机械设计基础复习提纲

1、机械设计基础复习提纲第一章1、平面机构的自由度计算 运动副（转动副、移动副、高副） 复合铰链、局部自由度、虚约束的识别2、机构运动确定性条件机构的自由度数与原动件数相等,且大于零.例题：计算下图所示两个机构的自由度，并判断机构的运动确定性，如机构中存在复合铰链、局部自由度和虚约束，请在图上示出。b) 局部自由度虚约束 b)机构自由度数等于原动件数，且大于零，故机构具有确定的相对运动。解：a) 机构自由度数等于原动件数，且大于零，故机构具有确定的相对运动。局部自由度 a) 第二章平面四杆机构：重点掌握三种平面四杆机构（铰链四杆机构、曲柄滑块机构、摆动导杆机构等）的以下相关知识点：1、铰链四杆机构

2、的三种基本类型：双曲柄、双摇杆、曲柄摇杆机构杆长条件：最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和。铰链四杆机构基本类型判断：1） 若不满足杆长条件，则为双摇杆机构；2） 若满足杆长条件，并以最短杆的对边作为机架，则为双摇杆机构；3） 若满足杆长条件，并以最短杆作为机架，则为双曲柄机构；4） 若满足杆长条件，并以最短杆的邻边作为机架，则为曲柄摇杆机构。2 / 172、急回运动特性 极位夹角和行程速度变化系数K 3、压力角和传动角的定义，并能熟练在机构图中标出压力角和传动角。 在曲柄摇杆机构中，最小传动角出现在曲柄与机架共线的两个运动位置的其中一个位置。4、死点位置的定义及判断 曲柄摇杆机

3、构（摇杆为主动件）、曲柄滑块机构（滑块为主动件）、摆动导杆机构（导杆为主动件）时才会出现死点位置。第四章1、共轭齿廓的定义、传动比的定义及计算共轭齿廓: 满足定传动比条件的齿廓.传动比: 主动轮和从动轮角速度的比值. 2、渐开线齿廓的啮合特性：传动比恒定不变、正压力方向不变、运动可分性3、分度圆、标准齿轮的定义分度圆:具有标准模数和标准压力角的圆.标准齿轮:分度圆齿厚与齿槽宽相等,且齿顶高和齿根高为标准值.4、正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的主要几何尺寸计算： 分度圆、齿顶圆、齿根圆、齿顶高、齿根高、基圆、全齿高、周节（齿距）、标准中心距5、渐开线直齿圆柱齿轮传动、渐开线斜齿圆柱齿轮传动、

4、渐开线直齿圆锥齿轮传动的正确啮合条件渐开线直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件：两轮的模数和压力角分别相等。渐开线斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件: 两轮的法面模数和法面压力角分别相等；且分度圆螺旋角大小相等，对于外啮合，旋向相反；对于内啮合，旋向相同。渐开线直齿圆锥齿轮传动的正确啮合条件:两轮的大端的模数和压力角分别相等；且分度圆锥外锥距相等。6、渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度及连续传动条件重合度连续传动条件7、国标中，渐开线斜齿圆柱齿轮、渐开线直齿圆锥齿轮的标准值规定渐开线斜齿圆柱齿轮的标准值规定：法面参数渐开线直齿圆锥齿轮的标准值规定：大端参数8、渐开线斜齿圆柱齿轮的分度圆螺旋角的取值范围：82

5、0度；斜齿轮轮齿螺旋方向判断（左旋、右旋）9、渐开线斜齿圆柱齿轮的端面齿廓：是精确的渐开线。 从端面观察，一对渐开线斜齿圆柱齿轮传动相当于一对渐开线直齿圆柱齿轮传动。 与端面尺寸相当的渐开线直齿圆柱齿轮传动比较，渐开线斜齿圆柱齿轮传动重合度较大，传动更平稳。第五章1、定轴轮系传动比的计算及轮系中两轮相对转向的确定2、两种周转轮系：行星轮系和差动轮系的定义及判断 行星轮系：自由度为1.差动轮系：自由度为2.3、周转轮系传动比的计算例题: 下图所示轮系中，蜗杆1主动，为单头右旋蜗杆，即其沿顺时针方向回转，蜗杆1的转速蜗轮2的齿数为 其余各轮齿数为 试求 ：1）蜗杆1与齿轮9的传动比；2）齿轮9的转

6、速，并在图中标出齿轮9的转向。解： 1)2) 转向如图所示 第十章1、普通螺纹的定义、普通螺纹和管螺纹公称直径的规定 普通螺纹公称直径的规定：螺纹大径。管螺纹公称直径的规定：管子的公称通径。2、螺纹连接的自锁条件 同一公称直径的细牙螺纹较粗牙螺纹，具有更好的自锁性能。3、螺纹连接的四种基本类型（螺栓连接、螺钉连接、双头螺柱连接、紧定螺钉连接）及应用场合4、螺纹连接的常用防松方法： 摩擦防松：对顶螺母、弹簧垫圈等 机械防松：槽螺母和开口销。5、普通平键的三种类型：A、B、C及标准中的标记方法及含义6、普通平键连接的工作原理、主要失效方式、计算准则 工作面：键的两侧面。 工作原理：靠工作面的抗挤压

