機械設計基礎一考試總結

機械設計基礎[一]總復習

閉卷考試文具：鋼筆，計算器，鉛筆，圓規(guī)，三角板，橡皮。周旭辦公地點:機械設計教研室（機械樓307）辦公室電話：8244277手機號碼1章平面機構的自由度和速度分析計算自由度如有復合鉸鏈、虛約束、局部自由度，請在圖中指出F=3n－2PL

－PH

計算機構的自由度，若含有復合鉸鏈、局部自由度和虛約束，必須明確指出。并判斷機構是否具有確定運動。

掌握構件、約束和平面運動副和機構自由度的概念；掌握平面常用機構運動簡圖的繪制方法；熟練掌握平面機構自由度的計算方法以及理解機構具有確定運動的條件；掌握速度瞬心法在機構速度分析上的應用。第2章平面連桿機構

了解平面四桿機構的組成及特點；掌握曲柄存在條件、傳動角、死點、急回運動、行程速比系數(shù)、運動連續(xù)性等基本概念；熟悉平面四桿機構的基本型式及其演化和應用；掌握用作圖法設計平面四桿機構的方法。1.四桿機構的基本形式；2.曲柄存在條件、傳動角γ、壓力角α、死點、急回特性：極位夾角和行程速比系數(shù)等物理含義，并熟練掌握其確定方法；3.掌握按連桿二組位置、三組位置、連架桿三組對應位置、行程速比系數(shù)設計四桿機構的原理與方法。第3章凸輪機構

①畫出基圓；②當從動件轉到與某點接觸時，畫出該位置的壓力角；③從動件的升程。設計：潘存云OBω1設計凸輪機構時，除了要求從動件能實現(xiàn)預期的運動規(guī)律外，還希望凸輪機構結構緊湊，受力情況良好。而這與壓力角有很大關系。定義：正壓力與推桿上力作用點B速度方向間的夾角α

F”↑，若α大到一定程度時，會有：機構發(fā)生自鎖?！?－3

凸輪機構的壓力角αnn一、壓力角與作用力的關系不考慮摩擦時，作用力沿法線方向。FF’F”F’

——有用分力,沿導路方向F”

——有害分力，垂直于導路F”=F’tanαF’

一定時，α↑Ff>F’Ff為了保證凸輪機構正常工作，要求：α

<[α]nn①常用從動件運動規(guī)律：特性及作圖法；②理論輪廓與實際輪廓的關系；③凸輪壓力角α與基圓半徑rmin的關系；④掌握用圖解法設計凸輪輪廓曲線的步驟與方法；⑤掌握解析法在凸輪輪廓設計中的應用。了解凸輪機構的分類及應用；掌握從動件常用的運動規(guī)律以及其的選擇原則和凸輪機構的壓力角、自鎖等基本概念；熟悉確定凸輪機構的基本尺寸時應考慮的主要問題（包括壓力角對尺寸的影響、壓力角對凸輪受力情況、效率和自鎖的影響及失真等問題）；熟練掌握凸輪輪廓曲線的設計方法（以作圖法為主），能根據(jù)給定的運動規(guī)律，應用反轉法繪制各種從動件盤形凸輪的輪廓曲線和應用反轉法進行簡單的運動分析。第4章齒輪機械

外嚙合標準直齒圓柱齒輪各部分尺寸的幾何關系注意力向里為力向外為⊙設計：潘存云齒輪各部分尺寸的計算公式：齒頂高：ha=ha*m齒根高：hf=(ha*+c*)m全齒高：h=ha+hf齒頂圓直徑：

da=d+2ha齒頂高系數(shù):ha*齒根圓直徑：

df=d-2hf頂隙系數(shù):c*分度圓直徑：

d=mz=(2ha*+c*)m=(z+2ha*)m=(z-2ha*-2c*)mrrf正常齒：

ha*＝1短齒制：

ha*＝0.8正常齒：

c*＝0.25短齒制：

c*＝0.3rahahfh例一：p169從動輪的齒數(shù)z2=iz1=3.520＝70分度圓直徑d2d2=mz2＝270＝140mm齒頂圓da2da2=(z2+2ha*)m=(70+21)2=144mm齒根圓df2d

f2=(z2-2ha*-2c*)m=(70-21-20.25)2=135mm全齒高h=(2ha*+c*)m中心距aa=（d1+d2）/24.一對斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件嚙合處的齒向相同。外嚙合:

