1、精選優質文檔-傾情為你奉上機械設計基礎課程重點總結緒論機器是執行機械運動的裝置，用來變換或傳遞能量、物料、信息。原動機：將其他形式能量轉換為機械能的機器。工作機：利用機械能去變換或傳遞能量、物料、信息的機器。機器主要由動力部分、傳動部分、執行部分、控制部分四個基本部分組成，它的主體部分是由機構組成。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。機構與機器的區別：機構只是一個構件系統，而機器除構件系統外，還含電器、液壓等其他裝置；機構只用于傳遞運動和力，而機器除傳遞運動和力之外，還具有變換或傳遞能量、物料、信息的功能。零件是制造的單元，構件是運動的單

2、元，一部機器可包含一個或若干個機構，同一個機構可以組成不同的機器。機械零件可以分為通用零件和專用零件。機械設計基礎主要研究機械中的常用機構和通用零件的工作原理、結構特點、基本的設計理論和計算方法。第一章 平面機構的自由度和速度分析1. 平面機構：所有構件都在相互平行的平面內運動的機構；構件相對參考系的獨立運動稱為自由度；所以一個作平面運動的自由機構具有三個自由度。2. 運動副：兩構件直接接觸并能產生一定相對運動的連接。兩構件通過面接觸組成的運動副稱為低副；平面機構中的低副有移動副和轉動副；兩構件通過點或線接觸組成的運動副稱為高副；3. 繪制平面機構運動簡圖；P84. 機構自由度計算公式：F=3

3、n-2Pl-PH 機構的自由度也是機構相對機架具有的獨立運動的數目。原動件數小于機構自由度，機構不具有確定的相對運動；原動件數大于機構自由度，機構中最弱的構件必將損壞；機構自由度等于零的構件組合，它的各構件之間不可能產生相對運動；機構具有確定的運動的條件是：機構自由度F > 0,且F等于原動件數5. 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（圖1-13）（2）局部自由度：一種與輸出構件運動無關的的自由度，如凸輪滾子（3）虛約束：重復而對機構不起限制作用的約束 P13（4）兩個構件構成多個平面高副，各接觸點的公共法線彼此重合時只算一個高副，各接觸點

4、的公共法線彼此不重合時相當于兩個高副或一個低副，而不是虛約束。6. 自由度的計算步驟：1）指出復合鉸鏈、虛約束和局部自由度；2）指出活動構件、低副、高副；3）計算自由度；4）指出構件有沒有確定的運動。7. 發生相對運動的任意兩構件間都有一個瞬心。瞬心數計算公式：N=K(K-1)/2 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。第二章 平面連桿機構1. 平面連桿機構是由若干構件用低副(轉動副、移動副)連接組成的平面機構，又稱平面低副機構；最簡單的平面連桿機構由四個構件組成，稱為平面四桿機構。按所含移動副數目的不同，可分為：全轉動副的鉸鏈四桿機構、含一個移動副的四桿機

5、構和含兩個移動副的機構。2. 鉸鏈四桿機構：全部用轉動副相連的平面四桿機構；機構的固定構件稱為機架，與機架用轉動副相連接的構件稱為連架桿，不與機架直接相連的構件稱為連桿；整轉副：組成轉動副的兩構件能作整周的相對轉動，反之稱為擺動副；與機架組成整轉副的連架桿稱為曲柄，與機架組成擺動副的連架桿稱為搖桿；鉸鏈四桿機構可分為：曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構。3. 含一個移動副的四桿機構：曲柄滑塊機構，轉動導桿機構、擺動導桿機構，定塊機構、搖塊機構。含有兩個移動副的四桿機構：1）兩個移動副不相鄰 正切機構； 2）兩個移動副相鄰，且其中一個移動副與機架相關聯 正弦機構 3）兩個移動副相鄰，且均不與機