7、能力来传递转矩。主要失效方式：工作面被压溃。计算准则：保证工作面的挤压强度。 普通平键的剖面尺寸是根据轴的直径查标准确定。 普通平键的长度尺寸是根据轴上零件相配轮毂宽度来选择的。 普通平键连接中，当采用双键时，应沿圆周方向180度对称布置；校核工作面的挤压强度时，按1.5个键校核。第十一章1、 轮齿的主要失效形式及计算准则轮齿的主要失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、齿面塑性变形等轮齿折断：齿根弯曲强度不足导致。齿面点蚀：齿面接触强度不足导致。最先出现在靠近节线的齿根面上。闭式齿轮传动（钢制齿轮、软齿面）中：主要失效形式为齿面点蚀。计算准则：先按齿面接触强度设计，然后校核齿根弯曲

8、强度。闭式齿轮传动（钢制齿轮硬齿面或脆性材料）中：主要失效形式为轮齿折断。计算准则：先按齿根弯曲强度设计，然后校核齿面接触强度。开式齿轮传动中：主要失效形式为齿面磨损。计算准则：按齿根弯曲强度进行条件性设计，不必校核齿面接触强度。2、 轮齿的受力分析（直齿轮、斜齿轮、锥齿轮）3、 齿轮设计知识点：1） 圆柱齿轮齿宽系数的定义、两轮齿宽（，）的确定圆柱齿轮齿宽系数为计算齿宽与小齿轮分度圆直径的比值：两轮齿宽（，）的确定： 大齿轮齿宽，小齿轮齿宽 （mm）2）一般渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度：取决于小齿轮分度圆直径的大小（或传动中心距的大小）；以节点作为计算点计算的，两轮的齿面接触应力

9、一般渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的齿根弯曲强度取决于模数的大小；以载荷作用于齿顶，由一对轮齿承担全部载荷来计算的，两轮（齿数不相等时）的齿根弯曲应力齿形系数只与齿数z有关，而与模数无关。齿数z越多，齿形系数越小。例题: 下图所示传动中，齿轮1和2为轴交角=90°的直齿圆锥齿轮传动，齿轮3和4为斜齿轮传动，齿轮5和6为正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，已知I轴为动力输入轴，其转动方向如图所示，问：1) 齿轮3、4的螺旋角旋向应如何选择才能使轴II上两齿轮的轴向力方向相反？ 2）试在图上标出齿轮3、4轮齿所受圆周力、径向力和轴向力 (i=3,4)的作用位置和方向。3) 若已知齿轮5和6的

10、模数和齿数分别为：试计算齿轮5、6的分度圆直径、以及两轮标准中心距。解：1)螺旋角方向如图示； 2) 齿轮3、4轮齿所受圆周力、径向力和轴向力的作用位置和方向如图示。 3） 解：1)螺旋角方向如图示，每个螺旋角计1.5分，共3分； 2) 齿轮3、4轮齿所受圆周力、径向力和轴向力的作用位置和方向如图示。每个力计0.5分，共3分。 3） 三个参数计算各计2分，共6分 第十三章1. 带传动的受力分析紧边拉力F1、松边拉力F2、有效拉力Fe、初拉力F0等的计算关系:F1 F2FeF1 F22F0F1F0Fe/2F2F0Fe/2最大有效拉力Fec的主要影响因素：带轮包角、初拉力F0、摩擦系数f。2、带传

11、动的主要失效形式及其计算准则 带传动的主要失效形式：带在带轮轮面上打滑、带的疲劳破坏 计算准则：在保证不打滑的前提下，使带具有一定的疲劳强度及寿命。 打滑最先发生在带与小带轮的接触弧上。多级传动中，带传动应布置在高速级。4、 弹性滑动和打滑弹性滑动和打滑产生的原因：弹性滑动是由于带的紧边和松边的拉力差产生的。不可避免，是一种固有特性，因此带传动的传动比不能保持恒定不变。打滑是由于过载引起。是一种失效形式，可以避免。避免打滑的条件：FeFec5、 普通V带的型号截型：Y、Z、A、B、C、D、E等七种，截面尺寸依次加大，承载能力依次增大。6、 滚子链传动：多边形效应及主要影响因素：主要影响因素：小

12、链轮齿数、链的节距、链速。小链轮齿数越多，多边形效应减小；链的节距越小，多边形效应减小；链速越低，多边形效应减小。故多级传动中，链传动应布置在低速级。链传动中跳齿和脱链最先发生在大链轮的轮齿上。第十四章1、 轴的基本类型按照轴的受载情况分，可分为：转轴、心轴和传动轴。转轴：既受转矩，又受弯矩。例如：自行车中轴等。心轴：只受弯矩。例如：自行车前轴、自行车后轴、火车轮轴等。传动轴：只受转矩。2、 轴的结构设计要求掌握轴的结构设计的相关知识点。（能针对一个错误结构，指出其中的错误，并改正之）。3、 轴的强度计算对于传动轴，按扭转强度条件验算。对于转轴，按弯扭合成强度条件验算。对于心轴，按弯曲强度条件

