《机械设计基础》第六版重点、复习资料

《机械设计基础》知识要点 绪论；基本概念：机构，机器，构件，零件，机械 第1章：1）运动副的概念及分类 2）机构自由度的概念 3）机构具有确定运动的条件 4）机构自由度的计算 第2章：1）铰链四杆机构三种基本形式及判断方法。 2）四杆机构极限位置的作图方法 3）掌握了解：极限位置、死点位置、压力角、传动角、急回特性、极位夹角。 4）按给定行程速比系数设计四杆机构。 第3章：1）凸轮机构的基本系数。 2）等速运动的位移，速度，加速度公式及线图。 3）凸轮机构的压力角概念及作图。 第4章：1）齿轮的分类（按齿向、按轴线位置）。 2）渐开线的性质。 3）基本概念：节点、节圆、模数、压力角、分度圆，根切、最少齿数、节圆和分度圆的区别。 4）直齿轮、斜齿轮基本尺寸的计算；直齿轮齿廓各点压力角的计算；m = p /π的推导过程。 5）直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮的正确啮合条件。 第5章：1）基本概念：中心轮、行星轮、转臂、转化轮系。 2）定轴轮系、周转轮系、混合轮系的传动比计算。 第9章：1）掌握：失效、计算载荷、对称循环变应力、脉动循环变应力、许用应力、安全系数、疲劳极限。 了解：常用材料的牌号和名称。 第10章: 1）螺纹参数 d、d1、d2、P、S、ψ、α、β及相互关系。 2）掌握：螺旋副受力模型及力矩公式、自锁、摩擦角、当量摩擦角、螺纹下行自锁条件、常用螺纹类型、螺纹联接类型、普通螺纹、细牙螺纹。 3）螺纹联接的强度计算。 第11章: 1）基本概念：轮齿的主要失效形式、齿轮常用热处理方法。 2）直齿圆柱齿轮接触强度、弯曲强度的计算。 3）直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮的作用力（大小和方向）计算及受力分析。 第12章: 1）蜗杆传动基本参数：m a1、m t2、γ、β、q、Pa、d1、d2、VS及蜗杆传动的正确啮合条件。 2）蜗杆传动受力分析。 第13章: 1）掌握：带传动的类型、传动原理及带传动基本参数：d1、d2、Ld、a、α1、α2、F1、F2、F0

2）带传动的受力分析及应力分析：F1、F2、F0、σ1、σ2、σC、σb及影响因素。

3）弹性滑动与打滑的区别。 4）了解：带传动的设计计算。 第14章: 1）轴的分类（按载荷性质分）。 2）掌握轴的强度计算：按扭转强度计算，按弯扭合成强度计算。 第15章: 1）摩擦的三种状态：干摩擦、边界摩擦、液体摩擦。 第16章: 1）常用滚动轴承的型号。 2）向心角接触轴承的内部轴向力计算，总轴向力的计算。 滚动轴承当量动载荷的计算。滚动轴承的寿命计算。 第17章: 1）联轴器与离合器的区别 第一章 平面机构的自由度和速度分析 1、自由度：构件相对于参考系的独立运动称为自由度。 2、运动副：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。构件组成运动副后，其运动受到约束，自由度减少。 3、运动副按接触性质分：低副和高副。 ⑴低副：两构件通过面接触组成的运动副称为低副。 ①转动副：组成运动副的两构件只能在平面内相对转动，这种运动副称为转动副，或称铰链。 ②移动副：组成运动副的两构件只能沿某一轴线相对移动，这种运动副称为移动副。 ⑵高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。 4、机构中构件的分类： ⑴固定构件（机架）——用来支承活动构件（运动构件）的构件。 ⑵原动件（主动件）——运动规律已知的活动构件。 ⑶从动件 ——机构中随原动件运动而运动的其余活动构件。 5、平面自由度计算公式—— HLPPnF23

6、机构具有确定运动的条件 机构自由度F >0，且F等于原动件数 7、自由度计算注意事项 ⑴复合铰链——两个以上构件同时在一处用转动副相连接。K个构件汇交而成的复合铰链具有（K-1）个转动副。 ⑵局部自由度——与输出构件运动无关的自由度。 ⑶虚约束——重复而对机构不起限制作用的约束。 8、速度瞬心——两刚体上绝对速度相同的重合点

瞬心数—— 2

)1(KKN

9、三心定理——作相对平面运动的三个构件共有三个瞬心，这三个瞬心位于同一直线上。 作业：1-5，6，7，8，9，10，11，12

第二章 平面连杆机构 1、定义：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。 2、铰链四杆机构 全部用转动副相连的平面四杆机构称为平面铰链四杆机构。 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；不与机架直接连接的构件称为连杆；与机架组成整转副的连架杆称为曲柄；与机架组成摆动副的连架杆称为摇杆 铰链四杆机构的三种基本型式：曲柄摇杆机构；双曲柄机构；双摇杆机构 3、铰链四杆机构有整转副的条件①最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和 ②整转副是由最短杆与其邻边组成的 选择哪一个杆为机架判断是否存在曲柄： ①取最短杆为机架时，机架上由两个整转副，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 4、* 急回特性 行程速度变化系数K、极位夹角，越大，K越大，急回运动的性质也越显著。 * 180°11K

K

5、压力角与传动角 作用在从动件上的驱动力F与该力作用点绝对速度cv

之间所夹的锐角称为压力角；压力角的余角称为传

动角。 压力角越小，传动角越大，有效分力就越大，机构传力性能越好。 传动角min的下限： min

40°。

用来衡量机构的传力性能。 6、死点位置：机构的传动角为零的位置称为死点位置。 7、按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构 曲柄摇杆机构： 已知条件：摇杆长度3l