β1＝-β2mn1=mn2，αn1=αn1

mt1=mt2，αt1＝αt2一對斜齒輪的正確嚙合條件，除了模數(shù)和壓力角應分別相等外，其螺旋角必須匹配。內嚙合：β1＝β2（一）齒輪的受力分析

力的方向：圓周力Ft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Fr對兩輪都是由作用點指向輪心。軸向力Fa用左、右手定則判斷左旋用左手，右旋用右手。四指方向與齒輪轉向相同，母指的指向即為軸向力Fa方向。判定方法：與螺旋和斜齒輪的旋向判斷方法相同。蝸輪蝸桿輪齒旋向相同.若

∑

＝90°∴γ1＝β2ttβ2β1∵γ1+β1＝90°蝸輪右旋蝸桿右旋＝β1+β2β1γ1∑圓柱蝸桿傳動的強度計算法向力可分解為三個分力：圓周力：Ft軸向力：Fa徑向力：Fr且有如下關系：Ft1=Fa2Fr1=Fr2Fa1=Ft2=2T1/d1=2T2/d2=Ft2tgα式中：T1、T1分別為作用在蝸桿與蝸輪上的扭矩。T2=T1iη=9550

一、力的分析①漸開線的形成與性質；②標準齒輪的參數(shù)計算；③正確嚙合條件與重合度；④根切、最少齒數(shù)、變位齒輪的齒厚計算；⑤斜齒輪法面參數(shù)與端面參數(shù)之間的關系；了解齒輪機構的類型和應用；掌握平面齒輪機構的齒廓嚙合基本定律及有關共軛齒廓的基本知識；深入了解漸開線的形成和特性；理解直齒圓柱齒輪的嚙合特性及漸開線齒輪傳動的正確嚙合條件和連續(xù)傳動條件；掌握漸開線齒輪各部分的名稱、基本參數(shù)及各部分幾何尺寸的計算；了解漸開線齒廓的展成切齒原理及根切現(xiàn)象，漸開線標準齒輪的最少齒數(shù)及漸開線齒輪的變位修正和變位齒輪傳動的概念；熟悉平行軸斜齒圓柱齒輪齒廓曲面的形成、嚙合特點，并掌握標準斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸的計算；了解標準直齒圓錐齒輪的傳動特點及其基本尺寸的計算。第5章輪系定軸輪系:輪系在運轉時，各齒輪的幾何軸線相對于機架的位置均固定不動ω112pω2Fa1Ft2Fa2Ft1Fr1Fr2ω1Ⅱ

Ⅲ、Ⅱ

已知右旋蝸桿1為主動，為了使軸上的軸向力相互抵消，確定蝸桿的轉向；齒輪3和4的螺旋方向；軸上的各傳動件的受力。Fa5Fa2Fa4Ft1n1n2Fr3Fr4Fr1Fr1Fa2Fa1Ft2Ft4Ft3

輪系—(若干個彼此嚙合的齒輪組成的傳動系統(tǒng))輪系中可同時包含有：圓柱、圓錐、蝸桿蝸輪等各種類型齒輪機構最簡單的輪系—由一對齒輪組成的齒輪機構齒輪系及其分類由一系列齒輪組成的傳動系統(tǒng)齒輪系及其設計定軸輪系及其傳動比一、傳動比大小的計算

i1m=ω1/ωm

強調下標記法對于齒輪系，設輸入軸的角速度為ω1，輸出軸的角速度為ωm

,按定義有：一對齒輪：

i12=ω1/ω2=z2/z1

可直接得出當i1m>1時為減速,

i1m<1時為增速。所有從動輪齒數(shù)的乘積所有主動輪齒數(shù)的乘積＝設計：潘存云設計：潘存云22二、首、末輪轉向的確定設輪系中有m對外嚙合齒輪，則末輪轉向為(-1)m

1)用“＋”“－”表示外嚙合齒輪：兩輪轉向相反，用“－”表示；兩種方法：適用于平面定軸輪系（軸線平行，兩輪轉向不是相同就是相反）。ω1ω2內嚙合齒輪：兩輪轉向相同，用“＋”表示。ω2所有從動輪齒數(shù)的乘積所有主動輪齒數(shù)的乘積i1m＝

