《机械设计基础》复习要点综合

PAGEPAGE8《机械设计基础》复习要点一、平面机构自由度的计算1.自由度的概念确定构件位置（或运动）所需独立参变量的数目称为自由度数，简称自由度。作平面运动的自由构件的自由度为3。2.运动副按两构件的相对运动形式分类：转动副（又称为铰链）——相对运动为转动。移动副——相对运动为移动。按两构件的接触形式分类低副——两构件为面接触。组成转动副的两构件为圆柱面接触。高副——两构件为点、线接触。凸轮与从动件、两轮齿齿廓曲面组成的运动副均为高副。3.约束当两构件组成运动副后，各自的运动都受到限制，这种限制就称为约束。确定组成运动副中的一个构件相对另一个构件的位置所需的独立参变量的数目称为运动副自由度数（简称运动副自由度）。低副引入2个约束，保留2个自由度；高副引入1个约束，保留2个自由度。4.自由的计算计算公式：其中，——机构中活动构件的个数；——低副的个数；——高副的个数。三种特殊情况：复合铰链若个构件在同一处组成转动副(转动副又称为铰链)，即构成复合铰链。处理方法：其转动副的数目应为m-1个。局部自由度某些构件具有局部的，并且不影响其它构件运动的自由度称为局部自由度。处理方法：除去不计。虚约束在运动副中实际上不起约束作用的某些结构约束称为虚约束。在计算机构自由度时应将虚约束去除。虚约束经常出现在以下几种情况中。两构件间构成多个运动副，其中只有一个运动副起约束作用，其余为虚约束。图1图1所示为压缩机中的曲柄滑块机构。构件3和4组成两个移动副D和D´，且导路中心线重合，这时移动副之一为虚约束。图2图2所示为一转动构件的转轴支承在两个轴承上组成两个转动副A和B，且轴线重合，这时转动副之一为虚约束。图3图3所示为一平行四边形机构。各构件的尺寸有如下的几何关系：，，，，当机构在原动件1的带动下运动时，试计算该机构的自由度图4图4所示的平行四边形机构。当机构在原动件1的带动下运动时，构件1上E点和构件3上F点之间的距离有变动吗？因此，在上述平行四边形机构中，用一个定长度的杆5(3个自由度）和两个转动副（共4个约束）E和F将构件1上E点和构件3上F点联接起来，由此带来的约束为虚约束，不会影响原机构的运动。去除虚约束后该机构的自由度计算方法为：。相联两构件在联接点上的运动轨迹相互重合时，此种联接（运动副）带入的约束为虚约束。图5图5为一椭圆仪机构。该机构有以下特殊的尺寸关系：，两移动副导路相互垂直。当机构在原动件1的带动下运动时，试计算该机构的自由度图6图6所示的机构。当机构在原动件1的带动下运动时，构件2上C点的轨迹是怎样的？因此，在上述椭圆仪机构中，由于滑块3和构件2在联接点C有着相同的运动轨迹，所以滑块3（3个自由度）及其一个转动副（2个约束）和一个移动副（2个约束）带入的约束（F=3-4=-1）为虚约束，不会影响原机构的运动。去除虚约束后该机构的自由度计算方法为：机构中与运动无关的对称部分带入的约束为虚约束图7图7为某压榨机的主体机构。为使压块MN受力均匀，采用左右对称的两套机构。从运动传递分析只需其中一套机构即可。故在计算机构自由度时应去掉其中的一套对称机构（去掉虚约束），即应取。综上所述，可以看出机构中的虚约束都是在特定的几何条件下出现的，如果这些几何条件不被满足，则虚约束就成为有效约束，机构就将不能运动。值得指出的是，机械设计中虚约束往往是根据某些实际需要采用的，如为了增强支承刚度，或为了改善受力，或为了传递较大功率等需要，只是在计算机构自由度时应去除虚约束。5.机构具有确定运动的条件且原动件个数

