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第8章 回转件的平衡8.1 复习笔记一、回转件平衡的目的机械中有许多构件是绕固定轴线回转的，这类作回转运动的构件称为回转件（或称转子）。
1．不平衡的原因由于回转件的结构不对称、材质不均匀或是制造不准确等因素，使回转件在转动时产生离心力系的不平衡，使离心力系的合力和合力偶矩不等于零。
2．不平衡的危害（1）在运动副中产生附加的动压力，从而增大构件中的内应力和运动副中的摩擦，加剧运动副的磨损，降低机械效率和使用寿命；（2）使机械产生周期性振动，降低工作可靠性和精度、零件材料的疲劳损坏以及令人厌倦的噪声。
3．回转件平衡的目的调整回转件的质量分布，使转子工作时的离心力达到平衡，以消除附加动压力，尽可能减轻有害振动，改善机构工作性能。
二、回转件的平衡计算根据组成回转件各质量的不同分布，可分两种情况。
1．质量分布在同一回转面内轴向尺寸很小的回转件（B/D ＜0.2），将其质量看作是分布在同一平面内，如风扇叶轮、飞轮、砂轮等。
对于这类转子，利用在刚性转子上重心的另一侧加上一定的质量，或在重心同侧去掉一些质量，使质心位置落在回转轴线上，从而使离心惯性力达到平衡，即平衡条件为：b 0=+∑=i F F F式中，F 、b F 、i F ∑分别表示总离心力、平衡质量的离心力、原有质量的离心力。
写成质径积的形式为：b b 0=+∑=i i me m r m r特点：若重心不在回转轴线上，则在静止状态下，无论其重心初始在何位置，最终都会落在轴线的铅垂线的下方，这种不平衡现象在静止状态下就能表现出来，故称为静平衡。
静平衡的条件：分布于回转件上各个质量的质径积的向量和为零，即：b b 0+∑=i i m r m r2．质量分布不在同一回转面内 对于轴向尺寸较大(B/D ≥0.2)的回转件，如内燃机中的曲轴和凸轮轴、电机转子、机床主轴等，其质量的分布不能再近似地认为是位于同一回转面内，而应看作分布在垂直于轴线的许多互相平行的回转平面内，离心惯性力将形成一个不汇交空间力系，因此必须使各质量产生的离心力的合力和合力偶都等于零，才能达到平衡，即平衡条件为：0F ∑= 0M ∑=平衡方法：对于动不平衡的转子，无论其具有多少个偏心质量以及分布在多少个回转平面内，只要将各不平衡质量产生的惯性力分别分解到两个选定的平衡基面内，则动平衡即转化为在两平衡基面内的静平衡计算问题。
第一章机器是人为实物的组合体，具有确定的机械运动可以用来转换能完成有用功或处理信息，以代替或减轻人的劳动机构：人为实物的组合体，具有确定的机械运动，可以用来传递和转换运动机械:机器和机构的总称。
第二章高副－点、线接触，应力高。
低副－面接触，应力低自由度计算公式：F=3n－(2P L +P h )=原动件数注意：1、复合铰链－－两个以上的构件在同一处以转动副相联。
2、局部自由度构件局部运动所产生的自由度。
出现在加装滚子的场合，计算时应去掉Fp。
3.虚约束－－对机构的运动实际不起作用的约束。
计算自由度时应去掉虚约束。
出现虚约束的场合：1.两构件联接前后，联接点的轨迹重合如平行四边形机构，2.两构件构成多个移动副，且导路平行3.两构件构成多个转动副，且同轴4.运动时，两构件上的两点距离始终不变5.对运动不起作用的对称部分。
如多个行星轮。
6.两构件构成高副，两处接触，且法线重合。
第三章第一节称K为行程速比系数。
只要θ≠0 ，就有K>1，极位夹角越大K越大急回特性越明显。
PPT10、11、12、13、14、15急回特性、压力角和传动角、死点位置压力角：从动件驱动力与力的作用点绝对速度之间所夹锐角传动角：压力角的余角，压力角越大传动性能越好。
压力角的最值出现在主动件与机架共线处。
机构的传动角一般在运动链最终一个从动件上度量。
死点位置：摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，有传动角为零，此时机构不能运动。
避免措施：两组机构错开排列，如火车轮机构;靠飞轮的惯性（如内燃机、缝纫机等）。