(-1)m

1pvp轉向相反轉向相同每一對外齒輪反向一次考慮方向時有ω11vpp設計：潘存云設計：潘存云設計：潘存云121232)畫箭頭外嚙合時：內嚙合時：對于空間定軸輪系，只能用畫箭頭的方法來確定從動輪的轉向。兩箭頭同時指向（或遠離）嚙合點。頭頭相對或尾尾相對。兩箭頭同向。1)錐齒輪12在圖示輪系中，已知z1=20，z2=40，z2'=20，z3=30，z3'=20，z4=40，若n1=1500r/min，求齒輪4轉速度n4的大小和方向。

在圖示輪系中，已知z1=20，z2=40，z2'=20，z3=30，z3'=20，z4=40，若n1=1500r/min，求齒輪4轉速度n4的大小和方向。

在圖示輪系中，已知z1=22，z2=16，z3=33，z3'=18，z4=27，z4‘=20，z5=32，蝸桿z6=2，z7=50；

求傳動比i17的大小1、掌握定軸輪系、周轉輪系、復合輪系傳動比的計算方法2、掌握從動輪轉向的判別方法熟悉輪系的分類和應用；熟練掌握定軸輪系、周轉輪系和復合輪系的傳動比計算；了解幾種特殊的行星傳動的結構和應用。第6章間歇運動機構了解槽輪機構、棘輪機構、不完全齒輪機構、凸輪間歇運動機構的工作原理、運動特點、應用及設計要點；了解其它常用機構的工作原理、運動特點及應用。第7章機械運轉速度波動的調節(jié)理解機械調速的目的；了解機器兩種速度波動調節(jié)方法（主要是周期性速度波動的調節(jié)）；掌握機器主軸的平均角速度和運轉速度不均勻系數(shù)等基本概念；掌握飛輪轉動慣量的計算方法，了解飛輪主要尺寸的確定。第8章回轉件的平衡

