机械设计总复习

1、第一章第一章 概概 论论 载荷和应力分析载荷和应力分析 问：问： a a 、 m m 、 max max 、 min min 、 r r参数各代参数各代表什么？表什么？ 绘图说明当绘图说明当m =250MPam =250MPa， r= 0.25r= 0.25时，应力随着时，应力随着时间时间 的变化曲线，这是什么应力？的变化曲线，这是什么应力？ 答：答： 应应 力力 幅：幅： a =a =（max - minmax - min）/ 2/ 2 平均应力：平均应力： m =m =（max + minmax + min）/ 2/ 2 最大应力：最大应力： maxmax 最小应力：最小应力： minmi

2、n 应力特性系数：应力特性系数：r = min / max r = min / max 由：由：m =（max + min）/ 2 = 250（MPa ） ， r = min / max = 0.25， 求得求得 max = 400 （MPa ） min = 100 （MPa ） 为一般脉动循环变应力！为一般脉动循环变应力！ 一、一、 机器由四部分组成机器由四部分组成 （以汽车为例）（以汽车为例） 1、动力部分、动力部分 提供动力（发动机）提供动力（发动机） 2、传动部分、传动部分 提供变速、改变运动方向或运动形式等提供变速、改变运动方向或运动形式等 （变速箱、传动轴、离合器）（变速箱、传动轴

3、、离合器） 3、工作部分、工作部分 直接完成设计者的构想，代替或减轻人类的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）工作（车轮，转向器） 4、控制部分、控制部分 使机器各部分运动协调。可以是手控、使机器各部分运动协调。可以是手控、 电控、遥控等。电控、遥控等。u 辅助系统：照明（前后灯，车内灯），信号（转辅助系统：照明（前后灯，车内灯），信号（转 向灯、后尾红灯），显示（里程表、向灯、后尾红灯），显示（里程表、 油量表、速度表、电瓶电量表）等。油量表、速度表、电瓶电量表）等。 机器机器机机 （有能量转化）（有能量转化） 构件 零件械械 机构机构 零件零件 （无能量转化）（无能

4、量转化） 信息机械信息机械 如计算机、电话机、传真机等如计算机、电话机、传真机等 构件构件是机器运动的最小单元，是机器运动的最小单元，零件零件是构成机械的最是构成机械的最小单元。小单元。部件是部件是由一组协同工作的零件所组成的独立制由一组协同工作的零件所组成的独立制 造或独立装配的组合体，如减速器，离合器等造或独立装配的组合体，如减速器，离合器等第二章第二章 平面机构的结构分析平面机构的结构分析1、低副、低副 通过面接触而组成的运动副。通过面接触而组成的运动副。限制限制2个自由度个自由度 1）回转副）回转副 2）移动副）移动副2、高副、高副 通过点、通过点、 线线接触而组成的运动副。接触而组成

5、的运动副。限制限制1个自由度个自由度3 3、运动链的自由度（活动度）数、运动链的自由度（活动度）数 w w： w = 3n - 2Pw = 3n - 2PL L - P - PH H 式中：式中：n n：机构中可活动的构件数：机构中可活动的构件数 P PL L：低副数：低副数 P PH H：高副数：高副数4 4、 计算自由度时注意：计算自由度时注意： a a、复合铰：有、复合铰：有K K个构件在某一点联接，这一点就构个构件在某一点联接，这一点就构成了成了K-1K-1个回转副，称为复合铰。个回转副，称为复合铰。 b b、局部自由度：在运动链中，、局部自由度：在运动链中，与整个运动链无关的自由度与

6、整个运动链无关的自由度 为为局部自由度。为改善受力状况而局部自由度。为改善受力状况而设。设。3 3、虚约束、虚约束: : 有些约束对机构的自由度是重复的，称为有些约束对机构的自由度是重复的，称为虚约束！虚约束！, 2 ,12, 9HLppn121229323HLppnw 机机 构构 具具 有有 确确 定定 运运 动的动的条件：条件： 在一个机构中，在一个机构中，原动机输入机构的主动原动机输入机构的主动件数和机构的自由度数件数和机构的自由度数相等。相等。第三章第三章 平面连杆机构平面连杆机构1、四杆机构的组成与基本形式、四杆机构的组成与基本形式曲柄曲柄 连架连架 曲柄曲柄AB 能做整周转动能做整

7、周转动 =360摇杆摇杆 杆杆 摇杆摇杆CD 做一定角度的摆动做一定角度的摆动 S2 轴向右移，由于轴承是正装，故轴向右移，由于轴承是正装，故2轴承受压！轴承受压！Fa1=S1=1118.75(N) Fa2=S1+FA=1118.75+380=1498.75 (N) S1S2 Fa1 / Fr1 = 1118.75 / 3580 =0.31 e = 0.37 X1 = 1.0 Y1 = 0 X2 = 0.4 Y2 = 1.6 P1 = X1Fr1 + Y1Fa1 =3580 (N) P2 = X2Fr2 + Y2Fa2 =0.4X3800+1.6X1498.75=3918 (N) P2 P1

