機械設(shè)計基礎(chǔ)知識點總結(jié)歸納(共12頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上機械設(shè)計基礎(chǔ)知識點總結(jié)1. 構(gòu)件：獨立的運動單元/零件：獨立的制造單元機構(gòu)：用來傳遞運動和力的、有一個構(gòu)件為機架的、用構(gòu)件間能有確定相對運動的連接方式組成的構(gòu)件系統(tǒng)（機構(gòu)=機架（1個）+原動件（1個）+從動件（若干）機器：包含一個或者多個機構(gòu)的系統(tǒng)注：從力的角度看機構(gòu)和機器并無差別，故將機構(gòu)和機器統(tǒng)稱為機械2. 機構(gòu)運動簡圖的要點：1）構(gòu)件數(shù)目與實際數(shù)目相同2）運動副的種類和數(shù)目與實際數(shù)目相同3）運動副之間的相對位置以及構(gòu)件尺寸與實際機構(gòu)成比例（該項機構(gòu)示意圖不需要）3. 運動副（兩構(gòu)件組成運動副）：1）高副（兩構(gòu)件點或線接觸）2）低副（兩構(gòu)件面接觸組成），例如轉(zhuǎn)動副

2、、移動副4. 自由度（F）=原動件數(shù)目，自由度計算公式：求解自由度時需要考慮以下問題：1）復(fù)合鉸鏈2）局部自由度3）虛約束5. 桿長條件：最短桿+最長桿其它兩桿之和（滿足桿長條件則機構(gòu)中存在整轉(zhuǎn)副）I） 滿足桿長條件，若最短桿為機架，則為雙曲柄機構(gòu)II） 滿足桿長條件，若最短桿為機架的鄰邊，則為曲柄搖桿機構(gòu)III） 滿足桿長條件，若最短桿為機架的對邊，則為雙搖桿機構(gòu)IV） 不滿足桿長條件，則為雙搖桿機構(gòu)6. 急回特性：搖桿轉(zhuǎn)過角度均為擺角（搖桿左右極限位置的夾角）的大小，而曲柄轉(zhuǎn)過角度不同，例如：牛頭刨床、往復(fù)式輸送機急回特性可用行程速度變化系數(shù)（或稱行程速比系數(shù)）K表示為極位夾角（連桿與曲柄

3、兩次共線時，兩線之間的夾角）7. 壓力角：作用力F方向與作用點絕對速度方向的夾角8. 從動件壓力角=90°（傳動角=0°）時產(chǎn)生死點，可用飛輪或者構(gòu)件本身慣性消除9. 凸輪機構(gòu)的分類及其特點：I)按凸輪形狀分：盤形、移動、圓柱凸輪（端面）II）按推桿形狀分：1）尖頂構(gòu)造簡單，易磨損，用于儀表機構(gòu)（只用于受力不大的低速機構(gòu)）2）滾子磨損小，應(yīng)用廣3）平底受力好，潤滑好，用于高速轉(zhuǎn)動，效率高，但是無法進入凹面III）按推桿運動分：直動（對心、偏置）、擺動IV)按保持接觸方式分：力封閉（重力、彈簧等）、幾何形狀封閉（凹槽、等寬、等徑、主回凸輪）10. 凸輪機構(gòu)的壓力角：從動件運動

4、方向與凸輪給從動件的力的方向之間所夾的銳角（凸輪給從動件的力的方向沿接觸點的法線方向）壓力角的大小與凸輪基圓尺寸有關(guān)，基圓半徑越小，壓力角越大（當(dāng)壓力角過大時可以考慮增大基圓的半徑）FFF11. 凸輪給從動件的力F可以如圖分解為沿從動件的有用分力F和使從動件壓緊導(dǎo)路的有害分力F（F=Ftan）12. 凸輪機構(gòu)的自鎖現(xiàn)象：在角增大的同時，F(xiàn)增大，使導(dǎo)路摩擦力大于有用分力F，系統(tǒng)無法運動，當(dāng)壓力角超過許用值【】即發(fā)生自鎖，【】在擺動凸輪機構(gòu)中建議35°-45°，【】在直動凸輪機構(gòu)中建議30°，【】在回程凸輪機構(gòu)中建議70°-80°13. 凸輪機構(gòu)的

