機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)復(fù)習(xí)課件

掌握機(jī)器、機(jī)構(gòu)和構(gòu)件和零件的區(qū)別與聯(lián)系緒論機(jī)械1、機(jī)器：除傳遞運(yùn)動和力外，還具有變換或傳遞能量、物料、信息的功能；2、機(jī)構(gòu)：是一個構(gòu)件系統(tǒng)，只用于傳遞運(yùn)動和力；3、構(gòu)件：是運(yùn)動的單元，可以是單一的整體，也可以是由幾個零件組成的剛性結(jié)構(gòu)。這些零件之間沒有相對運(yùn)動，構(gòu)成一個運(yùn)動單元。4、零件：是制造的單元，分為通用零件和專用零件。它們之間的關(guān)系：零件構(gòu)件機(jī)構(gòu)機(jī)器第1章平面機(jī)構(gòu)的自由度和速度分析1、運(yùn)動副（兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運(yùn)動的連接稱為運(yùn)動副）按運(yùn)動副元素分有：①低副－面接觸，應(yīng)力低：轉(zhuǎn)動副和移動副。②高副－點(diǎn)、線接觸，應(yīng)力高。2、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制3、平面機(jī)構(gòu)自由度的計算（構(gòu)件相對于參考系的獨(dú)立運(yùn)動稱為自由度）①機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件為：自由度＝原動件數(shù)。②計算公式：

F=3n－2PL–Ph③計算自由度注意事項(xiàng)：(需指明)（1）復(fù)合鉸鏈：鏈接處有m個構(gòu)件（包括機(jī)架）,則有m－1轉(zhuǎn)動副。（2）局部自由度：出現(xiàn)在加裝滾子的場合，計算時將滾子與從動件看作一體。（3）虛約束：某些約束對機(jī)構(gòu)自由度的影響是重復(fù)的。4、速度瞬心及其在機(jī)構(gòu)速度分析中的應(yīng)用（1）定義：構(gòu)件2相對于構(gòu)件1作平面運(yùn)動，在任意時刻，其相對運(yùn)動都可以看作是繞某一重合點(diǎn)的運(yùn)動，該重合點(diǎn)簡稱為瞬心。因此，速度瞬心是兩構(gòu)件相對速度為零的重合點(diǎn)，瞬時絕對速度相同的重合點(diǎn)。若兩構(gòu)件其中之一為靜止，則稱為絕對速度瞬心，兩構(gòu)件都是運(yùn)動的，則稱為相對速度瞬心。（2）機(jī)構(gòu)速度瞬心數(shù)目：若機(jī)構(gòu)中有n個構(gòu)件（包括機(jī)架），則N＝n(n-1)/2。（3）機(jī)構(gòu)瞬心位置的確定：①直接觀察法：②三心定律：三個彼此作平面運(yùn)動的構(gòu)件共有三個瞬心，且它們位于同一條直線上。*******兩構(gòu)件的角速度與其絕對速度瞬心至相對速度瞬心的距離成反比。*******2、平面四桿機(jī)構(gòu)的主要工作特性(一)曲柄存在的條件（歸納）：

必須滿足桿長條件：最長桿與最短桿的長度之和應(yīng)≤其他兩桿長度之和。

機(jī)架的選取：（1）若取最短構(gòu)件為機(jī)架，則得雙曲柄機(jī)構(gòu)；（2）取最短構(gòu)件的任意鄰邊為機(jī)架，則得曲柄搖桿構(gòu)；（3）若取最短構(gòu)件的對邊為機(jī)架，則得雙搖桿機(jī)構(gòu)。1、雙曲柄機(jī)構(gòu)2、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)3、4雙搖桿機(jī)構(gòu)ABCD（二）急回特性在曲柄搖桿中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時，搖桿位于兩個極限位置，簡稱極位。當(dāng)曲柄以ω逆時針轉(zhuǎn)過180°+θ時，搖桿從C1D位置擺到C2D。所花時間為t1,平均速度為V1,那么有：B1C1ADθ180°＋θωC2B2此兩處曲柄之間的夾角θ

