧工作 a．若轮齿单侧工作，就任一侧而言，其应力都是按脉动循环变化。 b．若轮齿双侧工作，则弯曲应力可按对称循环变化作近似计算。
杨可桢《机械设计基础》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解 第6章 间歇运动机构【圣才出品】
图 6-1-3 槽轮机构
2．槽轮机构的主要参数
（1）槽数 z
如图 6-1-3 所示，设 z 为均匀分布的径向槽数目，在一个运动循环内，槽轮 2 的运动
时间 tm 对拨盘 1 的运动时间 t 之比值τ称为运动特性系数，为
见，通常取 20 。
3．棘轮、棘爪的几何尺寸计算及棘轮齿形的画法
当选定齿数 z 和按照强度要求确定模数 m 之后，棘轮和棘爪的主要几何尺寸可按以下
经验公式计算：
（1）顶圆直径 D mz ； （2）齿高 h 0.75m ； （3）齿顶厚 a m ； （4）齿槽夹角 60 或 55 ； （5）棘爪长度 L=2 m 。
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图 6-1-4 不完全齿轮机构 3．特点 （1）当主动轮匀速转动时，这种机构的从动轮在运动期间也保持匀速转动； （2）当从动轮由停歇而突然达到某一转速以及由某一转速突然停止时，都会像等速运 动规律的凸轮机构那样产生刚性冲击；因此，不宜用于主动轮转速很高的场合。 4．应用 常应用于计数器、电影放映机和某些具有特殊运动要求的专用机械中。
时，圆销数可为
1～5；当
z
＝4 或 5 时，圆销数可为 1～3；而当 z≥6 时，圆销数可为 1 或 2。
三、不完全齿轮机构 1．组成 如图 6-1-4 所示，主动轮 1 为只有一个齿或几个齿的不完全齿轮，从动轮 2 由正常齿 和带锁止弧的厚齿彼此相间地组成。 2．运动规律 （1）当主动轮 1 的有齿部分作用时，从动轮 2 就转动； （2）当主动轮 1 的无齿圆弧部分作用时，从动轮停止不动。因而当主动轮连续转动时， 从动轮获得时转时停的间歇运动。 （3）每当主动轮 1 连续转过一圈时，图 6-1-4（a）、（b）所示机构的从动轮分别间歇 地转过 1/8 圈和 1/4 圈。
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第11章齿轮传动11.1 复习笔记【通关提要】本章主要介绍了标准直齿圆柱齿轮传动、标准斜齿圆柱齿轮传动及标准直齿锥齿轮传动的作用力和强度计算。
学习时需要掌握齿轮传动的作用力分析及计算、失效形式及设计准则、计算载荷及参数选择，多以选择题、填空题和简答题的形式出现。
针对三种齿轮传动的强度计算，由于计算难度较大，通常以选择题和简答题的方式考查其中的重难点，比如设计计算中，许用应力的计算和选取，齿轮的受力分析等。
复习本章时不应以计算为重点，需理解记忆其中要点。
【重点难点归纳】一、轮齿的失效形式和设计计算准则1．轮齿的失效形式（见表11-1-1）表11-1-1 轮齿的失效形式2．齿轮设计计算准则（1）对于闭式齿轮传动，必须计算轮齿弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度。
对于高速重载齿轮传动，还必须计算其抗胶合能力。
对于一般的传动，选择恰当的润滑方式和润滑油的牌号和粘度。
（2）对于开式传动，只需计算轮齿的弯曲疲劳强度，以免轮齿疲劳折断。
二、齿轮材料及热处理（见表11-1-2）表11-1-2 齿轮材料及热处理三、齿轮传动的精度1．误差对传动的影响（1）影响传递运动的准确性；（2）影响传动的平稳性；（3）影响载荷分布的均匀性。
2．齿轮传动精度等级的选用齿轮的精度按国家标准规定，可分为13个精度等级：0级最高，12级最低。
常用的是6～9级精度。
四、直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷（见表11-1-3）表11-1-3 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷五、直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算（见表11-1-4）表11-1-4 直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算六、直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算（见表11-1-5）表11-1-5 直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算七、圆柱齿轮材料和参数的选取与计算方法（见表11-1-6）表11-1-6 圆柱齿轮材料和参数的选取与计算方法八、斜齿圆柱齿轮传动1．轮齿的作用力（见表11-1-7）表11-1-7 斜齿圆柱齿轮的作用力2．强度计算（见表11-1-8）。
