机械设计基础复习文档

6/6一.压力角和传动角压力角：从动杆(运动输出件)受力作用点的力作用线与速度方位线所夹锐角。(不考虑摩擦)传动角：压力角的余角。即：越小，越大，机构的传力特性愈好。设计时规定最小传动角≥40-50二.铰链四杆机构铰链四杆机构有一个曲柄的条件：(1)最短杆条件连架杆和机架中必有一杆为最短杆。(2)长度和条件最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；铰链四杆机构的基本类型：1.若机构满足长度和条件，则(1)以最短杆的邻边为机架时为曲柄摇杆机构(2)以最短杆为机架时为双曲柄机构(3)以最短杆的对边为机架时为双摇杆机构2.若机构不满足长度和条件则只能成为双摇杆机构三.大径普通螺纹的大径是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。内螺纹的大径用代号D表示，外螺纹的大径用代号d表示。螺纹的公称直径是指代表螺纹尺寸的直径。普通螺纹的公称直径是大径四．齿轮的失效形式它的失效形式主要有四种：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、和齿面胶合。

1．轮齿折断

因为轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中，因此，轮齿折断一般发生在齿根部分。

若轮齿单侧工作时，根部弯曲应力一侧为拉伸，另一侧为压缩，轮齿脱离啮合后，弯曲应力为零。因此，在载荷的多次重复作用下，弯曲应力超过弯曲持久极限时，齿根部分将产生疲劳裂纹。裂纹的逐渐扩展，最终将引起断齿，这种折断称为疲劳折断。

轮齿因短时过载或冲击过载而引起的突然折断，称为过载折断。用淬火钢或铸铁等脆性材料制成的齿轮，容易发生这种断齿。

2．齿面磨损

齿面磨损主要是由于灰砂、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒性磨损；其次是因齿面互相摩擦而产生的跑合性磨损。磨损后齿廓失去正确形状（图3－42），使运转中产生冲击和噪声。磨粒性磨损在开式传动中是难以避免的。采用闭式传动，提高齿面光洁度和保持良好的润滑可以防止或减轻这种磨损。

3．齿面点蚀

轮齿工作时，其工作表面产生的接触压应力由零增加到一最大值，即齿面接触应力是按脉动循环变化的。在过高的接触应力的多次重复作用下，齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延扩展使齿面的金属微粒剥落下来而形成凹坑，即疲劳点蚀，继续发展以致轮齿啮合情况恶化而报废。实践表明，疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处（图3－43）。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力也越强。

软齿面（HBS≤350）的闭式齿轮传动常因齿面点蚀而失效。在开式传动中，由于齿面磨损较快，点蚀还来不及出现或扩展即被磨掉，所以一般看不到点蚀现象。

可以通过对齿面接触疲劳强度的计算，以便采取措施以避免齿面的点蚀；也可以通过提高齿面硬度和光洁度，提高润滑油粘度并加入添加剂、减小动载荷等措施提高齿面接触强度。

4．齿面胶合

在高速重载传动中，常因啮合温度升高而引起润滑失效，致使两齿面金属直接接触并相互粘联。当两齿面相对运动时，较软的齿面沿滑动方向被撕裂出现沟纹（图3－44），这种现象称为胶合。在低速重载传动中，由于齿面间不易形成润滑油膜也可能产生胶合破坏。