6、架相關聯 4）兩個移動副都與機架相關聯4. 鉸鏈四桿機構有整轉副的條件是最短桿和最長桿長度之和小于等于其余兩桿長度之和；整轉副是最短邊及其鄰邊組成的。5. 鉸鏈四桿機構是否存在曲柄依據：1）取最短桿為機架時，機架上有兩個整轉副，故得雙曲柄機構；2）取最短桿的鄰邊為機架時，機架上只有一個整轉副，故得曲柄搖桿機構；3）取最短桿的對邊為機架時，機架上沒有整轉副，故得雙搖桿機構。如果鉸鏈四桿機構中的最短邊和最長邊長度之和大于其余兩桿長度之和，則該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。6. 極位角越大，機構的急回特性(生產設備在慢速運動的行程中工作，在快速運動的行程中返回)越明

7、顯。急回運動特性可用行程速度變比系數K來表示：K=w2/w1=/t2/t1=t1/t2=1/2=(180°+)/(180-)；作用在從動件上的驅動力與該力作用點絕對速度之間所夾的銳角叫做壓力角，壓力角是作為判斷機構傳力性能的重要標志；壓力角的余角叫做傳動角；壓力角越小，傳動角越大，機構傳力性能越好；壓力角越大，傳動角越小，機構的傳力性能越差，傳動效率越低。作圖題：極位角和最小傳動角的位置。機構中的這種傳動角為零的位置稱為死點位置。第3章 凸輪機構 P40分類、剛性沖擊、柔性沖擊1.凸輪機構的優點是：只需設計適當的齒輪輪廓，便可使從動件得到所需的運動規律，并且結構簡單、緊湊，設計方便。

8、缺點是：凸輪輪廓與從動件之間為點接觸或線接觸，易磨損，所以通常用于傳力不大的控制機構。2.凸輪機構的從動件做等速運動時，造成強烈剛性沖擊；做簡諧運動時造成柔性沖擊；做正弦加速度運動時沒有沖擊。3.基圓半徑越小，壓力角越大，傳動角越小，有害分力越大，傳動效率越低，當壓力角達到一定的程度，有用分力連摩擦力也克服不了。4.平底從動件凸輪壓力角為定值。第四章 齒輪機構主要優點：1）使用的圓周速度和功率范圍廣；2）效率較高；3）傳動比穩定；4）壽命長；5）工作可靠性高；6）可實現平行軸、任意角相交軸和任意角交錯軸之間的傳動。缺點：1）要求較高的制造和安裝精度，成本較高；2）不適宜遠距離兩軸之間的傳動。1

9、.齒廓實現定角速比傳動的條件：過接觸點所作的齒廓公法線必須與連心線交于一定點。2.漸開線：當一直線在一圓周上作純滾動時，此直線上任意一點的軌跡；漸開線上任意一點的法線均與基圓相切；基圓之內無漸開線；漸開線齒廓上某點的法線，與齒廓上該點速度方向線之間的夾角為壓力角k。3.一對齒輪的傳動比等于兩輪的轉動速度之比，等于兩輪角速度之比，等于兩輪基圓半徑的反比，等于兩輪節圓半徑的反比。4.漸開線齒輪傳動的可分性：一對漸開線齒輪制成之后，其基圓半徑是不能改變的，即使兩輪的中心距稍有改變，其角速度比仍保持原值不變。5.齒輪各部分名稱：齒根圓df、基圓db、分度圓d、齒頂圓da、齒厚s、齒槽寬e、齒距p、齒寬

10、b、齒頂高ha、齒根高hf、全齒高h、齒隙c。6.齒輪所有的幾何尺寸都用模數的倍數來表示，所以齒數相同的齒輪，模數越大，齒輪的尺寸越大，其承載能力也就越高。d=mz;p=m;分度圓是具有標準模數和標準壓力角（20°）的圓。模數越大，p越大，齒輪越大，齒輪抗彎能力越強，所以，模數是齒輪抗彎能力的重要標志。專心-專注-專業h=ha+hf ha=m×ha* hf=(ha*+c*)m ha*=1.0 c*=0.25（正常齒）；da=d+2ha df=d-2hf h=ha+hf p=s+e c=c*m db=d×cos20°標準齒 s=e=p/2標準齒輪：分度圓上

