機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)09800

1、精選文檔1.構(gòu)件：獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元/零件：獨(dú)立的制造單元機(jī)構(gòu)：用來傳遞運(yùn)動(dòng)和力的、有一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架的、用構(gòu)件間能有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接方式組成的構(gòu)件系統(tǒng)（機(jī)構(gòu)=機(jī)架（1個(gè)）+原動(dòng)件（1個(gè)）+從動(dòng)件（若干）機(jī)器：包含一個(gè)或者多個(gè)機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)注：從力的角度看機(jī)構(gòu)和機(jī)器并無差別，故將機(jī)構(gòu)和機(jī)器統(tǒng)稱為機(jī)械1. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的要點(diǎn)：1）構(gòu)件數(shù)目與實(shí)際數(shù)目相同2）運(yùn)動(dòng)副的種類和數(shù)目與實(shí)際數(shù)目相同3）運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置以及構(gòu)件尺寸與實(shí)際機(jī)構(gòu)成比例（該項(xiàng)機(jī)構(gòu)示意圖不需要）2. 運(yùn)動(dòng)副（兩構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副）：1）高副（兩構(gòu)件點(diǎn)或線接觸）2）低副（兩構(gòu)件面接觸組成），例如轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副3. 自由度（F）=原動(dòng)件數(shù)目，自

2、由度計(jì)算公式：求解自由度時(shí)需要考慮以下問題：1）復(fù)合鉸鏈2）局部自由度3）虛約束4. 桿長條件：最短桿+最長桿其它兩桿之和（滿足桿長條件則機(jī)構(gòu)中存在整轉(zhuǎn)副）I） 滿足桿長條件，若最短桿為機(jī)架，則為雙曲柄機(jī)構(gòu)II） 滿足桿長條件，若最短桿為機(jī)架的鄰邊，則為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)III） 滿足桿長條件，若最短桿為機(jī)架的對(duì)邊，則為雙搖桿機(jī)構(gòu)IV） 不滿足桿長條件，則為雙搖桿機(jī)構(gòu)5. 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(jī)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（連桿與曲柄兩次共線時(shí)，兩線之間的夾角）6. 壓力角：

3、作用力F方向與作用點(diǎn)確定速度方向的夾角7. 從動(dòng)件壓力角=90°（傳動(dòng)角=0°）時(shí)產(chǎn)生死點(diǎn)，可用飛輪或者構(gòu)件本身慣性消退8. 凸輪機(jī)構(gòu)的分類及其特點(diǎn)：I)按凸輪外形分：盤形、移動(dòng)、圓柱凸輪（端面） II）按推桿外形分：1）尖頂構(gòu)造簡潔，易磨損，用于儀表機(jī)構(gòu)（只用于受力不大的低速機(jī)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(dòng)，效率高，但是無法進(jìn)入凹面 III）按推桿運(yùn)動(dòng)分：直動(dòng)（對(duì)心、偏置）、搖擺 IV)按保持接觸方式分：力封閉（重力、彈簧等）、幾何外形封閉（凹槽、等寬、等徑、主回凸輪）9. 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角：從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向與凸輪給從動(dòng)件的力的方向之間所夾的

4、銳角（凸輪給從動(dòng)件的力的方向沿接觸點(diǎn)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(shí)可以考慮增大基圓的半徑）FFF10. 凸輪給從動(dòng)件的力F可以如圖分解為沿從動(dòng)件的有用分力F和使從動(dòng)件壓緊導(dǎo)路的有害分力F（F=Ftan）11. 凸輪機(jī)構(gòu)的自鎖現(xiàn)象：在角增大的同時(shí)，F(xiàn)增大，使導(dǎo)路摩擦力大于有用分力F，系統(tǒng)無法運(yùn)動(dòng)，當(dāng)壓力角超過許用值【】即發(fā)生自鎖，【】在搖擺凸輪機(jī)構(gòu)中建議35°-45°，【】在直動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)中建議30°，【】在回程凸輪機(jī)構(gòu)中建議70°-80°12. 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與沖擊的關(guān)系：I）多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)

5、律：1）等速運(yùn)動(dòng)（一次多項(xiàng)式）運(yùn)動(dòng)規(guī)律剛性沖擊2）等加等減速（二次多項(xiàng)式）運(yùn)動(dòng)規(guī)律柔性沖擊3）五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律無沖擊（適用于高速凸輪機(jī)構(gòu)） II）三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律：1）余弦加速度（簡諧）運(yùn)動(dòng)規(guī)律柔性沖擊2）正弦加速度（擺線）運(yùn)動(dòng)規(guī)律無沖擊 III）改進(jìn)型運(yùn)動(dòng)規(guī)律：將集中運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合，以改善運(yùn)動(dòng)特性13. 凸輪滾子機(jī)構(gòu)半徑的確定：I）輪廓內(nèi)凹時(shí)： II）輪廓外凸時(shí)：（當(dāng)時(shí)，輪廓變尖，消滅失真現(xiàn)象，所以要使機(jī)構(gòu)正常工作，對(duì)于外凸輪廓要使）注：平底推桿凸輪機(jī)構(gòu)也會(huì)消滅失真現(xiàn)象，可以增大凸輪的基圓半徑來解決問題14. 齒輪嚙合基本定律：設(shè)P為兩嚙合齒輪的相對(duì)瞬心（嚙合齒輪公法線與齒輪連心線交點(diǎn)），（

