机械设计基础一考试总结

机械设计基础[一]总复习

闭卷考试文具：钢笔，计算器，铅笔，圆规，三角板，橡皮。周旭办公地点:机械设计教研室（机械楼307）办公室电话：8244277手机号码1章平面机构的自由度和速度分析计算自由度如有复合铰链、虚约束、局部自由度，请在图中指出F=3n－2PL

－PH

计算机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度和虚约束，必须明确指出。并判断机构是否具有确定运动。

掌握构件、约束和平面运动副和机构自由度的概念；掌握平面常用机构运动简图的绘制方法；熟练掌握平面机构自由度的计算方法以及理解机构具有确定运动的条件；掌握速度瞬心法在机构速度分析上的应用。第2章平面连杆机构

了解平面四杆机构的组成及特点；掌握曲柄存在条件、传动角、死点、急回运动、行程速比系数、运动连续性等基本概念；熟悉平面四杆机构的基本型式及其演化和应用；掌握用作图法设计平面四杆机构的方法。1.四杆机构的基本形式；2.曲柄存在条件、传动角γ、压力角α、死点、急回特性：极位夹角和行程速比系数等物理含义，并熟练掌握其确定方法；3.掌握按连杆二组位置、三组位置、连架杆三组对应位置、行程速比系数设计四杆机构的原理与方法。第3章凸轮机构

①画出基圆；②当从动件转到与某点接触时，画出该位置的压力角；③从动件的升程。设计：潘存云OBω1设计凸轮机构时，除了要求从动件能实现预期的运动规律外，还希望凸轮机构结构紧凑，受力情况良好。而这与压力角有很大关系。定义：正压力与推杆上力作用点B速度方向间的夹角α

F”↑，若α大到一定程度时，会有：机构发生自锁。§3－3

凸轮机构的压力角αnn一、压力角与作用力的关系不考虑摩擦时，作用力沿法线方向。FF’F”F’

——有用分力,沿导路方向F”

——有害分力，垂直于导路F”=F’tanαF’

一定时，α↑Ff>F’Ff为了保证凸轮机构正常工作，要求：α

<[α]nn①常用从动件运动规律：特性及作图法；②理论轮廓与实际轮廓的关系；③凸轮压力角α与基圆半径rmin的关系；④掌握用图解法设计凸轮轮廓曲线的步骤与方法；⑤掌握解析法在凸轮轮廓设计中的应用。了解凸轮机构的分类及应用；掌握从动件常用的运动规律以及其的选择原则和凸轮机构的压力角、自锁等基本概念；熟悉确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题（包括压力角对尺寸的影响、压力角对凸轮受力情况、效率和自锁的影响及失真等问题）；熟练掌握凸轮轮廓曲线的设计方法（以作图法为主），能根据给定的运动规律，应用反转法绘制各种从动件盘形凸轮的轮廓曲线和应用反转法进行简单的运动分析。第4章齿轮机械

外啮合标准直齿圆柱齿轮各部分尺寸的几何关系注意力向里为力向外为⊙设计：潘存云齿轮各部分尺寸的计算公式：齿顶高：ha=ha*m齿根高：hf=(ha*+c*)m全齿高：h=ha+hf齿顶圆直径：

da=d+2ha齿顶高系数:ha*齿根圆直径：

df=d-2hf顶隙系数:c*分度圆直径：

d=mz=(2ha*+c*)m=(z+2ha*)m=(z-2ha*-2c*)mrrf正常齿：

ha*＝1短齿制：

ha*＝0.8正常齿：

c*＝0.25短齿制：

c*＝0.3rahahfh例一：p169从动轮的齿数z2=iz1=3.520＝70分度圆直径d2d2=mz2＝270＝140mm齿顶圆da2da2=(z2+2ha*)m=(70+21)2=144mm齿根圆df2d

f2=(z2-2ha*-2c*)m=(70-21-20.25)2=135mm全齿高h=(2ha*+c*)m中心距aa=（d1+d2）/24.一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件啮合处的齿向相同。外啮合:

β1＝-β2mn1=mn2，αn1=αn1

mt1=mt2，αt1＝αt2一对斜齿轮的正确啮合条件，除了模数和压力角应分别相等外，其螺旋角必须匹配。内啮合：β1＝β2（一）齿轮的受力分析

力的方向：圆周力Ft在主动轮上与运动方向相反，在从动轮上与运动方向相同。径向力Fr对两轮都是由作用点指向轮心。轴向力Fa用左、右手定则判断左旋用左手，右旋用右手。四指方向与齿轮转向相同，母指的指向即为轴向力Fa方向。判定方法：与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。蜗轮蜗杆轮齿旋向相同.若