也可以利用死点进行工作：飞机起落架、钻夹具等。
第二节：有整转副的条件1、最短杆和最长杆之和小于或等于其余两杆之和2、整转副是由最短杆与其临边组成a、取最短杆为机架是，机架上有两个整转副得双曲柄机构b、取最短杆的临边为机架时，机架上有一个整转副，得曲柄摇杆机构。
C、取最短杆的对边为机架时，机架上没有整转副，得双摇杆机构。
如果机构中最短杆与最长杆之和大于其余两杆之和则机构中不存在整转副，无论取哪个构件作为机架都只能得到双摇杆机构。
第6章 间歇运动机构6.1 复习笔记主动件连续运动（连续转动或连续往复运动）时，从动件做周期性时动、时停运动的机构成为间歇运动机构。
一、棘轮机构如图6-1所示，机构是由棘轮2、棘爪3、主动摆杆和机架组成的。
运动原理：主动棘爪作往复摆动，从动棘轮作单向间歇转动。
优点：结构简单、制造方便、运动可靠、棘轮轴每次转过角度的大小可以在较大范围内调节。
缺点：工作时有较大的冲击和噪音，运动精度较差。
因此棘轮机构适用于速度较低和载荷不大的场合。
棘轮机构按结构形式分：齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构；按啮合方式分：外啮合棘轮机构和内啮合机构；按运动形式分：单动式棘轮机构、双动式棘轮结构和双向式棘轮机构。
图6-1 棘轮机构1．棘爪工作条件在工作行程中，为了使棘爪能顺利进入棘轮的齿底，应满足：90αϕ>︒+-∑其中，α为棘齿的倾斜角，ϕ为摩擦角，∑为棘爪轴心和棘轮轴心与棘轮齿顶点的连线之间的夹角。
为了使传递相同的转矩时棘爪受力最小，一般取90∑=︒，为保证棘轮正常工作，使棘爪啮紧齿根，则有：αϕ>2．棘轮、棘爪的几何尺寸计算选定齿数z 和确定模数m 之后，棘轮和棘爪的主要几何尺寸计算公式如下： 顶圆直径 D m z =；齿高 0.75h m =；齿顶厚 a m =； 齿槽夹角6055θ=︒︒或；棘爪长度 2=L m π。
二、槽轮机构如图6-2中所示，该机构是由带圆销的主动拨盘1、带有径向槽的从动槽轮2以及机架组成的。
其中，拨盘和槽轮上都有锁止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧都是起锁定作用。
工作特点：拨盘连续回转，当两锁止弧接触时，槽轮静止；反之槽轮运动，实现了将连续回转变换为间歇转动。
特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳地、间歇地进行转位。
因槽轮运动过程中角速度有变化，存在柔性冲击，因此不适合高速运动场合。
图6-2 槽轮机构运动特性系数τ：槽轮每次运动的时间m t 对主动构件回转一周的时间t 之比，有：m 2=2-=t z t zτ 其中，z 为槽数，是槽轮机构的主要参数。
《机械设计基础》重点总结机械设计基础是一门研究机械中常用机构和通用零部件工作原理、结构特点、设计方法以及机械传动系统设计的学科。
它是机械工程类专业的重要基础课程，对于我们理解和掌握机械系统的设计与应用具有重要意义。
下面我将为大家总结这门课程的重点内容。
一、平面机构的结构分析1、运动副及其分类运动副是指两构件直接接触并能产生相对运动的活动连接。
根据接触形式的不同，运动副分为低副和高副。
低副包括转动副和移动副，高副则包括齿轮副、凸轮副等。
2、平面机构的运动简图用简单的线条和符号来表示机构的组成和运动情况的图形称为机构运动简图。
绘制机构运动简图时，要准确表示出各构件之间的相对运动关系和运动副的类型。
3、平面机构的自由度计算自由度是指机构具有独立运动的数目。
平面机构的自由度计算公式为：F ＝ 3n 2PL PH，其中 n 为活动构件的数目，PL 为低副的数目，PH 为高副的数目。
机构具有确定运动的条件是自由度等于原动件的数目。
二、平面连杆机构1、铰链四杆机构的基本类型铰链四杆机构包括曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。
其类型取决于各杆的长度关系和机架的选择。
