机械设计基础复习实用教案

1、4、速度瞬心及其在机构速度分析中的应用（1）定义：构件2相对于构件1作平面运动，在任意时刻，其相对运动都可以看作是绕某一重合点的运动，该重合点简称为瞬心。因此，速度瞬心是两构件相对速度为零的重合点，瞬时绝对速度相同的重合点。若两构件其中之一为静止，则称为绝对速度瞬心，两构件都是运动的，则称为相对速度瞬心。（2）机构速度瞬心数目：若机构中有n个构件（包括机架），则 Nn(n-1)/2。（3）机构瞬心位置的确定： 直接观察法：三心定律：三个彼此作平面运动的构件共有三个瞬心，且它们位于同一条直线上。*两构件的角速度与其(yq)绝对速度瞬心至相对速度瞬心的距离成反比。*第1页/共33页第一页，共34页

2、。1、名词解释：整转副能作360相对回转的转动(zhun dng)副；摆动副只能作有限角度摆动的运动副。连架杆与机架相联的构件；连杆不与构件相联的构件；曲柄作整周定轴回转的构件/通过整 转副与机架相联的构件；摇杆作定轴摆动的构件/通过摆动副与机架相联的构件。曲柄(qbng)连杆(lin n)摇杆平面四杆机构可以分为：曲柄摇杆、双曲柄和双摇杆机构第2章 平面连杆机构第2页/共33页第二页，共34页。2 、 平 面 四 杆 机 构 的 主 要 工 作(gngzu)特性(一)曲柄存在的条件(tiojin)（归纳）： 必须满足杆长条件(tiojin)：最长杆与最短杆的长度之和应其他两杆长度之和。 机架

3、的选取：（1）若取最短构件为机架，则得双曲柄机构；（2）取最短构件的任意邻边为机架，则得曲柄摇杆构；（3）若取最短构件的对边为机架，则得双摇杆机构。第3页/共33页第三页，共34页。1、双曲柄(qbng)机构 2、曲柄(qbng)摇杆机构 3、4 双摇杆机构第4页/共33页第四页，共34页。ABCD（二）急回特性在曲柄摇杆中，当曲柄与连杆(lin n)两次共线时，摇杆位于两个极限位置，简称极位。当曲柄(qbng)以逆时针转过180+时，摇杆从C1D位置摆到C2D。所花时间(shjin)为t1 , 平均速度为V1,那么有：1211tCCV )180/(21CCB1C1AD180C2B2此两处曲柄

4、之间的夹角 称为极位夹角。第5页/共33页第五页，共34页。作者(zuzh)：潘存云教授B1C1ADC2当曲柄(qbng)以继续转过180-时，摇杆从C2D,置摆到C1D，所花时间为t2 ,平均速度为V2 ,那么有： 180-显然(xinrn)：t1 t2 V2 V1摇杆的这种特性称为急回运动。称K为行程速度变化系数。且越大，K值越大，急回性质越明显。 只要 0 ， 就有 K1设计新机械时，往往先给定K值，于是: 2212tCCV)180/(21CC121221tCCtCC第6页/共33页第六页，共34页。FF F”（三）压力(yl)角和传动角压力(yl)角：从动件驱动力F与力作用点绝对速度之

5、间所夹锐角。ABCDCDBAFF”F压力(yl)角的余角称为传动角，可用的大小来表示机构传动力性能的好坏,第7页/共33页第七页，共34页。第8页/共33页第八页，共34页。F（四）机构(jgu)的死点位置摇杆为主动件，且连杆(lin n)与曲柄两次共线时，有：此时(c sh)机构不能运动.称此位置为：“死点”00F0第9页/共33页第九页，共34页。一、概念(ginin)1、基圆2、推程3、推程运动(yndng)角4、远休止(xizh)角5、回程7、近休止角8、从动件位移线图6、回程运动角第3章 凸轮机构第10页/共33页第十页，共34页。二、从动件常用(chn yn)运动规律1、等速运动(

6、yndng)（一次多项式运动(yndng)规律）：产生刚性冲击2、等加速等减速运动(yndng)（二次多项式运动(yndng)规律）：产生柔性冲击3、简谐运动(yndng)（余弦加速度运动(yndng)）：柔性冲击4、正弦加速度运动(yndng)（摆线运动(yndng)）：无冲击冲击类型的判断：（1）刚性(n xn)冲击：加速度由0变为无穷大或由无穷大变为0（2）柔性冲击：加速度由0变为有限值或由有限值变为0（3）无冲击：加速度由0逐渐变化或逐渐变为0第11页/共33页第十一页，共34页。三、凸轮廓线设计(shj)方法的基本原理（反转原理） tg = s + r20 - e2ds/d e四.凸