∑

＝90°∴γ1＝β2ttβ2β1∵γ1+β1＝90°蜗轮右旋蜗杆右旋＝β1+β2β1γ1∑圆柱蜗杆传动的强度计算法向力可分解为三个分力：圆周力：Ft轴向力：Fa径向力：Fr且有如下关系：Ft1=Fa2Fr1=Fr2Fa1=Ft2=2T1/d1=2T2/d2=Ft2tgα式中：T1、T1分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩。T2=T1iη=9550

一、力的分析①渐开线的形成与性质；②标准齿轮的参数计算；③正确啮合条件与重合度；④根切、最少齿数、变位齿轮的齿厚计算；⑤斜齿轮法面参数与端面参数之间的关系；了解齿轮机构的类型和应用；掌握平面齿轮机构的齿廓啮合基本定律及有关共轭齿廓的基本知识；深入了解渐开线的形成和特性；理解直齿圆柱齿轮的啮合特性及渐开线齿轮传动的正确啮合条件和连续传动条件；掌握渐开线齿轮各部分的名称、基本参数及各部分几何尺寸的计算；了解渐开线齿廓的展成切齿原理及根切现象，渐开线标准齿轮的最少齿数及渐开线齿轮的变位修正和变位齿轮传动的概念；熟悉平行轴斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成、啮合特点，并掌握标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸的计算；了解标准直齿圆锥齿轮的传动特点及其基本尺寸的计算。第5章轮系定轴轮系:轮系在运转时，各齿轮的几何轴线相对于机架的位置均固定不动ω112pω2Fa1Ft2Fa2Ft1Fr1Fr2ω1Ⅱ

Ⅲ、Ⅱ

已知右旋蜗杆1为主动，为了使轴上的轴向力相互抵消，确定蜗杆的转向；齿轮3和4的螺旋方向；轴上的各传动件的受力。Fa5Fa2Fa4Ft1n1n2Fr3Fr4Fr1Fr1Fa2Fa1Ft2Ft4Ft3

轮系—(若干个彼此啮合的齿轮组成的传动系统)轮系中可同时包含有：圆柱、圆锥、蜗杆蜗轮等各种类型齿轮机构最简单的轮系—由一对齿轮组成的齿轮机构齿轮系及其分类由一系列齿轮组成的传动系统齿轮系及其设计定轴轮系及其传动比一、传动比大小的计算

i1m=ω1/ωm

强调下标记法对于齿轮系，设输入轴的角速度为ω1，输出轴的角速度为ωm

,按定义有：一对齿轮：

i12=ω1/ω2=z2/z1

可直接得出当i1m>1时为减速,

i1m<1时为增速。所有从动轮齿数的乘积所有主动轮齿数的乘积＝设计：潘存云设计：潘存云22二、首、末轮转向的确定设轮系中有m对外啮合齿轮，则末轮转向为(-1)m

1)用“＋”“－”表示外啮合齿轮：两轮转向相反，用“－”表示；两种方法：适用于平面定轴轮系（轴线平行，两轮转向不是相同就是相反）。ω1ω2内啮合齿轮：两轮转向相同，用“＋”表示。ω2所有从动轮齿数的乘积所有主动轮齿数的乘积i1m＝

(-1)m

1pvp转向相反转向相同每一对外齿轮反向一次考虑方向时有ω11vpp设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云121232)画箭头外啮合时：内啮合时：对于空间定轴轮系，只能用画箭头的方法来确定从动轮的转向。两箭头同时指向（或远离）啮合点。头头相对或尾尾相对。两箭头同向。1)锥齿轮12在图示轮系中，已知z1=20，z2=40，z2'=20，z3=30，z3'=20，z4=40，若n1=1500r/min，求齿轮4转速度n4的大小和方向。

在图示轮系中，已知z1=20，z2=40，z2'=20，z3=30，z3'=20，z4=40，若n1=1500r/min，求齿轮4转速度n4的大小和方向。

在图示轮系中，已知z1=22，z2=16，z3=33，z3'=18，z4=27，z4‘=20，z5=32，蜗杆z6=2，z7=50；

求传动比i17的大小1、掌握定轴轮系、周转轮系、复合轮系传动比的计算方法2、掌握从动轮转向的判别方法熟悉轮系的分类和应用；熟练掌握定轴轮系、周转轮系和复合轮系的传动比计算；了解几种特殊的行星传动的结构和应用。第6章间歇运动机构了解槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮间歇运动机构的工作原理、运动特点、应用及设计要点；了解其它常用机构的工作原理、运动特点及应用。第7章机械运转速度波动的调节理解机械调速的目的；了解机器两种速度波动调节方法（主要是周期性速度波动的调节）；掌握机器主轴的平均角速度和运转速度不均匀系数等基本概念；掌握飞轮转动惯量的计算方法，了解飞轮主要尺寸的确定。第8章回转件的平衡