8、2 轴承危险轴承危险)(10375)39182 .1322000 .1(98016667)(166673/10210hPfCfnLdTh 轴系结构找错体：指出下图轴系结构中的错误或不合轴系结构找错体：指出下图轴系结构中的错误或不合理之处，并简要说明理由，不要求改正！理之处，并简要说明理由，不要求改正！ 缺螺栓联接缺螺栓联接 轴承安装一顺轴承安装一顺 轴肩过高轴肩过高 缺键缺键 轴的长度应小于轮毂长度轴的长度应小于轮毂长度23mm 套筒过高套筒过高 轴承透盖结构错误轴承透盖结构错误 动静接触，应加动静接触，应加密封毡圈密封毡圈 加轴向定位加轴向定位 缺键缺键 （11）动静接触动静接触113245

9、2697 81011结构题、结构题、 图示轴系结构有错误和不合理的地方，请指图示轴系结构有错误和不合理的地方，请指出并说明原因。出并说明原因。 1 1） 联轴器孔未开通。联轴器孔未开通。2 2） 联轴器周向未定位（加联轴器周向未定位（加键连接）。键连接）。3 3） 轴承透盖缺密封。轴承透盖缺密封。4 4） 透盖与套筒应有间隙。透盖与套筒应有间隙。 5 5）左轴承为游动轴承，内）左轴承为游动轴承，内圈右边缺定位。圈右边缺定位。6 6） 左轴承外圈要能游动，左轴承外圈要能游动，需去掉套杯凸肩，而且与端需去掉套杯凸肩，而且与端盖间要有间隙。盖间要有间隙。7 7） 右轴承为固定端轴承，内圈左边缺定位，

10、外圈左边套杯上应有凸肩定右轴承为固定端轴承，内圈左边缺定位，外圈左边套杯上应有凸肩定位。位。8 8） 装圆螺母处轴径要小于轴承轴径，且车螺纹处要有退刀槽。装圆螺母处轴径要小于轴承轴径，且车螺纹处要有退刀槽。9 9） 圆螺母处加止动垫圈防松。圆螺母处加止动垫圈防松。1010）轴段应比轴承孔短，以使轴承定位可靠。）轴段应比轴承孔短，以使轴承定位可靠。1111）轴承盖与套杯之间应有调整轴承间隙的调整垫片。）轴承盖与套杯之间应有调整轴承间隙的调整垫片。1212）箱体加工面和非加工面要分开。）箱体加工面和非加工面要分开。 指出图示轴系的结构错误，齿轮采用油润滑，轴承采指出图示轴系的结构错误，齿轮采用油润

11、滑，轴承采用脂润滑（用笔按序号圈出错误之处，并简要说明错用脂润滑（用笔按序号圈出错误之处，并简要说明错误原因，不要求改正图）。误原因，不要求改正图）。1）轴肩太高，）轴肩太高，不便拆卸；不便拆卸；2）缺少挡油环；）缺少挡油环；3）安装齿轮的轴）安装齿轮的轴段应小于轮毂宽段应小于轮毂宽度，否则齿轮轴度，否则齿轮轴向固定不可靠；向固定不可靠；4）键太长；）键太长； 5）套筒不应与轴承外圈接触；）套筒不应与轴承外圈接触；6）轴承应面对面布置；）轴承应面对面布置； 7）此处应加工成阶梯轴；）此处应加工成阶梯轴；8）端盖不应与轴接触；）端盖不应与轴接触； 9）端盖与轴之间应加密封；）端盖与轴之间应加密封

12、；10）平键顶部与轮毂键槽间应有间隙；）平键顶部与轮毂键槽间应有间隙；11）联轴器上的键槽应为通槽；）联轴器上的键槽应为通槽；12）两处键槽应位于一条母线上；）两处键槽应位于一条母线上；13）联轴器不应与端盖接触，应用轴肩轴向固定，且轴端不应）联轴器不应与端盖接触，应用轴肩轴向固定，且轴端不应超出孔的端面超出孔的端面,以免影响另一半联轴器的安装；以免影响另一半联轴器的安装；14）缺少轴承调整垫片；）缺少轴承调整垫片；15）应有凸台，减少加工面。）应有凸台，减少加工面。151413111098765432112图示轴系结构有错误和不合理的地方，请指出并说图示轴系结构有错误和不合理的地方，请指出并

13、说明原因。明原因。 1 1）轴端面应在联轴器孔内。）轴端面应在联轴器孔内。 2 2）联轴器轴向未定位（加轴肩）。）联轴器轴向未定位（加轴肩）。3 3）轴承透盖与轴之间应有密封装置。）轴承透盖与轴之间应有密封装置。4 4）与左轴承配合处的轴段过长，轴缺少台阶，轴承装拆不方便。）与左轴承配合处的轴段过长，轴缺少台阶，轴承装拆不方便。5 5）套筒过高，轴承装拆不方便。）套筒过高，轴承装拆不方便。6 6）安装齿轮的轴段长度应小于轮毂宽度，以使齿轮得到可靠的）安装齿轮的轴段长度应小于轮毂宽度，以使齿轮得到可靠的轴向定位。轴向定位。 7 7）齿轮上的键槽与键之间应留有间隙。）齿轮上的键槽与键之间应留有间隙

