机械设计复习题

1.机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息，以代替或减轻人的体力和脑力劳动。

2.只能传递运动和力的具有一定约束的物体系统称为机构。

从功能上看，机构和机器的根本区别在与机构的主要功能是传递运动和力，而机器的主要功能除传递运动和力外，还能完成能量、物料和信息的变换与传递。

因此，一般来说，机构是机器的重要组成部分。

机器包括一个或若干个机构。

3.机构一般由刚体组成。

常用机构有连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和间歇运动机构。

4.机构中的运动单元称为构件。

构件具有独立的运动特性，他是运动的单元。

组成机器的不可拆卸的基本单元称为机械零件，零件则是制造单元。

5.对于一套协同工作且完成共同任务的零件组合，通常称为部件。

6.机构的主要作用之一是传递和变换运动。

若组成机构的所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动，则称该机构为平面机构，否则为空间机构。

7.任何一个构件在空间自由运动时皆有6个自由度，它可表达为在直角坐标系内沿着三个坐标轴的移动和绕三个坐标轴的转动。

而对于一个做平面运动的构件，则只有3个自由度。

构件失去的自由度与它收到的约束条件数相等。

8.使两构件直接接触而又彼此有一定的相对运动的联结称为运动副。

运动副分为低副和高副。

两构件之间通过面接触形成的运动副称为低副，根据他们之间的相对运动是转动还是移动，又可分为转动副和移动副。

若组成的运动副的两构件之间只能绕某一轴线做相对运动，这种运动副称为转动副。

…只能绕某一轴线作相对直线运动，是移动副。

两构件之间通过点或线接触组成的运动副称为高副。

9.组成机构的构件，根据运动副性质可分为三类：固定构件（机架）、主动件（原动件）、从动件。

10.平面机构的自由度就是该机构中各构件相对于机架所具有的独立运动的数目。

11.在平面机构中每个平面低副引入2个约束，使构件失去2个自由度，保留一个自由度；而每个平面的高副引入一个约束，使构件失去一个自由度，保留2个自由度。

F=3n-2PL-PH，F﹥0，其中PL是低副个数，PH是高副个数，n是可动构件。

构件系统的自由度必须大于零，且原动件数与自由度必须相等。

12.构件之间只有低副连接的机构称为连杆机构。

具有四个构件的低副机构称为四杆机构。

构件间用四个转动副相连的平面四杆机构，称为铰链四杆机构。

13.平面连杆机构的特点：由于连杆机构的构件间用低副连接，接触表面为平面或圆柱面，因而压强小，便于润滑，磨损较小，寿命较长，适用传递较大动力；同时易于制造，能获得较高的运动精度；此外由于构件多为杆状，能做成较长的杆，可用作实现远距离的操纵控制；连杆机构也能实现比较复杂的运动，故常用来实现某些预定的运动规律和已给定的轨迹。

14.铰链四杆机构可分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。

（为克服其运动的不确定现象，可采用辅助曲柄或错列机构来解决）。

15.铰链四杆机构有曲柄的条件：①连架杆和机架中必有一杆为最短杆②最短杆和最长杆之和应小于或等于其他两杆长度之和。

（格拉肖夫判别式）不满足的只能为双摇杆机构。

16.结论：不满足格拉肖夫判别式的铰链丝杆机构，任何杆为机架时皆为双摇杆机构；满足的，当以最短杆的相邻杆为机架时，必为曲柄摇杆机构；当以最短杆为机架时，必为双曲柄机构；当以最短杆的对面杆为机架（最短杆是连杆时），必为双摇杆机构。

17.某些连杆机构中，当主动件（一般为曲柄）等速转动时，从动件具有急回性质。

机构急回特性的相对程度用行程速度变化系数K来表示，θ=180ºK-1/K+1由此式可知，机构的急回速度取决于极位夹角θ的大小。

θ越大，K越大，机构的急回程度也越大。

机构运动的平稳性就越差。

一般1≤K≤2.18.连杆机构输出件具有急回特性的条件为：①输入件等速整周运动②输出件往复运动③极为夹角θ﹥0º19.压力角：从动件上某点所受作用力的方向与其速度方向间所夹的锐角、在实际应用中，为度量方便起见，常用压力角的余角γ，来衡量机构传力性能的好坏，γ称为传动角。