2、铰链四杆机构的演化形式通过改变构件的形状、相对长度以及运动副的尺寸等，可以将铰链四杆机构演化成曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构和定块机构等。
3、平面连杆机构的运动特性包括急回特性、压力角和传动角等。
急回特性可以提高工作效率，压力角越小、传动角越大，机构的传动性能越好。
三、凸轮机构1、凸轮机构的类型按凸轮的形状可分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮；按从动件的端部形状可分为尖顶从动件、滚子从动件和平底从动件。
2、凸轮机构的运动规律常用的运动规律有等速运动规律、等加速等减速运动规律、余弦加速度运动规律和正弦加速度运动规律等。
不同的运动规律适用于不同的工作场合。
3、凸轮机构的设计设计凸轮机构时，需要根据工作要求确定凸轮的基圆半径、滚子半径、从动件的行程和运动规律等参数。
《机械设计基础》课程重点总结绪论零件是制造的单元，构件是运动的单元，一部机器可包含一个或若干个机构，同一个机构可以组成不同的机器。
第一章平面机构的自由度和速度分析1.所有构件都在相互平行的平面内运动的机构称为平面机构；2.两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。
两构件通过面接触组成的运动副称为低副，平面机构中的低副有移动副和转动副。
两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副；3.绘制平面机构运动简图；4.机构自由度F=3n-2P l-P h,原动件数小于机构自由度，机构不具有确定的相对运动；原动件数大于机构自由度，机构中最弱的构件必将损坏；机构自由度等于零的构件组合，它的各构件之间不可能产生相对运动；5.计算平面机构自由度的注意事项：（1）复合铰链（图1-13）（2）局部自由度：凸轮小滚子焊为一体（3）虚约束（4）两个构件构成多个平面高副，各接触点的公共法线彼此重合时只算一个高副，各接触点的公共法线彼此不重合时相当于两个高副或一个低副，而不是虚约束；6.自由度的计算步骤要全：1）指出复合铰链、虚约束和局部自由度2）指出活动构件、低副、高副3）计算自由度4）指出构件有没有确定的运动。
第二章平面连杆机构1.平面连杆机构是由若干构件用低副(转动副、移动副)连接组成的平面机构，又称平面低副机构；按所含移动副数目的不同，可分为：全转动副的铰链四杆机构、含一个移动副的四杆机构和含两个移动副的机构。
2.铰链四杆机构：机构的固定构件称为机架；与机架用转动副相连接的构件称为连架杆；不与机架直接相连的构件称为连杆；铰链四杆机构分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。
3.含一个移动副的四杆机构：曲柄滑块机构、转动导杆机构、摆动导杆机构、定块机构、摇块机构，及其相互之间的倒置。
4.铰链四杆机构有整转副的条件是最短杆和最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和；整转副是最短边及其邻边组成的；铰链四杆机构是否存在曲柄依据：1）取最短杆为机架时，机架上有两个整转副，故得双曲柄机构；2）取最短杆的邻边为机架时，机架上只有一个整转副，故得曲柄摇杆机构；3）取最短杆的对边为机架时，机架上没有整转副，故得双摇杆机构。
如果铰链四杆机构中的最短边和最长边长度之和大于其余两杆长度之和，则该机构中不存在整转副，无论取哪个构件作为机架都只能得到双摇杆机构。
5.极位角越大，机构的急回特性越明显。
急回运动特性可用行程速比系数K来表示：K=w2/w1=Ψ/t2/Ψ/t1=t1/t2=Ψ1/Ψ2=(180°+θ)/(180-θ)；作用在从动件上的驱动力与该力作用点绝对速度之间所夹的锐角叫做压力角，压力角是作为判断机构传力性能的重要标志；压力角的余角叫做传动角，压力角越小，传动角越大，机构传力性能越好；压力角越大，传动角越小，机构的传力性能越差，传动效率越低。
作图题：极位角和最小传动角的位置。
