機械設(shè)計基礎(chǔ)知識點總結(jié)

1、-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+從動件假設(shè)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)和機器并無差異，故將機構(gòu)和機器統(tǒng)稱為機械1. 機構(gòu)運動簡圖的要點：1構(gòu)件數(shù)目與實際數(shù)目一樣2運動副的種類和數(shù)目與實際數(shù)目一樣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2. 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、移動副3. 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)

2、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構(gòu)中存在整轉(zhuǎn)副I） 滿足桿長條件，假設(shè)最短桿為機架，則為雙曲柄機構(gòu)II） 滿足桿長條件，假設(shè)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，假設(shè)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)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，兩線之間的夾角6. 壓力角：作用力F方向與作用點絕對速度方向的夾角7. 從動件壓力角=90&

3、#176;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8. 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(jìn)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9. 凸輪機構(gòu)的壓力角：從動件運動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

4、大當(dāng)壓力角過大時可以考慮增大基圓的半徑FFF10. 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FF=Ftan11. 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°12. 凸輪機構(gòu)的運動規(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

5、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(jìn)型運動規(guī)律：將集中運動規(guī)律組合，以改善運動特性13. 凸輪滾子機構(gòu)半徑確實定：I輪廓凹時： 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14. 齒輪嚙合根本定律：設(shè)P為兩嚙合齒輪的相對瞬心嚙合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)15. 齒輪漸開線口訣：弧長等于發(fā)生線，基圓切線是法線，曲線形狀隨基圓，基圓無漸開線嚙合線：兩嚙合齒輪基圓的公切線嚙合角：節(jié)圓公切線與

6、嚙合線之間的夾角即節(jié)圓的壓力角16. 齒輪的根本參數(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齒輪各項參數(shù)的計算公式：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(biāo)準(zhǔn)安裝時的中心距19. 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成法利用一對齒輪

7、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，以便切出頂隙局部，刀具模擬嚙合旋轉(zhuǎn)并軸向運動，缺點：只能連續(xù)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(jìn)展軸向運動，切出的齒輪分度圓齒厚和分度圓齒槽寬相等，缺點：只能連續(xù)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)展連續(xù)切削20. 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(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪，當(dāng)用齒條加工時，其最小齒數(shù)為17假設(shè)允許略有根切，正常齒標(biāo)準(zhǔn)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

8、于最少齒數(shù)而無根切的齒輪，可以實現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)齒輪時的位置為基準(zhǔn)，刀具移動的距離*m稱為變位量，*稱為變?yōu)橄禂?shù)，并規(guī)定遠(yuǎn)離輪坯中心時*為正值，稱為正變位，反之為負(fù)值，稱為負(fù)變位)21. 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；兩齒輪嚙合時，箭頭方向一樣蝸輪蝸桿判斷渦輪的轉(zhuǎn)動方向：判斷蝸桿的螺

9、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)向是否一樣，如果轉(zhuǎn)向一樣，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“-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22. 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

10、所作的輸出功是相等的，這是周期性速度波動的重要特征23. 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)勢在于不僅可以防止機械運轉(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(jìn)展調(diào)節(jié)機械式離心調(diào)速器，構(gòu)造簡單，本錢低廉，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，確實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)件工作時離心力到達(dá)平衡，以消除附加動壓力，盡可能減輕有害的機械振動

11、。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(rèn)為其質(zhì)量分布在同一平面，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，不可以看作在同一平面進(jìn)展質(zhì)量平衡的計算28螺紋的用途：12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

12、形螺紋牙側(cè)角0°：三角形螺紋牙型角=60°為國家標(biāo)準(zhǔn)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=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螺紋的根本類型：1螺栓連接螺栓和螺母配

13、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，本錢低，應(yīng)用最廣鉸制孔用螺栓連接：其螺桿外徑與螺栓孔的徑具有同一根本尺寸，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向載荷 2螺釘連接螺釘直接旋入螺紋孔，省去螺母：構(gòu)造簡單，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，或者為了構(gòu)造緊湊而采用盲孔的連接，該連接允許屢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

14、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等于抑制螺紋副相對轉(zhuǎn)動的阻力矩T1和螺母支承面上的摩擦阻 力矩T2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(dá)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)歷判斷，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*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(jìn)展防

15、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，擰上后尼龍圈孔被脹大，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 化粘合到達(dá)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

16、面節(jié)線處，細(xì)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，開式傳動中難以防止，齒 闊變形，導(dǎo)致噪聲和振動，最終傳動失效2跑合磨損：新制造的齒輪外表不光潔，剛 開場運轉(zhuǎn)時會有磨損，使得外表變光潔，跑合完畢后應(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(yán)重和啟動頻繁的傳動中常見

17、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)動方向一樣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

18、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(jìn)展固定，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

19、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軸肩不能夠過高不能夠高于軸承的圈，方便抓取軸的直徑要適宜，使套筒、螺母等零件能夠進(jìn)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