稱為極位夾角。αFγF’F”（三）壓力角和傳動角壓力角：從動件驅(qū)動力F與力作用點(diǎn)絕對速度之間所夾銳角。ABCDCDBAFF”F’γ壓力角的余角稱為傳動角，可用γ的大小來表示機(jī)構(gòu)傳動力性能的好壞,壓力角越小，傳動角越大，機(jī)構(gòu)傳力性能越好。F（四）機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置搖桿為主動件，且連桿與曲柄兩次共線時，有：此時機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動.稱此位置為：“死點(diǎn)”γ＝0γ＝0Fγ＝0二、從動件常用運(yùn)動規(guī)律1、等速運(yùn)動（一次多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律）：產(chǎn)生剛性沖擊2、等加速等減速運(yùn)動（二次多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律）：產(chǎn)生柔性沖擊3、簡諧運(yùn)動（余弦加速度運(yùn)動）：柔性沖擊4、正弦加速度運(yùn)動（擺線運(yùn)動）：無沖擊沖擊類型的判斷：（1）剛性沖擊：加速度由0變?yōu)闊o窮大或由無窮大變?yōu)?（2）柔性沖擊：加速度由0變?yōu)橛邢拗祷蛴捎邢拗底優(yōu)?（3）無沖擊：加速度由0逐漸變化或逐漸變?yōu)?三、凸輪廓線設(shè)計方法的基本原理（反轉(zhuǎn)原理）tgα

=s+r20

-e2ds/dδ

±e四.凸輪壓力角的計算基圓半徑越小，壓力角越大。1漸開線及漸開線齒廓（1）漸開線的形成和特性―條直線在圓上作純滾動時，直線上任一點(diǎn)的軌跡（2）漸開線的特性BK－發(fā)生線，①

AB=BK;tt發(fā)生線Bk基圓OArkθk基圓－rbθk－AK段的展角漸開線rb第4章齒輪機(jī)構(gòu)齒輪傳動的特點(diǎn)：齒輪傳動是嚙合傳動，且由于其兩輪中心連線與兩基圓的內(nèi)公切線相交為一定點(diǎn)，所以其平均傳動比和瞬時傳動比都是恒定的。

rbOpn齒頂圓－

da、ra齒根圓－

df、rf齒厚－

sk

任意圓上的弧長齒槽寬－

ek

弧長齒距（相鄰兩齒同側(cè)圓弧長）－

pk=sk+ek齒頂高h(yuǎn)a齒根高

hf齒全高

h=ha+hf齒寬－

BhahfhBpra分度圓－－人為規(guī)定的計算基準(zhǔn)圓表示符號：

d、r、s、e，p=s+e法向齒距（相鄰兩齒同側(cè)齒廓沿公法線上的距離圓弧長）－

pnseskek=pbpbrfrpk2

漸開線齒輪的各部分名稱及標(biāo)準(zhǔn)齒輪的尺寸模數(shù)是輪齒抗彎能力的重要標(biāo)志。rb2r2O2rb1r1O1ω1ω2PN1N2B2B1pb2pb1（1）正確嚙合條件m1=m2，α1=α2一對漸開線齒輪的正確嚙合條件是它們模數(shù)和壓力角應(yīng)分別相等。3漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動特別注意：▲分度圓和壓力角是單個齒輪就有的；

▲節(jié)圓和嚙合角是兩個齒輪嚙合后才出現(xiàn)的。pb（4）連續(xù)傳動條件為保證連續(xù)傳動，要求：實(shí)際嚙合線段B1B2≥pb(齒輪的法向齒距)，定義:ε=B1B2/pb

為一對齒輪的重合度一對齒輪的連續(xù)傳動條件是：即：B1B2/pb≥1ε≥1

采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪，總是有：ε≥1故不必驗(yàn)算。O1N2N1KO2ω2ω1B1B2rb2rb2單齒嚙合區(qū)雙齒嚙合區(qū)雙齒嚙合區(qū)εα=

1.45B1B2=εαPb

=

1.45Pb第一對齒在B2點(diǎn)進(jìn)入嚙合第一對齒從B2運(yùn)動到B3點(diǎn)時；第一對齒從B3運(yùn)動到B1點(diǎn)時；第一對齒在B1點(diǎn)脫離嚙合后；只有第二對齒處于嚙合狀態(tài)。當(dāng)?shù)诙X從B4點(diǎn)運(yùn)動到B3點(diǎn)時；第三對正好在B2點(diǎn)進(jìn)入嚙合。開始一個新的循環(huán)。2單齒嚙合區(qū)長度：

