机械设计的基础考试重点

1、机械设计基础绪论1、机器：用来变换或传递能量、物料、信息的机械装置。2、机构：把一个或几个构件的运动，变换成其他构件所需的具有确定运动的构 件系统。3、构件是指组成机械的运动单元；零件指组成机械的制造单元。第二章机械设计基础知识1、失效：机械零件丧失工作能力或达不到设计要求性能时，称为失效。2、 零件失效形式及原因：断裂失效（零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时，由于某一危险截面上的应力超过零件的强度极限发生的断裂）、变形失效（若作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限，则零件将产生塑性变形）、表面损伤失效（零件的表面操作破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳）。3、 应力和应力循环特性：可用r -

2、厂max/二min来表示变应力的不对称程度。=+1 为静应力；r=0为脉动循环变应力；r=-1为对称循环变应力，-1vrv+1为不对称 循环变应力。4、零件设计准则：强度准则、刚度准则、耐磨性准则、振动稳定性准则、耐热 性准则、可靠性准则。5、机械零件材料选择的基本原则： 材料的使用性能应满足工作要求（力学、物 理、化学）、材料的工艺性能满足制造要求（铸造性、可锻性、焊接性、热处理性、切削加工性）、力求零件生产的总成本最低（相对价格、资源状况、总成本）。6摩擦类型：按摩擦表面间的润滑状态不同分为：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦、混合摩擦。7、磨损：由于机械作用或伴有物理化学作用，运动副表面材料不断

3、损失的现象称为磨损，分类：粘着磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损。8、常用润滑剂：润滑油、润滑脂9、零件结构工艺性的基本要求： 毛坯选择合理、结构简单合理、制造精度及表 面粗糙度规定适当。第三章平面机构基础知识1、运动副：两构件直接接触，并保持一定相对运动，则将此两构件可动连接称 之为运动副。按照接触形式，通常把运动副分为低副和高副两类。2、平面机构的自由度：机构能产生独立运动的数目称为机构的自由度。设平面 机构中共有n个活动构件，在各构件尚未构成运动副时，它共有3n个自由度。而 当各构件构成运动副后，设共有个低副和个高副，则机构的自由度为 F=3n-2- Pl _Ph。3、 机构具有确定

4、运动的条件： 机构自由度应大于0,且机构的原动件的数目应 等于机构的自由度的数目。（当机构不满足这一条件时，如果机构的原动件数小 于机构的自由度，机构的运动不能确定。如果原动件数大于机构的自由度，机构 不能产生运动，并将导致机构中最薄弱环节的损坏）4、复合铰链、局部自由度、虚约束各自的引入5、瞬心：两构件互作平面相对运动时，在任一瞬时都可以认为它们是绕某一点 作相对转动。该点即为两构件的速度瞬心。6三心定理：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。第四章平面连杆机构1、平面连杆机构基本类型： 按两连架杆的运动形式将铰链四杆分为三种：曲柄 摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机

5、构。2、平面四杆机构的演化：曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构、 定块机构、偏心轮机构、双滑块机构。3、 铰链四杆机构有周转副的条件是：1）、最短杆与最长杆的长度之和小于或等 于其他两杆的长度之和。2）、组成该周转副的两杆中必有一杆为四杆中的最短杆。4、不同形式的获得条件：1）、当最短杆为机架时，机架上有两个周转副，故得 双曲柄机构；2）、当最短杆为连架杆时，机架上有一个周转副，该四杆机构将成 为曲柄摇杆机构；3）、当最短杆为连杆时，机架上没有周转副，得到双摇杆机构。5、急回动动特性：摇杆在摆去与摆回时的速度不同的性质。6行程速度变化系数K： K=180° +9 /180

6、 ° - 9（机构在两个极位时，原动件AB所处两个位置之间的锐角B称为极位夹角）（9角越大，K值越大，机构的急 回特性也越显著）7、压力角：从动件驱动力F与力作用点绝对速度所夹锐角。压力角的余角称为传动角。（为了保证机构据传动性能良好，设计通常应使min > 40°在传递力 矩较大时，则应使 min > 50°，对于一些受力很小或不常使用的操作机构，则可允许传动角小些，只要不发生自锁即可。）8、死点：设摇杆CD为主动件，则当机构处于图示两个位置之一时，连杆与从动 曲柄共线，出现了传动角等于 0度的情况。这时主动什CD通过连杆作用于从动 件AB上的力恰好

7、通过其回转中心，所以不能使构件AB转动而出现“顶死”现象 机构的此种位置称为死点。第五章凸轮机构1、由于加速度发生无穷大突变而产生的冲击称为刚性冲击，由于加速度的有限 值突变产生的冲击称为柔性冲击。2、基圆：以凸轮轮廓曲线的最小向径r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆。3、压力角：从动件运动方向与力F之间所夹的锐角即为压力角。4、滚子半径的选择：设理论轮廓曲线外凸部分的最小曲率半径为min，滚子半径为rT，贝U相应位置实际轮廓曲线的曲率半径"为' = fn - rT。 且有1）、当；-min>rT时，'>0,实际轮廓曲线为一平滑曲线，从动件的运动不会出现失真。

