机械设计基础第1章机械设计概论

a目录

第1章 机械设计概述 ................................. 1

第2章 摩擦、磨损及润滑概述 ......................... 3

第3章 平面机构的结构分析 ........................... 12

第4章 平面连杆机构 ................................. 16

第5章 凸轮机构 ..................................... 36

第6章 间歇运动机构 ................................. 46

第7章 螺纹连接与螺旋传动 ........................... 48

第8章 带传动 ....................................... 60

第9章 链传动 ....................................... 73

第10章 齿轮传动 ..................................... 80

第11章 蜗杆传动 ...................................... 112

第12章 齿轮系 ........................................ 124

第13章 机械传动设计 .................................. 131

第14章 轴和轴毂连接 .................................. 133

第15章 轴承 .......................................... 138

第16章 其他常用零、部件 .............................. 152

第一章 机械设计基础概论

一．机器的组成：

1. 按机器的各部分功能分析：机器由四大部分组成：动力部分，工作部分，传动部分，控制部分；

2. 按机器的构成分析：机器是由一个或几个机构和动力源组成。机构是由若干个构件通过可动联接（零件之间有相对运动的联接）面组成的具有确定运动的组合体。构件是由一个或若干个零件通过刚性联接而组成，它是运动的单元体。机械零件是加工的单元体。机器和机构统称为机械。

第二章 平面机构运动简图及自由度度

一．运动副：两构件直接接触并能产生相对运动的活联接称为运动副。分为高副和低副，高副：以点或线接触所形成的运动副称为高副，如凸轮副和齿轮副；低副：以面接触所形成的运动副称为低副，如转动副，移动副。

第二节．平面机构的自由度：一个自由构件在平面中，有三个自由度。沿X，Y轴移动和绕Z轴转动。

二．平面运动副对构件的约束：每个低副引入两个约束，每个高副引入一个约束。

三．平面机构的自由度：设一个平面机构有N个构件，其中必有一个构件为机架，故活动构件数为n,其中PL个低副，PH个高副，则这些运动副引入的约束为2PL+PH，若用F表示自由度，则F=3n-2PL-PH，这就是平面自由度计算公式。也称为平面机构的结构公式。

四．机构具有确定运动的条件：机构的自由度数目必须与主动件数目相等。自由度F要大于零。

五．复合铰链、局部自由度和虚约束

1. 复合铰链：由两个以上的构件通过转动副并联在一起所构成的铰链称为复合铰链。用K个构件构成的复合铰链其转动副数目应为K-1。

2.局部自由度：在机构中常用一种与整个机构运动无关的。局部的独立运动，称为局部自由度，在计算机构自由度时应除去不计。

3.虚约束：机构中某些运动副所引入的约束可能与其他运动副所起到的限制作用是一致的，这种对机构不起真正约束作用的约束称为虚约束，在计算自由度时也应除去不计。平面机构的虚约束常出现在以下场合中：1）两构件组成多个平行的移动副时，只有一个移动副起作用；2）两构件间组成多个轴线重合的转动副，只有一个转动副起作用；3）传递机构中的对称部分。

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1 机械设计基础1复习要点

（机械原理部分）

第1章 绪论

掌握：机器的特征：人为的实物组合、各实物间具有确定的相对运动、有机械能参与或作机械功

了解：机器、机构、机械、常用机构、通用零件、专用零件和部件的概念

第2章 机构组成和机构分析基础知识

2.1 掌握：构件的定义（运动单元体）、构件与零件（加工、制造单元体）的区别

平面运动副的定义、分类（低副：转动副、移动副；高副：平面滚滑副）

各运动副的运动特征、几何特征、表示符号及位置

2.2 掌握：机构运动简图的画法（注意标出比例尺、主动件、机架和必要的尺寸）

2.3 掌握平面机构自由度计算：自由度计算公式：HLPPnF23；在应用计算公式时的注意事项（复合铰链、局部自由度、虚约束）；机构具有确定运动的条件（机构主动件数等于机构的自由度）；

2.4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用 ：掌握：速度瞬心定义；绝对瞬心、相对瞬心；

瞬心的数目；速度瞬心的求法：观察法： 三心定理法：用速度瞬心求解构件的速度；

第4章 平面连杆机构

4.1 掌握：铰链四杆机构的分类：铰链四杆机构的变异方法：改变构件长度、改变机架（倒置）

4.2 掌握：铰链四杆机构的运动特性：曲柄存在条件：曲柄摇杆机构的极限位置：曲柄摇杆机构的极位夹角θ：曲柄摇杆机构的急回特性及行程速比系数 K；铰链四杆机构的传力特性：压力角：传动角：许用传动角[γ]；曲柄摇杆机构最小传动角位置：死点（止点）位置：死点（止点）位置的应用和渡过

4.3 掌握：平面连杆机构的运动设计：实现给定连杆二个或三个位置的设计；

实现给定行程速比系数的四杆机构设计：曲柄摇杆、曲柄滑块

第5章 凸轮机构

5.1 掌握：凸轮机构的分类

5.2 掌握：基圆（理论廓线上最小向径所作的圆）、理论廓线、实际廓线、行程；

从动件运动规律（升程、回程、远休止、近休止）刚性冲击（硬冲）、柔性冲击（软冲）；

河北工业大学

机械设计基础

第一章 机械设计概论

复习思考题

1、机械设计的基本要求包括哪些方面？

2、机械设计的一般程序如何？

3、对机械零件设计有哪些一般步骤？

4、对机械零件设计有哪些常用计算准则？

5、对机械零件材料的选择应考虑哪些方面的要求?

习 题

1．何谓机械零件的失效？何谓机械零件的工作能力？

2．机械零件常用的计算准则有哪些？

第二章 机械零件的强度

复习思考题

1、静应力与变应力的区别？静应力与变应力下零件的强度计算有何不同？

2、稳定循环变应力的种类有哪些？画出其应力变化曲线，并分别写出最大应力σmax、最小应力σmin、平均应力σm、应力幅σa与应力循环特性γ的表达式。

3、静应力是否一定由静载荷产生？变应力是否一定由变载荷产生？

4、机械零件疲劳破坏的特征有哪些？机械零件疲劳强度与哪些因素有关？

5、如何由σ-1、σ0和σs三个试验数据作出材料的简化极限应力图？

6、相对于材料，影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？综合影响因素Kσ的表达式为何？如何作零件的简化极限应力图？

7、应力集中、零件尺寸和表面状态是否对零件的平均应力σm和应力幅均有影响？

8、按Hertz公式，两球体和圆柱体接触时的接触强度与哪些因素有关？

习题

1．某材料的对称循环弯曲疲劳极限1801MPa。取循环基数N0=5×106，m=9，试求循环次数N分别为7000、25000、62000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

2．已知材料的机械性能为σs=260MPa，σ-1=170MPa，ψσ=0.2，试绘制此材料的简化根限应力线图。

3．圆轴轴肩处的尺寸为：D=54mm，d=45mm，r=3mm。如用上题中的材料，设其强度极限B=420MPa，试绘制此零件的简化极限应力线图，零件的βσ=βq=1。

4．如上题中危险剖面上的平均应力σm=20MPa，应力幅σa=30MPa，试分别按①=C，②σm=C，求出该载面的计算安全系数Sca。