理解回转件平衡的目的；掌握刚性转子静、动平衡的原理和方法；了解回转件的静、动平衡试验方法。第17章联轴器、离合器和制动器

了解联轴器与离合器的主要类型和用途；了解联轴器和离合器的结构特点、工作原理和选用步骤。第18章弹簧了解弹簧的功用和类型；了解圆柱螺旋弹簧的结构、制造、材料及许用应力；掌握圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的应力与变形及其设计；了解涡卷形弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、板簧及其它类型弹簧；了解弹簧工作图的画法。机械设计基础复习思考题1.什么是零件、构件、机构、机器、机械？它们有什么联系？又有什么区别？2.何谓运动副和运动副元素？运动副有哪些类型？各有几个自由度？用什么符号表示？3.机构是如何组成的？它必须具备什么条件？当原动件多于或少于机构的自由度时，机构将发生什么情况？第1章平面机构的自由度和速度分析4.什么是机构的自由度？如何计算？5.什么是局部自由度？出现在哪些场合？什么是复合铰链？铰链数和构件数有何关系？什么是虚约束？一般出现在哪些场合？具体计算机构自由度时如何正确去掉局部自由度和虚约束？6.为什么要绘制机构运动简图？它有何用处？它能表示机构哪些方面的特征？绘制运动简图的方法和步骤如何？7.你能熟练掌握平面机构自由度的正确计算方法吗？8.何谓速度瞬心？瞬心数目与构件数有何关系？通过运动副相联两构件的瞬心位置如何确定？9.何谓三心定律？如何利用它来求不直接相联的两个构件的瞬心？10.如何利用瞬心法对机构进行运动分析？你掌握了该方法吗？1.何谓平面连杆机构？它有何特点？能够实现哪些运动转换？第2章平面连杆机构2.铰链四杆机构的基本形式有哪几种？各有什么特性？这些特性在生产中有何用处？哪些特性对工作不利？如何消除其影响？3.四杆机构的演化形式有哪些？它们是通过什么途径演化而来的？在工程上有哪些实际应用？4.在铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么？5.铰链四杆机构的形式和尺寸之间关系如何？曲柄存在条件是什么？6.四杆机构中的极位和死点有何异同？7.何谓行程速比系数K？它描述了机构的什么特性？它与极位夹角有何关系？10.曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构、曲柄滑块机构和摆动导杆机构等各在什么条件下会出现死点？机构在死点位置会出现什么后果？可采取哪些措施解决？11.机构的压力角和传动角是如何定义的？它们对传力性能有何影响？设计四杆机构时，对传动角有何要求？12.曲柄摇杆机构的最大和最小传动角出现在什么位置？当摇杆主动时，其传动角又如何？13.导杆机构的传动角是多少14.曲柄滑块机构的最大和最小传动角出现在什么位置？当滑块主动时，其传动角又如何？15.你掌握了按给定行程速比系数K和连杆位置设计铰链四杆机构的方法吗？8.曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构及摆动导杆机构是否都存在急回特性？什么情况下没有急回特性？9.曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，是否存在死点？1.凸轮机构有哪些类型？特点如何？第3章凸轮机构2.凸轮机构从动件常用运动规律有哪几种？有何特点？适用于哪些场合？3.何谓刚性冲击和柔性冲击？它们出现在哪几种常用运动规律中？4.当盘形凸轮机构从动件的运动规律完全一样时，若分别采用尖顶、滚子和平底等形式的推杆，凸轮形状也相同吗？为什么？5.何谓理论轮廓曲线？何谓实际轮廓曲线？为何要这样区分？作图时是否可以不画理论轮廓曲线，而直接绘制实际轮廓曲线？6.设计凸轮轮廓曲线时，采用了反转法，其理论依据是什么？7.何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动规律失真现象，它对凸轮机构的正常工作有何影响？如何加以避免？8.凸轮的基圆就是以回转中心为圆心，以回转中心到轮廓上距离最小的向径为半径所作的圆，这种说法对吗？9.凸轮的压力角是如何定义的？压力角的大小会对工作产生什么影响？