6、傳動(dòng)比需要恒定，即需要為常數(shù)）15. 齒輪漸開線（口訣）：弧長等于發(fā)生線，基圓切線是法線，曲線外形隨基圓，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）16. 齒輪的基本參數(shù)：分度圓：人為規(guī)定（標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)） 輪齒的齒數(shù)為z齒輪各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算公式： 17. 分度圓壓力角=arcos（/r）（為基圓半徑，r為分度圓半徑）所以所以18. 齒輪重合度：表示同時(shí)參與嚙合的輪齒的對(duì)數(shù)，用（1才能連續(xù)傳動(dòng)）表示，越大，輪齒平均受力越小，傳動(dòng)越平穩(wěn)19.標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)的中心距20. 漸開線齒

7、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(diǎn)：方法簡潔，不需要專用機(jī)床；缺點(diǎn)：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(duì)齒輪（或者齒輪與齒條）相互嚙合時(shí)，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(yùn)動(dòng)，缺點(diǎn)：只能間斷地切削、生產(chǎn)效率低）、齒條插刀（頂部比傳動(dòng)用的齒條高出，刀具進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)，切出的齒輪分度圓齒厚和分度圓齒槽寬相等，缺點(diǎn)：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，能夠進(jìn)行連續(xù)切削）21

8、. 最少齒數(shù)和根切（根切會(huì)減弱齒輪的抗彎強(qiáng)度、使重合度下降）：對(duì)于=20°和=1的正常齒制標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪，當(dāng)用齒條加工時(shí)，其最小齒數(shù)為17（若允許略有根切，正常齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪的實(shí)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(shí)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)中心距的無側(cè)隙傳動(dòng)，可以使大小齒輪的抗彎力量比較接近，還可以增大齒厚，提高輪齒的抗彎強(qiáng)度(以切削標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)的位置為基準(zhǔn)，刀具移動(dòng)的距離xm稱為變位量，x稱為變?yōu)橄禂?shù)，并規(guī)定遠(yuǎn)離輪坯中心時(shí)x為正值，稱為正變位，反之為負(fù)值，稱為負(fù)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)合輪系（兩者混合）一對(duì)

9、定軸齒輪的傳動(dòng)比公式：對(duì)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)向推斷（用箭頭表示）：兩齒輪外嚙合時(shí)，箭頭方向相反，同時(shí)指向或者背離嚙合點(diǎn)，即頭頭相對(duì)或者尾尾相對(duì)；兩齒輪內(nèi)嚙合時(shí)，箭頭方向相同蝸輪蝸桿推斷渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向：推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(gè)原動(dòng)件的行星輪系和需要兩個(gè)原動(dòng)件的差動(dòng)輪系）的傳動(dòng)比：注：不能遺忘減去行星架的轉(zhuǎn)速，此外，推斷G與K兩輪的轉(zhuǎn)向是否相同，假如轉(zhuǎn)向相同，則最終的結(jié)果符號(hào)取“+”，假如轉(zhuǎn)向相反，則結(jié)果的符號(hào)取“-”復(fù)合輪系的傳動(dòng)比計(jì)算

10、，關(guān)鍵在于找出周轉(zhuǎn)輪系，剩下的均為定軸輪系，計(jì)算時(shí)要先名明確傳遞的路線是從哪一個(gè)輪傳向下一個(gè)輪23. （周期性）速度波動(dòng)：當(dāng)外力作用（周期性）變化時(shí)，機(jī)械主軸的角速度也作（周期性的）變化，機(jī)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(dòng)（在一個(gè)整周期中，驅(qū)動(dòng)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(dòng)的重要特征）24. 調(diào)整周期性速度波動(dòng)的常用方法是在機(jī)械中加上一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的回轉(zhuǎn)件飛輪（選擇飛輪的優(yōu)勢在于不僅可以避開機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生過大的波動(dòng)，而且可以選擇功率較小的原動(dòng)機(jī)）對(duì)于非周期性的速度波動(dòng)，我們可以接受調(diào)速器進(jìn)行調(diào)整（機(jī)械式離心調(diào)速器，結(jié)構(gòu)簡潔，成本低廉

11、，但是它的體積浩大，靈敏度低，近代機(jī)器多接受電子調(diào)速裝置）26飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的選擇： 注：1） （為最大功虧，即飛輪的動(dòng)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(dòng)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(shí)離心力達(dá)到平衡，以消退附加動(dòng)壓力，盡可能減輕有害的機(jī)械振動(dòng)。 （平面）平衡的方法：安裝平衡質(zhì)量，使得配重對(duì)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(duì)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(rèn)為其質(zhì)量分布在同一平面內(nèi)，但是對(duì)于一些軸向尺寸較大的回轉(zhuǎn)件，如多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄，電動(dòng)機(jī)