7、轮压力(yl)角的计算第12页/共33页第十二页，共34页。1 渐开线及渐开线齿廓（1） 渐开线的形成(xngchng)和特性条直线(zhxin)在圆上作纯滚动时，直线(zhxin)上任一点的轨迹（2）渐开线的特性(txng)BK发生线， AB = BK;tt发生线Bk基圆OArkk基圆rbkAK段的展角渐开线rb第4章 齿轮机构齿轮传动的特点：齿轮传动是啮合传动，且由于其两轮中心连线与两基圆的内公切线相交为一定点，所以其平均传动比和瞬时传动比都是恒定的。第13页/共33页第十三页，共34页。OABkkvkA1B1o1kK渐开线形状(xngzhun)取决于基圆基圆内无渐开线。当rb，变成直线(

8、zhxin)。rkkk离中心(zhngxn)越远，渐开线上的压力角越大。rb定义：啮合时K点正压力方向与速度方向所夹锐角为渐开线上该点之压力角k。rbrk cosk B3o3kA2B2o2第14页/共33页第十四页，共34页。rbOpn齿顶圆 da、ra齿根(ch n)圆 df、rf齿厚 sk 任意(rny)圆上的弧长齿槽宽 ek 弧长齿距 （相邻(xin ln)两齿同侧圆弧长） pk= sk +ek齿顶高ha齿根高 hf齿全高 h= ha+hf齿宽 BhahfhBpra分度圆人为规定的计算基准圆表示符号： d、r、s、e，p= s+e法向齿距 （相邻两齿同侧齿廓沿公法线上的距离圆弧长） pn

9、seskek= pbpbrfrpk2 渐开线齿轮的各部分名称及标准齿轮的尺寸第15页/共33页第十五页，共34页。rb2r2O2rb1r1O112PN1N2B2B1pb2pb1第16页/共33页第十六页，共34页。（1）正确(zhngqu)啮合条件m1=m2 ， 1=2一对(y du)渐开线齿轮的正确啮合条件是它们模数和压力角应分别相等。3 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合(nih)传动特别注意：分度圆和压力角是单个齿轮就有的； 节圆和啮合角是两个齿轮啮合后才出现的。第17页/共33页第十七页，共34页。 N1N2O1rb1Prb221O2（3）一对轮齿(ln ch)的啮合过程B1B2 实际(shj)

10、啮合线N1N2 ：理论上可能(knng)的最长啮合线段N1、N 2 啮合极限点阴影线部分齿廓的实际工作段。ra2B1-终止啮合点B2 -起始啮合点N1N2ra1B2B1第18页/共33页第十八页，共34页。pb（4）连续传动(chundng)条件为保证连续(linx)传动，要求：实际啮合线段(xindun)B1B2pb (齿轮的法向齿距)，定义: = B1B2/pb 为一对齿轮的重合度一对齿轮的连续传动条件是：即： B1B2/pb11 采用标准齿轮，总是有： 1故不必验算。O1N2N1KO221B1B2第19页/共33页第十九页，共34页。rb2rb2单齿啮合区双齿啮合区双齿啮合区= 1.45

11、B1B2=P b = 1.45 Pb第一对齿在B2点进入(jnr)啮合第一(dy)对齿从B2运动到B3点时；第一(dy)对齿从B3运动到B1点时；第一对齿在B1点脱离啮合后；只有第二对齿处于啮合状态。当第二对齿从B4点运动到B3点时；第三对正好在B2点进入啮合。开始一个新的循环。2单齿啮合区长度： L1 P b 2(1) P b (2) P b 双齿啮合区长度： L2 2(1) P b 2第二对齿在B2点恰好进入啮合。第二对齿从B2运动到B4点时。1N2N1P1B31B1B41.45PbPbPb0.45Pb0.45Pb0.55PbB223第20页/共33页第二十页，共34页。第21页/共33页

12、第二十一页，共34页。5-2第5章 轮系第22页/共33页第二十二页，共34页。5-8第23页/共33页第二十三页，共34页。第6章 间歇(jin xi)运动机构间歇(jin xi)运动机构：主动件连续运动，从动件作周期性时动、时停运动的结构称为间歇(jin xi)运动机构。例如：棘轮机构、槽轮机构。第24页/共33页第二十四页，共34页。一、机械零件的工作能力(nngl)及工作能力(nngl)准则计算(j sun)量许用量1、静应力2、变应力循环变应力有五个参量：最大应力max；最小应力min；应力幅a ( (max- min)/2)；平均应力m ( (max+ min)/2)；应力循环特性

13、 r (min / max)。应力分类当r=-1，称为对称循环变应力；当r=0，称为脉动循环变应力；当r=1，为静应力。二、应力的种类第25页/共33页第二十五页，共34页。第10章 连接(linji)机械连接动连接(linji)静连接(linji)可拆连接不可拆连 接螺纹连接键、花键、销连接无键连接铆接焊接粘接第26页/共33页第二十六页，共34页。大径 d (D)也称为公称直径，如M10，M30等等(dn dn)（与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假象圆柱体的直径）二、螺纹(luwn)的主要参数小径 d1(D1)：螺栓(lushun)连接的计算主要是确定螺纹小径。中径 d2 (D2)（截得沟