显然γ值越大越好，理想情况为γ=90º。

20. α=90º，γ=0º时，机构的死点。

（用错位排列可解决）21.凸轮机构分类：①按凸轮形状分类：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮②按从动件的形状分类：尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件22.常用的从动件运动规律：以凸轮轮廓曲线的最小向径r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r0称为基圆半径；推程：从动件远离凸轮轴心的行程。

回程：从动件移向凸轮轴心的行程。

推程运动角、回程运动角、远休止角、近休止角（等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐（余弦加速度）运动规律）23.当压力角越大时，则基圆半径越小，相应机构尺寸也越小。

推程：移动从动件【α】=30º，摆动从动件【α】=45º回程：因受力较小且无自锁问题，故许用压力角可取得大些，通常【α】=80º24.基圆半径的确定：基圆半径过小，会引起压力角过大；若超过许用压力角，机构效率降低，甚至会发生自锁。

因此，应考虑满足最大压力角小于许用值的要求。

25.间歇运动机构：棘轮机构、槽轮机构。

棘轮机构是步进机构，由棘轮、棘爪和机架组成。

常用的棘轮机构有齿式（单动式、双动式、可变向）棘轮机构（齿式棘轮机构的外缘或端面上具有刚性的轮齿）和摩擦式棘轮机构。

棘轮机构的特点：结构简单，改变转角大小方便，还可实现超越运动；但它传递动力不大，且传动平稳性差，因此只适用于转速不高，转角不大的低速传动，常用来实现机械的间歇送进、分度、制动和超越等运动。

槽轮机构也是步进机构，它由拨盘和槽轮、机架组成。

有2种方式外啮合槽轮机构和内啮合.. 槽轮机构的特点：结构简单、外形尺寸小、机械效率高，并且运动平稳。

将连续变速的旋转运动变为间接旋转作用。

槽数z常取4~826.带传动和链传动皆为挠性运动；带传动是由代鹤带轮组成的传递运动和动力的传动。

按工作原理分为摩擦型带传动和啮合型带传动；27.带传动的特点：①传动带具有良好的弹性，能缓冲和吸振，传动平稳，噪声小②过载时，带和带轮面间发生打滑，可防止其他零件损坏③带传动结构简单，制造、安装和维护均较方便④可用于中心距较大的两轴间的传动⑤带传动不能保证准确的传动比，对轴和轴承的压力较大，传动的效率低，带的寿命较短，传动的外廓尺寸较大。

需要张紧装置。

28.带传动的类型：平带、V带、多楔带、圆带。

平带的截面形状为扁平矩形，内表面为工作面。

多楔带是以平带为基体、内表面具有等距纵向楔的环形传动带，其工作面为楔的侧面，它主要用于传递效率较大而要求结构紧凑的场合。

圆带的横截面为圆形，只用于小功率传动，如缝纫机、仪器等。

带传动主要用于：两轴平行、转向相同的场合这种传动形式称为开口传动。

带与带轮接触弧所对中心角称为包角。

29.带传动工作原理：安装时带被张紧在带轮上，产生的初压力使带与带轮之间产生压力，主动轮转时，依靠摩擦力带动从动轮转动。

30.V带：普通V带、窄V带、宽V带。

V带制成无接头的环形。

在弯曲时，带中长度和宽度均不变的一层称为中性层，其宽度bp称为节宽。

Y型尺寸最小，只用于传递运动。

V带装在带轮上。

窄V带是一种新型V带，其截面高度和节宽之比为0.9。

带轮常用材料为铸铁。

速度更高时可采用铸钢，铝合金带轮和塑料带轮常用与小功率传动。

带轮由轮缘、轮毂和轮辐组成。

带轮的结构：实心式、腹板式、轮辐式。

31.打滑：在一定的初拉力Fo下，带与带轮间的摩擦力之总和有一极限值，当传递的圆周力超过极限摩擦力总和时，带将沿带轮表面全面滑动，这种现象称为打滑。

32.带传动的应力分析：①由拉力产生的拉应力（紧拉边应力和松拉边应力）σ1=F1/A σ2=F2/A ②由离心力产生的拉应力σc③弯曲应力σb 最大应力发生在紧边和小轮接触处，其值为σmax=σ1+σc+σb1，为保证带具有足够的疲劳寿命，应满足：σmax≤【σ】，【σ】为带的许用应力。