11、齒厚和齒槽寬相等，且齒頂高和齒根高均為標準值的齒輪稱為標準齒輪。標準齒輪缺點：1）齒數必須大于或等于最小齒數，否則回產生根切；2）不適用于實際中心距a不等于標準中心距a的場合；3）一對相互嚙合的標準齒輪。小齒輪齒根厚度小于大齒輪齒根厚度，抗彎能力有明顯差別。彌補：變位齒輪 P657. 漸開線齒輪的正確嚙合條件是兩輪的模數和壓力角分別相等。8. 分度圓和壓力角是單個齒輪所具有的，而節圓和嚙合角是兩個齒輪相互嚙合時才出現的。標準齒輪傳動只有在分度圓和節圓重合時，壓力角和嚙合角才相等，否則，嚙合角大于壓力角。9. 實際嚙合線段與兩嚙合點間距離之比稱為重合度，因此，齒輪連續傳動的條件是重合度大于等于1

12、.重合度表示同時參加嚙合的齒的對數，重合度越大，輪齒平均受力越小，傳動越平穩。10. 漸開線齒輪的切齒原理：成形法；范成法：1）齒輪插刀；2）齒條刀；3）齒輪滾刀11. 根切 P64；對=20和ha*=1的正常齒制標準漸開線齒輪，當用齒條加工時Zmin=17；12. 一對斜齒輪正確嚙合條件：模數相等，壓力角相等，螺旋角大小相等方向相反（外嚙合）。13. 斜齒輪的法向模數和端面模數之間的關系：pn=pt×cos；mn=mt×cos 重合度：=t+FH/Pt=btan/pt+t;國際規定，斜齒輪的法向參數取為標注值，而端面參數為非標準值。14. 斜齒輪與直齒輪相比的優點：1）齒

13、廓接觸線是斜線，一對齒是逐漸進入嚙合和逐漸脫離嚙合的，故運轉平穩，噪聲小。2）重合度大，并隨齒寬和螺旋角的增大而增大，故承載能力高，運轉平穩，適于高速傳動。3）斜齒輪不根切最少齒數小于直齒輪。 第五章 輪系1. 輪系可以分為定軸輪系和周轉輪系。轉動時每個齒輪的幾何軸線都是固定的，這種輪系稱為定軸輪系。至少有一個輪系的幾何軸線繞另一個輪系的幾何軸線轉動的輪系，稱為周轉輪系。2. 渦輪蝸桿的左右手定則：左旋用左手，右旋用右手，四指彎曲的方向是蝸桿的旋轉方向，拇指的反向是渦輪的轉動方向。3. 定軸輪系傳動比的數值等于各對嚙合齒輪中所有從動輪齒數的乘積與所有主動輪齒數乘積之比。4. 惰輪（過橋齒輪）：

14、不影響傳動比數值大小，只起改變轉向作用的齒輪。5. 一個周轉輪系包括：行星輪、支持它的行星架和與行星輪相嚙合的中心輪。周轉輪系傳動比的計算相對速度法。P76 6. 復合輪系及其傳動比。 第六章 間歇運動結構間歇運動機構：主動件連續運動時，從動件作周期性運動、時停運動的機構。分為棘輪機構、槽輪機構、不完全齒機構、凸輪間歇運動機構。1. 止回棘爪，防止棘輪向相反方向運動。2. 槽輪機構的運動特性系數是指在一個運動循環內，槽輪的運動時間tm對撥盤的運動時間t之比=1/2-1/z。z為槽數 第九章 機器零件設計概論1. 塑性材料以屈服極限為極限應力，脆性材料以強度極限為極限應力；2. 失效可能由于：斷