、摆角和行程速度变化系数K

设计步骤 图2-27 （P33） ⑴由给定的行程速度变化系数K，求出极位夹角 ⑵任选固定铰链中心D的位置，由摇杆长度3l和摆角，作出摇杆两个极限位置DC1和DC2 ⑶连接1C和2C，并作MC1垂直于21CC

⑷作NCC21=90°-，NC2 与MC1相交于P点，

21PCC

⑸作△21CPC的外接圆，在此圆周（弧21CC和弧EF除外）上任取一点A作为曲柄的固定铰链中心。连1AC

和2AC，因同以圆弧的圆周角相等，故2121PCCACC

⑹因极限位置处曲柄与连杆共线，故1AC=2l-1l，2AC=2l+1l，从而得到曲柄长度1l=（2AC-1AC

）/2，

连杆长度2l=（2AC+1AC）/2。由图得AD=4l

作业：2-1，3，6，7，10

第三章 凸轮机构 1、凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。 2、凸轮分类 按形状：盘形凸轮；移动凸轮；圆柱凸轮 按从动件的型式：尖顶从动件；滚子从动件；平底从动件 3、* 从动件运动规律 （图3-5） 推程：当凸轮以等角速顺时针方向回转时，从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定运动规律由离回转中心最近位置A到达最远位置'B，这个过程称为推程。

推程运动角：与推程对应的凸轮转角 远休止角：当凸轮继续回转s时，以O点为中心的圆弧BC与尖顶相作用，从动件在最远位置停留不动，s

称为远休止角。 回程：凸轮继续回转‘

时，从动件在弹簧力或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置，这个过程称为回

程，‘

称为回程运动角。

近休止角：凸轮继续回转's时，以O点为中心的圆弧DA与尖顶相作用，从动件在最近位置停留不动，'s

称

为近休止角。 4、刚性冲击：从动件推程作等速运动，运动开始和终止时，速度和加速度产生巨大突变，由此产生的巨大惯性力导致的强烈冲击称为刚性冲击。 柔性冲击：简谐运动在运动开始和终止时，加速度的变化量和产生的冲击都是有限的，这种有限冲击称为柔性冲击。 5、①等速运动：位移图为斜直线，速度线图为水平直线，因从动件速度突变，适合强大冲击力，刚性冲击，不宜单独使用。 ②简谐运动：点在圆周上运动时，它在这个圆的直径上的投影所构成的运动称为简谐运动。在高速运动时会产生危害，适用于中低速凸轮。③正弦加速度：其位移为摆动在轴线上的投影，加工精度较高。 6、压力角：接触轮廓法线与从动件速度方向所夹的锐角

压力角计算公式： 220

tanersedds

基圆半径0r

减小会引起压力角增大。

e为从动件导路偏离凸轮回转中心的距离，称为偏距。 7、图解法设计凸轮轮廓 作业：3-1，2，4 第四章 齿轮机构 0、齿轮的分类 1、齿轮机构主要优点：使用的圆周速度和功率范围广；效率较高；传动比稳定；寿命长；工作可靠性高；可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动。 缺点：要求较高的制造和安装精度，成本较高；不适宜于远距离两轴之间的传动。 2、齿廓实现定角速比传动的条件 齿轮传动的基本要求：瞬时角速度之比必须保持不变 欲使两齿轮保持定角速度比，不论齿廓在任何位置接触，过接触点所作的齿廓公线都必须与连心线交于一定点。

COCO1221





3、渐开线的特性 当一直线在一圆周上作纯滚动时，此直线上任意一点的轨迹称为该圆的渐开线，这个圆称为渐开线的基圆，该直线称为发生线。 * 弧长等于发生线；基圆切线是法线；曲线形状随基圆；基圆内无渐开线

4、渐开线齿廓满足定角速比要求 12'1'22121bb

rrrrn

ni



5、齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸 齿槽宽e；齿厚s；齿距p；齿宽b；齿顶高ah

；齿跟高fh；模数m；压力角；顶隙c

常用公式：

mesp；mzpd；fahhh；aahdd2；ffhdd2；

mhhaa*； mchhaf)(** 分度圆上 22

mpes； 基圆直径：cosddb

6、正确啮合条件 mmm21； 21； 渐开线齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须分别相等。 7、一对标准齿轮分度圆相切时的中心距称为标准中心距，以a表示

即： )(22121'2'1zzmrrrra 顶隙c afhhmcc*

8、重合度

齿轮连续传动的条件： 齿合点间距实际齿合线段EK

AE > 1

值愈大，齿轮平均受力愈小，传动愈平稳。

9、切齿方法 ⑴成形法：成形法是用渐开线齿形的成形刀具直接切出齿形。 ⑵范成法：范成法是利用一对齿轮互相齿合时，其共轭齿廓互为包络线的原理切齿的。如果把其中一个齿轮（或齿条）做成刀具，就可以切出与它共轭的渐开线齿廓。 10、根切定义：若刀具齿顶线超过齿合线的极限点1N，则由基圆之内无渐开线的性质可知，超过1N

的刀刃不

仅不能范成渐开线齿廓，而且会将根部已加工出的渐开线切去一部分，这种现象称为根切。 根切使齿根消弱，严重时还会减小重合度，应当避免。 11、标准齿轮最少齿数17minz