L1＝εαPb－2(εα－1)Pb

＝(2－εα)Pb

雙齒嚙合區(qū)長度：

L2＝2(εα－1)Pb

2第二對齒在B2點(diǎn)恰好進(jìn)入嚙合。第二對齒從B2運(yùn)動到B4點(diǎn)時。1N2N1P1B31B1B41.45PbPbPb0.45Pb0.45Pb0.55PbB2234切齒方法按其原理可分為成形法和范成法兩類。5標(biāo)準(zhǔn)齒輪最小根切齒數(shù)為17。與n1轉(zhuǎn)向相反5-8第6章間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)：主動件連續(xù)運(yùn)動，從動件作周期性時動、時停運(yùn)動的結(jié)構(gòu)稱為間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)。例如：棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)。大徑d(D)也稱為公稱直徑，如M10，M30等等（與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相重合的假象圓柱體的直徑）二、螺紋的主要參數(shù)小徑d1(D1)：螺栓連接的計算主要是確定螺紋小徑。中徑d2(D2)（截得溝槽和凸起寬度相等）螺距P（相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離）n為螺旋線數(shù)導(dǎo)程S（同一螺旋線）螺紋升角（在中徑圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面夾角）牙型角(相鄰兩側(cè)邊夾角)牙側(cè)角β(側(cè)邊與軸線垂線夾角)對于對稱牙型d(D)d1

(D1)d2

(D2)Pψαββ四、螺紋連接的類型1、螺栓連接：普通螺栓連接：螺栓與孔之間有間隙，應(yīng)用廣泛鉸制孔用螺栓連接：螺桿外徑與螺栓孔的內(nèi)徑基本尺寸相同。承受較大橫向載荷2、螺釘連接：螺釘直接旋入被連接件的螺紋孔中，省去螺母，被連接件之一較厚且不經(jīng)常拆卸，以免被連接件的螺紋被磨損而使連接失效。3、雙頭螺柱連接：被連接件之一較厚且經(jīng)常拆卸4、緊定螺釘連接：定位并能傳遞較小載荷5、其它地腳螺栓連接；吊環(huán)螺栓連接；T型槽螺栓連接五、預(yù)緊：使連接在承受工作載荷之前，預(yù)先受到力作用的過程六、螺紋連接的防松2、螺紋連接防松的方法按工作原理可分為1）摩擦防松：如加兩個對頂螺母2）機(jī)械防松

3）其它：破壞螺紋副關(guān)系（鉚沖；粘接）1、實(shí)質(zhì)：限制螺旋副的相對轉(zhuǎn)動七、螺栓連接的強(qiáng)度計算1、受橫向載荷的螺栓：可采用鉸制孔用螺栓來代替普通螺栓連接。2、受軸向載荷的螺栓：螺栓總的拉伸載荷為工作載荷加殘余預(yù)緊力Fa=FE+FR殘余預(yù)緊力3、殘余預(yù)緊力應(yīng)大于零八、平鍵、半圓鍵和花鍵的兩側(cè)面為工作面；楔鍵的上下面為工作面。第11章齒輪傳動一、輪齒的失效形式1、輪齒折斷：一般發(fā)生在齒根部位。2、齒面點(diǎn)蝕：首先出現(xiàn)在齒根表面靠近節(jié)線處，開式傳動中，一般看不到點(diǎn)蝕現(xiàn)象。3、齒面膠合4、齒面磨損5、齒面塑性變形二、設(shè)計準(zhǔn)則閉式傳動：按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計算。開式傳動：按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計算，考慮磨損的影響,適當(dāng)增大模數(shù)（10～15%）。三、輪齒彎曲強(qiáng)度計算危險截面的確定：30度切線法四、齒輪的構(gòu)造：齒輪軸：（當(dāng)齒根圓直徑與軸徑接近時，可以將齒輪和軸做成一體）、圓盤式（腹板式）：（齒頂圓直徑小于等于500mm的齒輪可采用腹板式結(jié)構(gòu)）、輪輻式：（頂圓直徑大于等于400mm時，常采用輪輻式結(jié)構(gòu)）第13章帶傳動和鏈傳動二、帶傳動的張緊：調(diào)節(jié)中心距或加張緊輪。一、帶傳動的特點(diǎn)：

帶傳動由于是靠摩擦來傳遞運(yùn)動和動力，且存在彈性滑動，所以其瞬時傳動比和平均傳動比都不恒定。三、影響帶有效拉力的因素有：（1）緊邊拉力F1（2）小輪包角（3）摩擦系數(shù)四、帶的應(yīng)力分析1、緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力2、離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力3、彎曲應(yīng)力。最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊與小輪的接觸處。五、帶的彈性滑動（由于材料的彈性變形而產(chǎn)生的滑動）:帶繞過主動輪時，帶速落后于主動輪的速度；繞過從動輪相反。彈性滑動不可避免，打滑應(yīng)當(dāng)避免。六、帶輪結(jié)構(gòu)：實(shí)心式（直徑較?。?、腹板式（中等直徑）和輪輻式（直徑大于350mm）。七、鏈傳動的特點(diǎn)：鏈傳動由于存在多邊形效應(yīng)，所以其瞬時傳動比不恒定，由于是嚙合傳動，其平均傳動比是恒定的。

P209例13-1第14章軸一