機械設計基礎第0章 緒論1機械：機器與機構的總稱。2機器：根據某種使用要求而設計的機械系統，是執行機械運動的裝置，用來變換或者傳遞能量、物料、信息。3機器的特征：（1）是人為的實物組合；（2）各部分形成運動單元，各單元間具有確定的相對運動；（3）能實現能量的轉換或完成有用的機械功4機構：用來傳遞運動和力的、有一個構件為機架的、用構件間能夠相對運動的連接方式組成的構件系統。機構的特征：機器特征中的（1）（2）5構件：機械中的運動單元。6零件：是機械中制造的單元。7零件可分為兩類：（1）通用零件；（2）專用零件第1章 平面機構的自由度和速度分析1運動副：兩構件直接接觸并能產生一定相對運動的連接。低副：兩構件通過面接觸組成的運動副。轉動副和移動副高副：兩構件通過點或線接觸組成的運動副。2 運動簡圖不要求畫。但要會看，因為要會計算自由度滴哦。3 平面機構自由度：F=3n-2PL-PH (n活動構件數；PL低副數；PH高副數)原動件數自由度數F：機構中最弱的構件必將損壞。機構具有確定運動的條件是：F0且F等于原動件數。4計算平面機構自由度的注意事項:1) 復合鉸鏈：兩個以上構件同時在一處用轉動副相連接。2) 局部自由度：機構中常出現一種與輸出構件運功無關的自由度。（注意：滾子轉動）3) 虛約束：在運動副引入的約束中，有些約束對機構自由度的影響是重復的，對機構運動不起任何限制作用。a兩個構件之間組成多個導路平行的移動副時，只有一個移動副起作用；b兩個構件之間組成過個軸線重合的轉動副時，只有一個轉動副起作用；c機構中傳遞運動不起獨立運動作用的對稱部分。(虛約束對運動雖不起作用，但是可以增加構件的剛性或構件受力均衡)P14.例1-7.4) 瞬心：是兩剛體上絕對速度相同的重合點（簡稱同速點）要會找圖里的瞬心，不要求求瞬心位置的速度N=K(K-1)/2 N瞬心的個數；K機構中構件的個數（包括機架）根據P15瞬心位置的判斷方法，自己要學會判斷并找出三心定理：作相對平面運動的三個構件共有三個瞬心，這三個瞬心位于同一直線上。P16的鉸鏈四桿機構、齒輪或擺動從動件凸輪機構和制動從動件凸輪機構上找瞬心。第一章習題：作業：1-1；1-2；1-4；1-5；1-8；1-9；1-10；1-11；1-12；1-13；1-14；1-15；1-16 老師復習強調1-6；1-7；1-8；1-13；1-14；1-16第2章 平面連桿機構1鉸鏈四桿機構：全部用轉動副相連的平面四桿機構稱為平面鉸鏈四桿機構。曲柄：繞中心點360轉動； 搖桿：繞中心點作滑塊的往復運動導桿機構：是改變曲柄滑塊機構中的固定構件演化而來的。改曲柄滑塊機構中的曲柄為固定構件。曲柄轉動導桿機構、曲柄擺動導桿機構P25圖2-10、圖2-11(1)鉸鏈四桿機構有整轉副的條件是最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；（2）整轉副是由最短桿與其鄰邊組成的。機構的判斷：（1）取最短桿為機架時，機架上有兩個整轉副雙曲柄機構（2）取最短桿的鄰邊為機架時，機架上最有一個整轉副曲柄搖桿機構（3）取最短桿的對邊為機架時，機架上沒有整轉副雙搖桿機構注：如果鉸鏈四桿機構中的最短桿與最長干之和大于其余兩桿長度之和，則改機構中不存在整轉副，無論取哪個構件作為機架都只能得到雙搖桿機構。3、急回特性：與設計機械有關。