15、裂或塑性變形；過大的彈性變形；工作表面的過度磨損或損傷；發生強烈的振動；連接松弛；摩擦傳動打滑等。3. 疲勞斷裂特征：1）疲勞斷裂的最大應力比靜應力下材料的強度極限低；2）疲勞斷口均表現為無明顯塑性變形的脆性突然斷裂；3）疲勞斷裂是損傷的積累。初期現象是；零件表面或表層形成裂紋4. 運動副中，摩擦表面物質不斷損失的現象稱為磨損；零件抗磨損的能力稱為耐磨性；機械中磨損的主要類型：磨粒磨損、膠合、點蝕、腐蝕磨損。膠合：摩擦表面受載時，實際上只有部分峰頂接觸，接觸處壓強很高，能使材料產生塑性流動。若接觸處發生粘著，滑動時會使接觸表面材料有一個表面轉移到另一個表面，這種現象稱為粘著磨損。點蝕：在滾動或

16、兼有滑動和滾動的高副中。受載時材料表面有很大的接觸應力，當載荷重復作用時，常會出現表層金屬呈小片狀剝落，而在表面形成小坑。第十章 連接1. 螺紋的主要幾何參數：大徑d（公稱直徑）、小徑d1、中徑d2、螺距P、導程S、螺紋升角、牙型角、牙側角。2. 矩形螺紋自鎖條件斜面傾角小于摩擦角；非矩形螺紋自鎖條件螺紋升角小于等于當量摩擦角3. 牙側角越大，自鎖性越好，效率越低。4. 把牙型角等于60度的三角形米制螺紋稱為普通螺紋，以大徑為公稱直徑。同一公稱直徑可以有多種螺距的螺紋，其中螺距最大的稱為粗牙螺紋，其余都稱為細牙螺紋。公稱直徑相同時，細牙螺紋的自鎖性能好，但不耐磨、易滑扣。5. M24:粗牙普通

17、螺紋，公稱直徑24，螺距3;M24×1.5:細牙普通螺紋，公稱直徑24，螺距1.5。6. 螺紋連接基本類型：1螺栓連接；2螺釘連接；3雙頭螺柱連接；緊定螺釘鏈接。螺紋連接的防松：摩擦防松、機械防松、鉚沖粘合防松。對頂螺母屬于摩擦放松。7. 螺栓的主要失效形式：1）螺栓桿拉斷；2）螺紋的壓潰和剪斷；3）經常裝拆時會因磨損而發生滑扣現象。8. 提高螺栓連接強度的措施：1、降低螺栓總拉伸載荷的變化范圍；2、改善螺紋牙間的載荷分布；3、減小應力集中。9. 螺栓螺紋部分的強度條件。螺栓的總拉伸荷載為：工作荷載和殘余預緊力。10. 鍵主要用來實現軸和軸上零件間的周向固定以傳遞轉矩；鍵分為平鍵、半

18、圓鍵、楔鍵、和切向鍵。11. 1、平鍵連接 兩側面為工作面，定心性較好、拆裝方便；主要失效形式是工作面的壓潰和磨損。常用的有普通平鍵和導向平鍵；2、半圓鍵連接 兩側面為工作面，具有定心較好的優點，裝配方便；3、楔鍵連接和切向鍵連接 上下面為工作面，工作時，主要靠摩擦力傳遞轉矩，并能承受單方向的軸向力。第十一章 齒輪傳動1. 按照工作條件，齒輪傳動可分為閉式傳動和開式傳動。2. 輪齒的失效形式主要有：齒輪折斷、齒面點蝕、齒面膠合、齒面磨損、齒面塑性變形。在一般閉式齒輪傳動中，齒輪的主要失效形式是齒面接觸疲勞點蝕和輪齒彎曲疲勞折斷。齒根部分靠近節線處最易發生點蝕，故常取節點處的接觸應力為計算依據。

