机械设计基础知识点总结汇总

１.构件:独立的运动单元/零件：独立的制造单元

机构:用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能有确定相对运动的连接方式组成的构件系统(机构=机架（1个）+原动件(≥１个)+从动件(若干))

机器:包含一个或者多个机构的系统

注:从力的角度看机构和机器并无差别,故将机构和机器统称为机械

1. 机构运动简图的要点:1)构件数目与实际数目相同2）运动副的种类和数目与实际数目相同3)运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例(该项机构示意图不需要)

2. 运动副（两构件组成运动副）:1)高副(两构件点或线接触)２)低副(两构件面接触组成)，例如转动副、移动副

3. 自由度（F)=原动件数目,自由度计算公式：

为高副数目）（为低副数目）

（为活动构件数目）（H H L L P P P P n n F --=23 求解自由度时需要考虑以下问题：1）复合铰链2）局部自由度3）虚约束

4. 杆长条件:最短杆＋最长杆≤其它两杆之和(满足杆长条件则机构中存在整转副）

I ） 满足杆长条件,若最短杆为机架，则为双曲柄机构

II ） 满足杆长条件，若最短杆为机架的邻边，则为曲柄摇杆

机构

III ） 满足杆长条件，若最短杆为机架的对边，则为双摇杆机

构

IV ） 不满足杆长条件，则为双摇杆机构

5. 急回特性：摇杆转过角度均为摆角(摇杆左右极限位置的夹角)的大小，而曲柄转过角度不同，例如:牛头刨床、往复式输送机

急回特性可用行程速度变化系数（或称行程速比系数）K 表示 1

1180180180//21211221+-︒=⇒-︒+︒=====K K t t t t K θθθϕϕψψωω θ为极位夹角(连杆与曲柄两次共线时,两线之间的夹角）

6. 压力角:作用力F 方向与作用点绝对速度c v 方向的夹角α

7. 从动件压力角α＝90°(传动角γ＝0°）时产生死点，可用飞轮或者构件本身惯性消除

8. 凸轮机构的分类及其特点:I)按凸轮形状分：盘形、移动、圆柱凸轮(端面） ＩＩ）按推杆形状分:1)尖顶——构造简单，易磨损，用于仪表机构(只用于受力不大的低速机构）2)滚子——磨损小，应用广3）平底——受力好，润滑好，用于高速转动，效率高,但是无法进入凹面 I ＩI ）按推杆运动分:直动（对心、偏置)、摆动 ＩV)按保持接触方式分：力封闭(重力、弹簧等）、几何形状封闭(凹槽、等宽、等径、主回凸轮）

9. 凸轮机构的压力角:从动件运动方向与凸轮给从动件的力的方向之间所夹的锐角α(凸轮给从动件的力的方向沿接触点的法线方向）

压力角的大小与凸轮基圆尺寸有关,基圆半径越小，压力角α

越大(当压力角过大时可以考虑增大基圆的半径）

10.

和使从动件压紧导路的有害分力Ｆ’’(F ’’＝F ’ｔ11. 凸轮机构的自锁现象:在α角增大的同时，F ’’擦力

大于有用分力F ’,即发

生自锁，【α】在摆动凸轮机构中建议35°-４5°，【α】在直动凸轮

机构中建议30°,【α】在回程凸轮机构中建议7０°-80°

12. 凸轮机构的运动规律与冲击的关系:I)多项式运动规律：1)等速运动（一次多项式)运动规律——刚性冲击2）等加等减速（二次多项式)运动规律——柔性冲击3）五次多项式运动规律——无冲击(适用于高速凸轮机构） ＩI ）三角函数运动规律：

1)余弦加速度（简谐)运动规律——柔性冲击2）正弦加速度(摆线）运动规律——无冲击 III)改进型运动规律：将集中运动规律组合，以改善运动特性

13. 凸轮滚子机构半径的确定:

为滚子半径、为理论轮廓的曲率半径、为工作轮廓的曲率半径T a r ρρ

I ）轮廓内凹时：T a r +=ρρ II)轮廓外凸时:T a r -=ρρ（当

0=-=T a r ρρ时,轮廓变尖，出现失真现象,所以要使机构正常工作,对于外凸轮廓要使T r >min ρ)

注：平底推杆凸轮机构也会出现失真现象，可以增大凸轮的基圆半径来解决问题

14. 齿轮啮合基本定律：设P 为两啮合齿轮的相对瞬心(啮合齿轮公法线与齿轮连心线21O O 交点），12122112

b b r r P O P O i ===ωω(传动比需要恒定,即需要P O P

O 12为常数)

15. 齿轮渐开线(口诀）:弧长等于发生线，基圆切线是法线，曲线形状随基圆，基圆内无渐开线

啮合线:两啮合齿轮基圆的内公切线

啮合角：节圆公切线与啮合线之间的夹角α’（即节圆的压力角）

16. 齿轮的基本参数：

（弧长）弧长）齿槽宽齿厚、——齿根圆、——齿顶圆k

k f f a a e s d r d r ( 基圆上的弧长）法向齿距（周节）齿距（周节）：(b n k k k p p e s p =+=

f a h h 高度）齿根高（分度圆到齿根高度）齿顶高（分度圆到齿顶

分度圆:人为规定(标准齿轮中分度圆与节圆重合),分度圆参数用ｒ、d 、e 、s 、p=e+s 表示（无下标）

B h h h f a ）齿宽（轮齿轴向的厚度全齿高+= 轮齿的齿数为z

mz r mz d p m p zp d zp d m 2

1,,///====⇒==有故定义只能取某些简单的值，

，人为规定：分度圆的周长模数ππππ齿轮各项参数的计算公式：mz d =

）短齿制正常齿齿顶高系数.80,1(****===a a a a a h h h m h h

).3025.0()(*****==+=c c c m c h h a f 短齿制正常齿顶隙系数

m c h h h h a f a )2(**+=+=

m h z h d d a a a )2(2*+=+= m c h z h d d a f f )22(2**--=-=

17. 分度圆压力角α=ar ｃos(b r /ｒ）(b r 为基圆半径,r 为分度圆半径)

所以ααcos cos mz d d b

== 所以ααπα

ππcos cos cos p m z

mz z d p p b

b n ===== 18. 齿轮重合度：表示同时参加啮合的轮齿的对数，用ε(ε≥１才能连续传动)表示,ε越大,轮齿平均受力越小，传动越平稳 19. m

c c c e s *21,00==-为标准值即顶隙即理论上齿侧间隙为

标准安装时的中心距2121r r r c r a f

a +⇒=++= 20. 渐开线齿轮的加工方法:１）成形法（用渐开线齿形的成形刀具直接切出齿形,例如盘铣刀和指状铣刀），成形法的优点:方法简单,不需要专用机床;缺点:生产效率低，精度差，仅适用于单件生产及精度要求不高的齿轮加工2）范成法（利用一对齿轮（或者齿轮与齿条)互相啮合时，其共轭齿阔互为包络线的原理来切齿的)，常见的刀具例如齿轮插刀(刀具顶部比正常齿高出m c *,以便切出顶隙部分，刀具模拟啮合旋转并轴向运动,缺点：只能间断地切削、生产效率低）、齿条插刀（顶部比传动用的齿条高出m c *，刀具进行轴向运动，切出的齿轮分度圆齿厚和分度圆齿槽宽相等，缺点：只能间断地切削、生产效率低)、齿轮滚刀(其在工作面上的投影为一齿条,能够进行连续切削)