P30行程變化系數K和極位夾角（越大，K越大，急回特性越顯著）4壓力角和傳動角壓力角：不考慮摩擦時，機構的輸出構件上作用的力F與該力作用點的絕對速度方向所夾的銳角。傳動角：壓力角的余角。=90，所以越小，越大，機構傳力性能越好。對于一般機構，通常取傳動角最小值為40。5.死點位置=0，=90死點位置會使機構的從動件卡死或者運動不確定現象。對曲柄搖桿和曲柄滑塊機構而言：如果以曲柄為原動件是不可能出現死點位置的。只有以搖桿或者滑塊為原動件時才會出現死點位置。P32圖2-26 ；P24圖2-76.平面四桿機構的設計：1）按照給定的行程速度變化系數設計四桿機構：曲柄搖桿機構，擺動導桿機構2）按給定連桿位置設計四桿機構。（要會布置過的作業）習題：2-1；2-3；2-5；2-7；2-10第3章 凸輪機構1凸輪：既有曲線輪廓或凹槽的機構。命名：盤形凸輪、移動凸輪、圓柱凸輪；尖頂從動件(點接觸，易磨損，承載能力低，用于輕載低速)、滾子從動件（線接觸，滾動摩擦，耐磨損，可承受較大載荷，用于中速）、平底從動件（接觸面間易形成油膜，利于潤滑，少利好，常用于高速）。2.基圓：以凸輪輪廓的最小向徑為半徑所繪的圓。3.從動件常用的運動規律：等速運動：在起始點和終止點存在剛性沖擊，適用于低速輕載場合。簡諧運動：在運動的起點和終點位置存在有限值突變，這種有限沖擊稱為柔性沖擊，只宜用在中、低速凸輪機構中。正弦加速度：這個運動規律既無速度突變，也沒有加速度突變，沒有任何的沖擊，適用于中高速凸輪。4壓力角與作用力關系：凸輪給予從動件的力F是沿法線方向的，從動件運動方向與力F之間的銳角為壓力角。力F可分解為沿從動件運動方向的有用分力F和使從動件緊壓導路的有害分力F，且F=Ftan自鎖現象：當凸輪壓力角增大到一定程度，以至F在導路中所引起的摩擦阻力大于有用分力F時，無論凸輪加給從動件的作用力多大，從動件都不能運動的現象。5壓力角與凸輪機構的尺寸關系利用P45 圖3-7學會分析壓力角、傳動角、基圓半徑r0、偏距e、從動件位移s、凸輪轉角6.圖解法設計凸輪輪廓：理解P46-49的圖3-8、圖3-9、圖3-11和圖3-13的作圖方法。一等分；二反轉；截位移；再連線對于滾子制動從動件盤形凸輪消除運動失真的方法：減小滾子半徑、加大基圓半徑。理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑min滾子半徑 rT 。當min=rT時，在凸輪的實際輪廓上產生尖點，這種尖點易磨損，磨損后會改變原定的運動規律。min1=1.35表示傳動過程中有時1對齒輪接觸，有時2對齒輪接觸，其中2對齒輪接觸的時間占35%。 越大，齒輪平均受力愈小，傳動愈平穩。5齒輪加工：成形法：指狀銑刀、盤形銑刀。（效率最低）范成法：齒輪插刀、齒條插刀、齒輪滾刀（效率最高，最好） 同一刀具可以加工模數和壓力角相同，齒數不同的齒輪6根切：將根部已加工出的漸開線切去實際嚙合線(AE)超過理論嚙合線(N1N2)不根切的最少齒數Zmin=2ha*/sin2 當ha*=1, =20 Zmin=17避免根切的方法：1）增加被加工齒輪的基圓半徑（增加齒數）；2）使刀具遠離輪坯中心。變位齒輪：改變刀具相對位置的方法切制的齒輪。以切削標準齒輪是的位置為基準，刀具的移動距離為xm，x成為變為系數刀具遠離輪坯x為正值，正變位； 刀具趨近中心時x為負值，負變位。刀具變位后，總有一條分度線與齒輪的分度圓相切并保持純滾動。因齒條刀具上任一條分度線的齒矩p、模數m、刀具角相等。