5、運動規(guī)律與沖擊的關(guān)系：I）多項式運動規(guī)律：1）等速運動（一次多項式）運動規(guī)律剛性沖擊2）等加等減速（二次多項式）運動規(guī)律柔性沖擊3）五次多項式運動規(guī)律無沖擊（適用于高速凸輪機構(gòu)）II）三角函數(shù)運動規(guī)律：1）余弦加速度（簡諧）運動規(guī)律柔性沖擊2）正弦加速度（擺線）運動規(guī)律無沖擊III）改進型運動規(guī)律：將集中運動規(guī)律組合，以改善運動特性14. 凸輪滾子機構(gòu)半徑的確定：I）輪廓內(nèi)凹時：II）輪廓外凸時：（當(dāng)時，輪廓變尖，出現(xiàn)失真現(xiàn)象，所以要使機構(gòu)正常工作，對于外凸輪廓要使）注：平底推桿凸輪機構(gòu)也會出現(xiàn)失真現(xiàn)象，可以增大凸輪的基圓半徑來解決問題15. 齒輪嚙合基本定律：設(shè)P為兩嚙合齒輪的相對瞬心（嚙合

6、齒輪公法線與齒輪連心線交點），（傳動比需要恒定，即需要為常數(shù)）16. 齒輪漸開線（口訣）：弧長等于發(fā)生線，基圓切線是法線，曲線形狀隨基圓，基圓內(nèi)無漸開線嚙合線：兩嚙合齒輪基圓的內(nèi)公切線嚙合角：節(jié)圓公切線與嚙合線之間的夾角（即節(jié)圓的壓力角）17. 齒輪的基本參數(shù)：分度圓：人為規(guī)定（標準齒輪中分度圓與節(jié)圓重合），分度圓參數(shù)用r、d、e、s、p=e+s表示（無下標）輪齒的齒數(shù)為z齒輪各項參數(shù)的計算公式：18. 分度圓壓力角=arcos（/r）（為基圓半徑，r為分度圓半徑）所以所以19. 齒輪重合度：表示同時參加嚙合的輪齒的對數(shù)，用（1才能連續(xù)傳動）表示，越大，輪齒平均受力越小，傳動越平穩(wěn)標準安裝時的

7、中心距20. 漸開線齒輪的加工方法：1）成形法（用漸開線齒形的成形刀具直接切出齒形，例如盤銑刀和指狀銑刀），成形法的優(yōu)點：方法簡單，不需要專用機床；缺點：生產(chǎn)效率低，精度差，僅適用于單件生產(chǎn)及精度要求不高的齒輪加工2）范成法（利用一對齒輪（或者齒輪與齒條）互相嚙合時，其共軛齒闊互為包絡(luò)線的原理來切齒的），常見的刀具例如齒輪插刀（刀具頂部比正常齒高出，以便切出頂隙部分，刀具模擬嚙合旋轉(zhuǎn)并軸向運動，缺點：只能間斷地切削、生產(chǎn)效率低）、齒條插刀（頂部比傳動用的齒條高出，刀具進行軸向運動，切出的齒輪分度圓齒厚和分度圓齒槽寬相等，缺點：只能間斷地切削、生產(chǎn)效率低）、齒輪滾刀（其在工作面上的投影為一齒條，

8、能夠進行連續(xù)切削）21. 最少齒數(shù)和根切（根切會削弱齒輪的抗彎強度、使重合度下降）：對于=20°和=1的正常齒制標準漸開線齒輪，當(dāng)用齒條加工時，其最小齒數(shù)為17（若允許略有根切，正常齒標準齒輪的實際最小齒數(shù)可取14）如何解決根切？變位齒輪可以制成齒數(shù)少于最少齒數(shù)而無根切的齒輪，可以實現(xiàn)非標準中心距的無側(cè)隙傳動，可以使大小齒輪的抗彎能力比較接近，還可以增大齒厚，提高輪齒的抗彎強度(以切削標準齒輪時的位置為基準，刀具移動的距離xm稱為變位量，x稱為變?yōu)橄禂?shù)，并規(guī)定遠離輪坯中心時x為正值，稱為正變位，反之為負值，稱為負變位)22. 輪系的分類：定軸輪系（軸線固定）、周轉(zhuǎn)輪系（軸有公轉(zhuǎn)）、復(fù)