19、對于開式齒輪，主要的失效形式有：齒面點蝕和齒輪的彎曲疲勞強度破壞。3. 熱處理：鋼在固體狀態下被加熱到一定溫度，保溫，不同的冷卻方法，改變鋼的組織結構，得到所需性能。退火：放在空氣中緩慢降溫。正火：空氣中對流冷卻。淬火:放在水中或油中冷卻。4. 直齒圓柱齒輪傳動的作用力及其各力的方向。P169 5. 設計圓柱齒輪時設計準則：1）對閉式軟齒面齒輪傳動，主要失效形式為齒面點蝕，按齒面接觸強度進行設計，按齒根的彎曲強度進行校核；2）對閉式硬齒面齒輪傳動，主要失效形式為輪齒彎曲疲勞強度破壞，按齒根的彎曲強度進行設計，按齒面的接觸強度進行校核；3）對開式齒輪傳動，主要失效形式為齒面磨損和輪齒彎曲疲勞強度

20、破壞，按輪齒的彎曲疲勞強度進行設計，將計算的模數適當修正。6. 斜齒圓柱齒輪傳動，各分力的方向如下：圓周力的方向在主動輪上與運動方向相反，在從動輪上與運動方向相同；徑向力的方向對兩輪都是指向各自的軸心；軸向力的方向可由齒輪的工作面受壓來決定。P1777. 螺旋角增大，重合度增大，使傳動平穩，但軸向力也增大。=820第12章 蝸桿傳動 1. 蝸桿傳動用于傳遞交錯軸之間的回轉運動和動力；主要優點是能得到很大的傳動比、結構緊湊、傳動平穩和噪聲較小卻。缺點是傳動效率較低，蝸輪齒圈常需用青銅制造，成本較高。正確嚙合條件是蝸桿軸向模數和軸向壓力角分別等于蝸輪端面模數和端面壓力角。2. 主要失效形式有膠合、

21、點蝕、磨損等；選材：蝸桿一般采用碳素鋼或合金鋼，要求齒面光潔并具有較高硬度，常采用青銅作蝸輪齒圈。受力情況 P195第十三章 帶傳動1. 帶傳動的優點是：1）適用于中心距較大的傳動；2）帶具有很好的撓性，可緩和沖擊，吸收振動；3）過載時，帶與帶輪間出現打滑，打滑雖使運動失效，但可防止損壞其它零件；4）結構簡單，成本低廉。帶傳動的缺點是：1）傳動的外廓尺寸較大；2）需要張緊裝置；3）由于帶的滑動，不能保證固定不變的傳動比；4）帶的壽命較短；5）傳動效率較低。2. 若帶所需傳遞的圓周力超過帶與輪面鍵的極限摩擦力總和時，帶與帶輪將發生顯著的相對滑動，這種現象稱為打滑。由于材料的彈性變形而產生的滑動稱

22、為彈性滑動。彈性滑動和打滑是兩個截然不同的概念。打滑是指由過載引起的全面滑動，應當避免。彈性滑動是由緊、松邊拉力差引起的，只要傳遞圓周力，出現緊邊和松邊，就一定會發生彈性滑動，所以彈性滑動是不可避免的。3. 在即將打滑時，緊邊拉力和松邊拉力之間的關系。4. 運轉過程中，帶經受變應力，最大應力發生在緊邊與小輪的接觸處。最大應力=緊邊與松邊拉力產生的拉應力+離心力產生的拉應力+彎曲應力。5. 帶在帶輪上打滑和帶發生疲勞損壞是帶的主要失效形式。帶傳動的設計準則是保證帶不打滑及具有一定的疲勞壽命。6. 中心距不能過小的原因：中心距過小，帶變短，帶上應力變化次數增多，疲勞破壞加強。V帶兩側面的夾角小于4