所以變位前后，其齒矩、模數、壓力角均為不變量，由d=mz和db=dcos可知，變位齒輪的分度圓和基圓也保持不變。齒厚s和齒槽寬e會發生改變。7斜齒輪正確嚙合條件： mn1=mn2 ； n1=n2 ; 1=2或1= 2 ；是基圓柱上的螺旋角；端面模數mt ; 法面模數mn ；mn=mtcos ； pn=ptcosP68頁表4-4 公式記憶8重合度：=t+FH/Pt=t+btan/Pt9斜齒輪優缺點：優：1）齒廓接觸線是斜線，一對齒是逐漸進入嚙合和脫離嚙合的，故傳動平穩，噪聲?。?）重合度大，并隨齒寬和螺旋角大的增大而增大，故承載能力高，運轉平穩，適用于高速；3）斜齒輪不根切的最少齒數小于直齒輪。缺：斜齒輪的主要缺點是斜齒齒面受法向力F時會產生軸向分力Fa，需要安裝推理軸承，從而使結構復雜化。10錐齒輪的正確嚙合條件：兩輪大端模數必須相等，壓力角必須相等，兩輪的外錐矩必須相等。P70頁得表4-5中i=z2/z1=tan2,單級k從動輪齒數積/1-k主動輪的齒數積) 前面的符號通過畫圖判斷惰輪既是主動輪又作從動輪其齒數對傳動比無影響：改變傳動方向，不改變大小周轉輪系的傳動比：iGKH=GH/KH=(GH)/(KH)=GK從動輪齒數積/GK主動輪齒數積。定軸輪系與周轉輪系的結合復合輪系習題：5-2；5-3；5-5；5-9；5-10；5-14；5-15；5-16第8章 回轉件的平衡1. 靜平衡條件：F=0 ；me=mbrb+miri =0用圖解法求解：先計算mr，取比例尺，畫閉合回路動平衡條件：回轉件上的各個質量的離心力的向量和等于零，而且離心力所引起的力偶矩的向量和也等于零。F=0 ; mr=0用作圖法求解質量分布在同一回轉面和不在同一回轉面的情況。習題：8-4 ；8-5；第9章 機械零件設計概念1.失效：機械零件由于某種原因不能正常工作時。零件的失效可能由于：斷裂或塑性變形；工作表面的過度磨損或損傷；發生強烈振動；連續松弛；摩擦傳動的打滑等。2疲勞曲線：表示應力與應力循環次數N之間的關系曲線。影響疲勞的因素：1）應力集中的影響；2）絕對尺寸的影響；3）表面狀態的影響3許用應力：p115第10章 連接1.d大徑(用于公稱直徑) ；d1小徑（用于強度計算時的危險直徑）；d2中經（計算效用時用）；p螺矩 ；s導程 ；螺紋升角 ；牙型角 ; n螺旋線數 ；牙側角d2=(d+d1)/2 ; tan=nP/d2 ； =/2；2、非矩形螺紋的自鎖條件為：=3、三角形螺紋自鎖性最好，效率最低 ； 矩形螺紋自鎖性最差，效率最高 ； 梯形螺紋應用最廣泛 ；鋸齒形螺紋只是用與單向傳動4、螺栓連接：（1）普通螺栓的螺栓與孔之間有間隙，加工簡便，成本低，應用最廣；（2）鉸制孔螺栓連接，螺栓與孔之間沒有間隙，是用與承受垂直與螺栓線的橫向載荷。螺釘連接：結構上比較簡單，但是不宜經常拆裝，以免被連接件的螺紋被磨損而使連接失效。雙頭螺柱連接：多用于較厚的被連接件或為了結構緊湊而采用盲孔的連接，允許多次裝拆而不損壞被連接零件。緊定螺釘連接：常用來固定量零件的相對位置，不可經常裝拆。5.螺紋防松的根本問題在于防止螺紋副的相對轉動。摩擦防松（彈簧墊圈、對頂螺母、尼龍圈鎖緊螺母）；機械防松；永久防松；6、松螺栓連接 =Fa/(d12/4)= 校核公式緊螺栓連接 1.3Fa/(d12/4)CF (z螺栓數； m接觸面數 ；f摩擦系數 ；F0=Fa預緊力 ；C可靠性系數 ；F外力)（1） 當f=0.15,C=1.