9、合輪系（兩者混合）一對定軸齒輪的傳動比公式：對于（定軸）齒輪系，設(shè)輸入軸的角速度為，輸出軸的角速度為，齒輪系中齒輪轉(zhuǎn)向判斷（用箭頭表示）：兩齒輪外嚙合時，箭頭方向相反，同時指向或者背離嚙合點，即頭頭相對或者尾尾相對；兩齒輪內(nèi)嚙合時，箭頭方向相同蝸輪蝸桿判斷渦輪的轉(zhuǎn)動方向：判斷蝸桿的螺紋是左旋還是右旋，左旋用左手，右旋用右手，用手順著蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向把握蝸桿，拇指指向即為渦輪的旋轉(zhuǎn)方向周轉(zhuǎn)輪系（包括只需要一個原動件的行星輪系和需要兩個原動件的差動輪系）的傳動比：注：不能忘記減去行星架的轉(zhuǎn)速，此外，判斷G與K兩輪的轉(zhuǎn)向是否相同，如果轉(zhuǎn)向相同，則最后的結(jié)果符號取“+”，如果轉(zhuǎn)向相反，則結(jié)果的符號取“-

10、”復(fù)合輪系的傳動比計算，關(guān)鍵在于找出周轉(zhuǎn)輪系，剩下的均為定軸輪系，計算時要先名明確傳遞的路線是從哪一個輪傳向下一個輪23. （周期性）速度波動：當(dāng)外力作用（周期性）變化時，機械主軸的角速度也作（周期性的）變化，機械的這種（有規(guī)律的、周期性的）速度變化稱為（周期性）速度波動（在一個整周期中，驅(qū)動力所做的輸入功和阻力所作的輸出功是相等的，這是周期性速度波動的重要特征）24. 調(diào)節(jié)周期性速度波動的常用方法是在機械中加上一個轉(zhuǎn)動慣量很大的回轉(zhuǎn)件飛輪（選擇飛輪的優(yōu)勢在于不僅可以避免機械運轉(zhuǎn)速度發(fā)生過大的波動，而且可以選擇功率較小的原動機）對于非周期性的速度波動，我們可以采用調(diào)速器進行調(diào)節(jié)（機械式離心調(diào)速

11、器，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，但是它的體積龐大，靈敏度低，近代機器多采用電子調(diào)速裝置）26飛輪轉(zhuǎn)動慣量的選擇：注：1）（為最大功虧，即飛輪的動能極限差值，的確定方法可以參照書本99頁）2）（為主軸轉(zhuǎn)動角速度的算數(shù)平均值）3）（為不均勻系數(shù)）27.（剛性）回轉(zhuǎn)件的平衡：目的是使回轉(zhuǎn)件工作時離心力達到平衡，以消除附加動壓力，盡可能減輕有害的機械振動。（平面）平衡的方法：安裝平衡質(zhì)量，使得配重對軸的離心力（或質(zhì)徑積）的矢量和與要平衡的重量的離心力（或質(zhì)徑積）矢量和為0注：對于一些軸向尺寸較小的回轉(zhuǎn)件，如葉輪，飛輪，砂輪等，可近似地認為其質(zhì)量分布在同一平面內(nèi)，但是對于一些軸向尺寸較大的回轉(zhuǎn)件，如多缸發(fā)動機曲

12、柄，電動機轉(zhuǎn)子，汽輪機轉(zhuǎn)子和機床主軸等，其質(zhì)量分布于多個平面內(nèi)，不可以看作在同一平面內(nèi)進行質(zhì)量平衡的計算28螺紋的用途：1）鏈接2）傳動螺紋參數(shù)：S=nP(S為導(dǎo)程，P為螺距，n為螺旋線數(shù)，注：P為相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距離，S為同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點的軸向距離)關(guān)于螺紋升角：螺紋的類型：1）矩形螺紋（牙側(cè)角=0°）2）非矩形螺紋（牙側(cè)角0°）：三角形螺紋（牙型角=60°為國家標準普通螺紋，牙型角=55°為管螺紋）、梯形螺紋（牙型角=75°，牙側(cè)角=15°）、鋸齒形螺紋（牙型角=33°，牙側(cè)角