机构中的这种传动角为零的位置称为死点位置。
第三章凸轮机构1.凸轮机构的优点是：只需设计适当的齿轮轮廓，便可使从动件得到所需的运动规律，并且结构简单、紧凑，设计方便。
缺点是：凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易磨损，所以通常用于传力不大的控制机构。
2.凸轮机构的从动件做等速运动时，造成强烈刚性冲击；做简谐运动时造成柔性冲击；做正弦加速度运动时没有冲击。
3.基圆半径越小，压力角越大，传动角越小，有害分力越大，传动效率越低，当压力角达到一定的程度，有用分力连摩擦力也克服不了。
4.平底从动件凸轮压力角为定值。
第四章齿轮机构1.两轴交错的齿轮机构：涡轮蜗杆机构。
2.渐开线：把先缠在圆上，展开，线端的轨迹极为渐开线；渐开线上任意一点的法线均与基圆相切；渐开线齿廓上某点的法线，与齿廓上该点速度方向线之间的夹角为压力角。
3.一对齿轮的传动比等于两轮的转动速度之比，等于两轮角速度之比，等于两轮基圆半径的反比，等于两轮节圆半径的反比。
4.渐开线齿轮传动的可分性：一对渐开线齿轮制成之后，其基圆半径是不能改变的，即使两轮的中心距稍有改变，其角速度比仍保持原值不变。
5.齿轮各部分名称：齿根圆、基圆、分度圆、齿顶圆、齿厚、齿槽宽、齿距、齿宽、齿顶高、齿根高、全齿高。
6.齿轮所有的几何尺寸都用模数的倍数来表示，所以齿数相同的齿轮，模数越大，齿轮的尺寸越大，其承载能力也就越高。
D=mz;p=mPai;分度圆是具有标准模数和标准压力角（20°）的圆。
模数越大，p越大，齿轮越大，齿轮抗弯能力越强，所以，模数是齿轮抗弯能力的重要标志。
H=ha+hf;ha=mha*;hf=(ha*+c*)m;ha*=1.0;c*=0.25;da=d+2ha;df=d-2hf;db=d*cos20°；标准齿轮：分度圆上齿厚和齿槽宽相等，且齿顶高和齿根高均为标准值的齿轮称为标准齿轮。
6.渐开线齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角分别相等。
7.分度圆和压力角是单个齿轮所具有的，而节圆和啮合角是两个齿轮相互啮合时才出现的。
标准齿轮传动只有在分度圆和节圆重合时，压力角和啮合角才相等，否则，啮合角大于压力角。
8.实际啮合线段与两啮合点间距离之比称为重合度，因此，齿轮连续传动的条件是重合度大于等于1.重合度表示同时参加啮合的齿的对数，重合度越大，轮齿平均受力越小，传动越平稳。
9.斜齿轮左旋右旋判断方法。
10.一对斜齿轮正确啮合条件：模数相等，压力角相等，螺旋角大小相等方向相反（外啮合）。
11.斜齿轮的法向模数和端面模数之间的关系：m n=m t*cosβ;国际规定，斜齿轮的法向参数取为标注值，而端面参数为非标准值。
12.斜齿轮的优点：1）齿廓接触线是斜线，一对齿是逐渐进入啮合和逐渐脱离啮合的，故运转平稳，噪声小。
2）重合度大，并随齿宽和螺旋角的增大而增大，故承载能力高，运转平稳，适于高速传动。
3）斜齿轮不根切最少齿数小于直齿轮。
第五章轮系1.轮系可以分为定轴轮系和周转轮系。
转动时每个齿轮的几何轴线都是固定的，这种轮系称为定轴轮系。
至少有一个轮系的几何轴线绕另一个轮系的几何轴线转动的轮系，称为周转轮系。
2.涡轮蜗杆的左右手定则：左旋用左手，右旋用右手，四指弯曲的方向是蜗杆的旋转方向，拇指的反向是涡轮的转动方向。
3.定轴轮系传动比的数值等于各对啮合齿轮中所有从动轮齿数的乘积与所有主动轮齿数乘积之比。
4.一个周转轮系包括：一个系杆，系杆上的行星轮，和行星轮直接接触的所有太阳轮。
周转轮系及其传动比的计算。
5.复合轮系及其传动比。
第九章连接1.螺纹的主要几何参数：大径（公称直径）、小径、中径、螺距、导程、螺纹升角、牙型角、牙侧角。
2.牙侧角越大，自锁性越好，效率越低。
3.把牙型角等于60度的三角形米制螺纹称为普通螺纹，以大径为公称直径。
同一公称直径可以有多种螺距的螺纹，其中螺距最大的称为粗牙螺纹，其余都称为细牙螺纹。
公称直径相同时，细牙螺纹的自锁性能好，但不耐磨、易滑扣。