为什么回程压力角可以选得大些？10.将对心从动件改为偏置后，对凸轮压力角有何影响？11.对滚子从动件凸轮机构，滚子过大或过小各有什么利害关系？为什么？12.有一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子，是否可行？为什么？13.平底从动件凸轮机构的适用情况如何？在设计中可能遇到哪些问题？如何解决？1.渐开线是如何生成的？它有哪些特性？其参数方程如何？第4章齿轮机构2.为什么同一齿轮上同侧齿廓之间的法向距离处处相等？其理论依据是什么？3.齿廓在基圆上的压力角和曲率半径如何？在无穷远处的压力角和曲率半径又如何？5.何谓齿廓啮合基本定律？6.渐开线齿轮传动的三个重要特性是什么？各有何工程意义？7.何谓啮合角？它与齿轮节圆上的压力角有何关系？8.什么是齿距、齿厚、齿槽宽、模数？它们之间有何关系？9.分度圆是如何定义的？何谓标准齿轮？10.标准齿轮的基本参数和各部分几何尺寸如何？4.当基圆半径无限大时，渐开线的形状、压力角和曲率半径如何？11.渐开线齿轮传动的正确啮合条件如何？12.在确定一对齿轮传动的中心距时，应满足哪两点要求？13.具有标准中心距的标准齿轮传动具有哪些特点？14.当一对齿轮的实际安装中心距与标准中心距有误差时，分度圆半径、传动比、径向间隙、齿侧间隙、节圆、啮合角、重合度等参数有何变化？15.试证明如下重要公式：a’cosα’=acosα16.试说明如下等式中每一步的含义：17.一对齿轮无侧隙啮合的条件是什么？一对标准齿轮无侧隙啮合时，有何重要特点？18.齿轮齿条传动有何特点？19.为什么说仿形法加工所得齿轮的精度要比范成法加工齿轮的精度要低？20.用插齿机加工齿轮需要几种运动？而用滚齿机加工齿轮又需要几种运动？21.用范成法加工标准齿轮时，为了避免根切，有最小齿数的限制。用仿形法加工标准齿轮时，是否也有同样的问题？22.用范成法加工齿轮产生根切的几何条件是什么？为避免根切，有哪两种实际可行的措施？23.齿轮范成法加工时刀具的运动与轮坯的运动有何关系？24.(a)、(b)、(c)图示为刀具与轮坯的相对位置，试用作图法判断是否产生根切？这样加工得到齿轮各是什么齿轮？26.变位齿轮的几何尺寸哪些有变化？哪些不变？25.齿轮为什么要变位？何谓最小变位系数xmin？变位系数的最大值也要受限制吗？27.是否可以认为：凡是变位系数x＝0的齿轮，就是标准齿轮？28.试证明斜齿轮的法面压力角αn、端面压力角αt、与基圆螺旋角βb之间有如下关系：sinαn=sinαtcosβb。29.为什么斜齿轮的标准参数要规定在法面上，而其几何尺寸却要按端面来计算？30.什么是斜齿轮的当量齿轮？为什么要提出当量齿轮的概念？如何计算当量齿数？31.斜齿轮机构的基本参数、正确啮合条件和重合度有何特点？斜齿轮机构有哪些优缺点？32.如果齿轮传动的设计中心距不等于标准中心距，可以用哪些方法来满足中心距的要求？33.圆锥齿轮的齿廓曲线是如何形成的？为什么要引入背锥的概念？34.圆锥齿轮的标准参数规定在何处？为什么？35.何谓圆锥齿轮的当量齿轮？为什么要提出当量齿轮的概念？如何计算当量齿数？36.两轴线夹角∑＝90°的圆锥齿轮传动，其传动比计算有何特点？1.何谓定轴轮系？何谓周转轮系？它们有何区别？第5章轮系2.何谓基本周转轮系？它有何特点？3.何谓行星轮系？何谓差动轮系？它们有何区别？4.何谓转化轮系？它与原来的轮系有何联系与区别？为什么要引进此概念？5.轮系传动比的正负表示什么意思？这种表示方法的适用范围如何？6.既然轮系中的过桥齿轮不影响轮系的传动比大小，为什么要采用过桥齿轮？8.周转轮系传动比计算的一般公式如何？具体应用时应注意什么问题？9.如何计算复合轮系的传动比？10.在工程上，轮系有何功用？试举例说明。7.在计算转化轮系的传动比iH1n时，方程右边的齿数比一定要考虑正负号，这是为什么？11.常用的少齿差传动有哪些类型？其工作原理如何？3.槽轮机构有哪些类型？结合参观举例说明其应用。4.槽轮的槽数最少为几个？什么情况下才采用多圆销的拨盘？圆销的个数是否可以任意选取？为什么？5.槽轮机构上的锁止弧有何用处？第6章间歇运动机构2.棘轮的齿形如何确定？为使工作时棘爪不从棘轮齿面上滑脱，设计时应满足什么要求？6.运动系数与槽轮的槽数以及圆销个数有何关系？7.