13、=3°）螺紋的效率（有效功與輸入功的比）：螺旋副的效率僅與螺紋升角有關(guān)，鋸齒形螺紋的牙側(cè)角比梯形螺紋的牙側(cè)角小，所以鋸齒形螺紋的效率比梯形螺紋的效率高，但是只適用于承受單方向的軸向載荷自鎖條件：1)矩形螺紋當(dāng)斜面傾角小于摩擦角時，發(fā)生自鎖2）非矩形螺紋，當(dāng)螺紋升角小于等于當(dāng)量摩擦角時發(fā)生自鎖注：用于連接的緊固螺紋必須滿足自鎖條件，29螺紋鏈接的基本類型：1）螺栓連接（螺栓和螺母配合）普通螺栓連接：螺栓與孔之間有間隙，孔中不切制螺紋，加工簡便，成本低，應(yīng)用最廣鉸制孔用螺栓連接：其螺桿外徑與螺栓孔的內(nèi)徑具有同一基本尺寸，螺栓與孔之見沒有空隙，并常采用過渡配合，它適用于承受垂直螺栓軸線的橫

14、向載荷2）螺釘連接（螺釘直接旋入螺紋孔，省去螺母）：結(jié)構(gòu)簡單，但是不能經(jīng)常拆裝，經(jīng)常拆裝會使連接件的螺紋被磨損而失效3）雙頭螺柱連接：連接較厚的被連接件，或者為了結(jié)構(gòu)緊湊而采用盲孔的連接，該連接允許多次拆裝而不損壞被連接件4）緊定螺釘連接：固定兩零件的相對位置，并可傳遞不大的力或者轉(zhuǎn)矩常見的螺紋緊固件：螺栓（有多種頭部形狀）、雙頭螺柱（有座端和螺母端兩個端）、（緊固）螺釘（末端有平端、錐端、圓尖端）、螺母、墊圈（增大被連接件的支承面積以減小接觸的擠壓應(yīng)力）30預(yù)緊：對于不承受軸向工作載荷的螺紋，軸向的力即為預(yù)緊力螺紋連接的擰緊力矩T等于克服螺紋副相對轉(zhuǎn)動的阻力矩T1和螺母支承面上的摩擦阻力矩T

15、2之和為了充分發(fā)揮螺栓的工作能力和保證預(yù)緊可靠，螺栓的預(yù)緊應(yīng)力一般可達材料屈服極限的50%70%，小直徑的螺栓裝配時應(yīng)施加小的擰緊力矩，否則容易將螺栓桿拉斷，力矩的大小通常由經(jīng)驗判斷，但是為了保證質(zhì)量可以選擇測力矩扳手或者定力矩扳手31防松：連接用的三角形螺紋具有自鎖性，一般情況下不會發(fā)生脫落，但是在沖擊、振動、變載的作用下，預(yù)緊力可能在某一瞬間消失，另外高溫螺紋連接有可能導(dǎo)致變形脫落，所以要進行防松常用的防松措施：彈簧墊片：反彈力使螺紋間保持壓緊力和摩擦力對頂螺母：兩個螺母的對頂作用，使得螺栓始終受到附加的拉力和附加的摩擦力，結(jié)構(gòu)簡單，適用于低速重載的場合尼龍圈鎖緊螺母：螺母中嵌有尼龍圈，擰

16、上后尼龍圈內(nèi)孔被脹大，箍緊螺栓槽型螺母開口銷圓螺母用帶翅墊片止動墊片：墊片折邊以固定螺母和被連接件的相對位置其它方法：用沖頭沖2-3點防松、粘合劑涂于螺紋旋合后粘合劑固化粘合達到防松效果32齒輪失效形式：1）輪齒折斷2）齒面點蝕3）齒面膠合4）齒面磨損5）齒面塑性變形輪齒折斷：一般發(fā)生在齒根處，因為齒根處受到的彎曲應(yīng)力最大，淬火鋼或鑄鐵制成的齒輪（閉式硬齒面齒輪）容易發(fā)生這種現(xiàn)象齒面點蝕：最先出現(xiàn)在齒面節(jié)線處，細小裂紋擴展后顆粒剝落造成，通常發(fā)生在閉式軟齒面齒輪上齒面膠合：發(fā)生在齒頂、齒根等相對速度較大處，高速重載運動中，摩擦產(chǎn)生高溫引潤滑油失效，齒面金屬粘連，相對運動時較軟的齒面沿滑動方向被