杨可桢《机械设计基础》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(第1~4章)【圣才出品】
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从动件是指机构中随原动件运动而运动的其余活动构件。其中输出预期运动的从动件称 为输出构件，其他从动件则起传递运动的作用。
三、平面机构的自由度 活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数称为机构自由度，以 F 表示。 1．平面机构自由度计算公式
四、速度瞬心及其在机构速度分析上的应用
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1．速度瞬心及其求法
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（1）速度瞬心
①定义
两刚体上绝对速度相同的重合点称为瞬心。
a．若两构件都是运动的，其瞬心称为相对瞬心；
b．若两构件中有一个是静止的，其瞬心称为绝对瞬心。
图 1-1-1 平面运动副的表示方法 2．构件的表示方法 构件的表示方法如图 1-1-2 所示。
图 1-1-2 构件的表示方法 3．机构中构件的分类 （1）机架（固定构件） 机架是用来支承活动构件的构件。 （2）主动件（原动件） 主动件是运动规律已知的活动构件，其运动是由外界输入的，又称输入构件。 （3）从动件
F 3n 2PL PH 3 8 2 11 0 2
（5）图 1-2-13 所示机构的自由度为
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F 3n 2PL PH 3 6 2 8 1 1
（6）图 1-2-14 中，滚子 1 处有一个局部自由度，则该机构的自由度为
d．当两构件组成滑动兼滚动的高副时，接触点的速度沿切线方向，其瞬心应位于过接
触点的公法线上。
②根据三心定理确定
三心定理：作相对平面运动的三个构件共有三个瞬心，这三个瞬心位于同一直线上。
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解：该导杆机构的全部瞬心如图1-2-19所示。
图1-2-19 由
可得，杆件1、3的角速比：
1-15．求出图1-2-20正切机构的全部瞬心。设 =10rad／s，求构件3的速 度v3。
图1-2-20 正切机构 解：该正切机构的全部瞬心如图1-2-21所示。
由
可得，构件3的速度：
方向垂直向上。
图1-2-21
1-16．图1-2-22所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯 滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速比 / 。
图1-2-22 摩擦行星传动机构
解：确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心 所示。
由于在行星轮2和构件1的瞬心 处，有
，即
，如图1-2-23 。
图1-1-1 平面运动副的表示方法 2．构件的表示方法 构件的表示方法如图1-1-2所示。
图1-1-2 构件的表示方法 3．机构中构件的分类 （1）机架（固定构件） 机架是用来支承活动构件的构件。 （2）主动件（原动件） 主动件是运动规律已知的活动构件，其运动是由外界输入的，又称输入 构件。 （3）从动件 从动件是指机构中随原动件运动而运动的其余活动构件。其中输出预期 运动的从动件称为输出构件，其他从动件则起传递运动的作用。
2015研、厦门大学2011研]
【答案】自由度大于0，且自由度数等于原动件数
2．两构件通过______或______接触组成的运动副称为高副。[常州大学 2015研]
【答案】点；线
3．当两构件组成转动副时，其相对速度瞬心在________处；组成移动 副时，其瞬心在________处；组成兼有滑动和滚动的高副时，其瞬心在 ________处。[厦门大学2011研]
杨可桢《机械设计基础》复习笔记和课后习题(含考研真题)详解(齿轮机构)
一对外啮合齿轮的中心距恒等于两节圆半径之和，角速比恒等于两节圆半径的反比。
三、渐开线齿廓 1．渐开线的形成和特性 （1）渐开线的形成