13、验算。在初步设计时，对于上述三种轴，一般都是根据扭转强度条件估算最小轴径的。例题: 试分析下图所示结构设计是否合理，请将不合理之处编上序号，并用文字说明错误所在及改正措施或画出改正结构图（找出10个错误即可）。31616152111413121097,87,85,641 解: 每指出并改正一个错误得1分, 指出并改正10个错误, 本题得满分.此结构的主要错误有：1处联轴器左端未轴向定位。2处轴端应倒角。3处联轴器与轴承端盖间应留有一定距离。4处联轴器右侧应设轴肩来作轴向定位。5处端盖轴孔处应设计密封装置。6处端盖轴孔与轴之间应有间隙。7处轴承端盖与箱体接合面间未设计密封及调整装置。8处箱体与轴

14、承端盖接合面应设置凸台，以减小加工面积。9处套筒外径太大，左侧轴承不便拆卸。10处键槽过长，且键联接应与联轴器处键联接布置在同一直线上。11处齿轮右端面没有轴向定位，应设置定位轴肩。12处角接触球轴承应与左侧角接触球轴承相向安装。13处轴承内圈左侧没有轴向定位。14处轴端应倒角。15处轴承端盖应减小加工面积。16处箱体与轴承端盖之间应设置螺钉联接。此结构的主要错误改正后如下图所示：第十五章1、 液体动压滑动轴承中，动压油膜形成的必要条件：1) 两摩擦表面间的间隙必须有楔形间隙；2) 两摩擦表面之间必须连续充满润滑油或其它液体；3) 两摩擦表面必须有相对滑动速度。其运动方向必须保证润滑油从大截面

15、流进，从小截面出来。2、 非液体摩擦滑动轴承的计算限制压强pp，避免轴瓦产生过度的磨损；限制pvpv，避免轴承发热引起过度温升，导致油膜破裂。第十六章1、 滚动轴承的基本类型和代号1) 要求掌握滚动轴承的基本类型及类型代号的含义：1 调心球轴承，2调心滚子轴承，3-圆锥滚子轴承，5-推力球轴承，6深沟球轴承，7-角接触球轴承，N-圆柱滚子轴承，NA-滚针轴承。调心球轴承和调心滚子轴承，具有调心性能。圆锥滚子轴承和角接触球轴承需成对使用，对称安装。推力球轴承只能承受轴向力。圆柱滚子轴承和滚针轴承只能承受径向力。2) 要求掌握内径尺寸代号的含义2、 滚动轴承的寿命计算1) 基本额定寿命和基本额定动

16、载荷的定义基本额定寿命：一组同一型号轴承，在同一运转条件下，其可靠度R为90%时，能达到或超过的寿命L(Lh)。基本额定动载荷： 当一批同型号的轴承运转达到一百万（106）转(基本额定寿命为106转)时，轴承所能承受的载荷。2) 重点掌握圆锥滚子轴承和角接触球轴承的基本额定寿命的计算方法内部轴向力的计算（注意：圆锥滚子轴承和角接触球轴承的计算公式的差异）轴承轴向力的计算：掌握判断被压紧端和被防松端，进而分别确定两轴承的轴向力，当量动载荷的计算： 滚动轴承基本额定寿命的计算：其中寿命指数的取值：对于球轴承-；对于滚子轴承-例题: 一根轴用两个同型号的角接触球轴承支承（如下图所示），其转速，轴承的

17、基本额定动载荷C=33800N。已知两轴承受的径向载荷为，轴向外载荷，常温下工作（），工作载荷有中等冲击（）。给定轴承内部轴向力=0.68，判断系数，当时，X=0.41，Y=0.87；当时，X=1，Y=0，试求：1) 两轴承的轴向载荷、； 2) 两轴承的当量动载荷、； 3) 试判断两轴承中哪个基本额定寿命较短，并计算出该轴承的基本额定寿命。 轴承2 轴承1 解：1）由图示布置形式可知、的方向如图所示。已知： 该轴上齿轮的轴向力的合力，方向向右 轴承2被“压紧”、轴承1被“放松” 2），X1=1，Y1=0 ，X2=0.41，Y2=0.87根据 有： 3）两轴承同型号同尺寸，轴承2寿命较短； 轴承2寿命计算如下：根据 又 球轴承， N 例2 一根轴用两个同型号的圆锥滚子轴承支承（如下图所示），其转速，轴承的基本额定动载荷C=55800N。已知两轴承受的径向载荷为，主动轮3轮齿所受径向力，常温下工作（），工作载荷有中等冲击（）。判断系数，当时，X=0.4，Y=1.8；当时，X=1，