8、2）、当Pmin = rT时，P'=0,实际轮廓曲线出现尖点，尖点极易磨损，磨损后，会使从动件的运动出现失真。3）、当P min < rT时，P'<0,实际轮廓曲线出现相交， 图中交点以上的轮廓曲线在实际加工时会被切去， 使从动件的运动出现严重的失真，这在实际生产中是不允许的。六章齿轮传动1、齿廓啮合基本定律：一对传动齿轮的瞬时角速比与其连心线被齿廓接触点公 法线所分割的两段长度成反比，这个规律称为齿廓啮合基本定律。2、渐开线定义及其性质：当一直线沿某圆作纯滚动时，此直线上任意一点 K的轨迹称为该圆的渐开线，这个圆称为渐开线的基圆，该直线称为渐开线的发生线。 性质：

9、1）、发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长。2）、渐开线上任意一点的公法线必与基圆相切。3）、渐开线上各点的曲率半径不同，离基圆远， 曲率半径越大，渐开线越平缓。4）、渐开线的形状取决于基圆的大小，同一基圆 上的渐开线形状相同，不同基圆上的渐开线形状不同，基圆越大，渐开线越平直， 基圆半径为无穷大时，渐开线为直线。5）、渐开线是从基圆开始向外展开的，故 基圆内无渐开线。6）、渐开线上各点的压力角不相等，离基圆越远，压力角越大。3、 渐开线齿廓的啮合特性：1）四线合一（啮合线、过啮合点的公法线、基圆的 公切线和正压力作用线四线合一）；2）、啮合线为一直线，啮合角为一定值；3）、 中心距

10、可分性。4、渐开线标准齿轮正确啮合条件：m仁m 2=na仁a 2= a。5、齿轮连续传动的条件 是；二BiB2/pb亠1 （Pb表示基圆齿距），；越大，表示多对轮齿同时啮合的概率越大，齿轮传动越平稳。&根切现象：用范成法加工齿轮，当刀具的齿顶线与啮合线的交点超出啮合极 限点时，会出现轮齿根部的渐开线齿廓被刀具切去一部分的现象，称为根切。7、 根切的产生与齿轮的齿数相关，齿数越少，越容易产生根切。标准齿轮欲避 免根切，其齿数必须大于或等于不发生根切时的最少齿数， 对于正常齿制的齿轮， 最小为17，短齿制齿轮为14，若要求齿轮的齿数小于最少齿数而又不发生根切， 则应采用变位齿轮。8、以切削

11、标准齿轮的位置为基准，将刀具的位置沿径向移动一段距离，这一距 离称为刀具的变位量，以xm表示。其中m为模数，x为变位系数。并规定刀具 远离轮坯中心的变位系数为正，刀具靠近轮坯中心的变位系数为负。 当刀具变位 后，与分度圆相切的不是刀具的中线， 而是刀具节线，这样切出的齿轮称为 变位 齿轮。9、轮齿常见的失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、塑性变 形。10、 斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件:：1 - - - 2； mn1 = mn2 = mn； _：n1 = ： n2 = ： n （ R、a分别代表两轮的法面模数和法面压力角）。11、 直齿圆锥齿轮正确啮合的条件：m仁m2=na仁a

12、 2=a（ m a分别代表两轮 的大端模数和压力角）。12、 蜗杆传动正确啮合的条件是：ma1二mt2二m; J = .2 = （m a分别代表蜗杆轴向模数、蜗轮端面模数和蜗杆轴向压力角、蜗轮端面压力角）。13、齿轮传动的润滑方式：浸油润滑、喷油润滑七章轮系1、平面定轴轮系传动比的计算公式:旳2从动轮齿轮连乘积L主动轮齿轮连乘积H周转轮系传动比的计算公式:i H ®m -«H.转化轮系中所有从动轮 齿数连乘积i mnOnOn YOh转化轮系中所有主动轮 齿数连乘积2、轮系的应用：1 ）、实现相距较远的两轴之间的传动；2）、实现变速传动；3）、获得大的 传动比；4）、实现换向

13、传动；5）、实现运动的合成与分解。九章带传动与链传动1、打滑现象：当传动的功率P增大时，有效接力也相应增大，即要求带和带轮接触面上有更大的摩擦力来维持传动。但是，在一定的初拉力下，带和带轮接触面上所能产生的摩擦力 有一极限值，称为临界摩擦力或临界有效拉力。当传递的圆周力超过该极限值时，带就在带轮上打滑，即所谓的打滑现象。2、带中最大应力发生在绕入小带轮的点处，其值为 ：3、带传动的弹性滑动： 传动带是弹性体，受力后会产生弹性伸长，带传动工作时，和松边的拉力不等，因而弹性伸长也不同。带在绕过主动轮时， 作用在带上的拉力逐渐减小， 弹性伸长量也相应减小。因而带在随主动轮前进的同时，沿着主动轮渐渐身

