机械设计基础期末复习

总复习 第一章机构的自由度1、高副低副

机构运动简图2、绘制机构运动简图的步骤3、机构具有确定运动的条件 （1）机构的自由度 （2）机构具有确定运动的条件4、平面机构自由度的计算5、计算自由度时应注意的事项 复合铰链、局部自由度、虚约束1、试计算图示机构的自由度，若含有复合铰链、局部自由度、虚约束，应明确指出。并判断该机构的运动是否确定（标有箭头的构件为原动件）。

平面机构的运动分析1、速度瞬心：构件2相对于构件1作平面运动，在任一瞬时，其相对运动都可以看作是绕某一重合点的转动，该重合点称为两构件的速度瞬心。（两构件在瞬心处的相对速度为零，绝对速度相等）(1)如果两构件之一静止，则瞬心是绝对瞬心(2)如果两构件都是运动的，则瞬心是相对瞬心2、N个构件组成的机构的瞬心数 K=N（N-1）/23.瞬心的求法：由瞬心定义确定瞬心位置：以转动副相联接的两构件的瞬心就在转动副的中心处。b.以移动副相联接的两构件的瞬心位于垂直导路方向的无穷远处。c.以平面高副相联接的两构件的瞬心，当高副两元素作纯滚动时，就在接触点上。当两高副元素间有相对滑动时，则瞬心在过接触点高副元素的公法线上。4、三心定理：三个彼此作平面平行运动的构件的三个瞬心必位于同一直线上。

第二章平面连杆机构一、基本形式： 按照两连架杆运动形式的不同，可将铰链四杆机构分为三种型式： 1.曲柄摇杆机构 2.双曲柄机构（1）平行双曲柄机构 （2）反平行机构

3.双摇杆机构演化型式：

1．改变构件的形状和运动尺寸图a：曲柄摇杆机构中，当曲柄1回转时，铰链C沿圆弧往复运动。图b：将摇杆3作成滑块形式，其运动性质并未改变。 将环形槽的半径增至无穷大，环形槽变成直槽，铰链四杆机构 曲柄滑块机构。 图a：具有偏距e的偏置曲柄滑块机构（动画）； 图b：没有偏距的对心曲柄滑块机构（动画）

。

图a曲柄滑块机构中，当曲柄AB的尺寸较小时，由于结构的需要，将曲柄改为图b所示的偏心盘，其回转中心至几何中心的偏心距等于曲柄的长度，这种机构称为偏心轮机构。 2.改变运动副的尺寸 偏心轮可认为是将曲柄滑块机构中的转动副B的半径扩大，使之超过曲柄长度演化而成。（动画）二、平面铰链四杆机构有曲柄的条件：

1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆。

2）最短杆与最长杆的杆长之和应小于或等于其余两杆的杆长之和。（杆长条件）

当四杆机构各杆长的长度满足杆长条件时（1）最短杆为连架杆时，机构为曲柄摇杆机构。（2）最短杆为机架时，机构为双曲柄机构。（3）以最短杆为连杆时，机构为双摇杆机构。（4）如果铰链四杆机构各杆的长度不满足杆长条件，则无周转副，不论以何杆为机架，均为双摇杆机构。三、急回运动和行程速比系数

设曲柄AB为原动件，在转动一周中，两次与连杆共线，这时摇杆CD分别处于两个极限位置C1D和C2D。 机构所处的这两个位置称为极位。 机构在两个极位时，原动件AB所在两个位置之间所夹的角称为极位夹角。（动画\swf\第八章\曲柄摇杆机构的急回特性）

当曲柄等速转动时，摇杆来回摆动的平均速度不同，一快一慢。（1）慢速运动行程：工作行程（2）快速行程：空回行程为了表明急回运动的急回程度，可用行程速比系数K来衡量。

平面四杆机构具有急回特性的条件是：

1）原动件等角速度整周转动；

2）输出件具有正、反行程的往复运动；

3）极位夹角0。

机构存在极位夹角时，机构便具有急回运动特性。角越大，K值越大，机构的急回运动特性也越显著。图a：=0，K=1，无急回作用图b：0，有急回作用 演示的偏置曲柄滑块机构的极位夹角＞0，故均有急回运动特性。（动画\swf\第八章\偏置曲柄滑块机构的极位夹角）四、四杆机构的传动角和死点

1、压力角和传动角

主动件AB经连杆BC传递到从动件CD上点C的力F与C点速度方向之间的夹角，称为机构在此位置时的压力角。（动画\swf\第八章\压力角和传动角）2、死点

在曲柄摇杆机构中，设以摇杆CD为主动件，则当连杆与从动曲柄共线时（虚线位置），机构的传动角=0⁰，这时主动件CD通过连杆作用于从动件AB上的力恰好通过其回转中心，出现了不能使构件AB转动的“顶死”现象，机构的这种位置成为死点。（动画\swf\第八章\曲柄摇杆机构的死点位置）分类：1、按凸轮的形状盘形凸轮移动凸轮圆柱凸轮2、按从动件的形状尖底滚子平底3、按从动件的运动形式直动从动件摆动从动件4、按凸轮与从动件保持高副接触的方式力封闭方式形封闭方式第三章凸轮机构