23、0度，原因：V帶在帶輪上彎曲時，由于界面變形使其家教變小。小輪直徑不能過小的原因:只經過小，則帶的彎曲應力變大，而導致帶的壽命減短。7. 鏈輪每轉過一個齒，鏈速就從大到小，再從小到大變化一次，同時伴隨著鏈條忽上忽下顫抖且由于接觸部分是多邊形的部分，由于多邊形的存在而引起的鏈傳動的運動不均勻性稱為鏈傳動的多邊形效應。8. 鏈傳動主要失效形式：1）鏈板疲勞破壞；2）滾子套筒的沖擊疲勞破壞；3）銷軸與套筒的膠合；4）鏈條鉸鏈磨損；5）過載拉斷。潤滑方式：定期人工給油、油杯滴油、油浴潤滑、油泵供油。第十四章 軸1. 軸是機器中重要零件之一，用來支持旋轉的機械零件和傳遞轉矩。根據承受載荷不同，分為轉軸、

24、傳動軸和心軸；按軸線的形狀分為直軸、曲軸和撓性鋼絲軸。設計要求：1）便于加工，軸上零件易于裝拆；2）軸和軸上零件要有準確的工作位置；3）各零件要牢固而可靠地相對固定；4）改善受力狀況，減小應力集中和提高疲勞強度。2. 根據轉矩性質而定的折合系數：對不變的轉矩，其等于0.3；當轉矩脈動變化時，其等于0.6；對于頻繁正反轉的軸，其為1.3. 軸的結構設計改錯題。第十六章 滾動軸承1. 滾動軸承一般由內圈外圈滾動體和保持架組成。2. 常用滾動軸承的類型和性能特點:1）3：圓錐滾子軸承 能同時承受較大的徑向荷載和軸向荷載，一般成對使用。2）5：推力球軸承，只承受軸向荷載。3）6：深溝球軸承4）7：角接

25、觸球軸承。3. 滾動軸承代號的排列順序：類型代號+寬度系列代號（可省略）+直徑系類代號+內徑尺寸系列代號+內部結構代號+公差等級代號，其中，內徑尺寸系列代號乘以5得到內徑尺寸。4. 滾動軸承失效形式：1）疲勞破壞（疲勞點蝕是滾動軸承的主要失效形式）2）永久變形 5. 軸承的壽命：軸承的一個套圈或滾動體的材料出現第一個疲勞擴展跡象前，一個套圈相對于另一個套圈的總轉數，或在某一轉速下的工作小時數；基本額定壽命L：一組同一型號的軸承在同一條件下運轉，其可靠度為90時，能達到或超過的壽命為基本額定壽命。可靠度R：一組相同軸承能達到或超過規定壽命的百分率；基本額定動載荷C：當一套軸承進入運轉并且基本額定

26、壽命為一百萬轉時，軸承所能承受的載荷。6. 軸承壽命計算 P2787. 軸承的預緊：對某些可可調游隙式軸承，在安裝時給予一定的軸向壓緊力，使內外圈產生相對位移而消除游隙，并在套圈和滾動體接觸出產生彈性預變形，借此提高軸的旋轉精度和剛度。 計算題：自由度計算、螺紋鏈接強度計算 、齒輪幾何尺寸計算、輪系傳動比計算、軸承壽命計算問答題：1什么是虛約束?什么是復合鉸?什么是局部自由度?2構件系統成為機構的充分必要條件。3機構具有確定運動的條件。4鉸鏈四桿機構有曲柄存在的條件。5什么是連桿機構的極位夾角?6連桿機構輸出件具有急回特性的條件。7怎樣確定四連桿機構的死點位置。8簡述摩擦型帶傳動的特點。9普通V帶傳動和平帶傳動相比，有什么優缺點?10帶傳動中的彈性滑動與打滑有什么區別?11帶傳動中，彈性滑動是怎樣產生的?造成什么后果?12說明帶傳動中緊邊拉力F1、松邊拉力F2和有效拉力F、張緊力F0之間的關系。13帶傳動工作時，帶上所受應力有哪幾種?如何分布?最大應力在何處?14在多根V帶傳動中，當一根帶失效時，為什么全部帶都要更換?15普通V帶的楔角與帶輪的輪槽角是否相等?為什么?16畫出帶工作時的應力分布圖，指出最大應力為多大?發生在何處?17帶傳動中為什么要求小帶輪直