14、后收缩滑动，而在带动从动轮旋转时，情况正好相反，即一边带动从动轮旋转，一边尚其表面向前拉伸滑动。这 种由于带的弹性和接力差引起的带在带轮上的滑动，称为带的弹性滑动。4、带的打滑是两个完全不同的概念。弹性滑动是带传动工作时的固有特性，只要主动轮一 驱动，紧边和松边就产生拉力差，弹性滑动不可避免。而打滑是因为过载引起的全面滑动， 是可以采取措施避免的。5、 带传动的包角要求： 小带轮包角口 =180 ± d2-di）X57.3/a，其中d2,d1分别表示大 带轮和小带轮的直径， a表示中心距。6带传动的最大应力发生在小带轮某一点：其值为二max=；二，其中-1 = F1/ A （A为带的

15、横截面积）为紧边拉应力； 二二Fc/A二qvv/A （q为每米长 的质量，v为带速）；G=2YE/d （丫表示带截面的节面到最外层的距离；E为带 的弹性模量；d为带轮直径）。7、链传动优缺点：与带传动相比，其主要优点是：能获得准确的平均传动比； 所需张紧力小，因而作用在轴上的压力小，结构更为紧凑，传动效率较高，可在 高温、油污、潮湿等恶劣环境下工作；与齿轮传动相比较，中心距较大而结构较 简单，制造与安装精度要求较低。 链传动的主要缺点是：瞬时传动比不恒定，传 动平稳性差，工作时有一定的冲击和噪声。8、链节距：链条上相邻两销轴的中心距称为链节距，以 p表示，它是链条最主 要的参数，滚子链使用时为

16、封闭环形，链条长度以链节数来表示。当链节数为偶 数时，链条连接成环形时正好是外链板与内链板相连接， 接头处可用开口销和弹 簧夹来锁住活动的销轴，当链节数为奇数时，则需要采用过渡链节，链条受力后， 过渡链节的链节除受拉力外，还承受附加的弯矩。 因此应避免采用奇数链节。十一章连接与弹簧1、螺纹副：外螺纹与内螺纹旋合面组成螺纹副，亦称螺旋副。2、自锁条件：对于矩形螺纹，螺纹副的自锁条件为 -< ，其中为斜面倾角,T为摩擦角。对于非矩形螺纹，其自锁条件为 r几，其中仇为当量摩擦角，并且有 fv = f / cos 1 = tan 二。3、螺纹的预紧：在一般的螺纹连接中，螺纹装配时都应拧紧，这时螺

17、纹连接受 到预紧力的作用，对于重要的螺纹连接，为了保证连接的可靠性、强度和密封性 要求，应控制预紧力的大小。4、螺纹的防松：在静载荷和工作温度变化不大的情况下，拧紧的螺纹连接件因满足自锁性条件一般不会自动松脱。 但在冲击、振动和变载的作用下，预紧力可 能在某一瞬间消失，连接仍有可能自行松脱而影响正常工作，甚至发生严重事故。 当温度变化较大或在高温条件下工作时，连接件与被连接件的温度变形或材料的 蠕变，也可能引起松脱。为了保证安全可靠，设计螺纹连接时要采取必要的防松 措施。螺纹连接防松的根本问题在于防止螺纹副的相对转动。5、 防松措施：摩擦防松（弹簧垫圈、双螺母、尼龙圈锁紧螺母）、机械防松（开

18、口销与槽形螺母、止动垫圈与圆螺母）、粘合防松6螺栓的主要失效形式有：1）、螺栓杆拉断；2）、螺纹的压溃和剪断；3）、经 常装拆时会因磨损而发生滑扣现象。7、键：平键和半圆键工作面是两侧面；楔键和切向键工作面是上下面。十二章十三章 轴承（滚动轴承、滑动轴承）1、滚动轴承分类：按滚动体形状可以分为球轴承和滚子轴承；按承受载荷的方 向或公称接触角的不同，滚动轴承可以分为向心轴承和推力轴承。2、 滚动轴承特点：主要优点是：1）、摩擦阻力小、启动灵活、效率高；2）、轴 承单位宽度的承载能力较强；3）、极大地减少了有色金属的消耗；4）、易于互换， 润滑和维护方便。它的缺点是：1）、接触应力高，抗冲击能力较差，高速重载荷 下寿命较低，不适用于有冲击的瞬间过载的高转速场合；2）、减振能力低，运转 时有噪声；3）、径向外廓尺寸大；4）、小批量生产特殊的滚动轴承时成本较高。3、 滚动轴承的代号：基本代号中右起12位数字为内径代号，右起第3位表示直 径系列代号，右起第4位为宽（高）度系列代号，当宽度系列为 0系列时，可以 不标出。4、滚动轴承类型选择：考虑承载能力、速度特性、调心性能、经济性5、滑动轴承的分类：按所受载荷方向的不同，主要分为径向滑动轴承和推力滑动轴承；按滑动表面间摩擦状态的不同，可分为干摩擦滑动轴承、非液体摩擦滑 动轴承和液体摩擦滑动轴承。6滑动轴承轴瓦材料性