提高齿面硬度和光洁度能增强抗胶合能力。低速传动采用粘度较大的润滑油；高速传动采用含抗胶合添加剂的润滑油，对于抗胶合也很有效。五简述带传动的弹性滑动与打滑的区别答：带传动机构中，皮带具有较大的弹性。在传动机构开始工作时，主动轮通过皮带拉动被动轮转动，这时皮带处于拉紧的部位会被延伸一定的长度。这种延伸导致被动轮与主动轮之间的转动有所滞后。就是带传动的弹性滑动。在实际传动过程中，皮带对于带轮的表面会发生相对的滑动，使被动轮传动面与主动轮的传动面线速度有差异，这种滑动导致传动比的不准确，这就是常说的“打滑".答2：\t"bbb://zhidao.baiduaaa/_blank"带传动中弹性滑动是不可避免的，是由于带的\t"bbb://zhidao.baiduaaa/_blank"弹性变形而引起的带与带轮间的微量滑动。而打滑是带与带轮间发生显著的相对滑动，也即整体打滑，打滑会加剧带的磨损，降低从动带轮的转速，甚至是传动失效，应极力避免这种情况发生。相关知识点：带传动的弹性——带传动在工作时，从紧边到松边，传动带所受的拉力是变化的，因此带的弹性变形也是变化的。由于带的弹性变形而引起带在轮面上滑动的现象，称为弹性滑动。这种因材料的弹性变形而产生的滑动被称为弹性滑动。带传动的打滑——当需要传递的有效圆周力大于极限摩檫力时，带与带轮间将发生全面滑动，这种现象称为打滑。打滑将造成带的严重磨损并使从动轮转速急剧降低，致使传动失效。区别：弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。弹性滑动是带传动正常工作时，由紧边和松边的拉力差引起的带与带轮之间微小的相对滑动。因带是弹性体，只要受到拉力，带必然会发生变形，它是带传动的固有特性，因而弹性滑动是不可避免的。而打滑则是由于过载而引起的带与小带轮之间的全面滑动，这是一种带传动的主要失效形式，因而必须避免带传动的打滑。根切1.根切现象用范成法加工齿轮时，若刀具的齿顶线（或齿顶圆）超过理论啮合线极限点N1时，被加工齿轮齿根附近的渐开线齿廓将被切去一部分，这种现象称为根切。避免根切的措施1、使被切齿轮的齿数多于不发生根切的最少齿数（国家标准齿轮不发生根切的最少齿数m=17,。某些情况下为减少齿数以获得比较紧凑的结构，在满足轮齿弯曲强度条件下，允许有轻微根切时，m=14）；2、减小齿顶高系数ha*（讲减小重合度）或加大压力角α（需采用非标准刀具）；3、变位修正法。七．自锁几个补充概念：机械效率：输入功与输出功之比。自锁：机构无法运动的现象。总反力FR：运动副中法向反力Fn与摩擦力Ff的合力，称为运动副中的总反力。摩擦角：总反力与法向反力之间的夹角。其大小为：矩形螺母自锁条件： 非矩形螺纹自锁条件：若螺纹升角ψ小于当量摩擦角ρ′，则螺旋具有自锁特性，如不施加驱动力矩，无论轴向驱动力Fa多大，都不能使螺旋副相对运动。考虑到极限情况，非矩形螺纹的自锁条件可表示为ψ≤ρ′为了防止螺母在轴向力作用下自动松开，用于连接的紧固螺纹必须满足自锁条件。凸轮机构失真、尖顶当理论廓线外凸时(可分为三种情况)ρa=ρmin－rTρmin>rT时ρa>0,这时所得的凸轮实际轮廓为光滑的曲线2)ρmin=rT时ρa=0,实际轮廓线变尖，极易磨损，不能使用。此时又叫尖顶3)ρmin<rT时ρa<0,即实际曲线出现交叉会出现失真轴向定位的方法、周向定位的方法（1）轴上零件的轴向定位、固定和周向固定零件在轴上的轴向定位要准确而可靠，以使其安装位置确定，能承受轴向力而不产生轴向位移。轴肩由定位面和内圆角组成，为了保证轴上零件定位可靠，轴肩处的圆角半径r必须小于零件内孔的圆角半径R或倒角C，轴肩高度一般取h=（0.07～0.1)d,轴环宽度b≈1.4h。轴上零件的轴向定位方法用轴肩或轴环固定零件时，常需采用其他附件来防止零件向另一方向移动。如套筒、轴承端盖、轴端挡圈、圆螺母、弹性挡圈、紧定螺钉。（2)为了传递运动和转矩，防止轴上零件与轴作相对转动，轴上零件的周向固定必须可靠。轴上零件的周向定位方法转矩较大时采用键连接、花键连接，也可采用过盈连接、型面连接。转矩较小时采用销连接、弹性环连接。联轴器与离合器1.联轴器与离合器相同点：在机械连接中，联轴器和离合器都是用来连接两轴，使两轴一起转并传递转矩的装置。不同点：连轴器只能保持两轴的接合。离合器可在机器的工作中随时完成两轴的接合和分离。2.联轴器联轴器所连接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。3.刚性联轴器（1）凸缘刚性联轴器——没有位移补偿能力。结构：半联轴器通过键与轴相连，用螺栓将两个半联轴器的凸缘连接在一起。型式对中榫的凸缘联轴器普通凸缘联轴器—靠受剪螺栓对中。—靠榫头对中。型式对中榫的凸缘联轴器普通凸缘联轴器—靠受剪螺栓对中。—靠榫头对中。制造与安装要求：半联轴器的凸缘端面应与轴线垂直，安装时应使两轴精确对中。材料：一般用铸铁,当重载或V≥30m/s时，用铸钢或锻钢。特点：结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能缓冲减振。应用：用于载荷平稳的两轴连接。（2）套筒联轴器结构：用一个套筒通过键将两轴连接在一起。用紧定螺钉来实现轴向固定。特点：结构简单、制造容易、径向尺寸小、成本低，但安装或拆卸时须作轴向移动。应用：用于载荷不大、平稳且两轴线能严格对中的场合。4.无弹性元件挠性联轴器结构：两个有内齿的外壳，两个有外齿的套筒，两者齿数相同，套筒与轴用键连接，两外壳用螺栓连接。两端密封，空腔内储存润滑油。功用：能补偿轴不对中和偏斜。工作范围：角偏移：正常齿：30'径向偏移：y2.4~6.3mm优点：传递扭矩大、能补偿综合位移。缺点：结构复杂、笨重、造价高。应用：用于重型传动。（2）滚子链联轴器结构：利用一条公用的双排链条同时与两个齿数相同的并列链轮啮合来实现两半链轴器的连接。优点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成本低廉，有一定的补偿性能和缓冲性能。缺点：因链条的套筒与链轮之间存在间隙，不适于逆向传动和启动频繁或立式轴传动。同时受离心力的影响不适于高速传动。滑块联轴器结构：两个端面开有径向凹槽的半联轴器，两端各具有凸榫的中间滑块，且两端榫头互相垂直，嵌入凹槽中，构成移动副。工作原理：当两轴存在不对中和偏斜时，滑块将在凹槽内滑动。优缺点：结构简单、制造容易。滑块因偏心产生离心力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷。适用范围：30'，y0.