理解回轉件平衡的目的；掌握剛性轉子靜、動平衡的原理和方法；了解回轉件的靜、動平衡試驗方法。第17章聯(lián)軸器、離合器和制動器

了解聯(lián)軸器與離合器的主要類型和用途；了解聯(lián)軸器和離合器的結構特點、工作原理和選用步驟。第18章彈簧了解彈簧的功用和類型；了解圓柱螺旋彈簧的結構、制造、材料及許用應力；掌握圓柱螺旋拉伸、壓縮彈簧的應力與變形及其設計；了解渦卷形彈簧、碟形彈簧、環(huán)形彈簧、板簧及其它類型彈簧；了解彈簧工作圖的畫法。機械設計基礎復習思考題1.什么是零件、構件、機構、機器、機械？它們有什么聯(lián)系？又有什么區(qū)別？2.何謂運動副和運動副元素？運動副有哪些類型？各有幾個自由度？用什么符號表示？3.機構是如何組成的？它必須具備什么條件？當原動件多于或少于機構的自由度時，機構將發(fā)生什么情況？第1章平面機構的自由度和速度分析4.什么是機構的自由度？如何計算？5.什么是局部自由度？出現(xiàn)在哪些場合？什么是復合鉸鏈？鉸鏈數(shù)和構件數(shù)有何關系？什么是虛約束？一般出現(xiàn)在哪些場合？具體計算機構自由度時如何正確去掉局部自由度和虛約束？6.為什么要繪制機構運動簡圖？它有何用處？它能表示機構哪些方面的特征？繪制運動簡圖的方法和步驟如何？7.你能熟練掌握平面機構自由度的正確計算方法嗎？8.何謂速度瞬心？瞬心數(shù)目與構件數(shù)有何關系？通過運動副相聯(lián)兩構件的瞬心位置如何確定？9.何謂三心定律？如何利用它來求不直接相聯(lián)的兩個構件的瞬心？10.如何利用瞬心法對機構進行運動分析？你掌握了該方法嗎？1.何謂平面連桿機構？它有何特點？能夠實現(xiàn)哪些運動轉換？第2章平面連桿機構2.鉸鏈四桿機構的基本形式有哪幾種？各有什么特性？這些特性在生產(chǎn)中有何用處？哪些特性對工作不利？如何消除其影響？3.四桿機構的演化形式有哪些？它們是通過什么途徑演化而來的？在工程上有哪些實際應用？4.在鉸鏈四桿機構中，轉動副成為周轉副的條件是什么？5.鉸鏈四桿機構的形式和尺寸之間關系如何？曲柄存在條件是什么？6.四桿機構中的極位和死點有何異同？7.何謂行程速比系數(shù)K？它描述了機構的什么特性？它與極位夾角有何關系？10.曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構、曲柄滑塊機構和擺動導桿機構等各在什么條件下會出現(xiàn)死點？機構在死點位置會出現(xiàn)什么后果？可采取哪些措施解決？11.機構的壓力角和傳動角是如何定義的？它們對傳力性能有何影響？設計四桿機構時，對傳動角有何要求？12.曲柄搖桿機構的最大和最小傳動角出現(xiàn)在什么位置？當搖桿主動時，其傳動角又如何？13.導桿機構的傳動角是多少14.曲柄滑塊機構的最大和最小傳動角出現(xiàn)在什么位置？當滑塊主動時，其傳動角又如何？15.你掌握了按給定行程速比系數(shù)K和連桿位置設計鉸鏈四桿機構的方法嗎？8.曲柄搖桿機構、曲柄滑塊機構及擺動導桿機構是否都存在急回特性？什么情況下沒有急回特性？9.曲柄搖桿機構中，當以曲柄為原動件時，是否存在死點？1.凸輪機構有哪些類型？特點如何？第3章凸輪機構2.凸輪機構從動件常用運動規(guī)律有哪幾種？有何特點？適用于哪些場合？3.何謂剛性沖擊和柔性沖擊？它們出現(xiàn)在哪幾種常用運動規(guī)律中？4.當盤形凸輪機構從動件的運動規(guī)律完全一樣時，若分別采用尖頂、滾子和平底等形式的推桿，凸輪形狀也相同嗎？為什么？5.何謂理論輪廓曲線？何謂實際輪廓曲線？為何要這樣區(qū)分？作圖時是否可以不畫理論輪廓曲線，而直接繪制實際輪廓曲線？6.設計凸輪輪廓曲線時，采用了反轉法，其理論依據(jù)是什么？7.何謂凸輪工作廓線的變尖現(xiàn)象和推桿運動規(guī)律失真現(xiàn)象，它對凸輪機構的正常工作有何影響？如何加以避免？8.凸輪的基圓就是以回轉中心為圓心，以回轉中心到輪廓上距離最小的向徑為半徑所作的圓，這種說法對嗎？9.凸輪的壓力角是如何定義的？壓力角的大小會對工作產(chǎn)生什么影響？為什么回程壓力角可以選得大些？10.將對心從動件改為偏置后，對凸輪壓力角有何影響？11.對滾子從動件凸輪機構，滾子過大或過小各有什么利害關系？為什么？12.