14、。8 8）为便于加工，轴上安装齿轮处的键槽应与安装联轴器键处的）为便于加工，轴上安装齿轮处的键槽应与安装联轴器键处的键槽开在同一母线上。键槽开在同一母线上。 9 9）右轴承内圈没有固定。）右轴承内圈没有固定。 1010）圆锥滚子轴承应成对使用。）圆锥滚子轴承应成对使用。1111）轴承盖上的孔应大于螺钉外径。）轴承盖上的孔应大于螺钉外径。1212）箱体上螺纹孔的深度应大于螺钉拧入深度）箱体上螺纹孔的深度应大于螺钉拧入深度1313）轴承盖与机体之）轴承盖与机体之间无垫片，无法调间无垫片，无法调整轴承间隙。整轴承间隙。1414）箱体加工面和）箱体加工面和非加工面要分开。非加工面要分开。 123 45

15、6789101181213 141314模拟试题一、一、 （1010分）分） 计计 算算 图图 示示 惯惯 性性 筛筛 机机 构构 的的 自自 由由 度，度， 并并 指指 出出 复复 合合 铰铰 链、链、 局局 部部 自自 由由 度度 和和 虚虚 约约 束，束， 最最 后后 判判 断断 其其 是是 否否 具具 有有 确确 定定 的的 运运 动动 规规 律（律（ 标标 箭箭 头头 的的 构构 件件 为为 原原 动动 件）。件）。二、二、 （1414分）分） 已知四杆机构的摇杆已知四杆机构的摇杆DCDC长长38mm38mm，摆角，摆角6060，机架，机架ADAD长长70mm70mm，且与摆角的角平

16、分线垂直。用作图，且与摆角的角平分线垂直。用作图法求解此四杆机构。（作图比例法求解此四杆机构。（作图比例1 1：1 1）。试求出：）。试求出：（1 1） 四个杆件的长度以及极位夹角四个杆件的长度以及极位夹角的度数的度数（2 2） 最小传动角最小传动角 minmin 的度数。的度数。三、三、 （1212分）分） 一对相啮合的渐开线标准直齿圆柱齿一对相啮合的渐开线标准直齿圆柱齿轮，小齿轮损坏。现测得大齿轮齿数轮，小齿轮损坏。现测得大齿轮齿数Z Z2 2130130，大齿轮齿，大齿轮齿全高全高h =9mmh =9mm。已知传动比。已知传动比i i5 5。求：小齿轮的分度圆直径。求：小齿轮的分度圆直径

17、d1d1，齿顶圆直径，齿顶圆直径d da1a1，齿根圆直径，齿根圆直径d df1f1，基圆直径，基圆直径d db1b1。（haha* *=1, =20=1, =20）。）。四、四、 （1212分）图示为一偏心圆盘凸轮机构，凸轮分）图示为一偏心圆盘凸轮机构，凸轮1 1的的回转方向如图所示。要求：回转方向如图所示。要求： （1 1）画出理论轮廓曲线与基圆；）画出理论轮廓曲线与基圆；（2 2）标明图示位置的压力角）标明图示位置的压力角 从动件的从动件的位移位移s s ，并标出此机构从动件的总行程，并标出此机构从动件的总行程 h h 五、（五、（1010分）分） 图示轮系中，图示轮系中， 已知已知Z1

18、Z12424， Z2Z22626， Z2=20Z2=20，Z3=30Z3=30，Z3=26 Z3=26 Z4=20 Z4=20。若。若 r/min r/min 求求 的大小及方向。的大小及方向。 nA1000nB六、六、 （1010分）是非题、填空题（每小题分）是非题、填空题（每小题2 2分）分）1. 1. 滚动轴承座圈和滚动体的常用材料是滚动轴承座圈和滚动体的常用材料是Q235Q235钢。（钢。（ ) )2. 2. 离合器主要用于把两轴联接在一起，机器运转时不离合器主要用于把两轴联接在一起，机器运转时不能将两轴分离，只有在机器停车并将联接拆开后，两能将两轴分离，只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。轴才能分离。 ( ) ( ) 3. 3. 普通平键的工作表面是上下两个平面普通平键的工作表面是上下两个平面 。 ( )( )4. 4. 只承受弯矩，而不承受转矩的轴称为只承受弯矩，而不承受转矩的轴称为。 A.A.传动轴传动轴 B.B.转轴转轴 C.C.心轴心轴 D.D.阶梯轴阶梯轴5. 5. 带传动工作时主动轮的弹性滑动发生在接触弧的带传动工作时主动轮的弹性滑动发生在接触弧的_。A.A.出口处出口处 B.B.入口处入口处 C.C.中间中间 D.D.全部弧长上全部弧长上七、（七、（8 8分）图示为开式蜗杆分）图示为开式蜗杆- -斜齿圆柱齿轮传动，斜齿圆柱齿