17、撕下形成溝紋（解決方法：1）提高齒面硬度2）減小齒面粗糙度3）增加潤滑劑的粘度（低速）4）加抗膠合劑）齒面磨損：1）磨粒磨損：顆粒進入齒面間引起磨粒磨損，開式傳動中難以避免，齒闊變形，導(dǎo)致噪聲和振動，最終傳動失效2）跑合磨損：新制造的齒輪表面不光潔，剛開始運轉(zhuǎn)時會有磨損，使得表面變光潔，跑合結(jié)束后應(yīng)該清洗并更換潤滑油齒面塑性變形：重載導(dǎo)致齒面局部塑性變形，使齒闊失去正確的齒形，在過載嚴重和啟動頻繁的傳動中常見33齒輪的接觸強度由齒輪的模數(shù)和齒數(shù)乘積mz決定，mz越大，接觸強度越大齒輪的彎曲強度由齒輪的模數(shù)m決定34齒輪徑向力判斷：所有齒輪的徑向力都指向齒輪的軸心齒輪圓周力向力判斷：圓周力都沿齒

18、輪旋轉(zhuǎn)地切線方向，主動輪的圓周力與轉(zhuǎn)動方向相反，從動輪圓周力與轉(zhuǎn)動方向相同齒輪軸向力判斷（斜齒輪有，直齒輪沒有）：對于圓錐齒輪，軸向力從小端指向大端，判斷一般斜齒輪主動輪的軸向力可用左右手法則，左旋用左手，右旋用右手，用對應(yīng)的手四指沿主動輪的轉(zhuǎn)向把握齒輪，拇指方向即為軸向力的方向，從動輪的軸向力方向與主動輪軸向力方向即可注：一對齒輪中，一齒輪的軸向力與另一齒輪的徑向力是反作用里，也就是說等大（）35軸：軸的作用是支撐旋轉(zhuǎn)的機械零件，如齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪等軸的分類：1）按承受的載荷分：轉(zhuǎn)軸：傳遞扭矩又承受彎矩（減速器轉(zhuǎn)軸）只傳遞扭矩（卡車底部的傳動軸）只承受彎矩2）按軸的形狀分：直軸曲軸（汽

19、車發(fā)動機軸）撓性鋼絲軸不要求軸的設(shè)計：1）為了便于安裝，軸一般設(shè)計成從軸端逐漸向中間增大的階梯狀，裝零件的軸端應(yīng)該有倒角，需要磨削的軸端有砂輪越程槽，車螺紋的軸端應(yīng)該有退刀槽2）零件在軸向上的定位由軸肩或者套筒確定3）零件在軸向上的固定由軸肩、套筒、螺母或軸端擋圈（軸端上的零件多使用軸端擋圈固定）來實現(xiàn)（如果套筒過長或者無法使用套筒固定時可以采用雙螺母進行固定），在軸向力比較小的時候還可以使用彈性擋圈或緊定螺釘實現(xiàn)4）周向固定大多采用鍵、花鍵或過盈配合等連接形式來實現(xiàn)軸設(shè)計時的注意點：鍵槽應(yīng)該設(shè)計成統(tǒng)一加工直線（即鍵槽應(yīng)該在同一直線上），盡可能使用同一鍵槽截面軸承上不能開鍵槽輪轂上的鍵槽要開通

20、軸肩不能夠過高（不能夠高于軸承的內(nèi)圈，方便抓?。┹S的直徑要合適，使套筒、螺母等零件能夠進入鍵不能夠太長（例如利用鍵固定齒輪，則鍵的長度不能超過齒輪的寬度上述軸的設(shè)計中的一些其它要點36（滾動）軸承的類型：I）按照承受載荷的方向（或接觸角）分：1）向心軸承（主要用于承受徑向力）：徑向接觸軸承（=0°，只能承受徑向載荷）角接觸軸承（0°45°）2）推力軸承（主要用于承受軸向力）：角接觸軸承（45°90°）軸向接觸軸承（=90°，只能承受軸向載荷）II）按照滾動體的形狀分：1）球軸承2）滾子軸承：圓柱滾子軸承圓錐滾子軸承球面滾子軸承滾針軸承注：滾動體與軸承外圈接觸處的法線與垂直于軸承軸心線的平面之間的夾角為公稱接觸角371）軸承的承載能力:相同尺寸外形下滾子軸承的承載能力比球軸承的承載能力高（前者約為后者的1.5-3倍，但是當(dāng)軸承內(nèi)徑20mm時，兩者差不多，但是球軸承價格較低2）軸承的極