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当一条动直线沿半径为 rb 的圆周作纯滚动时（如图 4-1-3 所示），此直线上的任意一 点轨迹称为该圆的渐开线，这个圆称为渐开线的基圆，该直线称为发生线。
角也为标准值。这个圆称为分度圆，其直径以 d 表示。 （2）模数 ①定义
分度圆上的齿距 p 对 的比值称为模数，用 m 表示，单位 mm， 即 m p 。
②特点 齿轮的主要几何尺寸都与模数成正比，m 越大，p 越大，轮齿也越大，轮齿抗弯能力 也越强，所以模数 m 又是轮齿抗弯能力的重要标志。 （3）尺寸计算公式 渐开线标准齿轮的各部分几何尺寸计算公式如表 4-1-1 所示。
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da2 d2 2ha m z2 2ha*
齿根圆直径 d f
d f 1 d1 2hf m z1 2ha* 2c* d f 2 d2 2hf m z2 2ha* 2c*
分度圆齿距 p
相等、方向相反，即一个为左旋，另一个为右旋。即
mn1 mn2 m ，n1 n2 1 2 （外啮合取负，内啮合取正） （3）一对直齿锥齿轮正确啮合条件
两轮大端模数必须相等，压力角必须相等。除此以外，两轮的外锥距还必须相等。
m1 m2 m ，1 2
一对齿轮的传动比可表示为
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i12
1 2
d2 d1
db2 db1
杨可桢《机械设计基础》(第6版)复习笔记及课后习题详解(含考研真题)-第10~13章【圣才出品】
第10章连接10.1复习笔记【通关提要】本章介绍了零件连接形式：螺纹连接、键连接和销连接，主要阐述了螺纹的类型和几何参数、螺纹连接的基本类型、螺栓连接的受力分析和强度计算、螺旋传动、键连接的类型和强度计算以及销连接。
学习时需要重点掌握螺栓连接的受力分析和强度计算、键连接的强度计算，此处多以计算题的形式出现；熟练掌握螺纹和螺纹连接的类型和应用、提高螺纹连接强度的措施、键连接的类型、应用及布置等内容，多以选择题、填空题、判断题和简答题的形式出现。
复习时需把握其具体内容，重点记忆。
【重点难点归纳】一、螺纹参数（见表10-1-1）表10-1-1螺纹的分类和几何参数二、螺旋副的受力分析、效率和自锁（见表10-1-2）表10-1-2螺旋副的受力分析、效率和自锁三、机械制造常用螺纹（见表10-1-3）表10-1-3机械制造常用螺纹四、螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件（见表10-1-4）表10-1-4螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件五、螺纹连接的预紧和防松1．拧紧力矩（见表10-1-5）表10-1-5拧紧力矩2．螺纹连接的防松（见表10-1-6）表10-1-6螺纹连接的防松六、螺栓连接的强度计算（见表10-1-7）表10-1-7螺栓连接的强度计算七、螺栓的材料和许用应力1．材料螺栓的常用材料为低碳钢和中碳钢，重要和特殊用途的螺纹连接件可采用力学性能较高的合金钢。
2．许用应力及安全系数许用应力及安全系数可见教材表10-7和表10-8。
八、提高螺栓连接强度的措施（见表10-1-8）表10-1-8提高螺栓连接强度的措施九、螺旋传动螺旋传动主要用来把回转运动变为直线运动，其主要失效是螺纹磨损。
按使用要求的不同可分为传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋。
1．耐磨性计算（1）通常是限制螺纹接触处的压强p，其校核公式为p＝F a/（πd2hz）≤[p]式中，F a为轴向力；z为参加接触的螺纹圈数；h为螺纹工作高度；[p]为许用压强。
（2）确定螺纹中径d2的设计公式①梯形螺纹d≥2②锯齿形螺纹2d≥其中，φ＝H/d2，z＝H/P，H为螺母高度；梯形螺纹的工作高度h＝0.5P；锯齿形螺纹的工作高度h＝0.75P。
杨可桢《机械设计基础》(第6版)复习笔记及课后习题详解(含考研真题)-带传动和链传动【圣才出品】
第13章带传动和链传动13.1复习笔记【通关提要】本章详细介绍了带传动的受力分析和应力分析、带的弹性滑动和打滑、V带传动的设计计算、张紧轮的布置、滚子链传动的受力分析和设计计算以及链传动的布置等。
学习时需要重点掌握以上内容。
关于带传动和链传动的受力分析及计算，多以选择题和计算题的形式出现；关于带的弹性滑动和打滑，多以选择题和简答题的形式出现；关于V带传动的设计计算及张紧轮的布置，多以选择题和填空题的形式出现；关于链传动的多边形效应，多以选择题、填空题和简答题的形式出现。
复习时需重点理解记忆。