二、平面连杆机构1.铰链四杆机构的基本型式曲柄摇杆、双曲柄、双摇杆机构。（根据连架杆的运动特点进行分类的）2.存在曲柄的条件（1）连架杆和机架中必有一杆为最短杆；（2）最短杆和最长杆的长度之和小于等于其它两杆的长度之和——格拉肖夫判别式3.基本型式的判断方法（1）不满足格拉肖夫判别式，只能为双摇杆机构；最短杆的相邻杆为机架——曲柄摇杆机构（2）满足格拉肖夫判别式最短杆为机架——双曲柄机构最短杆的对面杆为机架——双摇杆机构4.曲柄摇杆机构的特性标志机构有无急回特性的参数——极位夹角（1）急回特性（曲柄为主动件）描述机构急回特性程度的参数——行程速比系数和的关系：输入件等速整周转动具有急回特性的条件输出件往复运动（2）压力角和传动角定义：压力角——从动件上某点所受作用力方向与其速度方向间所夹的锐角。传动角——压力角的余角，反映机构传力效果好坏的参数——压力角（3）死点：。存在条件：从动件与连杆共线。（曲柄摇杆机构，曲柄为从动件）

三、齿轮、蜗杆传动1、正确啮合条件直齿齿轮：斜齿轮：锥齿轮：蜗轮蜗杆：2、旋转方向判断平行轴直齿圆柱齿轮外啮合：从动轮的旋转方向与主动轮的相反。平行轴直齿圆柱齿轮内啮合：从动轮的旋转方向与主动轮的相同。平行轴斜齿圆柱齿轮外啮合：从动轮的旋转方向与主动轮的相反。平行轴斜齿圆柱齿轮外啮合：从动轮的旋转方向与主动轮的相同。圆锥齿轮：同时背离节点或同时指向节点。蜗轮蜗杆：如果蜗杆为右旋，用左手定则：拇指伸直，其余四指握拳，令四指弯曲方向与蜗杆转动方向一致，则拇指所指方向即为蜗轮啮合点的速度方向。如果蜗杆为左旋，用右手定则：拇指伸直，其余四指握拳，令四指弯曲方向与蜗杆转动方向一致，则拇指所指方向即为蜗轮啮合点的速度方向。3.轮齿受力分析平行轴直齿圆柱齿轮轮齿受力分析：圆周力：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：在主动轮和从动轮上都是由作用点指向轮心。平行轴斜齿圆柱齿轮轮齿受力分析：圆周力：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：在主动轮和从动轮上都是由作用点指向轮心。轴向力：如果主动轮为右旋，用右手定则：拇指伸直，其余四指握拳，令四指弯曲方向与主动轮转动方向一致，则拇指所指方向即为主动轮轴向力方向；从动轮轴向力与主动轮轴向的方向相反。如果主动轮为左旋，用左手定则：拇指伸直，其余四指握拳，令四指弯曲方向与主动轮转动方向一致，则拇指所指方向即为主动轮轴向力方向。从动轮轴向力与主动轮轴向的方向相反。圆锥齿轮轮齿受力分析：圆周力：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：在主动轮和从动轮上都是垂直指向齿轮轴线。轴向力：在主动轮和从动轮上都是背着锥顶（由小端指向大端）。4.传动比i蜗杆传动：齿轮传动：传动比包括数值大小和方向两个方面。定轴轮系：周转轮系：传动比大小计算采用“反转法”原来的机构转化后机构（变为定轴轮系）根据定轴轮系传动比计算方法，转化轮系的传动比为：推广到一般情况：注：的符号一定要确定，计算过程中符号代入公式。```````````````````````复合轮系：传动比计算步骤首先分析轮系组成，找出基本周转轮系（方法：a.找出行星轮b.行星架c.中心轮）；剩下的即为定轴轮系；之后，写出各轮系的传动比；再后，找出轮系之间的运动关系；最后，联立求解。四、其它机构及零部件（一）凸轮机构1.凸轮运动过程及冲击特性；2.凸轮自锁原因；3.凸轮外轮廓形状；4.凸轮压