有一滾子推桿盤形凸輪機構，在使用中發(fā)現(xiàn)滾子的直徑偏小，欲改用較大的滾子，是否可行？為什么？13.平底從動件凸輪機構的適用情況如何？在設計中可能遇到哪些問題？如何解決？1.漸開線是如何生成的？它有哪些特性？其參數(shù)方程如何？第4章齒輪機構2.為什么同一齒輪上同側齒廓之間的法向距離處處相等？其理論依據(jù)是什么？3.齒廓在基圓上的壓力角和曲率半徑如何？在無窮遠處的壓力角和曲率半徑又如何？5.何謂齒廓嚙合基本定律？6.漸開線齒輪傳動的三個重要特性是什么？各有何工程意義？7.何謂嚙合角？它與齒輪節(jié)圓上的壓力角有何關系？8.什么是齒距、齒厚、齒槽寬、模數(shù)？它們之間有何關系？9.分度圓是如何定義的？何謂標準齒輪？10.標準齒輪的基本參數(shù)和各部分幾何尺寸如何？4.當基圓半徑無限大時，漸開線的形狀、壓力角和曲率半徑如何？11.漸開線齒輪傳動的正確嚙合條件如何？12.在確定一對齒輪傳動的中心距時，應滿足哪兩點要求？13.具有標準中心距的標準齒輪傳動具有哪些特點？14.當一對齒輪的實際安裝中心距與標準中心距有誤差時，分度圓半徑、傳動比、徑向間隙、齒側間隙、節(jié)圓、嚙合角、重合度等參數(shù)有何變化？15.試證明如下重要公式：a’cosα’=acosα16.試說明如下等式中每一步的含義：17.一對齒輪無側隙嚙合的條件是什么？一對標準齒輪無側隙嚙合時，有何重要特點？18.齒輪齒條傳動有何特點？19.為什么說仿形法加工所得齒輪的精度要比范成法加工齒輪的精度要低？20.用插齒機加工齒輪需要幾種運動？而用滾齒機加工齒輪又需要幾種運動？21.用范成法加工標準齒輪時，為了避免根切，有最小齒數(shù)的限制。用仿形法加工標準齒輪時，是否也有同樣的問題？22.用范成法加工齒輪產(chǎn)生根切的幾何條件是什么？為避免根切，有哪兩種實際可行的措施？23.齒輪范成法加工時刀具的運動與輪坯的運動有何關系？24.(a)、(b)、(c)圖示為刀具與輪坯的相對位置，試用作圖法判斷是否產(chǎn)生根切？這樣加工得到齒輪各是什么齒輪？26.變位齒輪的幾何尺寸哪些有變化？哪些不變？25.齒輪為什么要變位？何謂最小變位系數(shù)xmin？變位系數(shù)的最大值也要受限制嗎？27.是否可以認為：凡是變位系數(shù)x＝0的齒輪，就是標準齒輪？28.試證明斜齒輪的法面壓力角αn、端面壓力角αt、與基圓螺旋角βb之間有如下關系：sinαn=sinαtcosβb。29.為什么斜齒輪的標準參數(shù)要規(guī)定在法面上，而其幾何尺寸卻要按端面來計算？30.什么是斜齒輪的當量齒輪？為什么要提出當量齒輪的概念？如何計算當量齒數(shù)？31.斜齒輪機構的基本參數(shù)、正確嚙合條件和重合度有何特點？斜齒輪機構有哪些優(yōu)缺點？32.如果齒輪傳動的設計中心距不等于標準中心距，可以用哪些方法來滿足中心距的要求？33.圓錐齒輪的齒廓曲線是如何形成的？為什么要引入背錐的概念？34.圓錐齒輪的標準參數(shù)規(guī)定在何處？為什么？35.何謂圓錐齒輪的當量齒輪？為什么要提出當量齒輪的概念？如何計算當量齒數(shù)？36.兩軸線夾角∑＝90°的圓錐齒輪傳動，其傳動比計算有何特點？1.何謂定軸輪系？何謂周轉輪系？它們有何區(qū)別？第5章輪系2.何謂基本周轉輪系？它有何特點？3.何謂行星輪系？何謂差動輪系？它們有何區(qū)別？4.何謂轉化輪系？它與原來的輪系有何聯(lián)系與區(qū)別？為什么要引進此概念？5.輪系傳動比的正負表示什么意思？這種表示方法的適用范圍如何？6.既然輪系中的過橋齒輪不影響輪系的傳動比大小，為什么要采用過橋齒輪？8.周轉輪系傳動比計算的一般公式如何？具體應用時應注意什么問題？9.如何計算復合輪系的傳動比？10.在工程上，輪系有何功用？試舉例說明。7.在計算轉化輪系的傳動比iH1n時，方程右邊的齒數(shù)比一定要考慮正負號，這是為什么？11.常用的少齒差傳動有哪些類型？其工作原理如何？3.槽輪機構有哪些類型？結合參觀舉例說明其應用。4.槽輪的槽數(shù)最少為幾個？什么情況下才采用多圓銷的撥盤？圓銷的個數(shù)是否可以任意選??？為什么？5.槽輪機構上的鎖止弧有何用處？第6章間歇運動機構2.棘輪的齒形如何確定？為使工作時棘爪不從棘輪齒面上滑脫，設計時應滿足什么要求？6.運動系數(shù)與槽輪的槽數(shù)以及圓銷個數(shù)有何關系？7.