33.弹性滑动：由于带的弹性变形而引起带与带轮面间的局部相对滑动。

随着紧松边拉力差的增大，带的弹性滑动区域扩展至带与带轮的整个接触面时，即发生打滑。

而打滑是由于过载引起的，是可以避免的。

34.带传动的张紧：常采用调整中心距的张紧方法，把装有带轮的电机安装在滑道上或摆动底座上，通过调整螺钉或调整螺母，即可达到张紧目的。

当中心距不能再调整时，可采用张紧轮装置。

35.带传动的主要失效形式为带在带轮上打滑和疲劳破坏，所以带传动的设计准则是：保证带在工作中不打滑，同时具有足够的疲劳强度和一定的使用寿命。

36.链传动由主动轮、从动轮、进而套在链轮上的链条组成，它依靠链节链轮齿的啮合来传递运动和动力。

传动链主要有滚子链和齿形链。

37.为减轻重量和使链板各截面强度接近相等，链板制成8字形。

链条各元件的材料为经处理的碳素钢或合金钢。

38.多边形效应：由于多边形啮合传动而引起传动速度不均性称为多边形效应。

39.链传动的布置：链传动两轴线应平行，两端面应共面。

两链条轴线连线为水平布置或倾斜布置时，均应使紧边在上，松边在下，以避免松边下垂量增大后，链条和链轮卡死。

倾斜布置时，应使倾角φ小于45º。

当传动作铅垂布置时，链下垂量增大后，下链轮与链的啮合齿数减少，使传动能力降低，此时可调整中心距或采用张紧装置。

40.链传动的润滑：人工给油、滴油润滑、油浴润滑、飞溅润滑、压力润滑。

41.齿轮传动特点：瞬时传动比恒定；传动效率高；寿命长；结构紧凑；但由于它的制造和安装精度要求较高，故制造工艺复杂，成本较高。

广泛用于传递人日两轴或多轴之间的运动和动力。

42.分类：⑴平面齿轮传动（两轴平行的齿轮传动）：直齿圆柱齿轮传动（外啮合、内啮合、齿轮齿条）、平行轴斜齿圆柱齿轮传动（…）、人字齿轮传动⑵空间齿轮传动：圆锥齿轮传动、交错轴斜齿轮传动、蜗杆传动、准双曲面齿轮传动。

另外还有渐开线齿轮、圆弧齿轮及摆线齿轮。

还有开式传动、半开式传动、闭式传动。

43.对齿轮传动的要求：传动准确、平稳；承载能力强。

44.齿廓啮合基本定律：互相啮合传动的一对齿轮，在任一瞬时的传动比等于该瞬时两轮连心线被其啮合齿廓接触点的公法线所分割的两线段长度之比。

由此可知，满足顶传动比的齿廓形状必须符合：不论两齿廓在哪一点接触，过接触点的两齿廓公法线必须与两轮连心线交于一点。

一对齿轮可视为两轮节圆做纯滚动，其出动比等于两轮节圆半径的反比。

一对能满足齿廓啮合基本定律的齿廓曲线称为共轭齿廓。

45渐开线：.当一直线在圆周上做纯滚动时，该直线上任一点的轨迹称为该圆的渐开线。

这个圆称为渐开线的基圆，该直线称为渐开线的发生线。

46.渐开线的性质：①发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长；②渐开线上任一点的法线均与其基圆相切，切与基圆的直线必为渐开线上一点的直线③渐开线上各点的压力角大小不等，离基圆越远的点的压力角越大④渐开线的形状取决于基圆的大小⑤基圆内无渐开线47.渐开线齿廓满足定传动比要求，即i12=ω1/ω2=常数；48.渐开线齿廓啮合的特点：①渐开线齿廓间正压力方向的不变性②渐开线齿廓的中心距可分性。