【重点难点归纳】一、带传动的类型和应用1．带传动的类型（见图13-1-1）图13-1-1带传动的分类结构图2．带传动的参数和特点（见表13-1-1）表13-1-1带传动的参数和特点二、带传动的受力分析（见表13-1-2）表13-1-2带传动的受力分析三、带的应力分析（见表13-1-3）表13-1-3带的应力分析四、带传动的弹性滑动、传动比和打滑现象（见表13-1-4）表13-1-4带传动的弹性滑动、传动比和打滑现象五、V带传动的计算1．V带的规格和单根普通V带的许用功率（见表13-1-5）表13-1-5V带的规格和单根普通V带的许用功率2．带的型号和根数的确定（见表13-1-6）表13-1-6带的型号和根数的确定3．主要参数的选择（1）带轮直径和带速①小轮的基准直径应等于或大于d min；②大带轮的基准直径为i＝d2＝n1d1（1－ε）/n2；③带速为ν＝πd1n1/（60×1000）。
对于普通V带，一般应使ν在5～30m/s的范围内。
（2）中心距、带长和包角①初步确定中心距，即0.7（d1＋d2）＜a0＜2（d1＋d2）；②计算初定的V带基准长度L0＝2a0＋π（d1＋d2）/2＋（d2－d1）2/（4a0）；③根据以上计算结果以及带型选取最相近的带的基准长度L d；④确定中心距a＝a0＋（L d－L0）/2；⑤中心距变动范围（a－0.015L d）～（a＋0.03L d）。
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第11章齿轮传动
11.1复习笔记
【通关提要】
本章主要介绍了标准直齿圆柱齿轮传动、标准斜齿圆柱齿轮传动及标准直齿锥齿轮传动的作用力和强度计算。
学习时需要掌握齿轮传动的作用力分析及计算、失效形式及设计准则、计算载荷及参数选择，多以选择题、填空题和简答题的形式出现。
针对三种齿轮传动的强度计算，由于计算难度较大，通常以选择题和简答题的方式考查其中的重难点，比如设计计算中，许用应力的计算和选取，齿轮的受力分析等。
复习本章时不应以计算为重点，需理解记忆其中要点。
【重点难点归纳】
一、轮齿的失效形式和设计计算准则
1．轮齿的失效形式（见表11-1-1）
表11-1-1轮齿的失效形式
2．齿轮设计计算准则
（1）对于闭式齿轮传动，必须计算轮齿弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度。
对于高速重载齿轮传动，还必须计算其抗胶合能力。
对于一般的传动，选择恰当的润滑方式和润滑油的牌号和粘度。
（2）对于开式传动，只需计算轮齿的弯曲疲劳强度，以免轮齿疲劳折断。
二、齿轮材料及热处理（见表11-1-2）
表11-1-2齿轮材料及热处理
三、齿轮传动的精度
1．误差对传动的影响
（1）影响传递运动的准确性；
（2）影响传动的平稳性；
（3）影响载荷分布的均匀性。
2．齿轮传动精度等级的选用
齿轮的精度按国家标准规定，可分为13个精度等级：0级最高，12级最低。
常用的是6～9级精度。
四、直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷（见表11-1-3）
表11-1-3直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷
五、直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算（见表11-1-4）
表11-1-4直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算
六、直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算（见表11-1-5）
表11-1-5直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算
七、圆柱齿轮材料和参数的选取与计算方法（见表11-1-6）
表11-1-6圆柱齿轮材料和参数的选取与计算方法
八、斜齿圆柱齿轮传动
1．轮齿的作用力（见表11-1-7）
表11-1-7斜齿圆柱齿轮的作用力
2．强度计算（见表11-1-8）
表11-1-8斜齿圆柱齿轮传动的强度计算
九、直齿锥齿轮传动
1．轮齿上的作用力（见表11-1-9）
表11-1-9直齿锥齿轮传动的作用力
2．强度计算（见表11-1-10）
表11-1-10直齿锥齿轮传动的强度计算
十、齿轮的构造（见表11-1-11）
表11-1-11齿轮的构造
十一、齿轮传动的润滑和效率（见表11-1-12）
表11-1-12齿轮传动的润滑和效率
十二、圆弧齿轮传动简介（见表11-1-13）
表11-1-13圆弧齿轮传动简介。