4.M24:粗牙普通螺纹，公称直径24，螺距3;M24×1.5:细牙普通螺纹，公称直径24，螺距1.5。
5.螺纹连接的防松：摩擦防松、机械防松、铆冲粘合防松。
对顶螺母属于摩擦放松。
6.螺栓的主要失效形式：1）螺栓杆拉断；2）螺纹的压溃和剪断；3）经常装拆时会因磨损而发生滑扣现象。
7.螺栓螺纹部分的强度条件。
螺栓的总拉伸荷载为：工作荷载和残余预紧力。
8.计算压油缸上的螺栓连接和螺栓的分布圆直径。
第十一章齿轮传动1.按照工作条件，齿轮传动可分为闭式传动和开式传动。
2.轮齿的失效形式主要有：齿轮折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形。
在一般闭式齿轮传动中，齿轮的主要是小型是齿面解除疲劳点蚀和轮齿弯曲疲劳折断。
齿根部分靠近节线处最易发生点蚀，故常取节点处的接触应力为计算依据。
一般仅有一对齿啮合，即荷载由一对齿承担。
对于开式齿轮，主要的失效形式有：齿面点蚀和齿轮的弯曲疲劳强度破坏。
3.热处理：钢在固体状态下被加热到一定温度，保温，不同的冷却方法，改变钢的组织结构，得到所需性能。
退火：放在空气中缓慢降温。
正火：空气中对流冷却。
淬火:放在水中或油中冷却。
4.直齿圆柱齿轮传动的作用力及其各力的方向：圆周力及其方向，径向力及其方向。
5.齿面接触应力的验算公式。
两轮的接触应力是作用力和反作用力，大小相等方向相反，但两轮的许用应力不同，因为两轮的材料和热处理方式不同，计算中取两轮中较小者。
6.设计圆柱齿轮时设计准则：1）对闭式软齿面齿轮传动，主要失效形式为齿面点蚀，按齿面接触强度进行设计，按齿根的弯曲强度进行校核；2）对闭式硬齿面齿轮传动，主要失效形式为轮齿弯曲疲劳强度破坏，按齿根的弯曲强度进行设计，按齿面的接触强度进行校核；3）对开式齿轮传动，主要失效形式为齿面磨损和轮齿弯曲疲劳强度破坏，按轮齿的弯曲疲劳强度进行设计，将计算的模数适当修正。
7.斜齿圆柱齿轮传动，各分力的方向如下：圆周力的方向在主动轮上与运动方向相反，在从动轮上与运动方向相同；径向力的方向对两轮都是指向各自的轴心；轴向力的方向可由齿轮的工作面受压来决定。
8.螺旋角增大，重合度增大，使传动平稳。
第十三章带传动1.带传动的优点是：1）适用于中心距较大的传动；2）带具有很好的挠性，可缓和冲击，吸收振动；3）过载时，带与带轮间出现打滑，打滑虽使运动失效，但可防止损坏其它零件；4）结构简单，成本低廉。
带传动的缺点是：1）传动的外廓尺寸较大；2）需要张紧装置；3）由于带的滑动，不能保证固定不变的传动比；4）带的寿命较短；5）传动效率较低。
2.若带所需传递的圆周力超过带与轮面键的极限摩擦力总和时，带与带轮将发生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。
由于材料的弹性变形而产生的滑动称为弹性滑动。
弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。
打滑是指由过载引起的全面滑动，应当避免。
弹性滑动是由紧、松边拉力差引起的，只要传递圆周力，出现紧边和松边，就一定会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可避免的。
3.在即将打滑时，紧边拉力和松边拉力之间的关系。
4.运转过程中，带经受变应力，最大应力发生在紧边与小轮的接触处。
最大应力=紧边与松边拉力产生的拉应力+离心力产生的拉应力+弯曲应力。
5.带在带轮上打滑和带发生疲劳损坏是带的主要失效形式。
带传动的设计准则是保证带不打滑及具有一定的疲劳寿命。
6.中心距不能过小的原因：中心距过小，带变短，带上应力变化次数增多，疲劳破坏加强。
V带两侧面的夹角小于40度，原因：V带在带轮上弯曲时，由于界面变形使其家教变小。
小轮直径不能过小的原因:只经过小，则带的弯曲应力变大，而导致带的寿命减短。
第十四章轴1.根据转矩性质而定的折合系数：对不变的转矩，其等于0.3；当转矩脉动变化时，其等于0.6；对于频繁正反转的轴，其为1.2.轴的结构设计改错题。