14、槽和凸起宽度相等）螺距 P（相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离）n为螺旋线数导程 S（同一螺旋线）螺纹升角 （在中径圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面夹角）牙型角 (相邻两侧边夹角)牙侧角 (侧边与轴线垂线夹角)对于对称牙型d (D)d1 (D1)d2 (D2)P第27页/共33页第二十七页，共34页。四、螺纹连接(linji)的类型1、螺栓(lushun)连接： 普通螺栓(lushun)连接：螺栓(lushun)与孔之间有间隙，应用广泛 铰制孔用螺栓(lushun)连接：螺杆外径与螺栓(lushun)孔的内径基本尺寸相同。 承受较大横向载荷2、螺钉连接：螺钉直接旋入被连接件的螺纹

15、孔中，省去螺母，被连接件之 一较厚且不经常拆卸，以免(ymin)被连接件的螺纹被磨损而使连接失效。3、双头螺柱连接：被连接件之一较厚且经常拆卸4、紧定螺钉连接：定位并能传递较小载荷5、其它 地脚螺栓连接；吊环螺栓连接； T型槽螺栓连接第28页/共33页第二十八页，共34页。五、预紧：使连接在承受工作(gngzu)载荷之前，预先受到力作用的过程六、螺纹(luwn)连接的防松2、螺纹连接防松的方法按工作原理(yunl)可分为1） 摩擦防松：如加两个对顶螺母2） 机械防松 3） 其它：破坏螺纹副关系（铆冲；粘接）1、实质：限制螺旋副的相对转动七、螺栓连接的强度计算1、受横向载荷的螺栓：可采用铰制孔用

16、螺栓来代替普通螺栓连接。2、受轴向载荷的螺栓：螺栓总的拉伸载荷为工作载荷加残余预紧力Fa = FE + FR3、残余预紧力应大于零八、平键、半圆键和花键的两侧面为工作面；楔键的上下面为工作面。第29页/共33页第二十九页，共34页。第11章 齿轮(chln)传动一、轮齿的失效(sh xio)形式1、轮齿折断：一般发生(fshng)在齿根部位。2、齿面点蚀：首先出现在齿根表面靠近节线处，开式传动中，一般看不到点蚀现象。3、齿面胶合4、齿面磨损5、齿面塑性变形二、 设计准则闭式传动：按保证齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度进行计算。开式传动：按保证齿根弯曲疲劳强度进行计算，考虑磨损的影响,适当增大

17、模数（1015%） 。三、轮齿弯曲强度计算危险截面的确定：30度切线法四、齿轮的构造：齿轮轴：（当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做成一体）、圆盘式（腹板式）：（齿顶圆直径小于等于500mm的齿轮可采用腹板式结构）、轮辐式：（顶圆直径大于等于400mm时，常采用轮辐式结构）第30页/共33页第三十页，共34页。二、带传动(chundng)的张紧：调节中心距或加张紧轮。一、带传动的特点： 带传动由于是靠摩擦来传递运动(yndng)和动力，且存在弹性滑动，所以其瞬时传动比和平均传动比都不恒定。三、影响带有效拉力的因素有：（1）紧边拉力F1 （2）小轮包角 （3）摩擦系数四、带的应力分析1、紧

18、边和松边拉力产生的拉应力 2、离心力产生的拉应力3、弯曲应力。最大应力发生在紧边与小轮的接触处。五、带的弹性滑动（由于材料的弹性变形而产生的滑动）:带绕过主动轮时，带速落后于主动轮的速度；绕过从动轮相反。弹性滑动不可避免，打滑应当避免。六、带轮结构：实心式（直径较小）、腹板式（中等直径）和轮辐式（直径大于350mm）。七、链传动的特点：链传动由于存在多边形效应，所以其瞬时传动比不恒定，由于是啮合传动，其平均传动 比是恒定的。第31页/共33页第三十一页，共34页。第14章 轴一、根据轴所承受(chngshu)的载荷分为：（1）转轴：既传递转矩又承受(chngshu)弯矩；（2）传动轴：只传递转矩而不承受(chngshu)弯矩或弯矩很小；（3）心轴：只承受(chngshu)弯矩而不传递转矩。第16章 滚动轴承(gndngzhuchng)一、滚动轴承的组成：内圈、外圈、滚动体和保持架。二、公称接触角 (简称接触角)：接触角是滚动轴承的一个重要参数，接触角越大，轴承承受轴向载荷的能力就越大。按其承受的载荷方向（或公称接触角）可分为向心轴承和推力轴承。三、滚动轴承的代号五、轴承寿命、当量动载荷的计算 p283 例16