12、轉(zhuǎn)子，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和機(jī)床主軸等，其質(zhì)量分布于多個(gè)平面內(nèi)，不行以看作在同一平面內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量平衡的計(jì)算28螺紋的用途：1）鏈接2）傳動(dòng) 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(duì)應(yīng)兩點(diǎn)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(duì)應(yīng)兩點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)一般螺紋，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=3

13、°） 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(shí)，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(shí)發(fā)生自鎖 注：用于連接的緊固螺紋必需滿足自鎖條件，29螺紋鏈接的基本類型：1）螺栓連接（螺栓和螺母協(xié)作）一般螺栓連接：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，并常接受過渡協(xié)作，它適用于承受垂直螺栓軸線的

14、橫向載荷 2）螺釘連接（螺釘直接旋入螺紋孔，省去螺母）：結(jié)構(gòu)簡潔，但是不能經(jīng)常拆裝，經(jīng)常拆裝會(huì)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)緊湊而接受盲孔的連接，該連接允很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(duì)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（有多種頭部外形）、雙頭螺柱（有座端和螺母端兩個(gè)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(duì)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(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩T1和螺母支承面

15、上的摩擦阻 力矩T2之和 為了充分發(fā)揮螺栓的工作力量和保證預(yù)緊牢靠，螺栓的預(yù)緊應(yīng)力一般可達(dá)材料屈服極限 的50%70%，小直徑的螺栓裝配時(shí)應(yīng)施加小的擰緊力矩，否則簡潔將螺栓桿拉斷，力 矩的大小通常由閱歷推斷，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，一般狀況下不會(huì)發(fā)生脫落，但是在沖擊、振動(dòng)、 變載的作用下，預(yù)緊力可能在某一瞬間消逝，另外高溫螺紋連接有可能導(dǎo)致變形脫落， 所以要進(jìn)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(duì)頂螺母：兩個(gè) 螺母的對(duì)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)簡潔，適用于低速重載的場合尼

16、龍圈鎖緊螺母：螺母中嵌有尼龍 圈，擰上后尼龍圈內(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(dòng)墊片：墊片折邊以固定螺母和被連接件的相對(duì)位置 其它方法：用沖頭沖2-3點(diǎn)防松、粘合劑涂于螺紋旋合后粘合劑固 化粘合達(dá)到防松效果32齒輪失效形式：1）輪齒折斷2）齒面點(diǎn)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，由于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）簡潔發(fā)生這種現(xiàn)象 齒面點(diǎn)蝕：最先消滅在齒面節(jié)線處，細(xì)小裂紋擴(kuò)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(duì)速度較大處，高速重載運(yùn)動(dòng)中，摩擦產(chǎn)生高溫引 潤滑

17、油失效，齒面金屬粘連，相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)較軟的齒面沿滑動(dòng)方向被撕下形成溝紋（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(jìn)入齒面間引起磨粒磨損，開式傳動(dòng)中難以避開，齒 闊變形，導(dǎo)致噪聲和振動(dòng)，最終傳動(dòng)失效2）跑合磨損：新制造的齒輪表面不光滑，剛 開頭運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)有磨損，使得表面變光滑，跑合結(jié)束后應(yīng)當(dāng)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(yán)峻和啟動(dòng)頻繁的傳動(dòng)中常見33齒輪的接觸強(qiáng)度由齒輪的模數(shù)和齒數(shù)乘積mz打算，mz越大，接觸強(qiáng)度越大 齒輪的彎曲強(qiáng)度由齒輪的模數(shù)m打算34齒輪徑向力推

18、斷：全部齒輪的徑向力都指向齒輪的軸心 齒輪圓周力向力推斷：圓周力都沿齒輪旋轉(zhuǎn)地切線方向，主動(dòng)輪的圓周力與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，從動(dòng)輪圓周力與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同齒輪軸向力推斷（斜齒輪有，直齒輪沒有）：對(duì)于圓錐齒輪，軸向力從小端指向大端， 推斷一般斜齒輪主動(dòng)輪的軸向力可用左右手法則，左旋用左手，右旋用右手，用對(duì)應(yīng)的手四指沿主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向把握齒輪，拇指方向即為軸向力的方向，從動(dòng)輪的軸向力方向與主動(dòng)輪軸向力方向即可注：一對(duì)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(jī)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(dòng)軸）只承受彎矩2）按軸的外形分：直軸曲軸（汽車發(fā)動(dòng)機(jī)軸）撓性鋼絲軸不要求 軸的設(shè)計(jì)：1）為了便于安裝，軸一般設(shè)計(jì)成從軸端漸漸向中間增大的階梯狀，裝零件的軸端應(yīng)當(dāng)有倒角，需要磨削的軸端有砂輪越程槽，車螺紋的軸端應(yīng)當(dāng)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(shí)現(xiàn)（假如套筒過長或者無法使用套筒固定時(shí)可以接受雙螺母進(jìn)行固定），在軸向力比較小的時(shí)候還可以使用彈性擋圈或緊定螺釘實(shí)現(xiàn)4）周向固定大多接受鍵、花鍵或過