推杆常用的运动规律、特性1、等速运动规律刚性冲击2、等加等减运动规律柔性冲击3、余弦加速度柔性冲击4、正弦加速度 无冲击一、凸轮廓线设计方法的基本原理——反转法原理 偏置直动尖端推杆盘形凸轮机构，当凸轮以等角速度逆时针方向转动时，从动件作往复直线移动。如果把整个凸轮机构加上一个公共角速度-，使其以绕O点的反转。这时凸轮与推杆之间的相对运动并未改变动画\第九章\SWF\直动尖端从动件盘形凸轮机构的相对运动原理（1）凸轮静止不动。（2）推杆边绕O点反转，边沿从动件导路方向移动。推杆的反转与相对移动的复合运动轨迹便形成了凸轮的轮廓曲线。三、用作图法设计凸轮廓线

1、偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构(动画\swf\第九章\偏置直动尖底从动件盘形凸轮机构的运动循环图)动画\第九章\SWF\用作图法设计凸轮廓线---对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构 已知凸轮的基圆半径r0=15mm，偏距e=7.5mm，凸轮以等角速度沿逆时针方向回转，推杆的运动规律下表。1、齿廓啮合基本定律：相互啮合传动的一对齿轮，在任一位置时的传动比，都与其连心线O1O2被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段成反比。 第四章齿轮机构2、渐开线动画1）发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的弧长即BK=AB3.渐开线的特性2）因发生线BK沿基圆作纯滚动，它与基圆的切点B即为速度瞬心，所以发生线BK是渐开线在点K的法线，即渐开线上任一点的法线始终与其基圆相切。3）发生线与基圆的切点B为渐开线上K点的曲率中心，而线段BK为其曲率半径。渐开线越接近于其基圆的部分，其曲率半径越小，在基圆上其曲率半径为零。4）渐开线的形状取决于基圆的大小。在展角相同的条件下，基圆越大，渐开线越平直，渐开线的曲率半径愈大。当基圆半径为无穷大时，其渐开线就变成一条直线。 齿条的齿廓曲线为直线。

5）基圆内无渐开线。动画\SWF\第十章\渐开线的形状取决于基圆的大小1）、渐开线齿廓能保证定传动比传动且具有可分性4、渐开线齿廓的啮合特点

当两齿轮的实际中心距与设计中心距略有偏差，也不会影响两轮的传动比。渐开线齿廓传动的这一特性称为传动的可分性。2)、渐开线齿廓之间的正压力方向不变 一对齿廓从开始啮合到脱离啮合，所有的啮合点均在直线N1N2上，即直线N1N2是两齿廓接触点的轨迹，故称它为渐开线齿轮传动的啮合线。

正压力沿公法线方向公法线啮合线同一直线正压力方向不变5、渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 （1）直齿轮 （2）斜齿轮 （3）蜗轮蜗杆 （4）圆锥齿轮传动6、渐开线齿轮的切制 （1）仿形法 （2）范成法7、根切与最少齿数8、变位齿轮9、当量齿轮10、一对渐开线齿轮的啮合传动 （1）直齿轮 （2）斜齿轮 （3）蜗轮蜗杆传动是连续传动11、渐开线齿轮正确啮合条件 （1）直齿轮 （2）斜齿轮 （3）蜗轮蜗杆 （4）圆锥齿轮12、齿轮传动的中心距、啮合角13、齿轮连续传动与重合度动画\rm\第一章\内燃机,动画2

根据轮系运转时，其各齿轮的轴线相对于机架的位置是否固定，将轮系分为三大类：

1．定轴轮系

2．周转轮系

3．复合轮系

第五章轮系

1．定轴轮系如果在轮系运转时，其各个齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定的，这种轮系就称为定轴轮系。（动画\第十一章\RM\定轴轮系）2．周转轮系如果在轮系运转时，齿轮中有一个或几个齿轮轴线的位置并不固定，而是绕着其他齿轮的固定轴线回转。(动画)图11-2基本构件：指在周转轮系中，以太阳轮和行星架作为运动的输入和输出构件。基本构件都是围绕着同一固定轴线回转的。 周转轮系根据其所具有的自由度的数目，划分为：(1)差动轮系：周转轮系的自由度为2(图a)(2)行星轮系：周转轮系的自由度为1(图b)，其太阳轮3为固定轮。

第二节定轴轮系的传动比

轮系的传动比是指轮系中首、末两构件的角速度之比，包括（1）传动比的大小（2）首末两构件的转向关系上式说明: 定轴轮系的传动比(1)等于组成该轮系的各对啮合齿轮传动比的连乘积；(2)等于所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比。即：箭头标注法 在已知首轮的转向时（若未给出，则自定一个转向），可根据运动传递的顺序，在运动简图上的各齿轮上逐个画出箭头，以确定末轮的转向。第三节周转轮系的传动比

由于周转轮系中有行星轮，故其传动比不能直接用定轴轮系传动比的公式进行计算。

借助转化轮系（转化机构），按定轴轮系的传动比公式进行周转轮系传动比的计算，这种方法称为反转法或转化机构法。周转轮系转化定轴轮系行星架固定2、已知